BR112014013413B1

BR112014013413B1 - método de usinagem o qual envolve pelo menos uma operação de usinagem de moldagem e dispositivo para usinagem para realizar o referido método

Info

Publication number: BR112014013413B1
Application number: BR112014013413-8A
Authority: BR
Inventors: Sylvain Laporte
Original assignee: Mitis
Priority date: 2011-12-16
Filing date: 2012-12-11
Publication date: 2021-05-18
Also published as: FR2984192A1; JP2015501735A; CA2857719C; FR2984192B1; ES2672097T3; EP2790860A1; US20150003928A1; EP2790860B1; BR112014013413A2; CN103987481B; WO2013088343A1; CN103987481A; CA2857719A1; JP6219306B2; US9776254B2

Abstract

MÉTODO DE USINAGEM O QUAL ENVOLVE PELO MENOS UMA OPERAÇÃO DE USINAGEM DE MOLDAGEM E DISPOSITIVO PARA USINAGEM O QUAL PERMITE QUE O MÉTODO SEJA IMPLEMENTADO. A presente invenção diz respeito a um processo de usinagem envolvendo pelo menos uma usinagem de moldagem, compreendendo: c) realizar usinagem ao longo de uma primeira distância usando uma ferramenta de corte submetida, à medida que avança, a oscilações axiais, em seguida d) a redução, em particular cancelamento, da amplitude das oscilações axiais, ao mesmo tempo em que continuando a conduzir a ferramenta de corte em rotação.

Description

[0001] A presente invenção diz respeito a métodos e dispositivos para usinagem.

[0002] Geralmente, usinagem é destinada a criar um formato ao remover material usando uma ferramenta de corte a qual é rotativamente acionada e movida com relação ao material a ser usinado de acordo com o formato ao ser produzido.

[0003] Ao usar usinagem axial, há dois métodos de criar o formato desejável, o que significa dizer, por meio de usinagem de modelagem e usinagem em envelope.

[0004] No primeiro caso, é o formato da ferramenta de corte que determina o formato da superfície obtido. A superfície obtida desse modo tem uma geratriz a qual é não paralela com o eixo de rotação.

[0005] No segundo caso, é o envelope do volume coberto pela ferramenta de corte que determina o formato da superfície usinada.

[0006] Escareamento (Countersinking), franceamento (spot facing), perfurações cônicas (conical bores) e refinamentos de superfície são exemplos de usinagem de modelagem axial. Um orifício passante é um exemplo de usinagem em envelope axial.

[0007] Em particular na aeronáutica, algumas operações de usinagem axial devem ser realizadas com precisão, As operações de usinagem em questão são, por exemplo:

[0008] escareamentos os quais são destinados a receber as cabeças dos elementos de fixação, os quais não devem se sobressair ou os quais devem estar localizados em um estado de recesso de modo a não criar interferências aerodinâmicas (protrusão);

[0009] perfurações cônicas as quais são destinadas a receber elementos de montagem por meio de fricção cone/cone, para os quais a área de superfície entre os dois elementos deve ser corretamente garantida;

[00010] os franceamentos e refinamentos de superfície os quais são destinados a criar superfícies de encostos planares para elementos de montagem, tais como porcas, cabeças de rebites ou cabeças de parafusos e para os quais a qualidade do encosto é essencial para a durabilidade da montagem ao longo do tempo.

[00011] Nestes exemplos não limitativos, a usinagem realizada deve assim garantir o cumprimento dimensional e geométrico dos formatos produzidos.

[00012] Figura 7A ilustra o desenvolvimento do perfil da força ao longo do tempo para um escareamento (countersinking) convencional. O aumento da força é um resultado do fato que quão mais fundo o escareamento (em cone) é, maior a quantidade de material destinado a ser removido para o mesmo movimento axial. O fim da operação vê a força permanecendo constante (ou quase constante) uma vez que a ferramenta para de mover-se para frente a fim de executar um aprimoramento da superfície (alisamento), então a ferramenta é desengatada e a força para.

[00013] Dispositivos de Perfuração por vibração são divulgados nas publicações W02008/000935 A1, DE10 2005 002 462 B4, US7 510 024 B2, FR 2 907 695, US2007/209813 e FR 2 952 563.

[00014] Perfuração por vibração foi desenvolvida uma vez que ela tem em particular a vantagem de facilitar a descarga de lascas.

[00015] Pode ser visto na Figura 7B, a qual ilustra o desenvolvimento do perfil da força no exemplo de um escareamento, que o componente de vibração o qual inclusive ocorre na fase de aprimoramento é adicionado à força inicial.

[00016] Até o presente momento, o uso de perfuração por vibração permaneceu confinado a usinagem em envelope axial, em particular para produzir orifícios. Isso se dá porque, no caso de usinagem de modelagem axial, as oscilações axiais geram na superfície usinada ondulações as quais nem sempre permitem que as tolerâncias dimensionais e geométricas exigidas sejam garantidas.

[00017] Há uma necessidade de melhorar, adicionalmente, dispositivos de usinagem assistida por vibração, em particular a fim de ser capaz de executar uma operação de usinagem de moldagem ao mesmo tempo em que tendo uma superfície a qual cumpre com os requisitos dimensionais e geométricos desejáveis no final da operação.

[00018] A invenção, assim, diz respeito a um método de usinagem o qual envolve pelo menos uma operação de usinagem de moldagem, em particular uma operação de usinagem de moldagem axial, compreendendo:

[00019] executar uma operação de usinagem, em particular uma operação de usinagem axial, ao longo de uma primeira distância usando uma ferramenta de corte a qual é submetida a oscilações axiais quando se move para a frente, então

[00020] reduzir a amplitude das oscilações axiais, esta redução preferencialmente sendo eliminação, enquanto que continuando a acionar a ferramenta de corte em termos de rotação. Etapa b) permite que uma operação de usinagem de uma forma precisa seja executada.

[00021] Etapa b) pode ser seguida por uma etapa c) para liberar a ferramenta de corte.

[00022] O método de acordo com a invenção permite que uma operação de usinagem de moldagem seja realizada sem as desvantagens conectadas com a presença das ondulações no final do movimento para a frente da ferramenta de corte.

[00023] Este método pode ser implementado em várias instalações para usinagem, e em particular não limitado a dispositivos de usinagem axial assistida por vibração, compreendendo uma fonte de vibração como divulgado em FR 2 952 563.

[00024] A invenção permite a produção, durante as operações de usinagem, de condições de operação as quais garantem a posição da ferramenta, a qual é de suma importância em operações de usinagem de moldagem nas quais formatos não cilíndricos são desejáveis, tais como 5 escareamento (countersinking), perfuração cônica (conical drilling), franceamento (spot-facing) e refinamento de superfície.

[00025] Como resultado da invenção, o movimento de vibração é desativado ou passivado, por exemplo, nas revoluções finais da ferramenta durante o ciclo de usinagem, e as tolerâncias dimensionais e de formato no 10 final do ciclo são mais facilmente cumpridas.

[00026] A amplitude das oscilações axiais pode ser reduzida de diferentes maneiras. A amplitude das oscilações pode ser retornada a zero ou ser reduzida sem ser completamente eliminada. Neste caso, a amplitude é suficientemente reduzida para obter o estado de superfície o qual é 15 apropriado para a aplicação para a qual a usinagem é executada.

[00027] A fim de reduzir e preferencialmente eliminar a amplitude das oscilações, é possível em uma primeira abordagem desativar o sistema de vibração, o que significa dizer, atuar na fonte das oscilações, de modo, por exemplo, a parar de gerar as mesmas ou a gerá-las com uma amplitude 20 menor. Figura 7C ilustra essa primeira abordagem no contexto do escareamento (countersinking)-, pode ser visto que as oscilações são interrompidas a um dado momento no final do ciclo de escareamento o que permite que a fase de aprimoramento seja retida sem oscilações axiais, assim como no escareamento convencional.

[00028] Em uma segunda abordagem, a amplitude das oscilações axiais é reduzida, preferencialmente cancelada, ao passivá-las, o que significa dizer, ao garantir que as vibrações na superfície durante usinagem são reduzidas, ou quase zero, como resultado da absorção das vibrações por um membro de amortecimento resiliente. Figura 7D ilustra 30 esta segunda abordagem no contexto de escareamento. Pode ser visto que o membro de amortecimento resiliente limita a força máxima e absorve as ondulações no final do ciclo. Uma fase de aprimoramento estabilizada é alcançada.

[00029] Estas duas abordagens podem ser combinadas onde for 5 aplicável.

[00030] A amplitude das oscilações axiais pode vantajosamente ser eliminada durante a etapa b), o que significa dizer que a ferramenta rotaciona sem vibrar axialmente.

[00031] A ferramenta pode ser submetida a um movimento para a 10 frente durante etapa b). Em uma variante, a ferramenta não é submetida a qualquer movimento para a frente durante etapa b).

[00032] O método de acordo com a invenção pode ser implementado usando vários dispositivos de usinagem.

[00033] Em uma modalidade do método, a usinagem axial é 15 executada utilizando um dispositivo de usinagem o qual tem algumas características daquele descrito no pedido FR 2 952 563, também chamado UPAM, em particular o mecanismo para movimento para frente e liberação do fuso de transporte de ferramenta e a maneira de gerar as oscilações axiais, mas outros dispositivos podem ser utilizados. 20

[00034] O dispositivo de usinagem usado compreende, por exemplo, um fuso de transporte de ferramenta, o qual rotaciona no interior de uma armação, a armação acomodando um sistema de transmissão o qual provoca o movimento automático para a frente do fuso com relação à armação sob a ação da condução de rotação do fuso de transporte de 25 ferramenta, esse sistema de transmissão compreendendo, por exemplo, um pinhão de avanço o qual é parafusado ao fuso.

[00035] O dispositivo pode compreender um arranjo de rolamento o qual compreende membros de rolamento os quais rotacionam em uma superfície de rolamento ondulante com um componente de oscilação axial a 30 fim de periodicamente impulsionar o fuso em termos de movimento.

[00036] Mais precisamente, o arranjo de rolamento pode compreender um anel liso e um anel ondulante entre os quais os membros de rolamento rotacionam. Um dos anéis, por exemplo, o anel liso, é fixo com relação a uma armação, enquanto que o outro anel, por exemplo, o anel ondulante, pode ou não ser capaz de ser movido em relação à armação. A fim de fazer este outro anel móvel com respeito à armação, é possível usar pelo menos um membro de conexão o qual é capaz de assumir duas posições, uma posição de acoplamento na qual ele fixamente junta o anel a um pinhão de acionamento em termos de rotação, e a outra posição na qual ele desacopla o anel e o pinhão de acionamento. Este membro de conexão é, por exemplo, uma esfera de encosto a qual, quando está bloqueada em uma posição de acoplamento contra o pinhão de acionamento e o anel, por meio de um carne, faz com que os dois rotacionem juntos por meio de um efeito de acunhamento. Quando o carne não bloqueia o membro de conexão, ele permite que o anel permaneça livre para mover-se. O carne pode preferencialmente ser movido axialmente ao longo do eixo do fuso e movido ao final de um caminho predefinido do fuso a fim de desativar o sistema de vibração. Por exemplo, o fuso compreende um batente a qual move o carne ao agir sobre ele diretamente ou indiretamente. Um membro de retorno resiliente pode ser provido a fim de retornar o carne à posição inicial para bloquear o membro de conexão quando o fuso é levantado.

[00037] Em uma variante de produção a qual também usa uma desativação do sistema de vibração, ele também pode compreender dois anéis, um dos quais é liso e o outro ondulante, e membros de rolamento entre os dois. Um dos anéis, por exemplo, o anel liso, é ou livre para mover- se com relação à armação e acionado em termos de rotação com o pinhão de acionamento, ou fixo com relação à armação, enquanto que o outro anel, por exemplo, o anel ondulante, rotaciona com o pinhão de acionamento. A fim de fazer o anel movendo-se livremente ou fixo, um mecanismo pode atuar a fim de afastar ou não afastar este anel de uma superfície de encosto a qual é fixa com relação à armação. Na posição remota, o anel é livre para mover-se e, na posição de encosto, é fixo com relação à armação. O mecanismo compreende, por exemplo, pelo menos uma série de membros de rolamento tais como esferas e um carne o qual desloca radialmente os membros de rolamento a uma maior ou menor extensão contra duas superfícies inclinadas as quais geram uma força axial de empuxo para afastar o anel e a superfície de encosto. O carne pode estar disposto axialmente, diretamente ou indiretamente, por um batente o qual é fixamente junto ao fuso. Um membro de retorno resiliente é vantajosamente provido a fim de retornar o carne à posição inicial do mesmo quando o fuso é levantado. Este membro de retorno resiliente é interposto, por exemplo, entre o pinhão de acionamento e o carne.

[00038] Em uma modalidade na qual o sistema de vibração é passivado, o dispositivo pode compreender uma bainha e um guia o qual rotaciona no interior da bainha e o qual é conectado por meio de uma conexão deslizante a uma haste a qual contém a ferramenta. Um sistema de vibração é interposto axialmente entre a bainha e o guia e transmite oscilações axiais ao guia, por consequência à ferramenta, quando o guia rotaciona. O sistema de vibração compreende, por exemplo, dois anéis, em particular um anel liso e um anel ondulante os quais são movidos a uma velocidade de rotação com relação um ao outro, um dos anéis, por exemplo, o anel liso, sendo conectado completamente à bainha e o outro anel, por exemplo, o anel ondulante, estando, por exemplo, em rotação com o guia, e impulsionado axialmente em encosto contra membros de rolamento os quais se estendem entre os dois anéis por meio de um membro de amortecimento resiliente cuja força é suficientemente grande que, durante a operação de usinagem axial, contanto que a bainha não esteja bloqueada contra o componente a ser usinado, o sistema de vibração pode transmitir vibrações à haste a qual contém a ferramenta, a bainha estando livre para mover-se axialmente, mas estando imobilizada em termos de rotação.

[00039] O dispositivo é arranjado de modo que no final de um movimento para a frente específico, a bainha é bloqueada axialmente contra o componente a ser usinado. O guia pode continuar a se mover para a frente, por consequência a ferramenta pode continuar a operação de usinagem; as oscilações axiais não são transmitidas à ferramenta uma vez que a bainha é bloqueada e são absorvidas pelo membro de amortecimento resiliente.

[00040] Geralmente, as etapas b) para reduzir, em particular eliminar, a amplitude das oscilações axiais e c) para liberar a ferramenta de corte, podem ser deslocadas no tempo por um período de tempo cuja duração depende de vários ajustes mecânicos, os quais podem ser fixos ou preferencialmente variáveis. A vantagem de fazer estes ajustes variáveis é que pode ser necessário mudar a duração do atraso de acordo com o movimento para a frente por revolução do fuso de transporte de ferramenta e a amplitude das oscilações.

[00041] A ferramenta pode ser usada para executar um faceamento, um refinamento de superfície, um escareamento ou uma perfuração cônica.

[00042] A invenção também diz respeito a um dispositivo para usinagem axial o qual permite que o método de acordo com a invenção seja implementado como definido acima e o qual pode compreender pelo menos um dos recursos acima.

[00043] A invenção será capaz de ser melhor compreendida após a leitura da seguinte descrição detalhada de modalidades não limitantes da mesma, e no exame das figuras anexas, na quais:

[00044] Figura 1 é um corte axial parcial e esquemático de um exemplo de um dispositivo para implementar a invenção (em sua variante com desativação das vibrações), em uma configuração para usinagem assistida por vibração,

[00045] Figuras 1A e 1B mostram o pinhão de acionamento e o carne, respectivamente,

[00046] Figuras 1C e 1D são vistas em alçado do came, a esfera de encosto e o pinhão de acionamento, respectivamente, para posições superiores e inferiores do carne, respectivamente,

[00047] Figura 2 mostra o dispositivo da Figura 1 na configuração para desativar vibrações,

[00048] Figura 3 é uma vista similar à Figura 1 de uma variante de produção do dispositivo (na variante do mesmo com desativação das vibrações), na configuração para usinagem assistida por vibração,

[00049] Figura 4 mostra o dispositivo da Figura 3 na configuração para desativação de vibrações,

[00050] Figura 5 é um corte axial parcial e esquemático de um exemplo de um dispositivo para implementar a invenção (em sua variante com as vibrações passivadas), na configuração para usinagem assistida por vibração,

[00051] Figura 6 mostra o dispositivo da Figura 5 na configuração com as vibrações passivadas, e

[00052] Figuras 7A a 7D, descritas acima, ilustram o perfil de força como uma função de tempo para vários métodos de escareamento.

[00053] Serão agora descritos exemplos de dispositivos para implementar a invenção, com referência às Figuras 1 a 4, nos quais as vibrações são desativadas na acima mencionada etapa b) do método. Estes dispositivos são, por exemplo, unidades de perfuração automáticas (automatic drilling units - UPA) as quais são providas com um sistema de vibração integrado.

[00054] A seguinte descrição diz respeito principalmente aos meios os quais garantem o desengate, os meios os quais garantem o movimento para a frente e a geração de oscilações axiais sendo conhecidos perse, por exemplo, da FR 2 952 563.

[00055] O dispositivo de usinagem 100 ilustrado nas Figuras 1 e 2 compreende um fuso 3 o qual é conectado de modo deslizante a um 5 pinhão de acionamento 2, ilustrado sozinho de uma maneira esquemática e parcial na Figura 1A, o qual o aciona em rotação em torno de um eixo X de uma maneira conhecida per se.

[00056] O fuso 3 está em conexão helicoidal com um pinhão de avanço (não ilustrado) o qual o aciona em translação.

[00057] A combinação destes dois movimentos provoca a velocidade de corte e a velocidade de avanço da ferramenta (não ilustrada) a qual é conectada ao fuso 3.

[00058] O pinhão de acionamento 2 é conectado articuladamente de uma maneira deslizante a uma armação 1 por meio de um arranjo de 15 rolamento de guia 8.

[00059] O sistema de vibração para gerar oscilações axiais é constituído neste exemplo por um anel ondulante 6, um anel liso 7 e membros de rolamento, tais como roletes 64, os quais são mantidos em posição usando uma caixa 65.

[00060] A velocidade relativa entre o anel ondulante 6 e o anel liso 7 gera oscilações, como descrito no pedido FR 2 952 563.

[00061] O anel ondulante 6 é articuladamente conectado ao pinhão de acionamento 2 por meio de membros de rolamento 61, tais como esferas.

[00062] O anel liso 7 é fixo à armação 1.

[00063] Um carne 9 o qual é ilustrado sozinho na Figura 1B é conectado de modo deslizante ao fuso 3 por meio de um rebite 92 o qual é engatado em um sulco axial do fuso 3.

[00064] O carne 9 compreende uma abertura 91 a qual é 30 substancialmente helicoidal, e o pinhão de acionamento 2 compreende um sulco axial 94 o qual tem um eixo o qual é perpendicular com relação ao eixo de rotação e o qual tem uma seção transversal circular.

[00065] Um membro de conexão tal como uma esfera de encosto 62 é engatado na abertura 91 e no sulco 94 do pinhão de acionamento 2; a 5 largura da abertura 91 e o sulco 94 do pinhão de acionamento 2 correspondendo substancialmente ao diâmetro da esfera 62 a qual está, desse modo, em conexão linear anular com respeito ao pinhão 2 e o carne 9.

[00066] Na posição superior do carne 9, como ilustrado na Figura 10 1C, a esfera 62 é forçada pelo carne 9 e o sulco 94 para ser pressionada contra o anel ondulante 6.

[00067] Um batente móvel 5 o qual é constituído, por exemplo, por um batente de tipo rolete 51, como ilustrado, é conectado articuladamente ao carne 9 de uma maneira deslizante.

[00068] Um batente fixo 4 é fixo ao fuso 3, por exemplo, de uma maneira ajustável.

[00069] Um membro de retorno resiliente 10 tende a afastar o carne 9 do pinhão de acionamento 2, por exemplo, sendo interposto como ilustrado entre um ombro definido abaixo do rebite 92 do carne 9 e a 20 extremidade superior do pinhão 2.

Fase operacional a/

[00070] Durante esta fase operacional, o membro de retorno resiliente 10 retém o carne 9 em uma posição superior, como ilustrado na Figura 1.

[00071] Nesta posição superior, o carne 9, por meio de combinação dos perfis do sulco 94 e a abertura 91, coloca a esfera de encosto 62 em uma posição de acoplamento, ilustrada na Figura 1C, em que ela junta de forma fixa o anel ondulante 6 e o pinhão de acionamento 2 por meio de um efeito de encosto.

[00072] A conexão completa entre o pinhão de acionamento 2 e o anel ondulante 6 constituída desta maneira permite que a velocidade de rotação em torno do eixo X do pinhão de acionamento 2 seja transmitida ao anel ondulante 6.

[00073] A velocidade relativa do anel ondulante 6 com o anel liso 7 do sistema de vibração gera oscilações axiais ao longo do eixo X.

[00074] Estas oscilações axiais são transmitidas ao fuso 3 por meio do pinhão de acionamento 2 e então do pinhão de avanço (não ilustrado).

[00075] Nesta fase, a usinagem axial é por consequência submetida a oscilações axiais as quais são sobrepostas em um movimento para frente constante do fuso 3.

Fase operacional b/

[00076] No final do curso de usinagem axial, o batente fixo 4 o qual é fixamente junto ao fuso 3 fará primeiramente com que o batente móvel 5 se mova em translação ao longo do eixo X.

[00077] O movimento do batente móvel 5 é acompanhado pela translação do carne 9 o qual move a esfera de encosto 62 para uma posição de desengate, ilustrada na Figura 1D, a qual libera o anel ondulante 6. Este anel não está mais fixamente junto em termos de rotação ao pinhão de acionamento 2 e se torna livre para se mover.

[00078] A fricção interna do sistema de vibração faz com que o anel ondulante 6 pare em termos de rotação. O anel ondulante 6 e o anel liso 7 não possuem mais qualquer velocidade relativa.

[00079] A geração das oscilações axiais é desativada, o fuso 3, mesmo assim sendo capaz de continuar a avançar.

[00080] Durante a fase b), a usinagem axial é submetida somente ao movimento para a frente constante do fuso 3. Ela se torna uma operação convencional de usinagem axial até parar no final do curso.

Fase c/

[00081] No final do curso de usinagem axial, o batente fixo 4 o qual é fixamente junto ao fuso 3 coloca o batente móvel 5 em contato com a armação 1, como ilustrado na Figura 2.

[00082] O contato entre o batente móvel 5 e a armação 1 para o fuso 3 em termos de translação.

[00083] O bloqueio do fuso 3 em termos de translação provoca o movimento de liberação.

[00084] No movimento de volta, o fuso 3 e o batente fixo 4 liberam o batente móvel 5.

[00085] A liberação do batente móvel 5 retorna o sistema para a posição inicial como resultado do membro de retorno resiliente 10.

[00086] Uma variante de produção do dispositivo 100 será agora descrita com referência às Figuras 3 e 4. Nestas Figuras, os numerais de referência são mantidos para os elementos constituintes os quais são idênticos ou similares àqueles previamente descritos com referência às Figuras 1 e 2.

[00087] Como no exemplo acima, o fuso 3 é conectado de modo deslizante ao pinhão de acionamento 2 o qual aciona em rotação, e o fuso 3 é conectado de uma maneira helicoidal ao pinhão de avanço (não ilustrado) o qual aciona em termos de translação.

[00088] A combinação destes dois movimentos gera velocidades de corte e avanço da ferramenta (não ilustrada) a qual é conectada ao fuso 3, respectivamente.

[00089] O pinhão de acionamento 2 é conectado de modo deslizante de uma maneira articulada à armação 1 por meio de um arranjo de rolamento de guia o qual compreende um anel 81 e membros de rolamento 83, tais como esferas.

[00090] O sistema de vibração para gerar oscilações axiais é constituído no exemplo considerado por um anel ondulante 6, um anel liso 7 e membros de rolamento o quais são fixados em posição usando uma caixa 65, neste caso roletes 64 como no exemplo acima.

[00091] A velocidade relativa entre o anel ondulante 6 e o anel liso 7 gera oscilações axiais.

[00092] O anel ondulante 6 é fixo com relação ao pinhão de acionamento 2 e rotaciona com este.

[00093] O anel liso 7 é conectado articuladamente à armação 1 por meio de membros de rolamento 84, tais como esferas, e um anel externo 82 o qual tem uma face oblíqua 88.

[00094] O carne 9 é conectado de modo deslizante ao fuso 3 e constitui um anel interno para os membros de rolamento 83 e 84.

[00095] O batente móvel 5 é constituído no exemplo ilustrado por um batente de tipo rolete 51 o qual é conectado de modo deslizante ao carne 9 ao longo do eixo.

[00096] O membro de retorno resiliente 10 tende a afastar o carne 9 do pinhão de acionamento 2 ao interpor a si mesmo axialmente entre um ombro 95 do carne 9 e o pinhão de acionamento 2.

[00097] Os membros de rolamento 83 rotacionam entre o carne 9 o qual constitui um anel interno para eles e um anel externo 81 o qual tem uma face oblíqua 89 a qual é arranjada substancialmente a um ângulo reto com relação à face oblíqua 88 do anel externo 82.

Fase operacional a/

[00098] O membro de retorno resiliente 10 retém o carne 9 em uma posição superior.

[00099] O carne 9 tem uma porção inferior 97 cujo diâmetro de anel interno para os membros de rolamento 84 permite que contato seja garantido entre os anéis externos 81 e 82, como ilustrado na Figura 3.

[000100] Este contato entre os anéis externos 81 e 82 faz com que o anel liso 7 se torne junto de forma fixa à armação 1.

[000101] A conexão completa entre a armação 1 e o anel liso 7 constituída desta maneira permite que o anel liso 7 seja parado em termos de rotação.

[000102] A velocidade relativa do anel ondulante 6 com relação ao anel liso 7 permite que oscilações axiais sejam geradas, as quais são transmitidas ao fuso 3 por meio do pinhão de acionamento 2, então o pinhão de avanço (não ilustrado).

[000103] Durante esta fase, a usinagem axial é por consequência submetida a oscilações axiais as quais são sobrepostas no movimento para a frente constante do fuso 3.

Fase operacional b/

[000104] No final do curso de usinagem axial, o batente fixo 4 o qual é fixamente junto ao fuso 3 primeiramente faz com que o batente móvel 5 se mova em translação o que desloca o carne 9 para baixo nas Figuras.

[000105] A translação do carne 9 faz com que os membros de rolamento 84 rolem em uma porção superior 96 do carne 9, cujo diâmetro é maior que aquele da porção inferior97.

[000106] O movimento radial dos membros de rolamento 84 contra as faces oblíquas 88 e 89 faz com que os anéis externos 81 e 82 se tornem desacoplados em termos de rotação. O anel liso 7 não é mais junto de forma fixa à armação 1 e se torna livre para se mover.

[000107] A fricção interna do sistema de vibração permite que o anel liso 7 seja acionado de forma rotativa.

[000108] O anel ondulante 6 e o anel liso 7 não possuem mais qualquer velocidade relativa.

[000109] A geração das oscilações axiais é desativada, o fuso 3 continuando a mover-se para a frente. Durante esta fase, a usinagem axial é por consequência submetida somente ao movimento para a frente constante do fuso 3. Ela se torna uma operação convencional de usinagem axial, até ela parar no final do curso.

Fase c/

[000110] No final do curso de usinagem axial, o batente fixo 4 o qual é fixamente junto ao fuso 3 coloca o batente móvel 5 em contato com a armação 1 a qual para o fuso 3 em termos de translação e provocará o movimento de liberação.

[000111] No movimento de volta, o fuso 3 e o batente fixo 4 liberam o batente móvel 5, o qual retorna o sistema para a posição inicial como resultado do membro de retorno resiliente 10.

[000112] Uma variante de produção na qual as oscilações axiais são passivadas será agora descrita com referência às Figuras 5 e 6.

[000113] O dispositivo 200 ilustrado nestas Figuras é integrado em um suporte de ferramenta para uma máquina controlada numericamente e destinado a realizar operações de perfuração/escareamento durante o mesmo ciclo.

[000114] O dispositivo 200 compreende um apego 202 o qual é completamente conectado ao fuso da máquina e um guia 203 o qual é conectado de modo deslizante ao apego 202.

[000115] Um membro de amortecimento resiliente 207 permite que uma pré-carga seja gerada no guia 203, cuja pré-carga é orientada na direção de movimento para a frente e é maior que as forças de empuxo da ferramenta 208 durante a operação de perfuração/escareamento.

[000116] Uma haste 204 é conectada de modo deslizante ao guia 203.

[000117] O dispositivo 200 compreende um sistema de vibração 206 o qual compreende um anel ondulante 260, membros de rolamento 261, um anel liso fixo 262 e um batente de tipo agulha 263, o qual permite que oscilações axiais sejam geradas entre o guia 203 e a haste 204 quando há um movimento de rotação relativa entre o anel ondulante 260 e o anel liso 262.

[000118] A ferramenta 208 pode ser completamente conectada à haste 204 de uma maneira a qual pode ser desarranjada.

[000119] O dispositivo 200 também compreende uma bainha 201 a qual é conectada articuladamente ao apego 202 de uma maneira deslizante.

[000120] A bainha 201 é mantida fixa em termos de rotação (por meios os quais não são ilustrados) na armação da máquina (não ilustrada), mas pode se mover axialmente.

[000121] O anel liso 262 é conectado completamente à bainha 201. Esta bainha 201 é provida na extremidade distal do mesmo com um componente de batente tal como um tripé 205 o qual é conectado completamente à bainha 201 de uma maneira ajustável; a posição axial do mesmo é ajustada de tal modo que a face frontal do tripé 205 corresponde à posição axial da ferramenta 208 no final da operação de escareamento.

Fase operacional a/

[000122] A rotação do fuso provoca a rotação do apego 202 e, consecutivamente, do guia 203, a haste 204 e a ferramenta 208.

[000123] A velocidade de rotação relativa entre o anel ondulante 260 e o anel fixo 262 provoca uma oscilação axial a qual é transmitida ao guia 204 e a ferramenta 208.

[000124] O movimento para a frente do fuso move de uma maneira integral todos os componentes constituintes do dispositivo 200 em translação.

[000125] Em um estado associado com o movimento de corte (rotação), o movimento para a frente do fuso (constante) e as oscilações axiais geradas pelo sistema de vibração 206 impulsiona um movimento combinado o qual é capaz de cumprir com a usinagem axial no material M a ser perfurado/escareado.

Fase operacional b/

[000126] No final do ciclo de usinagem axial, o material M entra em contato com o tripé 205.

[000127] Uma vez que o tripé 205 é completamente conectado ao anel liso 262 por meio da bainha 201, o contato com o material M para a haste 204 e a ferramenta 208 em termos de translação.

[000128] As oscilações geradas pelo sistema de vibração 206 são integralmente retransmitidas ao membro de amortecimento resiliente 207 e o movimento para a frente constante do fuso.

[000129] A ferramenta 208 por consequência continua a rotacionar sem avançar. As poucas revoluções de rotação da ferramenta 208 no material M permite que a superfície seja "aprimorada", o que significa dizer, permitem que uma superfície seja obtida a qual está de acordo com a usinagem de modelagem axial (countersinking) no final do ciclo.

Fase cl

[000130] A máquina controlada numericamente é programada a fim de executar uma ligeira ultrapassagem a qual é absorvida pelo membro de amortecimento resiliente 207; então para retornar para a parte traseira a uma posição de liberação.

[000131] No movimento de volta, a liberação do contato entre o material Meo tripé 205 permite que o membro de amortecimento resiliente retorne o dispositivo 200 para a configuração original do mesmo.

[000132] Evidentemente, a invenção não está limitada aos exemplos ilustrados.

[000133] Por exemplo, o sistema de vibração pode ser produzido de uma maneira outra que não com membros de rolamento de rotação entre um anel liso e um anel ondulante.

[000134] Desta maneira, em uma variante a qual não está ilustrada, os membros de rolamento rotacionam entre duas superfícies ondulantes cujo deslocamento pode ser ajustado, como descrito na publicação WO 2008/000935; o deslocamento é controlado de acordo com o movimento para a frente a fim de desativar o sistema de vibração no final de um movimento para a frente predefinido.

[000135] Em outras variantes, o sistema de vibração é 5 eletromecânico, pneumático, hidráulico, piezoeléctrico ou semelhante.

[000136] Apesar de a invenção ser preferencialmente usada para usinagem de modelagem axial, a invenção pode vantajosamente ser usada para torneamento.

[000137] A expressão "compreendendo um (a)" deve ser 10 compreendida como sendo sinônimo de "compreendendo pelo menos um (a)".

Claims

1. Método de usinagem o qual envolve pelo menos uma operação de usinagem de moldagem, caracterizado pelo fato de compreender: a) executar uma operação de usinagem ao longo de uma primeira distância usando uma ferramenta de corte a qual é submetida a oscilações axiais quando se move para a frente, depois b) reduzir, em particular eliminar, a amplitude das oscilações axiais, enquanto continua a acionar a ferramenta de corte em termos de rotação, as oscilações axiais sendo obtidas usando membros de rolamento (64; 261) os quais rotacionam em contato com uma superfície de rolamento ondulante, em que a amplitude das oscilações é reduzida por meio de passivação, a passivação sendo obtida por meio de um membro de amortecimento resiliente (207) o qual absorve todas ou parte das forças de vibração.

2. Método de usinagem o qual envolve pelo menos uma operação de usinagem de moldagem, caracterizado pelo fato de compreender: a) executar uma operação de usinagem ao longo de uma primeira distância usando uma ferramenta de corte a qual é submetida a oscilações axiais quando se move para a frente, depois b) reduzir, em particular eliminar, a amplitude das oscilações axiais, enquanto continua a acionar a ferramenta de corte em termos de rotação, as oscilações axiais sendo obtidas por meio de rolamento entre duas superfícies de rolamento, pelo menos uma das quais é ondulante, as superfícies tendo, durante a produção das oscilações, diferentes velocidades de rotação, a redução da amplitude sendo obtida por meio de uma redução da velocidade de rotação relativa entre as superfícies de rolamento.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de a amplitude das oscilações axiais ser reduzida a zero durante etapa b).

4. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de a ferramenta ser submetida a um movimento para a frente durante etapa b).

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de a ferramenta ser submetida a nenhum movimento para a frente durante etapa b).

6. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de a redução da amplitude ser obtida ao fazer com que estas duas superfícies rotacionem na mesma velocidade ou com que ambas se tornem imobilizadas.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de um came (9) ser acionado no final de um movimento para a frente predefinido da ferramenta, este came tendo um movimento axial e sendo arranjado de modo a atuar em uma conexão (2, 62, 6; 81, 84, 82) entre um anel (6; 7) o qual define uma superfície de rolamento para os membros de rolamento (64) e a armação (1) ou uma porção de rotação (2), em particular um pinhão de acionamento (2) do fuso, de modo que a modificação da conexão a qual resulta do movimento do came (9) leva a uma modificação da velocidade relativa entre as superfícies de rolamento.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o sistema de vibração (206), durante a passivação, estar em um lado diretamente ou indiretamente em encosto axial contra o material (M) a ser usinado e impulsionando no outro lado o membro de amortecimento resiliente (207).

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de a ferramenta (4) ser capaz de executar uma operação de usinagem de moldagem axial, em particular um escareamento (countersinking), um faceamento (spot-facing), um refinamento de superfície ou uma perfuração cônica (conical bore).

10. Dispositivo (100; 200) para usinagem para realizar o método, conforme definido em qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de compreender: - um suporte de ferramenta de corte, - um sistema de vibração a fim de submeter a ferramenta de corte a oscilações axiais, um meio (4, 5, 9, 62; 4, 5, 9, 84; 205, 207) o qual automaticamente permite que a amplitude das oscilações seja reduzida, em particular eliminada, no final de um movimento predefinido da ferramenta de corte, a fim de conduzir uma operação de usinagem de moldagem.

11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de compreender um fuso de transporte de ferramenta o qual rotaciona dentro de uma armação, a armação acomodando um sistema de transmissão o qual provoca o movimento automático para a frente do fuso com relação à armação sob a ação da condução de rotação do fuso de transporte de ferramenta.

12. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato de o sistema de vibração compreender um arranjo de rolamento o qual compreende membros de rolamento (64; 261) os quais rotacionam em uma superfície de rolamento ondulante com um componente axial de ondulação a fim de periodicamente impulsionar a ferramenta em termos de movimento.

13. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de o arranjo de rolamento compreender um anel liso e um anel ondulante, entre os quais os membros de rolamento (64) rotacionam, um dos anéis, em particular o anel liso (7), sendo fixo com relação a uma armação (1) enquanto que o outro anel, em particular o anel ondulante (6), pode ou não ser capaz de ser movido em relação à armação, o dispositivo compreendendo um membro de conexão (62) o qual é capaz de assumir duas posições, uma posição de acoplamento na qual ele fixamente junta o anel ondulante (6) o qual pode ou não ser móvel a um pinhão de acionamento (2) em termos de rotação, e a outra posição na qual ele desacopla o anel e o pinhão de acionamento (2), este membro de conexão preferencialmente sendo uma esfera de encosto (62) a qual, quando está bloqueada em uma posição de acoplamento contra o pinhão de acionamento (2) e o anel ondulante (6), por meio de um came (9), faz com que os dois rotacionem juntos por meio de um efeito de acunhamento e, quando o came (9) não bloqueia o membro de conexão (2), ele permite ao anel ondulante (6) permanecer livre para mover-se, o came (9) preferencialmente sendo capaz de ser movido axialmente ao longo do eixo (X) do fuso e movido ao final de um caminho predefinido do fuso a fim de desativar o sistema de vibração, o fuso preferencialmente compreendendo um batente (4) o qual move o came (9) ao agir sobre ele diretamente ou indiretamente, um membro de retorno resiliente (10) sendo provido a fim de retornar o came (9) à posição inicial para bloquear o membro de conexão quando o fuso é levantado.

14. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de o arranjo de rolamento compreender um anel liso e um anel ondulante, entre os quais os membros de rolamento (64) rotacionam, um dos anéis, em particular o anel liso, sendo ou livre para mover-se com relação a uma armação (1) e conduzido em termos de rotação com um pinhão de acionamento (2), ou fixo com relação à armação, enquanto que o outro anel, em particular o anel ondulante (6), rotaciona com o pinhão de acionamento (2), um mecanismo sendo provido a fim de afastar ou não afastar este anel (7) de uma superfície de encosto a qual é fixa com relação à armação de modo que, na posição remota, o anel (7) é livre para mover- se e, na posição de encosto, é fixo com relação à armação (1), o mecanismo preferencialmente compreendendo uma série de membros de rolamento tais como esferas (84) e um came (9) o qual desloca radialmente aqueles membros de rolamento (84) a uma maior ou menor extensão contra duas superfícies inclinadas (88, 89) as quais geram uma força axial de empuxo para afastar o anel (7) e a superfície de encosto, o came estando disposto axialmente, diretamente ou indiretamente, por um batente (4) o qual é fixamente junto ao fuso, um membro de retorno resiliente preferencialmente sendo provido a fim de retornar o came (9) à posição inicial do mesmo quando o fuso é levantado, este membro de retorno resiliente sendo interposto entre o pinhão de acionamento (2) e o came (9).

15. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizado pelo fato de compreender uma bainha (201) e um guia (203) o qual rotaciona no interior da bainha e o qual é conectado por meio de uma conexão deslizante a uma haste (204) a qual contém a ferramenta (208), o sistema de vibração (206) sendo interposto axialmente entre a bainha e o guia e transmitindo oscilações axiais ao guia e à ferramenta quando o guia rotaciona, o sistema de vibração preferencialmente compreendendo dois anéis, em particular um anel liso e um anel ondulante, os quais são movidos a uma velocidade de rotação com relação um ao outro, um dos anéis, em particular o anel liso (262), estando conectado completamente à bainha e o outro anel, em particular o anel ondulante (260), estando em rotação com o guia e impulsionado axialmente em encosto contra membros de rolamento (261) os quais se estendem entre os dois anéis por meio de um membro de amortecimento resiliente (207) cuja força é suficientemente grande que, durante a operação de usinagem axial, contanto que a bainha não esteja bloqueada contra o componente (M) a ser usinado, o sistema de vibração pode transmitir oscilações axiais à haste a qual contém a ferramenta, a bainha estando livre para mover-se axialmente mas estando imobilizada em termos de rotação, o dispositivo (200) estando arranjado de modo que, no final de um movimento para a frente específico, a bainha é bloqueada axialmente contra o componente a ser usinado, o guia (203) sendo capaz de continuar a se mover para a frente, as oscilações axiais não sendo transmitidas à ferramenta e sendo absorvidas pelo membro de amortecimento resiliente (207).