BR112018076754B1 - Máquina para usinagem de peças de trabalho - Google Patents

Abstract

Trata-se de uma máquina para usinagem de peças de trabalho que compreende: uma primeira (1) coluna e uma segunda (2) coluna voltadas uma para a outra de acordo com um primeiro eixo geométrico horizontal (Z); um sistema de guia (3) para deslocamento guiado (Z1, Z2) de pelo menos uma dentre as colunas em paralelo ao primeiro eixo geométrico horizontal; uma ou duas unidades de ferramenta (11, 12; 11A, 12A), em que cada unidade de ferramenta é disposta na respectiva coluna (1, 2) para deslocamento controlado (X; Y) perpendicularmente ao primeiro eixo geométrico horizontal (Z); em cada coluna, um dispositivo de contenção de peça de trabalho (13, 23), em que pelo menos um dos dispositivos de contenção de peça de trabalho é disposto para deslocamento controlado (Z3, Z4) em paralelo ao primeiro eixo geométrico horizontal (Z). Os dispositivos de contenção de peça de trabalho são dispostos para sustentar uma peça de trabalho entre os mesmos e para rotação controlada (C1, C2) da peça de trabalho em torno de um eixo geométrico de peça de trabalho paralelo ao primeiro eixo geométrico horizontal (Z).

Description

CAMPO TÉCNICO

[0001] A presente invenção se refere ao campo de máquinas para usinagem de peças de trabalho, como por fresagem ou torno-torno-escareação.

ESTADO DA TÉCNICA

[0002] Máquinas para usinagem de peças de trabalho como por fresagem ou por torno-torno-escareação envolvem tipicamente uma ou mais ferramentas dispostas de modo giratório e meios para sustentar uma ou mais peças de trabalho. As máquinas são tipicamente dispostas para fornecer um movimento relativo entre a peça de trabalho e uma ou mais ferramentas, algumas vezes incluindo um movimento giratório da peça de trabalho. O movimento relativo é algumas vezes produzido pelo deslocamento da peça de trabalho, e algumas vezes pelo deslocamento da ferramenta ou ferramentas, e algumas vezes pelo deslocamento tanto da peça de trabalho quanto das ferramentas. Muitos layouts diferentes de máquina são conhecidos na técnica e, em geral, envolvem diferentes vantagens e desvantagens em termos de, por exemplo, flexibilidade, produtividade, acessibilidade (como para manutenção, reparo, adaptação a diferentes tipos de operações e/ou peças de trabalho), remoção de apara, risco de emperramento (por exemplo, devido ao acúmulo de aparas), dimensões, peso, custo, etc.

[0003] Por exemplo, o documento US-4305689-A revela uma máquina para a usinagem de virabrequins que usa fresas internas. A máquina compreende um par de trilhos presos a um leito, suportes de ferramenta dispostos para serem deslocados ao longo dos trilhos, e mandris para sustentar as extremidades do virabrequim. Ademais, entende-se que os mandris são sustentados de modo que os mesmos possam ser deslocados ao longo dos mesmos trilhos. Agora, os suportes de ferramenta que acomodam as fresas internas são fornecidos entre os suportes de mandril e são móveis ao longo dos mesmos trilhos-guia sobre os quais os suportes de mandril são guiados, na direção do eixo geométrico do virabrequim. A luneta fixa é também guiada no mesmo par de trilhos. Foi constatado que essa disposição da técnica anterior, na qual tanto os suportes de ferramenta, os cabeçotes com seus mandris e a luneta fixa são dispostos alinhados entre si nos mesmos trilhos-guia, envolve certos problemas:

[0004] - Uma vez que o virabrequim é sustentado pelos mandris, o espaço entre as bases dos suportes de mandril e a base do apoio estacionário é muito limitado, pelo menos no caso de virabrequins relativamente curtos, como aqueles usados em automóveis e caminhões. Assim, para que as ferramentas sejam capazes de atuar em todas as porções dos virabrequins que precisam ser usinados, as bases dos carros que sustentam as ferramentas precisam ser relativamente curtas na direção longitudinal, com a finalidade de permitir que cada carro de ferramenta seja deslocado suficientemente em relação ao virabrequim de modo que a ferramenta possa interagir com todas as porções relevantes do virabrequim, sem interferir no outro carro de ferramenta - existem dois dos mesmos - e sem interferir nos cabeçotes ou na luneta fixa. Esse problema é ainda maior quando duas ferramentas estão para operar no virabrequim simultaneamente, o que é frequentemente preferencial por razões de produtividade. Agora, esse design estreito das bases dos carros que sustentam as ferramentas, ou seja, sua curta extensão na direção paralela aos trilhos ao longo dos quais os mesmos se movem, implica em uma torção reduzida e rigidez contra inclinação. Isso pode ter um impacto negativo sobre a precisão da usinagem, sobre a qualidade de superfície, sobre produtividade, e até mesmo sobre vida útil da ferramenta.

[0005] - Os mandris se estendem por uma distância substancial a partir de seus suportes, de uma maneira suspensa. Isso é necessário a fim de permitir que os mandris se estendam axialmente através das fresas internas de modo que os mandris possam ser acessados para carregamento e descarregamento de virabrequins, e também para permitir que as fresas internas acessem todas as partes do virabrequim que precisam ser usinadas, também próximo às extremidades do mesmo, sem os carros que sustentam as ferramentas que interferem nos suportes dos mandris. A maneira na qual os mandris se estendem a partir de seus suportes de uma maneira suspensa produz um efeito de cantiléver, reduzindo adicionalmente a rigidez do sistema, uma rigidez que é especialmente preferencial em vista das altas forças de corte exercidas sobre o virabrequim durante as operações de fresagem bruta.

[0006] - Um problema adicional envolvido com a disposição conhecida a partir do documento US-4305689-A é que, como as ferramentas e o virabrequim são dispostos acima dos trilhos-guia, as aparas de metal que são removidas do virabrequim tendem a cair em direção aos trilhos. Para proteger os trilhos das aparas quentes, coberturas protetoras podem ter que ser colocadas no topo dos trilhos. O uso de tais coberturas, como coberturas, é conhecido na técnica. Entretanto, o uso das mesmas nesse tipo de máquina é difícil, posto que as coberturas precisariam encaixar no espaço relativamente reduzido entre as bases dos carros de ferramenta, as bases dos suportes dos mandris, e a base da luneta fixa. Até mesmo com o uso de coberturas telescópicas, seria difícil encaixá-las no espaço entre os elementos móveis com a finalidade de permitir que esses elementos se movam para todas as posições que teriam que ocupar a fim de usinar todas as partes relevantes do virabrequim; essa questão pode ser especialmente problemática em situações nas quais as duas fresas internas operam simultaneamente em partes do virabrequim que são relativamente próximas entre si na direção axial. Isso poderia implicar no risco de os trilhos acabariam não serem adequadamente protegidos contra aparas em queda. Se existir esse risco, guias lineares de mancal de cilindro modernas não podem ser usadas; em vez disso, guias deslizantes com atrito antigos precisariam ser usados. As aparas de metal removidas da peça de trabalho poderiam cair diretamente sobre os guias deslizantes, provocando aquecimento instantâneo, não uniforme e frequente dos guias, o que tenderia a deteriorar os guias, algo que não se deseja, especialmente não em uma máquina para usinagem de precisão. O acúmulo e o aninhamento de apara também pode provocar a interrupção da operação da máquina.

[0007] - As fresas internas são em geral manualmente trocadas, e a troca das mesmas normalmente ocorre, de preferência, frequentemente. A configuração da máquina revelada no documento US-4305689-A não facilita a substituição das fresas internas e não é ergonômica: a fim de acessar as fresas internas, o operador precisa subir no sistema de guia, onde as aparas e limalha se acumulam e se aninham; adicionalmente, os meios para liberar as ferramentas são relativamente próximos à superfície do sistema de guia, de modo que o operador precisa manipular cargas pesadas em posições não ergonômicas, como se curvar ou ajoelhar sobre.

[0008] - Também, quando há uma interrupção na operação da máquina devido a uma falha, o operador precisaria acessar a área de usinagem a fim de verificar a peça de trabalho, os mandris e seus meios de preensão, a luneta fixa, etc. O acesso à área de usinagem em uma máquina de acordo com o documento US-4305689-A é muito limitado devido à maneira na qual o apoio estacionário, os mandris e os carros de ferramenta ocupam a maior parte do espaço ao longo dos guias, tornando assim mais difícil para o operador executar a inspeção e a manutenção. Isso e o fato de que a inspeção e a manutenção precisam ser executadas em posições desconfortáveis e não ergonômicas significa que mais tempo é necessário para concluir as tarefas. Isso afeta negativamente a produtividade.

[0009] O documento US-5078556-A revela uma máquina para usinagem de virabrequins com dois carros de ferramenta dispostos em diferentes guias. Um primeiro suporte de ferramenta se move no topo de uma parte de leito de máquina superior, enquanto que um suporte de ferramenta adicional assim como cabeçote e cabeçote posterior são guiados em uma superfície frontal suspensa da parte de leito de máquina superior. Esse layout pode superar alguns dos problemas envolvidos com a disposição conhecida a partir do documento US-4305689-A: parece que o mesmo torna o espaço entre as partes de sustentação de mandril menos apertado, e as aparas tenderão a cair sobre a parte de leito inferior e sobre a esteira transportadora de apara, em vez de sobre as superfícies de guia. Entretanto, o layout de leito é complexo e os itens diferentes (unidade de fresagem, suportes de mandril, unidade de torneamento-escareação) são dispostos em diferentes alturas sobre o piso, o que pode ser desvantajoso do ponto de vista de ergonomia, por exemplo, quando as ferramentas e a peça de trabalho precisam ser inspecionadas ou substituídas.

[0010] O documento US-7179029-B2 revela uma disposição alternativa, na qual dois carros de ferramenta - chamados de “corrediças compostas” - e dois cabeçotes são colocados em dois sistemas de guia paralelos. Essa disposição reduz o problema de falta de espaço entre as bases dos cabeçotes e as bases dos carros de ferramenta, e permite, por meio disso, o uso de bases mais largas, ou seja, bases que têm uma extensão maior na direção paralela aos trilhos-guia, melhorando, por meio disso, a rigidez. O documento US- 7179029-B2 explica como a disponibilidade aumentada de espaço também facilita o uso de coberturas protetoras. Entretanto, também esse sistema envolve desvantagens importantes:

[0011] - Os mandris são dispostos em uma distância substancial a partir do sistema de guia no qual os cabeçotes com os mandris se movem. Isso produz um efeito de cantiléver, reduzindo a rigidez do sistema, uma rigidez que é especialmente importante em vista das altas forças de corte exercidas sobre o virabrequim durante as operações de fresagem brutas.

[0012] - As aparas poderiam se acumular sobre e em torno das coberturas protetoras, como entre as coberturas no primeiro e no segundo sistemas de guia, e onde as coberturas protetoras sobre o segundo sistema de guia fica em contiguidade com o apoio estacionário. Isso pode provocar desgaste aumentado e até mesmo emperramento das coberturas telescópicas, do apoio estacionário, etc. Limalha e pequenas aparas podem penetrar no espaço abaixo das coberturas e provocar dano aos condutos de energia, em geral muito sensíveis a partículas de sujeira e aparas de metal.

[0013] - Além disso, o layout com um sistema de guia paralelo ao outro significa que a máquina apresenta um tamanho substancial no plano no qual os trilhos-guia são dispostos, a saber, um tamanho de pelo menos duas vezes o tamanho de cada sistema de guia. Isso pode dificultar o acesso a todas as partes do sistema a partir de um lado.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[0014] Um primeiro aspecto da invenção se refere a uma máquina para usinagem de peças de trabalho. A máquina compreende uma primeira coluna e uma segunda coluna, em que a primeira coluna e a segunda coluna são dispostas voltadas uma para a outra de acordo com um primeiro eixo geométrico horizontal, que pode ser chamado de “eixo geométrico Z”. A expressão “voltadas uma para a outra” pretende denotar que a primeira coluna e a segunda coluna são colocadas mais ou menos opostas entre si, por exemplo, no sentido de que as mesmas e/ou pelo menos alguns dos componentes montados nos mesmos sobrepõem pelo menos parcialmente em sua projeção ao longo do primeiro eixo geométrico horizontal. Entretanto, não significa que as mesmas precisam ser espelhos substanciais uma da outra. Nesse texto, o termo “coluna” se refere em geral a uma estrutura de sustentação que sustenta pelo menos um dispositivo de contenção de peça de trabalho e opcionalmente uma unidade de ferramenta acima de uma base como um leito ou piso de máquina. Isso não implica necessariamente em um “formato similar à coluna”. Quando uma coluna é móvel, a mesma também pode ser chamada de carro. As colunas são, de preferência, configuradas para fornecer estabilidade e rigidez do sistema, e para posicionamento preciso da peça de trabalho em relação à ferramenta ou ferramentas durante a usinagem.

[0015] A máquina compreende adicionalmente um sistema de guia para deslocamento guiado de pelo menos uma dentre a primeira coluna e a segunda coluna em paralelo ao primeiro eixo geométrico horizontal (o “eixo geométrico Z”). Em algumas modalidades, ambas as duas colunas são deslocáveis em paralelo ao primeiro eixo geométrico horizontal ou eixo geométrico Z, de modo que sua posição em relação a um leito de máquina e em relação uma à outra possa ser adaptada ao longo do eixo geométrico Z. Em outras modalidades, apenas uma das colunas é deslocável ao longo do eixo geométrico Z, enquanto que a outra coluna é fixa. O uso de uma coluna fixa pode, por exemplo, implicar em custos reduzidos, mas também menos flexibilidade. O sistema de guia pode compreender um ou mais trilhos-guia ou qualquer outro meio adequado para guiar as colunas ao longo do eixo geométrico Z. Em muitas modalidades da invenção, guias de mancal de cilindro lineares são usados para o deslocamento da coluna ou colunas.

[0016] A máquina compreende adicionalmente uma primeira unidade de ferramenta adaptada para sustentar e acionar uma primeira ferramenta girável, em que a primeira unidade de ferramenta é disposta na primeira coluna para deslocamento controlado em relação à primeira coluna em paralelo a um segundo eixo geométrico perpendicular ao primeiro eixo geométrico horizontal. Em algumas modalidades, a primeira unidade de ferramenta é disposta para deslocamento controlado em relação à primeira coluna apenas em paralelo ao segundo eixo geométrico, ou seja, apenas com um grau de liberdade. Em algumas modalidades, a primeira unidade de ferramenta é disposta para deslocamento controlado em relação à primeira coluna também de acordo com pelo menos um grau de liberdade adicional, como em paralelo a um eixo geométrico adicional, como em paralelo a um terceiro eixo geométrico perpendicular ao primeiro eixo geométrico horizontal e ao segundo eixo geométrico. Isso é uma estrutura mais complexa, mas pode ser preferencial no caso de, por exemplo, peças de trabalho muito grandes e pesadas, tendo que vista que pode, por exemplo, permitir a usinagem da peça de trabalho com porções excêntricas em torno da circunferência das mesmas sem necessidade de girar a peça de trabalho.

[0017] Em muitas modalidades, a máquina compreende adicionalmente uma segunda unidade de ferramenta adaptada para sustentar e acionar uma segunda ferramenta girável, em que a segunda unidade de ferramenta é disposta na segunda coluna para deslocamento controlado em relação à segunda coluna em paralelo ao segundo eixo geométrico e/ou em paralelo a um terceiro eixo geométrico perpendicular ao primeiro eixo geométrico horizontal. Por exemplo, ambas as unidades de ferramenta podem ser dispostas para deslocamento controlado em paralelo ao mesmo eixo geométrico, por exemplo, horizontal ou verticalmente ou em qualquer outro ângulo, ou uma unidade de ferramenta pode ser disposta para deslocamento controlado de acordo com um eixo geométrico, como um eixo geométrico vertical, e a outra unidade de ferramenta pode ser disposta para deslocamento controlado de acordo com um outro eixo geométrico, como um eixo geométrico horizontal. Também, ambas as unidades de ferramenta podem ser dispostas para deslocamento controlado em relação à respectiva coluna em paralelo a dois diferentes eixos geométricos, ou seja, cada um com dois graus de liberdade em relação à respectiva coluna. As vantagens potenciais dessa disposição mais complexa e dispendiosa foram mencionadas acima.

[0018] Cada unidade de ferramenta compreende tipicamente meios para sustentar e acionar uma ferramenta com a finalidade de girar a ferramenta. Isso não significa que a unidade de ferramenta incorpora necessariamente o motor que origina o movimento de acionamento; esse motor pode ser colocado fora da unidade de ferramenta, mas ser ligado à ferramenta através de algum tipo de transmissão, como conhecido na técnica. Em algumas modalidades, a ferramenta é uma fresa interna. Em outras modalidades, a ferramenta é uma ferramenta de fresagem externa. Em outras modalidades, a ferramenta é uma ferramenta de torno-torno-escareação. Ainda em outras modalidades, a ferramenta é uma ferramenta de torneamento, por exemplo, uma torre de torneamento que pode ser indexada por rotação em diferentes posições para diferentes operações de torneamento. Em algumas modalidades, ambas as unidades de ferramenta compreendem o mesmo tipo de ferramenta, como uma fresa interna, uma ferramenta de fresagem externa, uma ferramenta de torno- torno-escareação, uma torre de torneamento, etc. Em outras modalidades, uma unidade de ferramenta compreende um tipo de ferramenta selecionado a partir da lista que consiste, por exemplo, em uma fresa interna, uma ferramenta de fresagem externa, uma ferramenta de torno-torno-escareação e uma torre de torneamento, e a outra ferramenta compreende um outro tipo de ferramenta selecionado a partir dessa lista. Cada unidade de ferramenta é montada sobre uma das colunas e disposta para deslocamento controlado em relação à coluna por meios de guia e acionamento correspondentes.

[0019] A máquina compreende adicionalmente um primeiro dispositivo de contenção de peça de trabalho disposta na primeira coluna, em que o primeiro dispositivo de contenção de peça de trabalho é disposto para deslocamento controlado em relação à primeira coluna em paralelo ao primeiro eixo geométrico horizontal. A máquina compreende adicionalmente um segundo dispositivo de contenção de peça de trabalho disposto na segunda coluna. Cada dispositivo de contenção de peça de trabalho pode compreender um mandril ou meio similar para sustentar uma extremidade de uma peça de trabalho. Em muitas modalidades, o segundo dispositivo de contenção de peça de trabalho é disposto para deslocamento controlado em relação à segunda coluna em paralelo ao primeiro eixo geométrico horizontal. Isso é especialmente preferencial quando também a segunda coluna sustenta uma unidade de ferramenta, tendo em visto que permite que a peça de trabalho seja descolocada e posicionada também em relação a essa segunda unidade de ferramenta, de acordo com o eixo geométrico Z. Entretanto, em algumas modalidades, o segundo dispositivo de contenção de peça de trabalho pode ser fixo em relação à segunda coluna, através do que o posicionamento do eixo geométrico Z da peça de trabalho em relação à primeira unidade de ferramenta pode ser realizado pelo deslocamento do primeiro dispositivo de contenção de peça de trabalho em relação à primeira coluna, e a segunda coluna em relação à primeira coluna, em paralelo ao eixo geométrico Z.

[0020] De acordo com esse aspecto da invenção, o primeiro dispositivo de contenção de peça de trabalho e o segundo dispositivo de contenção de peça de trabalho são dispostos para sustentar uma peça de trabalho entre os mesmos e para rotação controlada da peça de trabalho em torno de um eixo geométrico de peça de trabalho paralelo ao primeiro eixo geométrico horizontal.

[0021] Além disso, a máquina compreende um sistema de acionamento para posicionamento controlado de: - a primeira coluna em relação à segunda coluna, e - o primeiro dispositivo de contenção de peça de trabalho em relação à primeira coluna, em paralelo ao primeiro eixo geométrico horizontal. Em algumas modalidades, o sistema de acionamento é também disposto ou adaptado para posicionamento controlado do segundo dispositivo de contenção de peça de trabalho em relação à segunda coluna, por exemplo, com a finalidade de permitir o posicionamento axial de uma peça de trabalho em relação a uma unidade de ferramenta disposta na segunda coluna. A partir de um ponto de vista de produtividade, pode ser preferencial ter duas unidades de ferramenta, cada uma disposta em uma das duas colunas, através do que o deslocamento relativo entre as colunas e o deslocamento relativo dos dispositivos de contenção de peça de trabalho em paralelo ao primeiro eixo geométrico horizontal permitem que ambas as ferramentas sejam simultaneamente posicionadas em correspondência com posições axiais selecionadas da peça de trabalho, por exemplo, para usinagem simultânea da peça de trabalho em correspondência com duas posições axiais diferentes das mesmas.

[0022] De acordo com essa disposição, os dispositivos de contenção de peça de trabalho são dispostos nas colunas, e a unidade de ferramenta é também disposta em uma das colunas. Como explicado acima, em muitas modalidades, existem duas unidades de ferramenta, uma em cada uma das colunas.

[0023] A disposição descrita permite rigidez melhorada em comparação com muitos sistemas da técnica anterior. O fato de que o dispositivo ou dispositivos de contenção de peça de trabalho são montados na coluna ou colunas que sustentam a unidade de ferramenta ou unidades de ferramenta significa que o ponto de fixação entre a peça de trabalho e a máquina pode estar muito próximo da respectiva coluna, o que contribui para rigidez melhorada. Por exemplo, os mandris podem ser dispostos em uma altura substancial acima do piso ou acima do leito de máquina, mas ainda próximos à respectiva coluna, o que contribui para alta rigidez sem adição de estruturas adicionais, por exemplo, sem qualquer necessidade por uma luneta fixa robusta e alta que se move no piso ou leito de máquina. Os mandris podem ser colocados em uma altura substancial acima do piso ou leito de máquina levando vantagem na estabilidade e na rigidez da respectiva coluna, incluindo pelo menos uma coluna que sustenta uma ferramenta. Todo o circuito de forças envolvidas na usinagem pode ser mantido nas colunas. A altura dos mandris acima do leito de máquina pode ser escolhida levando em consideração não apenas o espaço necessário para os diferentes componentes e seu movimento durante a usinagem, mas ainda a fim de colocar os componentes como ferramentas e peça de trabalho a uma altura que permite a inspeção, manipulação e/ou manutenção por um operador humano sob condições ergonomicamente favoráveis, ainda sem qualquer necessidade por cabeçotes altos. Em muitas máquinas existentes, a peça de trabalho é colocada relativamente próxima ao leito de máquina, a uma altura baixa, a fim de evitar que a rigidez do sistema seja deteriorada devido à altura dos cabeçotes, e/ou a fim de reduzir a necessidade de melhorar a rigidez dos cabeçotes. Esse tipo de posicionamento da peça de trabalho próximo ao leito de máquina pode, entretanto, ser ruim a partir de um ponto de vista ergonômico. Adicionalmente, a disposição da peça de trabalho relativamente alta em relação ao piso ou leito de máquina pode servir para reduzir o tempo necessário para carregamento e descarregamento, conforme os cursos do carregador de pórtico na direção vertical podem se tornar significativamente mais curtos.

[0024] Como explicado acima, os cabeçotes guiados no piso ou leito de máquina são conhecidos na técnica, e envolvem, entre outros, desvantagens em termos de seu efeito de cantiléver, especialmente quando a peça de trabalho deve ser sustentada a uma altura substancial acima do piso ou leito de máquina onde os cabeçotes são guiados. Obviamente, a rigidez pode ser melhorada ao tornar os cabeçotes mais robustos, mas isso implica em custos adicionais e tende a tornar a máquina mais volumosa. Por outro lado, como a presente invenção leva vantagem da coluna (ou colunas) que sustenta a unidade (ou unidades) de ferramenta para colocar os dispositivos de contenção de peça de trabalho na altura desejada e para fornecer estabilidade e rigidez, os dispositivos de contenção de peça de trabalho correspondentes podem ser relativamente pequenos e apresentam uma massa relativamente pequena, facilitando, por meio disso, o movimento dos mesmos. Isso implica em menos meios de acionamento potentes sendo necessários, que, de modo semelhante, tem um impacto positivo em aspectos como custo e tamanho.

[0025] As duas colunas podem ser posicionadas em relação mútua com o uso do sistema de guia, pelo deslocamento de uma ou ambas dentre as duas colunas de acordo com o primeiro eixo geométrico horizontal. Assim, apenas um sistema de guia é necessário no piso ou no leito de máquina. O posicionamento adicional da peça de trabalho ao longo do primeiro eixo geométrico horizontal para “Z” posicionar a peça de trabalho em relação às ferramentas pode ser alcançado pelo deslocamento dos dispositivos de contenção de peça de trabalho em relação a seus respectivos suportes nas colunas. Isso fornece um dispositivo compacto com uma área de projeção limitada, e facilita o acesso a, por exemplo, o espaço entre as unidades de ferramenta para, por exemplo, manutenção ou substituição de ferramentas sob condições ergonomicamente favoráveis. Também, o acesso à peça de trabalho é fácil e pode ser realizado sob condições ergonomicamente favoráveis.

[0026] Além disso, como os dispositivos de contenção de peça de trabalho são montados nas colunas, não há necessidade de um sistema de guia para esses dispositivos no leito de máquina, nem entre as colunas nem em paralelo ao sistema de guia para as colunas. Isso implica em mais espaço disponível entre as colunas, o que permite as bases das colunas sejam relativamente grandes em paralelo ao primeiro eixo geométrico horizontal, melhorando por meio disso a rigidez e a estabilidade, enquanto ainda permite espaço suficiente entre as colunas a fim de tornar possível que um operador acesse esse espaço sob condições ergonomicamente favoráveis, e/ou para permitir a incorporação de uma ou mais lunetas fixas entre as colunas. Por outro lado, a ausência de um segundo sistema de guia sob a peça de trabalho evita o problema de aparas caindo sobre e interferindo em tal segundo sistema de guia. Em vez disso, o meio de remoção de apara como uma esteira transportadora de apara pode ser disposto sob a peça de trabalho.

[0027] Esse layout também é flexível. Por exemplo, a mesma máquina pode ser adaptada para fresagem externa, fresagem interna, torno-torno-escareação e torneamento por modificações relativamente menores, como por adaptação ou substituição das unidades de ferramenta e/ou dos dispositivos de contenção de peça de trabalho.

[0028] A usinagem pode ser executada por interpolação de eixo geométrico entre o segundo eixo geométrico e o eixo geométrico de rotação da peça de trabalho, como conhecido na técnica.

[0029] Em algumas modalidades da invenção, o primeiro e/ou o segundo dispositivos de contenção de peça de trabalho são fixados de modo deslizável a um lado da respectiva coluna. Essa fixação dos dispositivos de contenção de peça de trabalho aos lados das respectivas colunas possibilita dispor a peça de trabalho lateralmente a partir das colunas, reduzindo, por meio disso, a tendência das aparas em cair no espaço entre as duas colunas, onde as aparas podem interferir no sistema de guia para as colunas e/ou com um ou mais apoios estacionários, e onde a remoção das aparas pode ser mais difícil. Em vez disso, com essa disposição dos dispositivos de contenção de peça de trabalho, as aparas podem cair diretamente em uma área adaptada para remoção de apara, por exemplo, por meio de uma esteira transportadora de apara.

[0030] Em algumas modalidades da invenção, pelo menos um dos dispositivos de contenção de peça de trabalho é fixado à respectiva coluna através de uma peça deslizante intermediária, em que a dita peça deslizante intermediária é deslocável em relação à respectiva coluna em paralelo ao primeiro eixo geométrico horizontal, e cada dispositivo de contenção de peça de trabalho é deslocável em relação à respectiva peça deslizante intermediária em paralelo ao primeiro eixo geométrico horizontal. Assim, o efeito de suspensão pode ser reduzido: o curso máximo do dispositivo de contenção de peça de trabalho em relação à coluna é o resultado da combinação do curso da primeira parte deslizante em relação à coluna, e o curso entre o dispositivo de contenção de peça de trabalho e a primeira parte deslizante. Esse tipo de disposição telescópica contribui adicionalmente para a rigidez e suspensão reduzida.

[0031] Em algumas modalidades da invenção, a máquina compreende uma pluralidade de trilhos para sustentar um movimento deslizante de um ou ambos os dispositivos de contenção de peça de trabalho em relação à respectiva coluna. Assim, ao usar trilhos fixados aos dispositivos de contenção de peça de trabalho e/ou à coluna, e/ou à peça deslizante intermediária opcional, e ao usar meios de acionamento apropriados, os dispositivos de contenção de peça de trabalho podem ser confiavelmente posicionados ao longo do eixo geométrico Z, posicionando, por meio disso, a peça de trabalho na posição desejada em relação às ferramentas.

[0032] Em algumas modalidades da invenção, um ou ambos os dispositivos de contenção de peça de trabalho são fixados de modo deslizável à respectiva coluna por meios de fixação da projeção vertical que pelo menos parcialmente sobrepõe o sistema de guia. Por exemplo, os trilhos e/ou outros meios pelos quais os dispositivos de contenção de peça de trabalho são fixados às colunas podem ser colocados sobre uma área delimitada por, por exemplo, trilhos-guia do sistema de guia, por meio disso contribuindo para rigidez e estabilidade aumentadas como um todo. Por exemplo, um ou ambos os dispositivos de contenção de peça de trabalho ou seus meios de fixação podem ser fornecidos em reentrâncias ou similares nos lados das colunas, por exemplo, de modo que os dispositivos de contenção de peça de trabalho deslizem parcialmente dentro do corpo da coluna. Em algumas modalidades, parte dos dispositivos de contenção de peça de trabalho e/ou dos meios de fixação que fixam os dispositivos de contenção de peça de trabalho à coluna é colocada acima um trilho do sistema de guia, ou acima de um espaço delimitado pelos trilhos - ou pelos trilhos mais externos, se houver mais que dois trilhos em paralelo - do sistema de guia. Isso pode contribuir adicionalmente para a estabilidade e suspensão reduzida.

[0033] Em algumas modalidades da invenção, o segundo eixo geométrico é um eixo geométrico vertical. Essa disposição pode contribuir para minimizar a área de projeção total da máquina no plano horizontal, especialmente em modalidades nas quais ambas as unidades de ferramenta são deslocadas em paralelo ao segundo eixo geométrico.

[0034] Em algumas modalidades da invenção, o segundo eixo geométrico é um segundo eixo geométrico horizontal, perpendicular ao primeiro eixo geométrico horizontal. Essa disposição pode contribuir para minimizar a altura da máquina, especialmente em modalidades nas quais ambas as unidades de ferramenta são deslocadas em paralelo ao segundo eixo geométrico. Além disso, uma necessidade por contrapesos para o deslocamento das unidades de ferramenta pode ser evitada.

[0035] Em outras modalidades, o segundo eixo geométrico é um eixo geométrico que não é vertical nem horizontal.

[0036] Em algumas modalidades da invenção, a máquina compreende adicionalmente um protetor de apara substancialmente disposto de modo vertical, disposto para impedir que as aparas removidas da peça de trabalho durante a usinagem alcancem um espaço entre as colunas. Esse espaço não é necessariamente todo o espaço entre as colunas, mas, de preferência, compreende o espaço onde os meios de guia, como por exemplo, trilhos-guia para a coluna (ou colunas) e/ou para uma ou mais lunetas fixas, estão presentes. Em algumas modalidades, o protetor de apara é disposto de modo que não interfira nas bases das colunas e/ou do apoio estacionário. Em algumas modalidades, o protetor de apara é um protetor de apara do tipo sanfona ou telescópico, de modo que sua extensão em paralelo ao primeiro eixo geométrico horizontal pode ser modificada, por exemplo, de acordo com o deslocamento das colunas e/ou da luneta fixa em paralelo a esse eixo geométrico.

[0037] Em algumas modalidades da invenção, a máquina compreende adicionalmente uma luneta fixa. Nesse texto, o termo “luneta fixa” se refere a um suporte para sustentar a peça de trabalho em uma posição intermediária, ou seja, em uma posição entre as posições onde a peça de trabalho é mantida pelos dispositivos de contenção de peça de trabalho. Em muitas modalidades, a luneta fixa é deslocável em paralelo ao primeiro eixo geométrico horizontal. Em algumas modalidades da invenção, a luneta fixa é guiada no sistema de guia, para movimento em paralelo ao primeiro eixo geométrico horizontal, entre a primeira coluna e a segunda coluna. Ou seja, nessas modalidades, por exemplo, uma base da luneta fixa é pelo menos parcialmente colocada entre as duas colunas. Isso pode ajudar a fazer uso eficiente do sistema de guia, tendo em vista que o mesmo sistema de guia pode ser usado para guiar o movimento de uma ou mais colunas assim como para guiar o movimento da luneta fixa. Em algumas outras modalidades da invenção, a luneta fixa é guiada em um sistema de guia adicional, por exemplo, um sistema de guia adicional que é espaçado do sistema de guia anteriormente mencionado para deslocamento guiado da coluna ou colunas. Por exemplo, o segundo sistema de guia pode ser um sistema de guia fornecido em uma superfície lateral longitudinal de um leito de máquina que sustenta as colunas. Isso pode fornecer mais espaço livre entre as colunas. Por exemplo, tal espaço adicional pode facilitar a instalação de uma luneta fixa padrão com um corpo relativamente largo, que pode servir para melhorar a rigidez da preensão fornecida pela luneta fixa. Em algumas configurações da última modalidade, a luneta fixa é disposta de modo que possa ser deslocada ao longo do eixo geométrico Z a partir de uma posição axial em um lado de uma ferramenta ou unidade de ferramenta, para uma posição axial no outro lado da ferramenta ou unidade de ferramenta. Por exemplo, a luneta fixa pode ser verticalmente retrátil para permitir esse tipo de deslocamento. Por meio disso, a luneta fixa pode ser deslocada para uma posição entre um dos dispositivos de contenção de peça de trabalho e sua unidade de ferramenta correspondente, para sustentar a peça de trabalho entre o dispositivo de contenção de peça de trabalho e a unidade de ferramenta. Essa opção pode ser útil para melhorar a rigidez de suporte quando uma ferramenta disposta em uma primeira coluna que sustenta uma primeira extremidade da peça de trabalho precisa cortar uma porção da peça de trabalho localizada em correspondência com a extremidade oposta da peça de trabalho. Isso requer uma retração substancial do dispositivo de contenção de peça de trabalho ligado à primeira coluna, criando um vão largo entre o mandril e a ferramenta.

[0038] Em pelo menos algumas modalidades que incorporam uma luneta fixa, a máquina pode ser operada sustentando a peça de trabalho por um dos dispositivos de contenção de peça de trabalho e pela luneta fixa, mas não pelo outro dispositivo de contenção de peça de trabalho. Isso pode ser útil para permitir, por exemplo, a usinagem de uma ou ambas as extremidades da peça de trabalho, ou de porções próximas a uma ou ambas as extremidades da peça de trabalho, sem interferência entre a respectiva ferramenta ou unidade de ferramenta e o respectivo dispositivo de contenção de peça de trabalho.

[0039] Em algumas modalidades da invenção, pelo menos um dos dispositivos de contenção de peça de trabalho compreende um motor de torque para rotação da peça de trabalho. Em algumas modalidades, ambos os dispositivos de contenção de peça de trabalho compreendem motores de torque para rotação sincronizada da peça de trabalho. Constatou-se que os motores de torque fornecem vantagens especiais no contexto da máquina descrita acima. Por exemplo, constatou- se que o torque alto em velocidades moderadas e até mesmo quando paralisado é apropriado para operações de fresagem, em que a peça de trabalho pode ser submetida a torques substanciais. Por outro lado, os motores de torque são apropriados para alcançar um design compacto, devido a sua compacidade. Por outro lado, os mesmos fornecem alta precisão no que diz respeito a posicionamento, e bom controle de velocidade. Além disso, os motores de torque permitem um design modular que facilita a adaptação de uma máquina para diferentes tipos de operação, por exemplo, que facilita as alterações em meios de acionamento necessários ou apropriados para adaptar uma estrutura de máquina básica com a finalidade de comutar entre, por exemplo, layouts de fresagem interna, fresagem externa, torno-torno-escareação e/ou torneamento.

[0040] Em algumas modalidades da invenção, as unidades de ferramenta são dotadas de fresas internas.

[0041] Em algumas modalidades da invenção, a máquina é adaptada para usinagem de hastes com porções excêntricas, como virabrequins.

[0042] Um aspecto adicional da invenção se refere a um método para usinagem de uma peça de trabalho que compreende: carregar uma peça de trabalho em uma máquina como descrito acima, de modo que a peça de trabalho seja mantida pelos dispositivos de contenção de peça de trabalho; posicionar a peça de trabalho em relação a pelo menos uma ferramenta da máquina de acordo com o primeiro eixo geométrico horizontal, pelo deslocamento de pelo menos uma coluna em paralelo ao primeiro eixo geométrico horizontal e pelo deslocamento de pelo menos um dos dispositivos de contenção de peça de trabalho em relação à respectiva coluna em paralelo ao primeiro eixo geométrico horizontal; usinar as peças de trabalho, incluindo deslocar pelo menos uma unidade de ferramenta perpendicularmente ao primeiro eixo geométrico horizontal e girando a peça de trabalho em torno de um eixo geométrico paralelo ao primeiro eixo geométrico horizontal para que a ferramenta ou ferramentas interajam com diferentes porções circunferenciais da peça de trabalho (após usinagem de acabamento da peça de trabalho de acordo com uma ou duas posições axiais da mesma - dependendo se uma ou duas ferramentas forem usadas simultaneamente -, o posicionamento da peça de trabalho em relação às ferramentas de acordo com o eixo geométrico Z pode ser repetido, seguido por uma nova etapa de usinagem, etc.; ou seja, a usinagem e o deslocamento de eixo geométrico Z relativo entre as ferramentas e a peça de trabalho podem ser repetidos, até que a usinagem da peça de trabalho tenha sido concluída, logo que a máquina é considerada); remover a peça de trabalho da máquina.

[0043] Em algumas modalidades da invenção, o carregamento da peça de trabalho na máquina compreende pelo menos um movimento de um dispositivo de contenção de peça de trabalho em paralelo ao primeiro eixo geométrico horizontal, com a finalidade de prender axialmente a peça de trabalho entre os dispositivos de contenção de peça de trabalho. Como explicado acima, o tipo de dispositivos de contenção de peça de trabalho leves que podem ser acomodados devido a esse layout de máquina facilita carregamento rápido com base em um movimento horizontal entre a peça de trabalho e os mandris, em vez do carregamento vertical ou radial algumas vezes usado na técnica. Isso fornece vantagens importantes. Em muitas máquinas da técnica anterior, os mandris precisam ser projetados com canais radiais e/ou incorporam suportes especiais para carregamento vertical que precisam muitas vezes ser específicos para um tipo específico de peça de trabalho, como um modelo de virabrequim específico. Isso implica em altos custos devido à necessidade de fornecer diferentes conjuntos de suportes e/ou mandris, ou seja, por exemplo, um conjunto de suportes e/ou mandris para cada tipo de peça de trabalho que será usinada, por exemplo, um conjunto de suportes para cada modelo de virabrequim. Por outro lado, esse tipo de mandril específico de peça de trabalho e montagens de suporte envolve a desvantagem de que cada alteração de tipo de peça de trabalho, por exemplo, comutação de um modelo de virabrequim para um outro, requere adaptação ou substituição substancial dos mandris e/ou dos suportes. Essas desvantagens podem ser evitadas por meio da presente invenção, em muitas modalidades da qual, de preferência, mandris gerais podem ser usados, que podem acomodar diferentes tipos de peça de trabalho, como diferentes modelos de virabrequim, por exemplo, pela preensão axial pelo movimento do eixo geométrico Z de um ou ambos os dispositivos de contenção de peça de trabalho, sem qualquer necessidade por suportes adicionais específicos da peça de trabalho frequentemente usados na técnica. Assim, a alteração de um tipo de peça de trabalho para um outro tipo de peça de trabalho pode ser executada com um mínimo de alterações em hardware. Assim, a disposição de acordo com a presente invenção pode ser útil para reduzir custos e para aumentar a flexibilidade, permitindo a adaptação de uma máquina a diferentes tipos de peça de trabalho por alteração de software em vez de alteração de hardware. Isso é especialmente benéfico em instalações em que o tipo de peça de trabalho a ser usinada é alterado com frequência relativamente alta. Adicionalmente, esse aspecto da invenção facilita o uso de mandris com um simples design sem canais radiais substanciais e/ou sem suportes adicionais específicos de peça de trabalho, reduzindo por meio disso o risco mau funcionamento devido ao acúmulo de apara.

[0044] Um aspecto adicional da invenção se refere a um método para adaptar uma máquina como descrito acima a partir de uma primeira configuração para uma segunda configuração ou vice-versa, em que a primeira configuração é uma configuração para fresagem externa e/ou fresagem interna de uma peça de trabalho, e a segunda configuração é uma configuração para torno-torno-escareação e/ou torneamento de uma peça de trabalho. O método inclui a etapa de substituir pelo menos parte de um motor de um dos dispositivos de contenção de peça de trabalho ou de ambos os dispositivos de contenção de peça de trabalho, para modificação de uma característica de velocidade de rotação do dispositivo de contenção de peça de trabalho, em que o motor é um motor para rotação da peça de trabalho. Como explicado acima, o layout de máquina de acordo com a invenção pode servir para facilitar a adaptação entre diferentes configurações, de modo que a mesma máquina básica possa ser adaptada, por exemplo, por alterações relativamente menores, a partir de ou para configurações para fresagem interna, fresagem externa, torno-torno- escareação, etc. Isso pode envolver a substituição de partes como mandris e/ou ferramentas, e/ou alteração da posição de componentes como, por exemplo, alteração da posição dos dispositivos de contenção de peça de trabalho ao longo do eixo geométrico vertical.

[0045] No que se refere aos dispositivos de contenção de peça de trabalho, uma alteração entre, por exemplo, fresagem interna e fresagem externa pode, em algumas modalidades da invenção, ser executada sem alterar a configuração dos dispositivos de contenção de peça de trabalho como tais. Entretanto, uma alteração entre uma configuração para interna ou fresagem externa e uma configuração adequada para torneamento ou torno-torno- escareação pode, em algumas modalidades, requerer alterações mais substanciais nos dispositivos de contenção de peça de trabalho, por exemplo, no que diz respeito às características de velocidade de rotação dos motores usados para rotação da peça de trabalho. Por exemplo, para fresagem interna ou externa, a peça de trabalho deve ser girada em uma velocidade relativamente baixa, e com controle numérico preciso da posição angular. Contrariamente, para torno-torno-escareação ou torneamento, a peça de trabalho deve em geral ser girada em uma velocidade substancialmente mais alta, mas sem controle da posição angular. Também, os requisitos de torque podem ser diferentes para fresagem e para torno-torno-escareação ou torneamento. Assim, em geral, no que diz respeito ao dispositivo de contenção de peça de trabalho, um motor adequado para rotação da peça de trabalho para fresagem pode ser inadequado para torno-torno-escareação ou torneamento, e vice-versa.

[0046] Para esse propósito, a substituição do motor ou pelo menos parte do motor usado para acionar a rotação da peça de trabalho pode ser necessário ou preferencial. Para esse propósito, em algumas modalidades da invenção, o motor é disposto em uma extremidade traseira do dispositivo de contenção de peça de trabalho oposta à extremidade que sustenta o mandril, de modo que o motor ou parte do motor possa ser substituído facilmente na extremidade traseira, por exemplo, sem remover o fuso principal do dispositivo de contenção de peça de trabalho, ou seja, sem remover o fuso ao qual o mandril é fixado. Esse fuso principal pode, em algumas modalidades, ser sustentado por mancais adequados tanto para alta quanto para baixa velocidade de rotação, ou seja, compatível tanto com fresagem quanto com torneamento ou torno-torno-escareação. Assim, a adaptação de hardware necessária para converter uma máquina de fresagem em, por exemplo, uma máquina de torno-torno-escareação ou vice- versa pode, no que diz respeito à configuração dos dispositivos de contenção de peça de trabalho, ser substancialmente limitada à substituição do motor ou parte do mesmo e, se for necessário, a substituição dos mandris. A substituição do motor na extremidade traseira do dispositivo de contenção de peça de trabalho, ou seja, na extremidade oposta ao mandril pode, em muitas modalidades, ser implementada facilmente e pode ser especialmente fácil quando o motor é um motor de torque.

[0047] A alteração de configuração também envolve tipicamente a substituição de ferramentas (ferramentas de fresagem externa, fresas internas, ferramentas para torno- torno-escareação ou torneamento) e/ou de mandris. Em algumas modalidades, também os motores para acionar as ferramentas podem precisar ser substituídos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0048] Para concluir a descrição e para proporcionar um melhor entendimento da invenção, um conjunto de desenhos está disponível. Os ditos desenhos formam uma parte integral da descrição e ilustram modalidades da invenção, que não devem ser interpretadas como restrições do escopo da invenção, mas somente como exemplos de como a invenção pode ser executada. Os desenhos compreendem as seguintes figuras:

[0049] A figura 1 é uma vista em perspectiva de uma máquina de acordo com uma primeira modalidade da invenção.

[0050] A figura 2 é uma vista de topo da máquina de acordo com a primeira modalidade da invenção.

[0051] As figuras 3A e 3B são uma vista em perspectiva e uma vista traseira, respectivamente, de parte da máquina de acordo com a primeira modalidade da invenção, incluindo os meios de acionamento para um dispositivo de contenção de peça de trabalho.

[0052] A figura 4 é uma vista em perspectiva que ilustra esquematicamente uma maneira na qual uma esteira transportadora de apara pode ser incorporada.

[0053] As figuras 5A e 5B são duas vistas em perspectiva da máquina de acordo com uma modalidade da invenção, que ilustra esquematicamente o acesso às ferramentas para, por exemplo, manutenção.

[0054] As figuras 6A e 6B ilustram esquematicamente a adaptação de uma máquina de acordo com a primeira modalidade da invenção, de fresagem interna para externa.

[0055] A figura 7A ilustra esquematicamente um primeiro tipo de mandril, adaptado para carregamento vertical de peças de trabalho.

[0056] A figura 7B ilustra esquematicamente um segundo tipo de mandril.

[0057] A figura 7C ilustra esquematicamente um terceiro tipo de mandril.

[0058] A figura 7D ilustra esquematicamente um quarto tipo de mandril.

[0059] As figuras 8A-8C ilustram esquematicamente o carregamento de um virabrequim em uma máquina, de acordo com uma modalidade da invenção que usa o segundo tipo de mandril.

[0060] As figuras 9A e 9B são uma vista em perspectiva e uma vista traseira, respectivamente, de uma máquina de acordo com uma segunda modalidade da invenção.

[0061] As figuras 10A e 10B são uma vista em perspectiva e uma vista traseira, respectivamente, de uma máquina de acordo com uma terceira modalidade da invenção.

[0062] As figuras 10C-10E são vistas em perspectiva de uma variação das modalidades mostradas nas figuras 10A e 10B, que mostram como a luneta fixa pode ser deslocada entre diferentes posições de eixo geométrico Z.

[0063] As figuras 11A e 11B são uma vista em perspectiva e uma vista de topo, respectivamente, de uma máquina de acordo com uma quarta modalidade da invenção.

[0064] A figura 12 é uma vista em perspectiva de uma máquina de acordo com uma quinta modalidade da invenção.

[0065] A figura 13 é uma vista esquemática de uma seção transversal longitudinal de um dispositivo de contenção de peça de trabalho que pode ser usado em uma modalidade da invenção.

DESCRIÇÃO DOS MEIOS DE REALIZAÇÃO DA INVENÇÃO

[0066] De acordo com uma primeira modalidade da invenção mostrada nas figuras 1 e 2, a máquina compreende duas colunas 1 e 2, ambas móveis em trilhos-guia 31 de um sistema de guia 3 disposto no topo de um leito de máquina 4. A primeira coluna 1 é acionada ao longo dos trilhos 31 por primeiros meios de acionamento 32, e a segunda coluna 2 é acionada ao longo dos trilhos 31 por segundos meios de acionamento 33. Além disso, uma luneta fixa 5 é fornecida, também móvel nos trilhos-guia 31 do sistema de guia e acionada por terceiros meios de acionamento 34. Os meios de acionamento podem ser de qualquer tipo, desde que permitam o deslocamento controlado e posicionamento das colunas e o apoio estacionário ao longo do sistema de guia. Por exemplo, em algumas modalidades, roscas esféricas acionadas por motores elétricos, como servomotores, podem ser usadas. Por exemplo, os motores lineares ou giratórios podem ser usados.

[0067] O sistema de guia 3 e os meios de acionamento são configurados para deslocamento controlado e posicionamento das colunas 1 e 2 e da luneta fixa 5 em paralelo a um primeiro eixo geométrico horizontal, chamado no presente documento de eixo geométrico Z. A primeira coluna 1 é acionada de acordo com um eixo geométrico Z1 da máquina, a segunda coluna 2 é acionada de acordo com um eixo geométrico Z2 da máquina, e a luneta fixa é acionada de acordo com um eixo geométrico Z5 da máquina, como ilustrado esquematicamente na figura 1. Guias lineares de mancal de cilindro podem ser usados para o movimento das colunas e/ou para movimento da luneta fixa em paralelo ao eixo geométrico Z.

[0068] A primeira coluna sustenta uma primeira unidade de ferramenta 11, que é deslocável de acordo com um eixo geométrico Y1 da máquina, em paralelo a um eixo geométrico vertical, chamado de eixo geométrico Y no presente documento. A unidade de ferramenta 11 é guiada por trilhos 16 e acionada na direção vertical por meios de acionamento 17, por exemplo, por um motor elétrico e uma rosca esférica. De modo similar, uma segunda unidade de ferramenta 21 é disposta na segunda coluna 2, guiada por trilhos-guia 26 e acionada por meios de acionamento 27 para deslocamento e posicionamento de acordo com um eixo geométrico Y2 da máquina, de modo semelhante paralelo ao eixo geométrico vertical Y. Na modalidade ilustrada, cada unidade de ferramenta compreende uma fresa interna 12, 22, para executar a fresagem interna de uma peça de trabalho 1000. Na modalidade ilustrada, a peça de trabalho 1000 é um virabrequim. A ferramenta 12, 22 é disposta para rotação de acordo com um respectivo eixo geométrico S1, S2 da máquina, como ilustrado esquematicamente na figura 1. Nessa modalidade, cada coluna compreende adicionalmente meios de contrapeso, como meios de contrapeso hidráulicos 17A, 27A, para auxiliar os meios de acionamento 17, 27 no deslocamento vertical das unidades de ferramenta.

[0069] Cada coluna sustenta adicionalmente um dispositivo de contenção de peça de trabalho 13, 23, que é deslocável de acordo com um respectivo eixo geométrico Z3, Z4 da máquina, em paralelo ao eixo geométrico Z. Nessa modalidade, os meios de acionamento 18, 28 para acionar os dispositivos de contenção de peça de trabalho em paralelo ao eixo geométrico Z são colocados abaixo do respectivo dispositivo de contenção de peça de trabalho 13, 23, em respectivos suportes 183, 283. Cada dispositivo de contenção de peça de trabalho 13, 23 compreende um mandril ou similar para conter e sustentar uma extremidade da peça de trabalho 1000, e os meios de acionamento 138, 139 (consulte figura 13) para girar o mandril de acordo com um respectivo eixo geométrico C1, C2 da máquina, como ilustrado esquematicamente na figura 1. Nessa modalidade, ambos os dispositivos de contenção de peça de trabalho compreendem meios de acionamento 138, 139 para girar o respectivo mandril, como para minimizar as forças de torção durante a rotação e a usinagem da peça de trabalho 1000. Os motores de torque podem ser usados para girar os mandris.

[0070] Para minimizar a suspensão do dispositivo de contenção de peça de trabalho 13, 23 em relação a sua fixação à respectiva coluna 1, 2, o dispositivo de contenção de peça de trabalho 13, 23 é fixado à respectiva coluna 1, 2 através de uma peça deslizante intermediária 14, 24, que é deslocável em relação à respectiva coluna 1, 2 em paralelo ao eixo geométrico Z, em que cada dispositivo de contenção de peça de trabalho 13, 23 é deslocável em relação à respectiva peça deslizante intermediária 14, 24 em paralelo ao eixo geométrico Z. Nessa modalidade, os trilhos 15, 25 são fornecidos para o deslocamento deslizante das peças deslizantes intermediárias 14, 24 em relação à respectiva coluna 1, 2, e para deslizamento do dispositivo de contenção de peça de trabalho 13, 23 em relação à respectiva peça deslizante intermediária 14, 24, como ilustrado esquematicamente na figura 2. Ou seja, um tipo de disposição telescópica é fornecido para deslocamento dos dispositivos de contenção de peça de trabalho em relação às respectivas colunas. Em outras variações dessa modalidade, outros meios para movimento telescópico entre o dispositivo de contenção de peça de trabalho e a respectiva coluna podem ser usados. Também, embora um sistema telescópico de dois estágios tenha sido ilustrado, em outras modalidades, mais que dois estágios podem ser usados.

[0071] Além disso, nessa modalidade, a máquina compreende um protetor de apara vertical 6 (não mostrado na figura 1, mas ilustrado esquematicamente, por exemplo, nas figuras 5A e 6A) do tipo telescópio ou acordeão, que adapta sua configuração de acordo com o movimento da luneta fixa 5 e das colunas 1, 2 em paralelo ao eixo geométrico Z. Como mostrado, por exemplo, nas figuras 5A e 6A, esse protetor de apara 6 impede que as aparas produzidas durante a operação na peça de trabalho 1000 alcancem o espaço no outro lado do protetor de apara, onde, por exemplo, os trilhos 31 do sistema de guia são dispostos, reduzindo por meio disso o risco de interferência entre as aparas e o sistema de guia 3. Isso significa que os guias lineares de mancal de cilindro modernos podem ser uma opção adequada para guiar as colunas e/ou a luneta fixa ao longo dos trilhos-guia 31, apesar do fato de que tais guias sejam em geral sensíveis a aparas.

[0072] Além disso, as figuras 5A e 6A ilustram como protetores de apara adicionais 61, 62 podem ser dispostos para impedir que as aparas produzidas durante a usinagem da peça de trabalho 1000 alcancem os componentes pelos quais os dispositivos de contenção de peça de trabalho 13, 23 são ligados às respectivas colunas 1, 2.

[0073] As Figuras 3A e 3B ilustram esquematicamente como os meios de acionamento para o dispositivo de contenção de peça de trabalho 23 podem compreender um motor 281 para deslocar o dispositivo de contenção de peça de trabalho em paralelo ao eixo geométrico Z por meio de uma unidade de rosca esférica 282. Entretanto, quaisquer outros meios de acionamento adequados podem ser fornecidos. Os meios de acionamento são dispostos no suporte 283. A Figura 3B também ilustra a ligação telescópica de dois estágios entre o dispositivo de contenção de peça de trabalho 23 e a coluna 2, através da placa de deslizamento intermediária 24 e dos trilhos 25. Além disso, a figura 3A ilustra esquematicamente os meios de acionamento 222 para acionar a ferramenta giratória 22.

[0074] As Figuras 4A e 4B ilustram esquematicamente como uma esteira transportadora de apara pode ser incorporada em uma máquina de acordo com essa modalidade da invenção. Uma disposição do tipo bandeja 71 pode ser fornecida ao longo de um lado da máquina para guiar as aparas removidas da peça de trabalho durante a usinagem para uma primeira esteira transportadora de apara 72, disposta para transportar as aparas para uma segunda esteira transportadora de apara 73 disposta em uma extremidade da máquina. A primeira esteira transportadora de apara 72 é coberta por uma plataforma de grade (tramex), de modo que permita que as aparas alcancem a esteira transportadora enquanto os operadores podem permanecer na plataforma para operações manuais na área de usinagem, como trocas de ferramenta.

[0075] É evidente a partir das figuras 1 e 2 como tanto as unidades de ferramenta 11, 21 quanto os dispositivos de contenção de peça de trabalho 13, 23 são dispostos nas duas colunas, que podem ser posicionados em relação mútua com o uso do sistema de guia 3, pelo deslocamento de uma ou ambas as duas colunas em paralelo ao eixo geométrico Z. Assim, apenas um sistema de guia 3 é necessário no leito de máquina 4. Também é evidente a partir da figura 1 e 2 como a posição axial da peça de trabalho em relação às ferramentas 12, 22 é determinada pela combinação das posições das colunas e das posições dos dispositivos de contenção de peça de trabalho ao longo do eixo geométrico Z, ou seja, pelos eixos geométricos da máquina Z1, Z2, Z3 e Z4. Nas figuras 1 e 2, pode ser verificado como a área de projeção da máquina no plano horizontal é relativamente pequena, facilitando por meio disso o acesso, por exemplo, ao espaço entre as unidades de ferramenta para, por exemplo, manutenção ou substituição de ferramentas, sob condições ergonomicamente favoráveis.

[0076] Isso é ilustrado esquematicamente nas figuras 5A e 5B. Por exemplo, para manutenção ou substituição de uma ferramenta 22, a luneta fixa 5 pode ser acionada em direção a uma posição próxima à outra ferramenta 12, como ilustrado esquematicamente na figura 5B, deixando por meio disso espaço suficiente para um operador se posicionar na frente da ferramenta 22.

[0077] Também, é evidente a partir da figura 1 como o acesso à peça de trabalho 1000 é fácil e pode ser realizado sob condições ergonomicamente favoráveis, do lado da máquina. Também é evidente a partir da figura 1 como a ausência de qualquer dispositivo de contenção de peça de trabalho entre as colunas fornece amplo espaço para as colunas e a luneta fixa no sistema de guia 3. Também é evidente como as aparas produzidas durante a usinagem da peça de trabalho cairão diretamente sobre uma área muito limitada do leito de máquina, e especialmente não sobre a área que inclui os trilhos-guia 31. A partir das figuras 4A e 4B, é evidente como uma esteira transportadora de apara pode ser disposta para remover as aparas que são produzidas durante a usinagem da peça de trabalho.

[0078] As Figuras 6A e 6B ilustram esquematicamente como uma máquina como ilustrado nas figuras 1 e 2 pode ser adaptada a partir de uma configuração de fresagem interna para uma configuração para fresagem externa, pela adaptação ou substituição das unidades de ferramenta 11, 21 para fresas internas 12, 22 por unidades de ferramenta 11A, 21A adaptadas para ferramentas de fresagem externa 12A, 22A. Adicionalmente, os dispositivos de contenção de peça de trabalho 13, 23 são colocados em uma posição inferior na respectiva coluna 1, 2, e os suportes 183, 283 para os meios de acionamento para o dispositivo de contenção de peça de trabalho são substituídos por suportes 183A, 283A adaptados para essa nova posição dos dispositivos de contenção de peça de trabalho ao longo do eixo geométrico Y. A adaptação adicional da luneta fixa pode ser necessária para permitir que seu meio de preensão seja posicionado de acordo com a nova posição da peça de trabalho, mais próxima ao leito de máquina 4. Ou seja, a estrutura de máquina básica e até mesmo a unidade de acionamento de ferramenta pode ser usada tanto para fresagem interna quanto para fresagem externa. A máquina também pode ser facilmente adaptada para torno-torno-escareação ou torneamento; aqui, o layout geral mostrado na figura 6B pode ser apropriado. Basicamente, apenas a ferramenta ou unidades de ferramenta precisa ser substituída. Adicionalmente, os meios de acionamento (que compreendem, por exemplo, um motor de torque com rotor 138 e estator 139, como ilustrado esquematicamente na figura 13) para a rotação C1, C2 da peça de trabalho pode precisar ser substituído para fornecer velocidade de rotação mais alta, e os meios de acionamento 222 para acionar as ferramentas podem precisar ser substituídos ou adaptados para serem mais apropriados para rotação S1, S2 de uma ferramenta de torno-torno- escareação.

[0079] Na modalidade ilustrada, ambas as colunas são deslocáveis em paralelo ao eixo geométrico Z. Em algumas modalidades alternativas, apenas uma das colunas é deslocável, sendo a outra fixa. Isso pode ser desvantajoso em termos de flexibilidade, mas vantajoso em termos de custo, por exemplo.

[0080] A Figura 7A ilustra um mandril 1300 para um dispositivo de contenção de peça de trabalho adaptada para carregamento vertical. Os mandris 1300 desse tipo, com um canal radial 1301 para inserção de uma peça de trabalho, são apropriados para receber peças de trabalho como, por exemplo, virabrequins por carregamento vertical e são bem conhecidos na técnica. Entretanto, embora o canal radial 1301 possa simplificar o carregamento, isso também implica em um problema posto que as aparas podem entrar no mesmo durante a usinagem. Isso implica em um risco de emperramento. Em algumas modalidades da invenção, é preferencial usar mandris sem esse tipo de canal, por exemplo, mandris 130, 130A como mostrado nas Figuras 7B e 7C. Aqui, a ausência de canais e cavidades substanciais reduz o risco de acúmulo de aparas e problemas relacionados. Também, como explicado abaixo, o uso desse tipo de mandris simples de propósito geral pode envolver vantagens adicionais.

[0081] As Figuras 8A a 8C ilustram como uma peça de trabalho 1000 pode ser carregada em uma máquina de acordo com uma modalidade da invenção. Um robô ou carregador de pórtico 8 posiciona a peça de trabalho de modo que a mesma seja axialmente alinhada com os mandris 130, 230 do respectivo dispositivo de contenção de peça de trabalho, como mostrado na figura 8A. Então, pelo movimento relativo entre o mandril 230 e o carregador de pórtico 8 (por exemplo, pelo deslocamento do mandril 230 e seu dispositivo de contenção de peça de trabalho 23 como ilustrado esquematicamente na figura 8B, ou pelo deslocamento do carregador de pórtico 8), a peça de trabalho é posicionada contra um pino central 231 de um dos mandris 230. A seguir, ou simultaneamente, pelo deslocamento relativo entre a peça de trabalho e o outro mandril 130 (por exemplo, pelo deslocamento do outro mandril 130 horizontalmente como ilustrado esquematicamente na figura 8C), a peça de trabalho é colocada contra um pino central 131 do outro mandril. Na modalidade ilustrada, o pino central 131 é acionado por mola a fim de absorver pequenos desvios potenciais em comprimento entre virabrequins do mesmo modelo, e a fim de assegurar uma força de preensão axial predeterminada. Em outras modalidades, ambos os pinos centrais são fixos e a absorção de desvios de comprimento e controle da força de preensão axial podem ser implementados pelo controle numérico do deslocamento de um dos dispositivos de contenção de peça de trabalho ou ambos os mesmos. Por exemplo, a medição precisa e o controle do torque nos acionamentos Z3 e/ou Z4 podem ser usados para controlar precisamente a força de preensão axial.

[0082] Esse tipo de operação pode ser especialmente fácil de implementar em máquinas de acordo com as modalidades da invenção, devido ao controle de NC do deslocamento dos dispositivos de contenção de peça de trabalho e devido ao fato de que os mandris podem formar parte de dispositivos de contenção de peça de trabalho relativamente pequenos e leves, o que facilita o movimento imediato de um ou ambos os dispositivos de contenção de peça de trabalho, por exemplo, para executar rapidamente movimentos horizontais como os ilustrados esquematicamente nas figuras 8B e 8C.

[0083] Muitas máquinas da técnica anterior adaptadas para carregamento de peça de trabalho vertical envolvem mandris complexos, por exemplo, em linha com um da figura 7A, com um canal 1301 para carregamento vertical. Também, ou alternativamente, alguns mandris da técnica anterior podem incluir suportes especiais para sustentar a peça de trabalho em correspondência com o carregamento vertical. Tais montagens de mandril e suporte são em geral adaptadas para um tipo específico de peça de trabalho. Como explicado acima, isso implica em desvantagens em termos da necessidade de ter pares específicos de suportes ou mandris disponíveis para todo tipo de peça de trabalho a ser usinada, e em termos do tempo necessário para adaptar a máquina a diferentes tipos de peças de trabalho, por exemplo, ao substituir os suportes ou talvez até mesmo os mandris. A presente invenção facilita o carregamento de peças de trabalho que envolve preensão axial pelo deslizamento do eixo geométrico Z numericamente controlado (Z3 e/ou Z4) dos dispositivos de contenção de peça de trabalho, o que, por sua vez, reduz a necessidade por suportes especiais e/ou facilita o uso de mais mandris de propósito geral, como o da figura 7B que pode servir para acomodar uma ampla faixa de tipos de peça de trabalho, como uma ampla faixa de modelos de virabrequim. A comutação entre um modelo de virabrequim e outro pode, então, ser realizada com um mínimo de alterações de hardware (por exemplo, pela substituição de pinos centrais e garras de pega, se necessário), sem qualquer necessidade por substituição complexa de suportes e/ou dos mandris. De preferência, a adaptação pode, em uma proporção substancial, ser realizada com base em alterações de software, ou seja, alterações no software que controla o deslocamento de Z3/Z4 dos dispositivos de contenção de peça de trabalho durante o carregamento.

[0084] Na realidade, também em máquinas automáticas como as muitas modalidades da invenção, algumas vezes o carregamento manual de peças de trabalho é necessário. Assim, o mandril pode incorporar recursos que permitem que os suportes de peça de trabalho adicionais para carregamento manual sejam fixados temporariamente aos mandris. No mandril ilustrado na figura 7B, os canais e as reentrâncias 132 ilustrados esquematicamente e os orifícios rosqueados 133 podem ser tipicamente usados para a incorporação de tais suportes.

[0085] O mandril da figura 7B pode ser um assim chamado mandril de autocompensação, adequado para uso com, por exemplo, virabrequins que ainda não tiveram seu flange e extremidades de haste usinadas. Aqui, as garras 134 que contêm a extremidade da haste estão flutuando, compensando por meio disso as variações em distância entre a superfície e o ponto onde o pino central é inserido.

[0086] A Figura 7C mostra um outro tipo de mandril 130A que pode ser usado em uma máquina de acordo com a presente invenção. O mandril 130A tem um design simples e carece do canal radial do mandril mostrado na figura 7A, e de modo semelhante carece do tipo de suporte usado em muitas máquinas da técnica anterior para sustentar a peça de trabalho durante o carregamento. O mandril 130A da figura 7C inclui um pino de centralização 131A e garras 134A. Entretanto, diferentemente do mandril da figura 7B, essas garras são assim chamadas de garras de autocentralização. Assim, esse tipo de mandril pode, de preferência, ser usado quando a peça de trabalho chega na máquina com suas extremidades já usinadas.

[0087] A figura 7D ilustra um quarto tipo de mandril, a saber, um mandril 130B com braços retráteis adequados para torno-torno-escareação. Como mostrado na figura 7D, o pino central 131B se projeta por uma distância substancial a partir da superfície frontal da base do mandril, com a finalidade de posicionar a peça de trabalho substancialmente espaçada daquela superfície. As garras 134B são dispostas de modo que as mesmas possam aplicar seletivamente pressão para segurar a extremidade da peça de trabalho como mostrado pela garra 134B na figura 7D, ou ser retraídas para uma posição retraída ilustrada esquematicamente em 134B’. As garras podem, dessa forma, ser retraídas para a posição 134B’ quando necessário para permitir a usinagem da porção da peça de trabalho correspondente (assim, durante parte da usinagem, a peça de trabalho é apenas segurada por garras em uma de suas extremidades). Um problema com esses assim chamados mandris de autocompensação com braços retráteis é que é difícil fornecer os mesmos com o tipo de suporte frequentemente usado na técnica anterior para sustentar as peças de trabalho durante o carregamento, como explicado acima. Assim, em algumas máquinas da técnica anterior, os suportes pivotáveis são dispostos nos cabeçotes e pivotados para uma posição para sustentar a peça de trabalho quando o carregamento está para ocorrer. Isso, entretanto, adiciona substancialmente complexidade à máquina. Assim, o fato de que a presente invenção pode contribuir para tornar tais suportes desnecessários pode ser uma vantagem adicional.

[0088] Em algumas modalidades, os mandris podem incorporar meios para detectar a presença de uma peça de trabalho, por exemplo, em correspondência com os pinos centrais. Por exemplo, os pinos centrais ou um dos pinos centrais podem incorporar uma abertura que permite a passagem de ar, de modo que a presença da peça de trabalho possa ser detectada por sopro.

[0089] As Figuras 9A e 9B ilustram esquematicamente uma segunda modalidade da invenção. Nessa modalidade, os dispositivos de contenção de peça de trabalho 13, 23 são colocados em reentrâncias laterais correspondentes 101, 201 nas colunas, de modo que pelo menos parte dos meios de fixação para fixar o respectivo dispositivo de contenção de peça de trabalho à respectiva coluna seja disposta sobre ou dentro da área delimitada pelos trilhos 31 do sistema de guia. Por exemplo, como mostrado na figura 9B, os trilhos 25 por meio dos quais a peça deslizante intermediária 24 é fixada à coluna 2 são dispostos acima de um dos trilhos 31 do sistema de guia. Esse tipo de disposição contribui para rigidez melhorada adicional. Nas figuras 9A e 9B, os meios de acionamento para o posicionamento horizontal dos dispositivos de contenção de peça de trabalho em relação às colunas não são mostrados. Qualquer colocação apropriada de tais meios de acionamento está incluída no escopo da invenção. Por exemplo, os meios de acionamento podem ser dispostos aproximadamente como mostrado nas figuras 1 e 2.

[0090] As figuras 10A e 10B ilustram esquematicamente uma terceira modalidade da invenção, similar a uma das figuras 9A e 9B exceto pelo fato de que a luneta fixa 5 é dotada de seu próprio sistema de guia, que compreende trilhos 51 dispostos em uma superfície lateral do leito de máquina 4. Os meios de acionamento 34 para acionar a luneta fixa 5 em paralelo ao eixo geométrico Z são, nessa modalidade específica, dispostos em uma reentrância 41 no lado do leito de máquina 4. Essa disposição pode servir para fornecer até mesmo mais espaço livre entre as colunas 1,2.

[0091] Também, es sa disposição facilita o deslocamento da luneta fixa axialmente além de uma ou ambas as unidades de ferramenta. Por exemplo, como ilustrado esquematicamente na figura 10C-10E, a luneta fixa ou parte da mesma pode ser disposta para ser deslocável perpendicularmente em relação ao eixo geométrico Z, de modo que a luneta fixa cesse a sobreposição com uma unidade de ferramenta ao longo do eixo geométrico Z. Por exemplo, a luneta fixa pode compreender uma porção de pega 52 que interage com a peça de trabalho e que é deslocável verticalmente de modo que, como ilustrado esquematicamente na figura 10C-10D, a mesma possa imergir abaixo das unidades de ferramenta 11, 21, de modo que a luneta fixa seja deslocável a partir de uma posição entre as unidades de ferramenta (como mostrado na figura 10C) para uma posição na qual a mesma é colocada além de uma das unidades de ferramenta (como mostrado na figura 10E), entre um dispositivo de contenção de peça de trabalho 13/23 e a unidade de ferramenta 11/21 correspondente. Por exemplo, a posição ilustrada na figura 10E pode ser preferencial quando a ferramenta disposta na unidade de ferramenta 21 montada na segunda coluna 2 deve interagir com uma porção da peça de trabalho que é remota da extremidade da peça de trabalho mantida pelo dispositivo de contenção de peça de trabalho 23 montado na mesma coluna 2. Isso requer a retirada do dispositivo de contenção de peça de trabalho 23 em direção a uma posição retraída, e aqui a luneta fixa pode ser útil para fornecer suporte para a peça de trabalho entre o mandril 230 do segundo dispositivo de contenção de peça de trabalho 23 e a ferramenta montada na unidade de ferramenta 21. A disposição da luneta fixa guiada fora do sistema de guia usado para as duas colunas pode facilitar esse tipo de posicionamento da luneta fixa, ou seja, o posicionamento do eixo geométrico Z do repouso estacionário seletivamente para dentro e para fora do espaço entre as unidades de ferramenta.

[0092] As figuras 11A e 11B ilustram esquematicamente uma quarta modalidade, na qual as unidades de ferramenta são dispostas para movimento na direção horizontal, em paralelo ao eixo geométrico X do sistema, de acordo com os eixos geométricos X1 e X2 da máquina. Esse layout pode servir para reduzir a altura geral da máquina. Adicionalmente, e enquanto que o movimento das unidades de ferramenta na direção vertical pode envolver certas vantagens, podem ser requeridos sistemas de contrapeso como sistemas de contrapeso hidráulicos em cada coluna para auxiliar os motores dos meios de acionamento no deslocamento vertical das unidades de ferramenta em geral relativamente pesadas. Na quarta modalidade, o deslocamento das unidades de ferramenta é ao longo de um eixo geométrico horizontal, em cujo ponto nenhum sistema de contrapeso é requerido.

[0093] Por outro lado, a figura 11B ilustra esquematicamente como a fixação telescópica dos dispositivos de contenção de peça de trabalho 13, 23 às respectivas colunas 1, 2 opera. Essa fixação telescópica envolve as peças deslizantes intermediárias 14, 24 que interagem com os trilhos 15, 25 como descrito acima. Na figura 11B, o dispositivo de contenção de peça de trabalho 23 está em sua posição mais avançada, enquanto que o dispositivo de contenção de peça de trabalho 13 está em sua posição mais retraída.

[0094] A Figura 12 ilustra esquematicamente uma quinta modalidade, em que o movimento das unidades de ferramenta 11, 21 em paralelo ao eixo geométrico horizontal X é combinado com a colocação da luneta fixa 5 que compartilha o sistema de guia 3 com as colunas 1, 2, como na primeira modalidade. Protetores de apara 61A, 61B esquematicamente ilustrados foram incluídos, além do protetor de apara 6 fornecido para impedir que as aparas alcancem os trilhos do sistema de guia no qual as colunas 1,2 e a luneta fixa 5 são dispostas.

[0095] A Figura 13 ilustra esquematicamente um exemplo de um dispositivo de contenção de peça de trabalho 13 de acordo com uma modalidade da invenção. O dispositivo de contenção de peça de trabalho compreende um fuso principal 136 disposto de modo girável em mancais 136A dentro de um alojamento 137. Em correspondência com uma extremidade traseira do alojamento, um motor de torque é disposto, em que o motor de torque compreende um estator 138 e um rotor 139. O rotor é disposto em uma porção traseira do fuso principal 136 e sustentado por mancais de rotor 139A para rotação em relação ao alojamento, acionando por meio disso o fuso principal. Para adaptação da máquina a partir de uma configuração de fresagem para uma configuração de torneamento ou torno-torno-escareação ou vice-versa, a adaptação do dispositivo de contenção de peça de trabalho para sustentar a nova configuração em termos de torque e/ou velocidade de rotação pode ser facilmente realizada pela substituição do motor de torque 138, 139, como ilustrado esquematicamente por seta dupla A.

[0096] Em todas as modalidades mostradas nas figuras, cada coluna sustenta uma unidade de ferramenta. Isso é muitas vezes preferencial, por exemplo, por razões de produtividade. Entretanto, em algumas modalidades, apenas uma das colunas sustenta uma unidade de ferramenta. Em algumas dessas modalidades, o dispositivo de contenção de peça de trabalho montado na coluna que não sustenta uma unidade de ferramenta não é necessariamente deslocável em relação à coluna sobre a qual é disposta. Por exemplo, se apenas a primeira coluna 1 sustentar uma unidade de ferramenta 11, o posicionamento correto da peça de trabalho em relação à unidade de ferramenta 12 correspondente pode ser alcançado por deslocamento da segunda coluna 2 em paralelo ao eixo geométrico Z, e pelo deslocamento relativo entre o primeiro dispositivo de contenção de peça de trabalho 13 e a primeira coluna 1 em paralelo ao eixo geométrico Z. Entretanto, é muitas vezes preferencial que ambos os dispositivos de contenção de peça de trabalho são sejam deslocáveis de acordo com o eixo geométrico Z em relação a suas respectivas colunas. É também, muitas vezes, preferencial que ambas as colunas sejam deslocáveis de acordo com o eixo geométrico Z.

[0097] Nesse texto, o termo “compreende” e suas derivações (como “compreendendo”, etc.) não devem ser entendidos em um sentido excludente, ou seja, esses termos não devem ser interpretados como excludentes da possibilidade de que o que está sendo descrito e definido pode incluir elementos, etapas adicionais, etc.

[0098] A invenção obviamente não se limita às modalidades descritas neste documento, mas também abrange qualquer variação que possa ser considerada por qualquer pessoa especializada na técnica (por exemplo, em relação à escolha de materiais, dimensões, componentes, configuração, etc.), dentro do escopo geral da invenção conforme definido nas reivindicações.

Claims (17)

1. Máquina para usinagem de peças de trabalho caracterizada por compreender: uma primeira coluna (1) e uma segunda coluna (2), em que a primeira coluna (1) e a segunda coluna (2) são dispostas voltadas uma para a outra de acordo com um primeiro eixo geométrico horizontal (Z); um sistema de guia (3) para deslocamento guiado (Z1, Z2) de pelo menos uma dentre a primeira coluna (1) e a segunda coluna (2) em paralelo ao primeiro eixo geométrico horizontal (Z); uma primeira unidade de ferramenta (11; 11A) adaptada para sustentar e acionar uma primeira ferramenta girável (12; 12A), em que a primeira unidade de ferramenta (11; 11A) é disposta na primeira coluna (1) para deslocamento controlado (X1; Y1) em relação à primeira coluna (1) em paralelo a um segundo eixo geométrico (X; Y) perpendicular ao primeiro eixo geométrico horizontal (Z); um primeiro dispositivo de contenção de peça de trabalho (13) disposto na primeira coluna (1), em que o primeiro dispositivo de contenção de peça de trabalho (13) é disposto para deslocamento controlado (Z3) em relação à primeira coluna (1) em paralelo ao primeiro eixo geométrico horizontal (Z); um segundo dispositivo de contenção de peça de trabalho (23) disposto na segunda coluna (2); em que o primeiro dispositivo de contenção de peça de trabalho (13) e o segundo dispositivo de contenção de peça de trabalho (23) são dispostos para sustentar uma peça de trabalho entre os mesmos e para rotação controlada (C1, C2) da peça de trabalho em torno de um eixo geométrico de peça de trabalho paralelo ao primeiro eixo geométrico horizontal (Z); e em que a máquina compreende um sistema de acionamento (32, 33, 18) para: - posicionamento controlado da primeira coluna (1) em relação à segunda coluna (2), em paralelo ao primeiro eixo geométrico horizontal (Z), e - posicionamento controlado do primeiro dispositivo de contenção de peça de trabalho (13) em relação à primeira coluna (1), em paralelo ao primeiro eixo geométrico horizontal (Z).

2. Máquina, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por compreender adicionalmente uma segunda unidade de ferramenta (21; 21A) adaptada para sustentar e acionar uma segunda ferramenta girável (22; 22A), em que a segunda unidade de ferramenta (21; 21A) é disposta na segunda coluna (2) para deslocamento controlado (X2; Y2) em relação à segunda coluna (2) em paralelo ao segundo eixo geométrico (X; Y) e/ou em paralelo a um terceiro eixo geométrico (Y, X) perpendicular ao primeiro eixo geométrico horizontal; em que o segundo dispositivo de contenção de peça de trabalho (23) é disposto para deslocamento controlado (Z4) em relação à segunda coluna (2) em paralelo ao primeiro eixo geométrico horizontal (Z), e em que o sistema de acionamento (32, 33, 18, 28) é adicionalmente disposto para posicionamento controlado do segundo dispositivo de contenção de peça de trabalho (23) em relação à segunda coluna (2), em paralelo ao primeiro eixo geométrico horizontal (Z).

3. Máquina, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o primeiro dispositivo de contenção de peça de trabalho (13) é fixado de modo deslizável a um lado da primeira coluna (1), e/ou em que o segundo dispositivo de contenção de peça de trabalho (23) é fixado de modo deslizável a um lado da segunda coluna (2).

4. Máquina, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que pelo menos um dos dispositivos de contenção de peça de trabalho (13, 23) é fixado à respectiva coluna (1, 2) através de uma peça deslizante intermediária (14, 24), em que a dita peça deslizante intermediária (14, 24) é deslocável em relação à respectiva coluna (1, 2) em paralelo ao primeiro eixo geométrico horizontal (Z), e o respectivo dispositivo de contenção de peça de trabalho (13, 23) é deslocável em relação à respectiva peça deslizante intermediária (14, 24) em paralelo ao primeiro eixo geométrico horizontal (Z).

5. Máquina, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por compreender uma pluralidade de trilhos (15, 25) para sustentar um movimento deslizante de pelo menos um dos dispositivos de contenção de peça de trabalho (13, 23) em relação à respectiva coluna (1, 2).

6. Máquina, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que pelo menos um dos dispositivos de contenção de peça de trabalho (13, 23) é fixado de modo deslizável à respectiva coluna (1, 2) por meios de fixação, cuja projeção vertical sobrepõe pelo menos parcialmente o sistema de guia (3).

7. Máquina, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o segundo eixo geométrico (Y) é um eixo geométrico vertical.

8. Máquina, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-6, caracterizada pelo fato de que o segundo eixo geométrico (X) é um segundo eixo geométrico horizontal, perpendicular ao primeiro eixo geométrico horizontal (Z).

9. Máquina, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por compreender adicionalmente um protetor de apara disposto de modo vertical (6), disposto para impedir que as aparas removidas da peça de trabalho durante a usinagem alcancem um espaço entre as colunas (1, 2).

10. Máquina, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por compreender adicionalmente uma luneta fixa (5).

11. Máquina, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que a luneta fixa é guiada no sistema de guia (3), para movimento em paralelo ao primeiro eixo geométrico horizontal (Z), entre a primeira coluna (1) e a segunda coluna (2).

12. Máquina, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que a luneta fixa é guiada em um sistema de guia adicional (51), como um sistema de guia adicional (51) colocado espaçado do sistema de guia (3) para deslocamento guiado (Z1, Z2) de pelo menos uma dentre a primeira coluna (1) e a segunda coluna (2) em paralelo ao primeiro eixo geométrico horizontal (Z), como um sistema de guia adicional fornecido em uma superfície lateral longitudinal de um leito de máquina que sustenta as colunas.

13. Máquina, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que pelo menos um dos dispositivos de contenção de peça de trabalho (13, 23) compreende um motor de torque (138, 139) para rotação da peça de trabalho.

14. Máquina, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma unidade de ferramenta é dotada de uma fresa interna, e/ou em que a máquina é adaptada para usinagem de hastes com porções excêntricas, como virabrequins.

15. Método para usinagem de uma peça de trabalho caracterizado por compreender: carregar uma peça de trabalho (1000) em uma máquina, conforme definido em qualquer uma das reivindicações anteriores, de modo que a peça de trabalho seja contida pelos dispositivos de contenção de peça de trabalho (13, 23); posicionar a peça de trabalho em relação a pelo menos uma ferramenta (12, 22) da máquina de acordo com o primeiro eixo geométrico horizontal (Z) pelo deslocamento (Z1, Z2) de pelo menos uma coluna (1, 2) em paralelo ao primeiro eixo geométrico horizontal (Z), e pelo deslocamento (Z3, Z4) de pelo menos um dos dispositivos de contenção de peça de trabalho (13, 23) em relação à respectiva coluna (1, 2) em paralelo ao primeiro eixo geométrico horizontal (Z); usinar a peça de trabalho, incluindo deslocar (X1, X2; Y1, Y2) pelo menos a primeira unidade de ferramenta (11, 21) perpendicularmente ao primeiro eixo geométrico horizontal (Z) e girar (C1, C2) a peça de trabalho em torno de um eixo geométrico paralelo ao primeiro eixo geométrico horizontal (Z) para que a ferramenta interaja com diferentes porções circunferenciais da peça de trabalho; remover a peça de trabalho (1000) da máquina.

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o carregamento da peça de trabalho na máquina compreende pelo menos um movimento de um dispositivo de contenção de peça de trabalho (13, 23) em paralelo ao primeiro eixo geométrico horizontal, com a finalidade de prender axialmente a peça de trabalho entre os dispositivos de contenção de peça de trabalho (13, 23).

17. Método caracterizado por ser para adaptar uma máquina, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1-14, a partir de uma primeira configuração para uma segunda configuração ou vice-versa, em que a primeira configuração é uma configuração para fresagem externa e/ou fresagem interna de uma peça de trabalho (1000), e a segunda configuração é uma configuração para torno-torno-escareação e/ou torneamento de uma peça de trabalho, incluindo a etapa de substituir pelo menos parte de um motor (138, 139) de pelo menos um dispositivo de contenção de peça de trabalho (13, 23) para modificação de uma característica de velocidade de rotação do dispositivo de contenção de peça de trabalho, em que o motor é um motor para rotação (C1, C2) da peça de trabalho.