BR112018000503B1

BR112018000503B1 - Portador de mandril flutuante do tipo oldham compacto

Info

Publication number: BR112018000503B1
Application number: BR112018000503-7A
Authority: BR
Inventors: Evgeny SAMOILOV; Michael Altman
Original assignee: Iscar Ltd
Priority date: 2015-07-21
Filing date: 2016-06-29
Publication date: 2022-10-11
Also published as: CN107848044A; JP6993237B2; US20170021430A1; US9908181B2; WO2017013640A1; CN107848044B; JP2018524188A; IL256546A; KR102513284B1; RU2017144806A3; BR112018000503A2; PT3325198T; KR20180031714A; RU2017144806A; EP3325198A1; EP3325198B1; CA2989382C; ES2864837T3; CA2989382A1; RU2716565C2

Abstract

PORTADOR DE MANDRIL FLUTUANTE COMPACTO AUTOCENTRANTE. Um portador de mandril flutuante de tipo oldham compacto com porções de portador e mandril que transferem torque entre as mesmas por meio de um elemento flutuante. O portador de mandril flutuante inclui um elemento elástico que atua axialmente as porções de portador e mandril. Em uma posição operativa, o portador de mandril flutuante está configurado para permitir automaticamente desalinhamento angular, desalinhamento paralelo e translação axial entre os eixos geométricos de porção de portador e mandril. Em uma posição não operativa, o eixo geométrico de porção de mandril é co-alinhado com o eixo da porção de portador. E o elemento elástico pelo menos parcialmente se sobrepõe à porção do mandril

Description

Campo da invenção

[0001] A presente invenção se relaciona a portadores de mandril flutuantes, ou do tipo Oldham, e mais particularmente portadores de mandril flutuante autocentrantes.

Antecedentes da invenção

[0002] Mandris são ferramentas de precisão para usinagem de furos existentes, ou pré-perfurados, para aperfeiçoar a qualidade de superfície enquanto, consequentemente, alarga levemente o furo. Devido à natureza da usinagem de precisão a qual os mandris são projetados para realizar, mesmo um leve desalinhamento entre o furo e mandril durante inserção do mandril pode resultar em danos nas bordas de corte do mandril e/ou no furo.

[0003] Consequentemente portadores chamados “portadores de mandril flutuante” são utilizados para portar o mandril. Um portador de mandril flutuante é configurado para permitir, durante entrada no furo, e durante mandrilamento, desalinhamento axial de um eixo geométrico do mandril com respeito ao eixo geométrico do furo o que, consequentemente, significa que o portador de mandril flutuante permite um leve desalinhamento entre o próprio mandril (ferramenta substituível), e a máquina que porta ele.

[0004] Uma desvantagem maior em ferramentas de campo é que esse portador de mandril flutuante contribui para o comprimento em balanço total, ou projeção, da ferramenta em relação à máquina. Isso pode levar a maior momento de dobra em aplicações de torneamento devido ao maior peso ferramenta + portador.

[0005] Alguns portadores de mandril flutuante do campo revelam projetos um pouco complicados com muitas partes e especificamente pinos ou múltiplas protrusões periféricas. Isso tem um efeito negativo sobre o comprimento axial do portador de mandril flutuante, e obviamente sobre os custos de produção, os quais normalmente são diretamente afetados pelo número preciso de partes e superfícies precisas que precisam ser retificadas.

[0006] Portadores de mandril flutuante do campo são revelados, por exemplo, em US 1359103, o qual revela um portador de mandril flutuante tipo oldham compacto, com porções de portador e mandril as quais transferem torque entre as mesmas por meio de um membro flutuante reto. O membro flutuante é dividido em duas metades por um plano virtual (na direção axial). Cada metade está localizada em respectivos recuos fêmea em cada uma das porções de portador e mandril. Essa disposição de engate “em linha” entre o membro flutuante e as porções de portador e mandril expõe o membro flutuante a grandes forças de cisalhamento (a maior parte do torque transferido se torna forças de cisalhamento aplicadas no dito plano virtual), o que pode levar a desgaste e quebra precoce por um lado, e por outro lado, limita velocidades/produtividade de usinagem.

[0007] O documento US 1566553 revela um portador de mandril flutuante ajustável, o qual habilita três tipos de liberdade de movimento. No entanto, essa disposição não fornece centragem precisa, automática (isto é, sem interferência de um operador), em um estado não operativo. Especificamente para habilitar desalinhamento angular, essa disposição inclui uma esfera e mola em espiral que também supostamente centralizam o membro acionado 20 em uma posição não operativa (a esfera entra em depressões de centragem nos membros acionados e de acionamento 20, 13). No entanto, a mola em espiral sozinha (contígua à extremidade posterior 17 do membro acionado 20) apenas centra a extremidade posterior do membro acionado 20, deixando a extremidade dianteira 21 frouxa e não centrada se a porca 42 não é apertada manualmente. Portanto, esse portador de mandril flutuante iria exigir uma nova calibragem do membro de acionamento com cada substituição de mandril. Além disso, as alças/linguetas 14 de acionamento radial e fenda diametral 9 cooperantes são expostas a forças de cisalhamento, resultantes do torque transferido.

Sumário da invenção

[0008] De acordo com um primeiro aspecto da matéria da presente invenção é fornecido um portador de mandril flutuante compacto tipo oldham tendo direções para frente e para trás e compreendendo: uma porção de portador tendo um eixo geométrico de porção de portador central; uma porção de mandril tendo um eixo geométrico de porção de mandril; um membro flutuante transferindo um torque entre a porção de portador e a porção de mandril; e um elemento elástico anular pelo menos parcialmente sobrepondo-se à porção de mandril na direção axial e atuando a porção de mandril na direção axialmente para frente, em que em uma posição operativa, o portador de mandril flutuante é configurado para acomodar um desalinhamento angular, um desalinhamento paralelo e uma translação axial entre os eixos geométricos da porção de portador e mandril; e em uma posição não operativa, o eixo geométrico de porção de mandril é co-alinhado precisamente com o eixo geométrico de porção de portador.

[0009] De acordo com um segundo aspecto da matéria da presente invenção é adicionalmente fornecido o portador de mandril flutuante autocentrante compreendendo: a porção de portador alongada tendo um eixo geométrico de porção de portador central; a porção de mandril alongada localizada à frente da porção de portador, a porção de mandril compreendendo: superfícies frontal e posterior axialmente opostas da porção de mandril; e uma superfície de centragem de porção de mandril externa a qual afunila na direção da superfície frontal de porção de mandril, na direção para frente; uma luva de alojamento conectada de forma rígida e liberável à porção de portador, a luva de alojamento tendo uma primeira superfície de centragem de luva que se afunila; um elemento elástico anular forçando axialmente a superfície de centragem de porção de mandril contra a primeira superfície de centragem de luva que se afunila, na direção para frente; e o membro flutuante localizado dentro da luva de alojamento e transferindo torque entre a porção de portador e a porção de mandril.

[00010] Qualquer dos seguintes recursos, ou sozinho ou em combinação, pode ser aplicável a qualquer dos aspectos acima da matéria do pedido:

[00011] O portador de mandril flutuante compreende uma luva de alojamento conectada de forma rígida e liberável à porção de portador, e a porção de mandril e a luva de alojamento têm respectivas superfície de centragem de primeira luva e superfície de centragem de porção de mandril cooperantes que se afunilam em uma direção para frente axial a partir da porção de portador na direção da porção de mandril.

[00012] Tanto a primeira superfície de centragem de luva quanto a superfície de centragem de porção de mandril podem ter um formato de tronco de cone.

[00013] A porção de mandril tem uma única protrusão central a qual pelo menos parcialmente axialmente se sobrepõe à porção de portador de dentro.

[00014] A porção de portador tem um recuo de membro e o membro flutuante é inteiramente localizado dentro do recuo de membro.

[00015] A protrusão está localizada dentro de um furo de membro flutuante vazado.

[00016] O membro flutuante tem superfícies de deslizar interiores de membro e a protrusão compreende superfícies de deslizar de protrusão opostas e paralelas que engatam as superfícies de deslizar interiores de membro flutuante.

[00017] O membro flutuante tem superfícies de deslizar exteriores de membro flutuante; a porção de portador tem um recuo de membro dotado de superfícies de deslizar de recuo opostas e paralelas, as superfícies de deslizar de recuo sendo transversais às superfícies de deslizar interiores do membro flutuante e paralelas às superfícies de deslizar exteriores do membro flutuante; e, as superfícies de deslizar de recuo da porção de portador engatam as superfícies de deslizar exteriores de membro flutuante.

[00018] O membro flutuante tem um formato de arruela não circular.

[00019] O membro flutuante tem superfícies frontal e posterior de membro flutuante e uma superfície periférica de membro flutuante que se estende entre as mesmas; e a superfície periférica de membro flutuante é desprovida de depressões ou protrusões.

[00020] O membro flutuante é configurado para transferir dito torque apenas dentro de limites de uma área axial contínua, única, sobreposta, igual em comprimento a uma largura de membro flutuante.

[00021] Um deslocamento axial é definido axialmente entre as porções de portador e mandril; e, na posição não operativa, o deslocamento axial tem um valor positivo predeterminado; e, na posição operativa, o deslocamento axial é reduzido com relação ao dito valor predeterminado.

[00022] O membro flutuante compreende superfícies frontal e posterior de membro flutuante as quais são desprovidas de depressões ou protrusões.

[00023] Não são aplicadas forças de cisalhamento no membro flutuante em um plano perpendicular a qualquer dos eixos geométricos de porção de portador e mandril.

[00024] Na posição não operativa, a porção de mandril é localizada precisamente de modo axial com respeito à porção de portador.

[00025] O membro flutuante tem um formato retangular em uma vista axial do mesmo.

Breve descrição dos desenhos

[00026] Para um melhor entendimento da matéria da presente invenção e para mostrar como a mesma pode ser realizada na prática, referência será feita agora aos desenhos anexos, nos quais: a Figura 1 é uma vista isométrica de um portador de mandril flutuante; a Figura 2 é uma vista explodida isométrica do portador de mandril flutuante da Figura 1; a Figura 3 é uma vista em corte transversal axial do portador de mandril flutuante da Figura 1 em uma posição não operativa; a Figura 4 é uma vista em corte transversal axial do portador de mandril flutuante em um primeiro exemplo de uma posição operativa durante mandrilamento de um furo pré-perfurado de uma peça; a Figura 5 é uma vista em corte transversal axial do portador de mandril flutuante em um segundo exemplo de uma posição operativa durante mandrilamento de um furo pré-perfurado de uma peça; a Figura 6 é uma vista em corte transversal tomada ao longo da linha IV-IV da Figura 3; e a Figura 7 é uma vista detalhada da porção VII da Figura 3.

[00027] Onde considerado apropriado, referências numéricas podem ser repetidas entre as figuras para indicar elementos correspondentes ou análogos.

Descrição detalhada da invenção

[00028] Na descrição a seguir, vários aspectos da matéria da presente invenção serão descritos. Para propósitos de explicação, configurações específicas e detalhes são apresentados em detalhe suficiente para fornecer um entendimento completo da matéria da presente invenção. No entanto, será também evidente para uma pessoa habilitada na técnica que a matéria da presente invenção pode ser praticada sem as configurações específicas e detalhes apresentados no presente documento.

[00029] Referência é feita às Figuras 1 e 2. Um portador de mandril flutuante compacto, do tipo oldham 10 inclui porções de portador e mandril alongadas 12, 14 as quais definem, respectivamente, uma direção para trás RWD e para frente FWD do portador 10. Um mandril 16 com um eixo geométrico de mandril R é acoplado no interior da porção de mandril 14 por meio de, por exemplo, uma pinça 18 e uma porca 20. As porções de portador e mandril 12, 14 formam um acoplamento tipo oldham pela transferência de torque entre as mesmas por meio de um membro flutuante compacto 22, o qual tem uma largura de membro flutuante W1. As porções de portador e mandril 12, 14 são seguradas juntas por uma luva de alojamento 24. As porções de portador e mandril 12, 14 têm respectivos eixos geométricos de porção central de portador e mandril HP, RP.

[00030] Atenção é voltada para as Figuras 1 e 3. Em uma posição não operativa, isto é, o portador de mandril flutuante 10 está totalmente montado, e não são aplicadas forças de mandrilamento no mandril 16. O portador de mandril flutuante 10 é configurado para centrar precisamente, ou alinhar radialmente, a porção de mandril 14 com relação à porção de portador 12, a fim de conseguir capacidade de repetição precisa. Conforme será adicionalmente explicado abaixo, a luva de alojamento 24 é rigidamente e liberavelmente acoplada à porção de portador 12. Na posição não operativa, a porção de mandril 14 é elasticamente forçada contra a luva de alojamento 24 por meio de superfícies de centragem cooperantes, as quais centram e localizam axialmente a porção de mandril 14 com relação à porção de portador 12.

[00031] Na seguinte ordem ao longo do eixo geométrico de porção de portador HP, o portador de mandril flutuante 10 pode incluir: a porção de portador 12, o membro flutuante 22, uma tampa 26, um rolamento axial 28, um elemento elástico anular 30 e a porção de mandril 14.

[00032] Em uma posição operativa (isto é, durante mandrilamento de um furo pré-perfurado de peça 32) o membro flutuante 22 transfere torque entre as porções de portador e mandril 12, 14. Embora as porções de portador e mandril 12, 14 não girem entre si, o portador de mandril flutuante 10 é configurado para habilitar até três tipos com moção relativa entre as porções de portador e mandril 12, 14. O portador de mandril flutuante 10 pode simultaneamente habilitar dois, ou três dos tipos de moção relativa.

[00033] Em uma transição entre as posições não operativa e operativa, o portador de mandril flutuante 10 (especificamente, a porção de mandril 14) se auto alinha, ou se alinha automaticamente, com respeito ao furo pré- perfurado 32. Uma vez alinhada, a porção de mandril 14 fica contígua à luva 24 em uma ou mais localizações, de acordo com sua orientação.

[00034] O tipo I de moção relativa é deslocamento em paralelo ao eixo geométrico (também referido no presente documento como “desalinhamento em paralelo ao eixo geométrico”), isto é, o movimento da porção de mandril 14 com relação à porção de portador 12 em um plano perpendicular ao eixo geométrico de porção de portador HP. O rolamento axial 28 localizado entre as porções de portador e mandril 12, 14 é configurado para reduzir o atrito com, ou suavizar, esse tipo de movimento. A atenção é voltada para a Figura 4, mostrando um deslocamento em paralelo D1, definido entre os eixos geométricos de porção de portador e mandril paralelos HP, RP na posição operativa. O deslocamento em paralelo D1 pode ser tão grande quanto 0,5 mm. Na presente modalidade, D1 pode receber valores entre 0 e 0,15mm.

[00035] O tipo II de moção relativa é deslocamento axial (também referido no presente documento como “translação axial”), isto é, movimento da porção de mandril 14 com relação à porção de portador 12 na direção axial. Um deslocamento axial D2 (ver Figura 3) é definido entre respectivas porções das porções de portador e mandril 12, 14 (conforme será revelado abaixo). Na posição não operativa, o deslocamento axial D2 tem um valor máximo predeterminado e, na posição operativa, o deslocamento axial D2 é reduzido com relação ao valor máximo predeterminado. De acordo com a presente modalidade, o deslocamento axial D2=0 na posição operativa. O valor máximo do deslocamento axial D2 é determinado, por exemplo, por vários critérios de fabricação e geométricos.

[00036] O deslocamento axial D2 diminui durante a transição entre as posições operativa e não operativa. Uma vantagem do tipo II com moção relativa é que durante a dita transição, o portador de mandril flutuante 10 suprime (por meio do elemento elástico 30), pelo menos uma porção das forças de mandrilamento axiais. Uma vantagem de tal supressão é o aperfeiçoamento de qualidade de superfície da peça. Especificamente, ela pode impedir (ou pelo menos reduzir) imperfeições indesejadas ocasionalmente causadas durante dita transição em uma borda, ou chanfro, na abertura do furo pré-perfurado 32.

[00037] Além disso, o tipo II de moção relativa cria “espaço” suficiente entre a luva e a porção de mandril 14, o que habilita os outros dois tipos de moção relativa entre as porções de portador e mandril 12, 14.

[00038] O tipo III de moção relativa é desalinhamento angular. O portador de mandril flutuante 10 habilita um ângulo de desalinhamento α a ser formado entre os eixos geométricos de porção de portador e mandril HP, RP. De acordo com a presente modalidade, o ângulo de desalinhamento α pode receber valores entre 0 e até 0,5 grau.

[00039] A atenção é voltada para a Figura 3. Antes do mandrilamento, o portador de mandril flutuante 10 está na posição não operativa, na qual a luva, mandril, eixos geométricos de porção de portador e mandril S, R, HP, RP são co-alinhados. Consequentemente, nessa posição, D1 e α são iguais a zero e D2 tem um valor máximo predeterminado.

[00040] A atenção é voltada para as Figuras 4 e 5. Dois exemplos de posições operativas do portador de mandril flutuante 10 são respectivamente mostradas, onde o eixo geométrico de porção de portador HP é desalinhado com respeito ao eixo geométrico do furo HA. Em outras palavras, essas são duas possíveis orientações entre a porção de portador 12 e o furo pré- perfurado de peça 32 durante mandrilamento do mesmo. D2 é igual a zero em ambos os exemplos, conforme mencionado acima com relação à posição operativa.

[00041] No primeiro exemplo mostrado na Figura 4, apenas os tipos I e II de moção relativa são habilitados. Nesse exemplo, o portador de mandril flutuante 10 é orientado de modo que os eixos geométricos de mandril, porção de mandril e furo R, RP HA estejam co-alinhados, e formem um deslocamento paralelo diferente de zero (D1>0) com o eixo geométrico de porção de portador HP.

[00042] No segundo exemplo, mostrado na Figura 5, tipos II e III de moção relativa são habilitados. Nesse exemplo, eixos geométricos de mandril, porção de mandril e furo R, RP HA estão co-alinhados, e formam um ângulo de desalinhamento a diferente de zero com o eixo geométrico de porção de portador HP.

[00043] A luva de alojamento 24 pode ter um formato alongado com superfícies frontal e posterior de luva circulares opostas 34, 36 e superfícies interior e exterior de luva 38, 40 que se estendem entre as mesmas. A luva de alojamento 24 tem um eixo geométrico de luva central S que passa através dos centros virtuais das superfícies frontal e posterior da luva 34, 36. A superfície interior de luva 38 inclui uma primeira superfície de centragem de luva 42 que se estende voltada para trás a partir da superfície frontal de luva 34. A primeira superfície de centragem de luva 42 afunila para frente, na direção da superfície frontal de luva 34. A primeira superfície de centragem de luva 42 pode ter um formato de tronco de cone. A primeira superfície de centragem de luva 42 é configurada para engatar, e centrar, a porção de mandril 14 com relação à luva de alojamento 24. Além disso, a primeira superfície de centragem de luva 42 é configurada para localizar axialmente a porção de mandril 14 com relação à porção de portador 12. Em outras palavras, a primeira superfície de centragem de luva 42 é também configurada como uma superfície de parada axial. Isso é vantajoso, em termos de capacidade de repetição precisa entre cada operação de mandrilamento ou substituição de mandril 16.

[00044] A luva pode adicionalmente incluir uma segunda superfície de centragem de luva 44 a qual se estende para frente a partir da superfície posterior de luva 36. A segunda superfície de centragem de luva 44 tem um formato cilíndrico. A segunda superfície de centragem de luva 44 é configurada para centrar a porção de portador 12 com relação à luva de alojamento 24. Desse modo, pelo menos na posição não operativa, os eixos geométricos de porção de portador e mandril HP, RP são co-alinhados.

[00045] A superfície interior de luva 38 adicionalmente inclui uma rosca de luva fêmea 46 que está localizada entre a primeira e segunda superfícies de centragem de luva 42, 44. A rosca de luva 46 é configurada para conectar rigidamente e liberavelmente, ou acoplar, a luva de alojamento 24 para a porção de portador 12. A rosca de luva 46 é também configurada para acoplar rígida e liberavelmente a tampa 26 à luva de alojamento 24. Uma vez que a luva de alojamento 24 esteja rigidamente apertada com parafuso à porção de portador 12, os eixos geométricos de luva e porção de portador S, HP se tornam co-alinhados.

[00046] A porção de portador 12 inclui superfícies frontal e posterior de porção de portador 48, 50 e um duto de porção de portador vazado 52 para conduzir refrigerantes. A superfície frontal de porção de portador 48 se estende perpendicularmente ao eixo geométrico de porção de portador HP. A superfície frontal de porção de portador 48 inclui um recuo de membro central 54 que abre para fora em relação à mesma. O recuo de membro 54 é configurado para acomodar o membro flutuante 22, de modo que o membro flutuante 22 possa se mover apenas ao longo de uma única direção radial (perpendicular ao eixo geométrico de porção de portador HP).

[00047] O recuo de membro 54 inclui uma superfície de fundo de recuo 56 e uma superfície periférica de recuo 58 que se estende entre a superfície de fundo de recuo 56 e a superfície frontal de porção de portador 48. A superfície de fundo de recuo 56 e a superfície frontal de porção de portador 48 definem uma profundidade de recuo de membro W2>W1. O fato de que o recuo de membro 54 é tão fundo quanto, ou mais fundo que, a largura de membro flutuante W1 é vantajoso, uma vez que isso habilita torque a ser transferido apenas dentro dos limites de uma única, área axial sobreposta (a largura de membro flutuante W1). Portanto, nenhum momento fletor axial, ou forças de cisalhamento (em um plano perpendicular ao eixo geométrico de porção de portador HP) são aplicados sobre o membro flutuante 22 durante usinagem. A superfície de fundo 56 é perpendicular ao eixo geométrico de porção de portador HP. O duto de porção de portador 52 abre para fora para a superfície de fundo de recuo 56.

[00048] A superfície periférica de recuo 58 inclui duas superfícies de deslizar de recuo opostas e paralelas 60. As superfícies de deslizar de recuo 60 são pelo menos parcialmente planas. Cada superfície de deslizar de recuo 60 pode incluir uma ranhura de alívio em uma porção média radial da mesma para assegurar separação em duas localizações de contiguidade. As superfícies de deslizar de recuo 60 se estendem paralelas ao eixo geométrico de porção de portador HP. A superfície periférica de recuo 58 pode incluir duas superfícies de batente de recuo opostas 64, cada uma delas localizada entre as duas superfícies de deslizar de recuo 60. De acordo com a matéria da presente modalidade, as superfícies de batente de recuo 64 são paralelas entre si e planas, e cada uma se estende perpendicular às duas superfícies de deslizar de recuo 60.

[00049] A superfície periférica de recuo 58 é configurada para formar espaço suficiente, ou espaços entre o membro flutuante 22 e uma, ou cada uma, das superfícies de batente de recuo 64. As superfícies de deslizar de recuo paralelas 60 são perpendiculares às superfícies de deslizar interiores do membro flutuante 118 e paralelas às superfícies de deslizar exteriores do membro flutuante 116. O membro flutuante 22 é configurado para encaixar firmemente entre as superfícies de deslizar de recuo 60, embora livre para se mover, ou deslizar, para frente e para trás apenas em uma direção radial paralela às superfícies de deslizar de recuo 60 e perpendicular ao eixo geométrico de porção de portador HP. Além de fornecer movimento direcional preciso, o encaixe firme vantajosamente impede o membro flutuante 22 de girar dentro do recuo de membro 54, o que pode levar a desgaste e perda de torque indesejados. O recuo de membro 54 pode ser lubrificado para habilitar moção suave do membro flutuante 22. Lubrificantes são isolados de qualquer refrigerante (o qual pode ser bombeado por meio dos dutos de refrigeração) por meio de anéis de vedação 66.

[00050] A porção de portador 12 adicionalmente inclui uma rosca de porção de portador macho 68 a qual é localizada adjacente à superfície frontal de porção de portador 48 e se estende voltada para trás. A rosca de porção de portador macho 68 é configurada para engatar a rosca de luva 46.

[00051] A tampa 26 tem um formato de arruela. A tampa 26 tem superfícies de tampa frontal e posterior opostas e paralelas 70, 72 e uma rosca de tampa macho externa 74 que se estende entre as mesmas. A tampa 26 adicionalmente inclui um furo de tampa 75 que abre para fora para as superfícies de tampa frontal e posterior 70, 72. A rosca de tampa 74 é configurada para engatar a rosca de luva 46. A tampa 26 é aparafusada no interior da rosca de luva 46, seguida pela porção de rosca de portador 68 da porção de portador 12. Nessa posição, a superfície posterior de tampa 72 pode estar contígua à superfície frontal de porção de portador 48. A tampa 26 permite uma separação conveniente entre as porções de portador e mandril 12, 14. Por exemplo, o portador de mandril flutuante 10 permite substituir a porção de portador 12, enquanto a tampa 26 impede o rolamento axial 28, o elemento elástico 30 e a porção de mandril 14 de cair para fora da superfície posterior de luva 36.

[00052] O rolamento axial 28 tem um formato de arruela, e inclui superfícies frontal e posterior de rolamento 76, 78. Depois do portador de membro flutuante 10 ter sido montado, e a tampa 26 ter sido apertada com parafuso na rosca de luva 46, a superfície posterior de rolamento 78 fica contígua à superfície frontal de tampa 70 e a superfície frontal de rolamento 76 fica contígua ao elemento elástico 30.

[00053] De acordo com a matéria da presente modalidade, o elemento elástico 30 pode incluir uma mola ondulada de formato anular 80 com uma base de formato anular correspondente 86. A mola ondulada é conhecida por ser mais curta que uma mola em espiral com um coeficiente de mola similar, desse modo contribuindo para a baixa altura geral do portador de membro flutuante 10. Outra vantagem da mola ondulada é uma melhor simetria em torno de seu eixo geométrico central, comparado à mola em espiral. A mola ondulada 80 tem superfícies frontal e posterior de mola 82, 84. A mola ondulada 80 é concêntrica à porção de mandril 14. A base 86 tem superfícies frontal e posterior de base 88, 90 e uma superfície periférica de base 92 que se estende entre as mesmas. A superfície frontal de base 88 pode ter um recuo de base anular, concêntrico 94 que abre para fora em relação à mesma e uma porção periférica não recuada 97 cercando o recuo de base 94. A mola ondulada 80 é configurada para encaixar firmemente dentro do recuo de base 94, o que impede movimento radial indesejado da mola ondulada 80 sob carga a partir da porção de mandril 14. A mola ondulada 80 está encerrada entre o recuo de base 94 e um recuo correspondente na porção de mandril 14, conforme será adicionalmente revelado abaixo.

[00054] Uma vantagem da mola ondulada anular 80 com relação a algumas molas em espiral em linha (usadas em algumas disposições no campo) é que a mesma pode economizar espaço na direção axial, isto é, ela não toma espaço axial entre as porções de portador e mandril 12, 14.

[00055] Uma vez que a tampa 26 foi apertada com parafuso na rosca de luva 46, na direção axial, o elemento elástico 30 fica contíguo ao rolamento axial 28 na superfície posterior de base 90. Na posição não operativa, a mola ondulada 80 fica contígua à porção de mandril 14, forçando a mesma no sentido para frente. Nessa posição, a porção periférica não recuada 97 da superfície frontal de base 88 não contata axialmente a porção de mandril 14, formando um vão anular entre as mesmas, o qual define o deslocamento axial D2.

[00056] Na posição operativa, forças de corte axiais empurram a porção de mandril 14 para trás, o que comprime a mola ondulada 80 e fecha o vão. Consequentemente, a porção de mandril 14 fica contígua axialmente à porção periférica não recuada 97 da superfície frontal de base 88. Nessa posição, na presente modalidade, o deslocamento axial é reduzido de modo que D2 seja igual a zero.

[00057] O elemento elástico 30 atua constantemente a porção de mandril 14 para frente, o que assegura que na posição não operativa o mesmo seja centrado radialmente com precisão, e localizado axialmente, com respeito à luva de alojamento 24 (e consequentemente - à porção de portador 12).

[00058] A porção de mandril 14 inclui superfícies frontal e posterior de porção de mandril axialmente opostas 96, 98 e uma superfície periférica de porção de mandril externa 99 que se estende entre as mesmas. A superfície periférica de porção de mandril 99 inclui uma superfície de centragem de porção de mandril 101 localizada adjacente à superfície posterior de porção de mandril 98. A superfície de centragem de porção de mandril 101 afunila na direção para frente na direção da superfície frontal de porção de mandril 98. A superfície de centragem de porção de mandril 101 pode ter um formato de tronco de cone. A porção de mandril 14 inclui a disposição de acoplamento de pinça 18 e porca 20 para mandril adjacente à superfície frontal de porção de mandril 96. A porção de mandril 14 pode incluir uma superfície de recebimento de pinça que abre para fora para a superfície frontal de porção de mandril 96, e uma rosca de porção de mandril macho externa 100 configurada para cooperar com uma fêmea, mas rosca da porca 20.

[00059] A porção de mandril 14 adicionalmente inclui apenas uma única protrusão central 104 que se estende para trás a partir da superfície de porção de mandril posterior 98 e tem uma superfície de extremidade de protrusão 106.

[00060] A porção de mandril 14 tem um recuo anular de porção de mandril 102 que abre para fora para a porção de superfície posterior de mandril 98, e cerca a protrusão 104. O recuo de porção de mandril 102 é configurado para acomodar a mola ondulada 80 e ser contíguo à superfície frontal de mola ondulada 82.

[00061] Pelo menos na posição não operativa, a protrusão 104 é localizada dentro do elemento elástico 30, do rolamento axial 28, do furo de tampa 75, do membro flutuante 22 e do recuo de membro 54 ou passa através dos mesmos. Essa sobreposição axial das porções de portador e mandril 12, 14 é vantajosa, uma vez que a mesma leva a um portador de mandril flutuante 10 mais curto, mais compacto. Ao mesmo tempo, isso acrescenta estabilidade durante usinagem. A porção de mandril 14 inclui um duto de porção de mandril interno vazado, 103 que abre para fora para a superfície frontal de porção de mandril 96 e a superfície de extremidade de protrusão 106. Isso é também vantajoso, uma vez que faz mais fácil isolar o refrigerante de lubrificantes.

[00062] A protrusão 104 inclui duas superfícies de deslizar de protrusão opostas e paralelas 108 que são localizadas adjacentes à superfície de extremidade de protrusão 106. De acordo com o presente exemplo, as superfícies de deslizar de protrusão 108 se estendem para frente a partir da superfície de extremidade de protrusão 106. As superfícies de deslizar de protrusão 108 se estendem paralelas ao eixo geométrico de porção de mandril RP.

[00063] O membro flutuante 22 tem um formato de arruela, nesse caso um formato de arruela não circular. O membro flutuante 22 inclui superfícies frontal e posterior de membro flutuante 110, 112 e uma superfície periférica de membro flutuante 114 que se estende entre as mesmas. A superfície periférica de membro flutuante 114 é desprovida de depressões ou protrusões. As superfícies frontal e posterior de membro flutuante 110, 112 definem a largura de membro flutuante W1, e uma direção de largura entre as mesmas. As superfícies frontal e posterior de membro flutuante 110, 112 são desprovidas de quaisquer protrusões. As superfícies frontal e posterior de membro flutuante 110, 112 podem ter um formato retangular. A superfície periférica de membro flutuante 114 inclui duas superfícies de deslizar de membro opostas, planas e paralelas exteriores 116.

[00064] O membro flutuante 22 inclui um furo de membro flutuante central, vazado 120 que abre para fora para as superfícies frontal e posterior de membro 110, 112. O furo de membro flutuante 120 inclui superfícies de deslizar interiores de membro opostas, planas e paralelas 118. As superfícies de deslizar interiores de membro 118 são perpendiculares às superfícies de deslizar exteriores de membro 116. As superfícies de deslizar interiores de membro 118 são configuradas para engatar as superfícies de deslizar de protrusão 108 e transferir torque entre as mesmas. Cada superfície de deslizar interior de membro 118 pode incluir uma ranhura de alívio 62 em uma porção média radial da mesma para assegurar separação em duas localizações de contiguidade.

[00065] A protrusão 104 encaixa firmemente dentro do furo de membro flutuante 120. O furo de membro flutuante 120 é configurado para habilitar movimento suave e preciso do membro flutuante 22 apenas ao longo de uma única direção radial com relação à porção de mandril 14 (perpendicular ao eixo geométrico de porção de mandril RP). Em outras palavras, as superfícies de deslizar de protrusão 108 formam um encaixe deslizante com as superfícies de deslizar interiores de membro 118, permitindo o dito movimento relativo preciso entre o membro flutuante 22 e a protrusão 104. Além disso, esse encaixe firme ou deslizante impede com rotação relativa entre a protrusão 104 e o membro flutuante 22. O confinamento de encaixe firme do membro flutuante 22 dentro do recuo de membro 54, e o confinamento de encaixe firme da protrusão 104 dentro do furo de membro flutuante 120 fornece um acoplamento tipo oldham confiável e robusto (embora sendo compacto), que pode resistir a grandes forças de usinagem. Colocando de outro modo, o membro flutuante 22 é seguro, e contíguo, radialmente para o lado de dentro e para o lado de fora, o que ajuda a distribuir as cargas de torque.

[00066] Uma vez que o portador de membro flutuante 10 foi montado, e esteja em uma posição não operativa, a superfície posterior de membro flutuante 112 fica contígua à superfície de fundo de recuo 56. As superfícies de deslizar exteriores de membro 116 estão contíguas às superfícies de deslizar de recuo 60. As superfícies de deslizar interiores de membro 118 estão contíguas às superfícies de deslizar de protrusão 108. A superfície frontal de membro flutuante 110 fica contígua à superfície posterior de tampa 72. A superfície frontal de tampa 70 fica contígua à superfície posterior de rolamento 78. A superfície frontal de rolamento 76 fica contígua à superfície posterior de base 90. A porção periférica não recuada 97 da superfície frontal de base 88 não está contígua a qualquer superfície. A superfície posterior de mola ondulada 84 fica contígua ao recuo de base 94. A superfície frontal de mola ondulada 82 fica contígua a uma superfície interior (não mostrada) do recuo de porção de mandril 102. E a superfície de centragem de porção de mandril 101 fica contígua à primeira superfície de centragem de luva 42.

[00067] Na posição operativa, as relações de engate mencionadas acima permanecem as mesmas, com a exceção da porção periférica não recuada 97 da superfície frontal de base 88, que fica contígua à porção de superfície posterior de mandril 98. Na posição operativa, a superfície de centragem de porção de mandril 101 pode ainda ser contígua à primeira superfície de centragem de luva 42, dependendo da orientação da porção de portador 12 com relação o furo pré perfurado 32.

[00068] Outra vantagem do portador de mandril flutuante 10 relacionada à estabilidade (momento fletor mínimo, e lançamento) e compacidade, é que todo o torque é transferido (apenas) sobre um único espaço axial sobreposto definido como a largura de membro flutuante W1. Em outras palavras, em uma posição operativa, torque é continuamente transferido a partir da porção de portador 12 para o membro flutuante 22 e do membro flutuante 22 para a porção de mandril 14 apenas dentro de limites de uma área axial contínua, bem definida. Isso é alcançado graças à contiguidade interior-exterior mencionada acima entre o membro flutuante 22 e as porções de portador e mandril 12, 14.

[00069] Ainda outra vantagem do membro flutuante 22 é sua simplicidade geométrica, que se traduz em abaixar custos de produção, ao mesmo tempo preservando a robustez do portador de mandril flutuante 10. O portador de mandril flutuante 10 foi testado e desempenhado bem em altas velocidades de corte Vc = 100 - 200 m/min.

Claims

1. Portador de mandril flutuante do tipo oldham compacto (10) tendo direções para frente (FWD) e para trás (RWD) e compreendendo: uma porção de portador (12) tendo um eixo geométrico de porção de portador central (HP); uma porção de mandril (14) tendo um eixo geométrico de porção de mandril (RP) e uma única protrusão central (104) que pelo menos parcialmente se sobrepõe axialmente à porção de portador (12) que está por dentro; um membro flutuante (22) transferindo um torque entre a porção de portador (12) e a porção de mandril (14); e um elemento elástico anular (30) pelo menos parcialmente sobrepondo-se à porção de mandril (14) na direção axial e atuando a porção de mandril (14) na direção axialmente para frente (FWD), caracterizado pelo fato de que: em uma posição operativa, o portador de mandril flutuante (10) é configurado para acomodar um desalinhamento angular, um desalinhamento paralelo e uma translação axial entre os eixos geométricos de porção de portador e mandril (HP, RP); em uma posição não operativa, o eixo geométrico de porção de mandril (RP) é co-alinhado com o eixo geométrico de porção de portador (HP); e pelo menos na posição não-operativa, a protrusão (104) é localizada dentro do elemento elástico (30).

2. Portador de mandril flutuante (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: o portador de mandril flutuante (10) compreende uma luva de alojamento (24) rigidamente e liberavelmente conectada à porção de portador (12), e a porção de mandril (14) e a luva de alojamento (24) têm respectivamente primeira superfície de centragem de luva e superfície de centragem de porção de mandril (42, 101) cooperantes que afunilam na direção axialmente para frente (FWD).

3. Portador de mandril flutuante (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a primeira superfície de centragem de luva (42) e a superfície de centragem de porção de mandril (101) têm ambas um formato de tronco de cone.

4. Portador de mandril flutuante (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que: a porção de portador (12) tem um recuo de membro (54); e o membro flutuante (22) é inteiramente localizado dentro do recuo de membro (54).

5. Portador de mandril flutuante (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a protrusão (104) é localizada dentro de um furo de membro flutuante vazado (120).

6. Portador de mandril flutuante (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: o membro flutuante (22) tem superfícies de deslizar interiores do membro flutuante (118); e a protrusão (104) compreende superfícies de deslizar de protrusão opostas e paralelas (108) que engatam nas superfícies de deslizar interiores do membro flutuante (118).

7. Portador de mandril flutuante (10) de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que: o membro flutuante (22) tem superfícies de deslizar exteriores de membro flutuante (116); a porção de portador (12) tem um recuo de membro (54) dotado de superfícies de deslizar de recuo opostas e paralelas (60), as superfícies de deslizar de recuo (60) sendo perpendiculares às superfícies de deslizar interiores do membro flutuante (118) e paralelas às superfícies de deslizar exteriores de membro flutuante (116); e as superfícies de deslizar de recuo da porção de portador (60) engatam as superfícies de deslizar exteriores de membro flutuante (116).

8. Portador de mandril flutuante (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o membro flutuante (22) tem um formato de arruela não circular.

9. Portador de mandril flutuante (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que: o membro flutuante (22) tem superfícies frontal e posterior de membro flutuante (110, 112) e uma superfície periférica de membro flutuante (114) que se estende entre as mesmas; e a superfície periférica de membro flutuante (114) é desprovida de depressões ou protrusões.

10. Portador de mandril flutuante (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o membro flutuante é configurado para transferir o torque apenas dentro dos limites de uma área axial contínua única, sobreposta, igual em comprimento a uma largura de membro flutuante (W1).

11. Portador de mandril flutuante (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que: um deslocamento axial (D2) é definido axialmente entre as porções de portador e mandril (12, 14); e na posição não operativa, o deslocamento axial (D2) tem um valor positivo predeterminado; e na posição operativa, o deslocamento axial é reduzido com relação ao dito valor positivo predeterminado.

12. Portador de mandril flutuante (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o membro flutuante (22) compreende superfícies frontal e posterior de membro flutuante (110, 112) que são desprovidas de depressões ou protrusões.

13. Portador de mandril flutuante (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que não são aplicadas forças de cisalhamento no membro flutuante (22) em um plano perpendicular a qualquer um dos eixos geométricos de porção de portador e mandril (HP, RP).

14. Portador de mandril flutuante (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que o portador de mandril flutuante (10) tem meios de localização axial que, na posição não operativa, localizam axialmente a porção de mandril (14) com respeito à porção de portador (12).