BR112014030501B1

BR112014030501B1 - Cabeça de calibração cilíndrica para perfurar uma árvore

Info

Publication number: BR112014030501B1
Application number: BR112014030501-3A
Authority: BR
Inventors: Claude Gérard René Dejaune; Gérard Lehoux
Original assignee: Snecma
Priority date: 2012-06-05
Filing date: 2013-06-05
Publication date: 2021-09-28
Also published as: CN104428093B; FR2991209A1; JP6618357B2; US9815130B2; JP2015522432A; CN104428093A; EP2855062A1; WO2013182810A1; RU2014152983A; US20150151373A1; RU2643011C2; CA2875601C; CA2875601A1; IN2014DN10728A; EP2855062B1; FR2991209B1; BR112014030501A2

Abstract

cabeça de calibração para a perfuração de árvores. trata-se de uma cabeça de calibração (1) cilíndrica para a perfuração de uma árvore (4) que compreende três sulcos (20, 21, 22) dispostos uniformemente ao redor da circunferência de modo que os mesmos estejam separados entre si por um ângulo de 120° em relação a uma rotação em relação ao eixo geométrico da cabeça de calibração, em que os sulcos permitem a remoção de aparas e a passagem de lubrificante durante a perfuração, em que cada um dos sulcos compreende um inserto de usinagem cuja posição no sulco pode ser ajustada com o uso de um cartucho de ajuste.

Description

DOMÍNIO

[0001] O domínio da invenção refere-se a cabeças de calibração para a perfuração de árvores, particularmente árvores de turbinas. Em particular, o domínio da invenção trata da estrutura de uma cabeça de calibração adaptada para fornecer melhor retidão, maior estabilidade e melhor precisão de alargamento.

ESTADO DA TÉCNICA ANTERIOR

[0002] A operação de calibração das árvores da turbina é um método especial que requer levar em conta limitações dimensionais muito restritas, tais como a condição de superfície, a retidão do alargamento com baixa tolerância da ordem de algumas centenas de milímetro para garantir um diâmetro da árvore constante e, particularmente, a espessura das árvores usinadas e a variação da espessura: a espessura delta.

[0003] Uma dificuldade é fazer um alargamento quando o mesmo é feito sem visibilidade, em outras palavras, ao longo de um comprimento considerável dentro de uma peça.

[0004] Em geral, a operação de calibração é realizada com a utilização de uma máquina de perfuração com uma barra encaixada com uma cabeça de calibração em uma extremidade. Essa operação orienta a operação de acabamento que é realizada com a utilização de um formato do tipo de “garrafa” com uma assim chamada cabeça de perfuração “para abrir fendas internas”, sendo que esse termo normalmente é utilizado para se referir à extensão e retração das ferramentas.

[0005] Uma cabeça de calibração forma uma parte particularmente sensível de uma ferramenta de perfuração e a mesma tem que ser projetada para satisfazer rígidas restrições de perfuração de uma árvore. Em geral, uma cabeça de calibração, conforme o estado da técnica, é equipada com pastilhas de usinagem e patins guia dispostos ao redor da superfície externa da dita cabeça. As pastilhas de usinagem podem se relacionar a pastilhas de esboço e/ou a pastilhas de acabamento.

[0006] A distribuição de patins guia e pastilhas de usinagem na superfície da cabeça e a precisão de posicionamento do ajuste dos mesmos deve ser tal que seja possível a orientação reta durante a perfuração, de modo que a usinagem possa ser garantida enquanto minimiza defeitos de superfície para respeitar limitações dimensionais.

[0007] A Figura 1 mostra uma ferramenta, a título de exemplo, para perfurar uma árvore 4. A ferramenta compreende uma árvore de direção 2 e uma cabeça de calibração 1 fixada a uma das extremidades da árvore de direção 2 com eixo geométrico de rotação 6. A ferramenta é previamente inserida dentro de uma cavidade na árvore a ser perfurada para pré-calibração.

[0008] A árvore a ser perfurada é, normalmente, pré-perfurada durante uma operação de pré-perfuração, de modo a remover uma grande proporção do material da árvore a ser perfurada de modo que uma primeira cavidade 5 e uma segunda cavidade 3 possam ser perfuradas na dita árvore.

[0009] As operações de pré-perfuração e pré-calibração são utilizadas para otimizar a preparação da fase de acabamento com a utilização de uma ferramenta que compreende uma cabeça de calibração.

[0010] Está constatado que a orientação com a utilização de dois patins localizados na frente da cabeça de calibração não resulta em estabilidade da cabeça criando, assim, vibrações com a consequência de causar uma degradação na condição de superfície. Outros defeitos também podem aparecer devido a uma disposição não-otimizada dos patins guia. Em particular, a degradação potencial inclui arranhões, defeitos de concentricidade e defeitos de superfície endurecida pelo trabalho.

[0011] A Figura 2 mostra uma vista frontal de uma cabeça de calibração, conforme o estado da técnica, que mostra duas pastilhas de esboços 12, 13 e uma pastilha de acabamento 14 levemente recuado da extremidade da cabeça de calibração 1. Os patins guia frontais 11 e 15 também são mostrados e estão situados na frente da cabeça de calibração, em outras palavras, na parte da cabeça que será inserida primeiro para dentro da cavidade interna da árvore a ser perfurada.

[0012] Dois patins posteriores também são mostrados nas proximidades, mas os mesmos não são referenciados.

[0013] No entanto, no presente momento, as cabeças de calibração têm muitas desvantagens quando são utilizadas para perfurar árvores sobre uma distância longa.

[0014] Um primeiro problema das cabeças de calibração existentes é que as mesmas induzem a uma má distribuição de forças de orientação e corte. O número de patins aparenta ser insuficiente, porém aumentar o número de patins poderia aumentar o atrito.

[0015] Consequentemente, pode ocorrer rapidamente a degradação na própria cabeça de calibração, particularmente nos patins guia frontais que podem quebrar.

[0016] Um segundo problema que é difícil em relação às soluções atuais é que não é fácil ajustar pastilhas de esboço e pastilhas de acabamento e patins guia.

[0017] Pode ocorrer graduação ao redor do perímetro do furo da cavilha de conexão para as pastilhas de esboço e as pastilhas de acabamento. Esse fenômeno deve-se ao acondicionamento aleatório porque não há sistema de ajuste suficientemente preciso para esse tipo de perfuração.

[0018] Também existe um terceiro problema que resulta da posição do ângulo de corte e pastilhas de acabamento que é geralmente muito pequeno. As vibrações durante a perfuração podem ser amplificadas se o ajuste não for feito como uma função do ajuste das pastilhas de esboço e se esse último ajuste não for suficientemente preciso. A repercussão de vibrações na estabilidade da ferramenta e da cabeça de calibração durante perfuração pode conduzir a erros e degradação na superfície interna da árvore.

[0019] Consequentemente, as cabeças de calibração de acordo com o estado da técnica apresentam várias desvantagens, por exemplo, as árvores não podem ser perfuradas com a garantia de precisão suficiente de perfuração, estabilidade durante a perfuração e retidão de uma direção de perfuração. Essas desvantagens também se aplicam às próprias cabeças que podem ser degradadas.

[0020] É, então, necessário limitar a repercussão dessas restrições através de ações diferentes, por exemplo, tal como a substituição de peças ou ferramentas que podem ser muito caras.

[0021] Adicionalmente, a proporção de eixos perfurados e rejeitados é alta. Um problema reside no domínio de turbinas, particularmente no setor aeronáutico para o qual as peças são muito caras, grandes e no qual erros excessivos não podem ser tolerados, particularmente durante a usinagem das peças.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0022] A invenção pode solucionar as desvantagens mencionadas acima.

[0023] O propósito da invenção é uma cabeça de calibração cilíndrica para perfurar uma árvore. A cabeça de calibração conforme a invenção compreende três sulcos uniformemente posicionados ao redor da circunferência, de modo que os mesmos sejam separados entre si por um ângulo de 120° em rotação ao redor do eixo geométrico da cabeça de calibração, os sulcos sendo utilizados para evacuação de aparas e passagem da lubrificação durante a perfuração, sendo que cada um dos sulcos contém uma pastilha de usinagem cuja posição é ajustada no sulco por meio de um cartucho de ajuste.

[0024] De modo vantajoso, a cabeça de calibração compreende pelo menos um patim de guia frontal disposto sobre a superfície externa da cabeça em uma zona que corresponde à extremidade frontal da cabeça, e pelo menos um patim de guia posterior colocado sobre a superfície externa da dita cabeça em uma segunda zona que define a zona posterior da dita cabeça, sendo que um patim de guia posterior ou cada patim de guia posterior é colocado atrás de um patim de guia frontal ou de cada patim de guia frontal, ao longo do mesmo eixo geométrico que o patim de guia frontal.

[0025] De modo vantajoso, a cabeça de calibração compreende três patins guia frontais situados em uma zona de modo a definir uma extremidade frontal da cabeça de calibração, sendo os três patins posicionados uniformemente sobre a superfície externa da cabeça, de modo que os mesmos sejam separados entre si por um ângulo de 120° em relação à rotação ao redor do eixo geométrico da cabeça de calibração.

[0026] De modo vantajoso, as posições dos patins guia frontais e dos sulcos sobre a superfície externa da cabeça de calibração são alternadas de modo que o ângulo entre cada patim de guia frontal que se segue a um sulco ao longo da circunferência da cabeça de calibração forme um ângulo de 60° em relação à rotação ao redor do eixo geométrico da cabeça de calibração.

[0027] De modo vantajoso, a cabeça de calibração compreende uma pluralidade de patins guia posteriores dispostos sobre a superfície externa da dita cabeça em uma segunda zona de modo a definir a zona posterior da cabeça. A pluralidade de patins pode corresponder a quatro patins posteriores. Dois patins posteriores são, então, posicionados simetricamente em relação um ao outro ao redor do eixo geométrico da cabeça. Conforme uma modalidade, pelo menos um patim posterior é desviado axialmente de um patim frontal.

[0028] Conforme outra modalidade compatível dessa modalidade, cada um dos dois outros patins guia posteriores está situado atrás de um patim frontal.

[0029] De modo vantajoso, a cabeça de calibração compreende um conjunto de patins guia posicionado sobre a superfície externa da cabeça, com um número e espessura de modo que um fluxo mínimo de lubrificante possa ser mantido enquanto minimiza os atritos.

[0030] De modo vantajoso, um sulco contém uma pastilha de acabamento e cada um dos dois sulcos contém uma pastilha de esboço.

[0031] Conforme uma modalidade, um dos dois patins posteriores que são posicionados simetricamente em relação ao eixo geométrico da cabeça é colocado a 30° da pastilha de esboço ou de uma pastilha de acabamento.

[0032] De modo vantajoso, cada sulco é alargado em um ângulo igual a aproximadamente 25° dentro de 10%.

[0033] De modo vantajoso, os sulcos são dimensionados para permitir a injeção de um fluxo de lubrificante de 380 l/min dentro de 15% para uma pressão de 1,5 MPa (15 bars) dentro de 15% na cabeça de calibração na árvore a ser perfurada.

[0034] De modo vantajoso, o comprimento dos sulcos ao longo do eixo geométrico da cabeça de calibração é maior do que 50% do comprimento da cabeça de calibração.

[0035] De modo vantajoso, cada pastilha de usinagem tem três bordas que podem ser configuradas de modo a selecionar uma borda de trabalho por meio do cartucho de ajuste.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0036] Outras características e vantagens da invenção ficarão claras após a leitura da descrição detalhada com referência às figuras anexas que mostram:

[0037] Figura 1: uma ferramenta de perfuração que compreende uma cabeça de calibração conforme a técnica anterior;

[0038] Figura 2: uma vista frontal de uma cabeça de calibração que inclui pastilhas de usinagem e patins guia;

[0039] Figura 3: uma ferramenta de perfuração que compreende uma cabeça de calibração conforme a invenção;

[0040] Figura 4: uma vista frontal de uma cabeça de calibração conforme a invenção;

[0041] Figura 5: uma perspectiva de um sulco em uma cabeça de calibração conforme a invenção;

[0042] Figura 6: uma pastilha de esboço de uma cabeça de calibração conforme a invenção;

[0043] Figura 7: vistas em corte da zona frontal e da zona posterior da cabeça de calibração conforme a invenção.

DESCRIÇÃO

[0044] No restante da descrição, “retidão de perfuração” refere-se à direção reta e fixada ao longo da qual uma árvore é perfurada. O requisito de retidão é respeitado quando é possível perfurar de modo reto ao longo de uma direção fixada, particularmente em uma árvore.

[0045] No restante da descrição, consideraremos que o formato geral da cabeça de calibração é aproximadamente cilíndrico. O cilindro típico compreende um eixo geométrico central que corresponde ao eixo geométrico 6 da cabeça de calibração.

[0046] No restante da descrição, uma “espessura” refere-se à diferença entre o diâmetro interno e o diâmetro externo. A “espessura delta” corresponde, então, à variação nessa espessura.

[0047] A cabeça de calibração conforme a invenção revela uma disposição de pastilhas de usinagem sobre a superfície externa da cabeça de calibração para evitar qualquer desequilíbrio da cabeça durante a perfuração.

[0048] “Disposição regular” refere-se a pastilhas ou a sulcos, uma disposição dessas pastilhas ou sulcos de modo que o centro geométrico de gravidade da cabeça de calibração é feito para coincidir, pelo menos aproximadamente, com o centro de gravidade da cabeça de calibração. Uma disposição regular das pastilhas ou sulcos na cabeça de calibração pode ser considerada levando-se em conta a disposição dos patins, ou não.

[0049] Em particular, quando o número de patins posicionados na superfície da cabeça, em uma dada posição do eixo geométrico da cabeça, não é um múltiplo do número de sulcos ou de pastilhas de usinagem, então a disposição regular dos sulcos ou das pastilhas na cabeça não leva em conta a distribuição, o número e a disposição dos patins guia.

[0050] Uma distribuição apropriada das pastilhas de usinagem pode possibilitar a perfuração reta, o fluxo de lubrificante exigido até a extremidade da cabeça e evacuação suficiente de aparas cortadas de material. Finalmente, o equilíbrio entre pressão de perfuração apropriada e o fluxo de lubrificante necessário é melhorado.

[0051] A Figura 3 mostra uma cabeça de calibração 1 conforme a invenção. Essa cabeça compreende três sulcos 20, 21, 22 que também são mostrados na vista frontal da cabeça na Figura 4. Os sulcos são, preferencialmente, aproximadamente idênticos em termos geométricos.

[0052] A cabeça de calibração conforme a invenção compreende três sulcos usinados na extremidade da cabeça de calibração e que se estendem ao longo da direção do eixo geométrico de rotação 6 da cabeça em direção à parte posterior da cabeça. Os sulcos são usinados de modo que os mesmos sejam distribuídos a distâncias iguais uns dos outros ao redor da circunferência da dita cabeça. Os três sulcos formam um triângulo equilátero no plano normal ao eixo geométrico 6, considerando cada três pontos tomados na mesma posição em cada sulco.

[0053] A distribuição axial também é simétrica, os três sulcos têm comprimentos e profundidades aproximadamente idênticos.

[0054] Portanto, o peso da cabeça de calibração é distribuído simetricamente para definir um centro de gravidade com propriedades de simetria circulares ao redor do eixo geométrico 6.

[0055] Em uma configuração de simetria axial, os sulcos são situados a 120° um do outro, considerando o eixo geométrico 6 da cabeça como o eixo geométrico de referência da simetria.

[0056] Nessa configuração, as pastilhas de usinagem, que incluem as pastilhas de esboço e de acabamento, são dispostas de modo que as mesmas são retidas no lugar em cada um dos sulcos. As mesmas são, preferencialmente, retidas no lugar no mesmo lado de cada um dos sulcos com os quais estão associados. Com essa configuração, uma simetria uniforme da cabeça pode ser respeitada com uma boa distribuição de peso. O centro geométrico de gravidade da cabeça de calibração é aproximadamente coincidente com o centro de gravidade da mesma.

[0057] Meios de fixação e ajuste são fornecidos de modo que as pastilhas possam ser firmemente fixadas enquanto possibilitam uma simples solução de desmontagem para substituir uma pastilha ou para modificar sua orientação de modo a substituir a borda de corte.

[0058] Em uma modalidade, os meios de fixação e ajuste são cartuchos de ajuste que possibilitam ajuste de alta qualidade do ângulo de corte da borda e da altura que se projeta do sulco. Adicionalmente, os cartuchos de ajuste podem agir como um suporte para reter as pastilhas de usinagem 30, 32, 35 em posição. A Figura 4 mostra os cartuchos de ajuste 31, 33, 34 que retêm as pastilhas em posição nos sulcos.

[0059] Conforme uma configuração da cabeça de calibração para aumentar a eficiência de corte da árvore a ser perfurada, o ângulo de ataque de uma pastilha de esboço ou de uma pastilha de acabamento pode ser alto, por exemplo, maior que 20° a partir do eixo geométrico de um raio do eixo geométrico 6 da cabeça.

[0060] A utilização de cartuchos de ajuste contribui para manter uma força de corte constante durante um período de perfuração.

[0061] A cabeça de calibração conforme a invenção também inclui patins guia. Os patins guia na cabeça de calibração incluem três patins frontais presentes sobre a superfície externa da cabeça em uma zona que corresponde à extremidade frontal da cabeça.

[0062] Os patins estão presentes sobre a superfície externa da cabeça e os mesmos têm espessura da ordem de 1 mm a 2 mm. Em uma modalidade preferencial, a espessura dos patins é 1 mm. Essa espessura de 1 mm dentro de 30% é particularmente vantajosa para limitar o atrito, enquanto possibilita um fluxo de lubrificante que circula ao redor da superfície externa da cabeça de calibração.

[0063] Conforme a invenção, os três patins guia frontais 36, 37, 38 são distribuídos ao redor da circunferência da superfície externa da cabeça em uma distribuição equilibrada. Os patins guia frontais são, então, dispostos em um espaçamento de um ângulo de 120° um do outro em relação ao eixo geométrico central 6 da cabeça de calibração. Os mesmos também formam um triângulo isósceles em um plano normal ao eixo geométrico 6. Cada patim-guia frontal é equidistante dos outros patins guia frontais.

[0064] Assim, os três patins equilibram o peso da cabeça de calibração e as forças aplicadas à mesma durante sua rotação.

[0065] Em uma modalidade melhorada da invenção, os três patins frontais e os três sulcos são distribuídos alternadamente e sucessivamente ao redor da circunferência da cabeça ao longo de uma direção de rotação ao redor do eixo geométrico 6. Um sulco que segue um patim-guia ao redor da circunferência da cabeça de calibração forma um ângulo igual a aproximadamente 60° com o dito patim, em rotação ao redor do eixo geométrico 6 da cabeça.

[0066] Assim, a disposição dos sulcos e dos patins guia frontais na extremidade frontal e sobre a superfície externa da cabeça de calibração possibilita uma distribuição equilibrada de peso da cabeça, de modo a evitar a geração de vibrações durante a perfuração.

[0067] A posição das duas pastilhas de esboço deve ser tal que as forças de corte possam ser equilibradas e então as mesmas são dispostas de modo a distribuir o peso na cabeça de uma maneira equilibrada com a pastilha de acabamento e os patins guia. As pastilhas de usinagem são situadas em uma posição angular de 120° uma da outra porque as mesmas são retidas em posição nos sulcos na cabeça. As mesmas são dispostas, alternadamente, com a posição circunferencial dos patins guia frontais, patins esses que estão em um espaçamento de 120°.

[0068] Considerando um ângulo de referência igual a 0° em um plano de corte perpendicular ao eixo geométrico 6 da cabeça quando a pastilha de acabamento está na posição baixa, a cabeça de calibração conforme a invenção possibilita distribuição alternada de um patim-guia frontal e uma pastilha de esboço a cada 60°. Essa disposição possibilita a distribuição perfeita dos três patins e das três pastilhas de usinagem.

[0069] Em uma modalidade, cada pastilha de usinagem situada em um plano interior em um sulco é retida em seu plano através de um cartucho de ajuste encaixado com meios de fixação. As bordas de trabalho de cada uma das duas pastilhas de esboço são situadas a uma distância igual a partir da extremidade da cabeça ao longo do eixo geométrico 6 da cabeça. Por outro lado, a borda de trabalho da pastilha de acabamento é levemente recuada por uma distância igual a poucos milímetros a partir das bordas de trabalho das pastilhas de usinagem. Em uma modalidade preferencial da invenção, a distância entre a borda de trabalho da pastilha de acabamento e uma borda de trabalho da pastilha de esboço é aproximadamente igual a 8 mm.

[0070] A “borda de trabalho” é a borda posicionada de modo que fique em contato com material a ser removido na árvore a ser perfurada.

[0071] A posição e o ângulo das pastilhas de usinagem podem ser ajustados de modo a garantir:

[0072] retidão melhor que variação de 0,01 mm a partir de um eixo geométrico de referência e;

[0073] um diâmetro usinado com uma variação de não mais que 0,02 mm.

[0074] Esses dois últimos parâmetros garantem uma espessura delta aproximadamente constante dentro de uma tolerância aceitável, de modo que a parte usinada não tenha que ser refugada.

[0075] A cabeça de calibração compreende sulcos com uma geometria que aumenta a estabilidade da cabeça e melhora a proporção de uma pressão de perfuração para o fluxo de lubrificante exigido a ser injetado na extremidade da cabeça durante a perfuração.

[0076] Em particular, a seção transversal aumentada do sulco pode transportar um fluxo de lubrificante até sua extremidade frontal com maior facilidade. O fluxo é melhor controlado e pode transferir lubrificante de forma contínua e regular por todo um período de perfuração. Um formato de “funil” especial concede melhor resfriamento, particularmente a pastilha de usinagem, e evita o entupimento por aparas durante a perfuração.

[0077] A largura do sulco na circunferência da cabeça de calibração é maior que sua profundidade, sendo a profundidade do sulco paralela ao eixo geométrico 6 da cabeça e situada o mais próximo possível da dita cabeça do eixo geométrico 6. A Figura 5 mostra uma vista em perspectiva na qual a profundidade 46 é mostrada junto com o estreitamento que corresponde a um ângulo 45 que facilita a evacuação de aparas e a distribuição de lubrificante.

[0078] Em uma outra modalidade, a profundidade pode variar por todo o comprimento do sulco, por exemplo, reduzindo-se uniformemente. Assim, a profundidade 46 pode ser reduzida ao longo do comprimento do sulco em direção a parte posterior da cabeça de calibração 1, particularmente para melhorar a eficiência de transferência de lubrificante em direção a parte frontal da cabeça. O ângulo de estreitamento típico 45 é de entre 10° e 35° a depender de modalidades de exemplo. Conforme uma modalidade exemplificativa que pode ser combinada com a modalidade de estreitamento, a variação na profundidade 46 ao longo do sulco pode variar a partir de 5% até 30% da profundidade máxima.

[0079] Assim, as aparas são transferidas em direção à parte posterior da cabeça de calibração após terem sido cortadas na árvore. A cabeça de calibração evita, assim, configurações de entupimento. O lubrificante também flui adiante naturalmente e é transmitido em direção às bordas externas da cabeça de calibração 1 sob o efeito da força centrífuga.

[0080] Os formatos dos três sulcos são idênticos. A Figura 5 mostra uma vista em perspectiva simples de um sulco da cabeça de calibração conforme a invenção. Cada um dos sulcos tem um comprimento 47 que se projeta pela metade 23 do comprimento da cabeça de calibração 1. Por outro lado, os mesmos se estendem apenas aproximadamente até metade da segunda metade 24 do comprimento da cabeça de calibração. Essa característica contribui para melhorar a proporção entre a pressão aplicada pela cabeça na árvore a ser perfurada e o fluxo de lubrificante que pode ser transmitido para a parte frontal da cabeça. Os sulcos facilitam a lubrificação de modo que a duração da ferramenta possa ser alcançada e as aparas possam ser evacuadas.

[0081] O fluxo de transferência do lubrificante pode ser de mais que 350 l por minuto e pode ser continuamente da ordem de 420 l por minuto enquanto mantém uma pressão de perfuração da ordem de 1,5 MPa (15 bars).

[0082] A cabeça de calibração conforme a invenção garante um fluxo de lubrificante de quase 380 l por minuto dentro de 20% para uma pressão de 1,5 MPa (15 bars) dentro de 20%.

[0083] O estreitamento dos sulcos ao redor do perímetro da cabeça facilita o ajuste e posicionamento dos três cartuchos para apoiar e manter cada pastilha de usinagem.

[0084] A distribuição circunferencial e axial das três pastilhas de usinagem e dos três patins guia pode aumentar a estabilidade de usinagem sobre o comprimento da cabeça. Isso elimina e/ou reduz vibrações.

[0085] Em uma modalidade, a pastilha de acabamento compreende um apêndice que é utilizado para posicioná-lo na posição baixa na cavidade pré-calibrada da árvore, vide a porção 3 na Figura 1. De modo vantajoso, a pastilha de acabamento é disposta, preferencialmente, para possibilitar a inserção simétrica da cabeça de calibração, fazendo uso de um sistema à prova de imperícia posicionado na cavidade de pré-calibração da árvore 3. Essa configuração inicial melhora o posicionamento da ferramenta para melhorar a retidão e reduzir vibrações durante a perfuração.

[0086] A cabeça de calibração conforme a invenção também compreende patins- guia posteriores, referências 25, 26, 25’ para os patins visíveis na Figura 3 e na Figura 4, posicionados na parte posterior da dita cabeça. A função do patim guia posterior é manter orientação durante a perfuração. Os mesmos podem melhorar a retidão de perfuração. Os mesmos também podem absorver um pouco das vibrações e manter a extremidade frontal da cabeça de calibração alinhada. Finalmente, os patins guia frontais e os patins guia posteriores reduzem o atrito e melhoram a pressão de perfuração.

[0087] Conforme uma modalidade, a cabeça de calibração conforme a invenção compreende quatro patins guia dispostos na parte posterior da cabeça conforme mostrado na Figura 3.

[0088] Uma distribuição vantajosa é a seguinte:

[0089] o primeiro e o segundo patins- guia posteriores são dispostos ao longo do mesmo eixo geométrico que um patim-guia frontal, e um ângulo de 120° separa o eixo geométrico do primeiro e do segundo patim-guia posterior; preferencialmente, os dois patins guia frontais e os dois patins guia posteriores estão em cada lado do sulco dentro do qual a pastilha de acabamento está retida;

[0090] os dois outros patins guia posteriores são posicionados simetricamente ao redor da circunferência da cabeça de calibração e no mesmo comprimento ao longo do eixo geométrico da dita cabeça.

[0091] A cabeça de calibração, conforme a invenção, tem a capacidade de manter uma boa condição de superfície. Adicionalmente, a velocidade de corte é melhor e velocidades da ordem de 0,25 mm por rotação são possíveis. Uma economia de tempo significante é possível quando se realiza a usinagem de uma árvore a ser perfurada.

[0092] Uma cabeça de calibração é particularmente eficiente para perfurar árvores de grande dimensão, por exemplo, com um diâmetro grande da ordem de 60 mm a 120 mm.

[0093] A invenção também se aplica a pastilhas de esboço e a pastilhas de acabamento que podem ser fixadas à cabeça de calibração. A Figura 6 mostra um perfil de exemplo 30 da pastilha de esboço. Essa pastilha de esboço pode ser do mesmo grau de material que a pastilha de acabamento, em outras palavras, pode ter a mesma composição metalúrgica, tudo que é modificado é o perfil das pastilhas que não é o mesmo para as pastilhas de acabamento e as pastilhas de esboço. Um perfil particularmente vantajoso é um perfil com três bordas de corte 50, 51, 52 que podem ser utilizadas para usinar várias partes sem substituir a pastilha. Tudo que é necessário quando uma borda é gasta ou danificada é inverter a pastilha de usinagem e colocá-la de volta para dentro do cartucho de ajuste.

[0094] A Figura 7 mostra uma modalidade que representa patins guia posteriores posicionados atrás dos patins guia frontais com o mesmo alinhamento ao longo da direção axial 6 da cabeça 1. Essa figura esclarece a modalidade descrita acima com referência à Figura 3.

[0095] Uma vista simples da cabeça de calibração 1 é mostrada sem sulcos e sem as pastilhas de usinagem. Dois cortes são mostrados, com um primeiro corte AA’ na zona 23 que define a extremidade frontal da cabeça de calibração 1 e um segundo corte BB’ na zona 24 que define uma extremidade posterior da cabeça de calibração 1. As zonas são mostradas como na figura 3 de modo que cubram aproximadamente metade do comprimento da cabeça de calibração 1.

[0096] No corte AA’ situado na zona 23, os patins frontais 37 e 38 são separados de modo circunferencial por um ângulo aproximadamente igual a 120°. No corte BB’ situado na zona 24, os patins posteriores 26 e 27 também são separados de modo circunferencial por um ângulo aproximadamente igual a 120°. O patim frontal 37 e o patim posterior 26 são alinhados entre si, um atrás do outro. Note que o alinhamento dos patins é paralelo ao eixo geométrico 6 da cabeça 1. Similarmente, o patim frontal 38 e o patim posterior 27 são alinhados entre si, um atrás do outro, e são dispostos na superfície da cabeça 1.

[0097] Essa disposição é idêntica à disposição na Figura 3, porém na Figura 3 esse alinhamento não pode ser mostrado para os patins 38 e 27.

[0098] Um efeito técnico dessa configuração é que a orientação da cabeça de calibração pode ser melhorada por todo o comprimento da mesma quando é feita a perfuração, particularmente durante a inserção da cabeça dentro da zona a ser perfurada.

[0099] Uma vantagem comparada com a configuração na qual um único patim se estende por todo o comprimento da cabeça é que há economia de massa e a precisão é melhor no método de fabricação da cabeça.

[00100] Na modalidade mostrada na Figura 3 e na Figura 7, os dois patins frontais estão separados de modo circunferencial por um ângulo de 120° que possibilita o posicionamento preciso da cabeça na zona a ser perfurada.

[00101] Em uma modalidade variante, há apenas um patim frontal, por exemplo, o patim 37, posicionado na superfície da cabeça na zona 23. Esse patim está, então, alinhado com um patim posterior 26. Nessa modalidade, pode ser definido um único patim frontal e um único patim posterior alinhado com o patim frontal.

[00102] Essa configuração que utiliza apenas dois patins alinhados entre si na parte frontal e na parte posterior pode ser combinada com outros patins frontais (patins frontais 25 e 25’) não necessariamente alinhados com outros patins posteriores, como mostrado na Figura 4.

[00103] Conforme uma modalidade variante, o patim posterior 25’ na Figura 4 é combinado com um segundo patim posterior 25 posicionado simetricamente, em outras palavras, diametralmente oposto na parte posterior da cabeça de calibração 1. Essa disposição possibilita equilíbrio ideal dos patins frontais adicionados à essa configuração e da disposição dos sulcos.

[00104] O patim 25’ é disposto de modo ideal para ficar próximo, de modo angular, da pastilha de esboço 30 ou 35 ou da pastilha de acabamento 32, em aproximadamente 30° em sentido horário, como mostrado na Figura 4. Essa disposição retém a cabeça em posição, embora a cabeça sob seu próprio peso vergasse quando fosse parada, e, consequentemente, evita um arranhão axial quando a cabeça é removida, particularmente quando a cabeça é parada.

[00105] Conforme um exemplo, o patim 25’ é disposto em um ângulo de aproximadamente 30° a partir da pastilha de acabamento 32 quando em rotação no sentido horário conforme a Figura 4, para evitar que o lubrificante escape do sulco 20

Claims

1. Cabeça de calibração (1) cilíndrica para perfurar uma árvore (4), a cabeça de calibração compreendendo três sulcos (20, 21, 22) estendendo-se ao longo do eixo geométrico da dita cabeça e uniformemente posicionados sobre a circunferência de modo que os mesmos estejam separados dois a dois por um ângulo de 120° em rotação em relação ao eixo geométrico (6) da cabeça de calibração (1), em que os sulcos permitem uma evacuação de aparas e a passagem do lubrificante durante a perfuração, em que cada um dos sulcos compreende uma pastilha de usinagem, sendo que a posição da mesma é ajustada no sulco por meio de um cartucho de ajuste, caracterizada pelo fato de que compreende pelo menos um patim guia frontal (36, 37, 38) disposto sobre a superfície externa da cabeça em uma zona (23) que corresponde à extremidade frontal da cabeça (1) e pelo menos um patim guia posterior (25, 26, 25') disposto sobre a superfície externa da dita cabeça (1) em uma segunda zona (24) que define a zona posterior da dita cabeça, em que um (26) ou cada patim guia posterior é disposto atrás do um (37) ou cada patim guia frontal, ao longo do mesmo eixo geométrico como o patim guia frontal.

2. Cabeça de calibração (1) cilíndrica para perfurar uma árvore (4), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende três patins guia frontais dispostos em uma zona (23) definindo uma extremidade frontal da cabeça de calibração, em que os três patins (36, 37, 38) são posicionados uniformemente sobre a superfície externa da cabeça (1) de modo que os mesmos estejam separados dois a dois por um ângulo de 120° em rotação em relação ao eixo geométrico (6) da cabeça de calibração (1).

3. Cabeça de calibração cilíndrica para perfurar uma árvore (4), de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que as posições dos patins guia frontais (36, 37, 38) e dos sulcos (20, 21, 22) sobre a superfície externa da cabeça de calibração (1) são alternadas de modo que o ângulo entre cada patim guia frontal (36, 37, 38) sucedendo um sulco ao longo da circunferência da cabeça de calibração forme um ângulo de 60° em rotação em relação ao eixo geométrico (6) da cabeça de calibração (1).

4. Cabeça de calibração (1) cilíndrica para perfurar uma árvore (4), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que compreende uma pluralidade de patins guia posteriores (25, 26, 25') dispostos sobre a superfície externa da dita cabeça (1) em uma segunda zona (24) que define a zona posterior da cabeça, em que dois patins guia posteriores (25, 25') são posicionados simetricamente um em relação ao outro em relação ao eixo geométrico (6) da cabeça (1) e dos quais pelo menos um patim posterior (25') é desviado axialmente em relação a um patim frontal (38).

5. Cabeça de calibração (1) cilíndrica para perfurar uma árvore (4), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que compreende quatro patins guia posteriores (25, 26, 25') dispostos sobre a superfície externa da dita cabeça (1) em uma segunda zona (24) que define a zona posterior da cabeça, em que dois patins guia posteriores (25, 25') são posicionados simetricamente um em relação ao outro em relação ao eixo geométrico da cabeça e dois outros dois patins guia posteriores (26) estando situados atrás de um patim frontal.

6. Cabeça de calibração (1) cilíndrica para perfurar uma árvore (4), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que compreende um conjunto de patins guia (36, 37, 38, 25, 26, 25') posicionado sobre a superfície externa da cabeça, com um número e espessura de modo que um fluxo mínimo de lubrificante possa ser mantido enquanto minimiza os atritos.

7. Cabeça de calibração (1) cilíndrica para perfurar uma árvore (4), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que um sulco compreende uma pastilha de acabamento e cada um dos dois sulcos compreende uma pastilha de esboço.

8. Cabeça de calibração (1) cilíndrica para perfurar uma árvore (4), de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que um dos dois patins posteriores (25, 25'), que são posicionados simetricamente em relação ao eixo geométrico (6) da cabeça (1), é colocado a 30° da pastilha de esboço (30, 35) ou de uma pastilha de acabamento (32).

9. Cabeça de calibração (1) cilíndrica para perfurar uma árvore (4), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que cada sulco é alargado em um ângulo igual a aproximadamente 25° dentro de 10%.

10. Cabeça de calibração (1) cilíndrica para perfurar uma árvore (4), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que os sulcos são dimensionados para permitir a injeção de um fluxo de 380 L/min de lubrificante dentro de 15% para uma pressão de 1,5 MPa (15 bars) dentro de 15% na cabeça de calibração na árvore a ser perfurada.

11. Cabeça de calibração (1) cilíndrica para perfurar uma árvore (4), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de que o comprimento dos sulcos ao longo do eixo geométrico da cabeça de calibração é maior do que 50% do comprimento da cabeça de calibração.

12. Cabeça de calibração (1) cilíndrica para perfurar uma árvore (4), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada pelo fato de que cada pastilha de usinagem tem três bordas que podem ser configuradas de modo a selecionar uma borda de trabalho por meio do cartucho de ajuste.