BR112020001869B1 - Sistema de retenção de ferramenta, ferramenta de corte, método de fabricação e união de um sistema de retenção de ferramenta - Google Patents

Sistema de retenção de ferramenta, ferramenta de corte, método de fabricação e união de um sistema de retenção de ferramenta Download PDF

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Abstract

uma ferramenta de corte inclui um sistema de retenção de ferramenta (12, 122) tendo uma porção de fixação (28). a porção de fixação (28) inclui um membro de acoplamento interno formado integralmente em peça única (36) que forma, pelo menos parcialmente, uma porção de luva de fixação (30) tendo um orifício de fixação (32) para receber fixamente uma pastilha de corte (24). a porção de fixação (28) também inclui um membro de acoplamento externo formado integralmente em peça única (38) que é disposto circunferencialmente em torno de pelo menos uma porção do membro de acoplamento interno (36). o sistema de retenção de ferramenta (12) também possui uma porção de montagem (26) que é conectada a um dos membros de acoplamento interno e externo (36; 38). os membros de acoplamento interno e externo (36; 38) são engatados cativamente e não liberavelmente entre si através da primeira e segunda superfícies de engate interengatadas (56, 58) que são deslocáveis deslizavelmente entre si.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO
[001] A matéria reivindicada da presente invenção refere-se a sistemas de retenção de ferramenta, em geral, e a tais sistemas de retenção de ferramenta tendo partes que são engatadas cativamente e não-liberavelmente, em particular, e a tais partes que são fabricadas por fabricação aditiva, mais em particular.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[002] Os sistemas de retenção de ferramenta podem ser providos com uma porção de fixação tendo um orifício de fixação para receber uma pastilha de corte fixamente no mesmo. Normalmente, em ferramentas de corte rotativas, o orifício de fixação é formado em uma luva de fixação que sofre um deslocamento radial para dentro (isto é, redução do diâmetro), assim, engatando fixamente a pastilha de corte localizada no orifício de fixação. O deslocamento radialmente para dentro pode ser acionado por um membro de aperto, tal como uma porca de aperto.
[003] Em alguns desses sistemas de retenção de ferramenta, a referida redução de diâmetro pode ser alcançada ao prover superfície(s) excêntrica(s) na luva de aperto que são impelidas radialmente para dentro por meio do aperto do membro de aperto.
[004] Em alguns outros tais sistemas de retenção de ferramenta, a luva de fixação pode ser formada por uma pinça cônica, por exemplo, uma pinça ER padrão. Exemplos de tais sistemas de retenção de ferramenta, são descritos, por exemplo, no documento US 4.699.388 e US 8.118.312. Opcionalmente, para permitir o alinhamento preciso da pinça, a pinça pode ser conectada destacavelmente a um anel de pinça anular que é conectado rotativamente à porca de aperto. Exemplos de tais sistemas de retenção de ferramenta são descritos, por exemplo, nos documentos US 5.522.605 e US 5.911.421, nos quais o anel de pinça é rotativamente conectado à porca de aperto por meio de rolamentos de esferas.
[005] É um objeto da matéria reivindicada do presente pedido fornecer um sistema de retenção de ferramenta novo e aprimorado.
[006] É outro objetivo da matéria reivindicada do presente pedido fornecer um sistema de retenção de ferramenta com membros de acoplamento internos e externos que são engatados cativamente e não-liberavelmente entre si.
[007] É ainda outro objeto da matéria reivindicada do presente pedido fornecer uma ferramenta de corte nova e aprimorada.
[008] É ainda outro objeto da matéria reivindicada do presente pedido fornecer um método novo e aprimorado de fabricação e montagem de um sistema de retenção de ferramenta.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[009] De acordo com um primeiro aspecto da matéria reivindicada do presente pedido, é fornecido um sistema de retenção de ferramenta, tendo um eixo central de sistema de retenção de ferramenta definindo direções opostas dianteira e traseira, o sistema de retenção de ferramenta compreendendo: uma porção de fixação compreendendo: um membro de acoplamento interno formado integralmente em peça única, formando pelo menos parte de uma porção de luva de fixação tendo um orifício de fixação, para receber fixamente uma pastilha de corte, o orifício de fixação se abrindo em uma extremidade dianteira do sistema de retenção de ferramenta, o membro de acoplamento interno tendo uma primeira superfície de engate voltada radialmente para fora; e um membro de acoplamento externo formado integralmente em peça única tendo uma segunda superfície de engate voltada radialmente para dentro; e uma porção de montagem conectada a um dos membros de acoplamento interno e externo; em que o membro de acoplamento externo é disposto circunferencialmente em torno de pelo menos uma porção do membro de acoplamento interno, com a primeira superfície de engate voltada para a segunda superfície de engate; os membros de acoplamento interno e externo são engatados cativamente e não-liberavelmente entre si; e a primeira e a segunda superfícies de engate são deslocáveis deslizavelmente com relação uma a outra para ajustar os membros de acoplamento interno e externo entre as posições travada e liberada.
[0010] De acordo com um segundo aspecto da matéria reivindicada do presente pedido, é fornecida uma ferramenta de corte compreendendo: um sistema de retenção de ferramenta do tipo descrito acima; e uma pastilha de corte localizada no orifício de fixação e engatada fixamente.
[0011] De acordo com um terceiro aspecto da matéria reivindicada do presente pedido, é fornecido um método de fabricação e união de um sistema de retenção de ferramenta do tipo descrito acima, compreendendo: fabricar a porção de montagem; fabricar, por meio do uso de um processo de fabricação aditiva, uma parte de cabeça de fixação compreendendo: os membros de acoplamento interno e externo; pelo menos uma porção de conexão conectando os membros de acoplamento interno e externo; uma cavidade de separação anular delimitada pelos membros de acoplamento interno e externo e a pelo menos uma porção de conexão; e um orifício de cabeça de fixação que se abre pelo menos para a superfície de extremidade dianteira da cabeça de fixação da parte de cabeça de fixação; separar a parte de cabeça de fixação nos membros de acoplamento interno e externo; e conectar a parte de cabeça de fixação à porção de montagem.
[0012] Entende-se que o acima mencionado é um resumo, e que as características descritas a seguir podem ser aplicáveis em qualquer combinação à matéria reivindicada do presente pedido, por exemplo, qualquer uma das seguintes características podem ser aplicáveis ao sistema de retenção de ferramenta ou à ferramenta de corte ou ao método de fabricação e união:
[0013] A primeira e a segunda superfícies de engate podem se estender circunferencialmente em torno do eixo central do sistema de retenção de ferramenta. A primeira e a segunda superfícies de engate podem ser deslocáveis deslizavelmente entre si em uma direção circunferencial em torno do eixo central do sistema de retenção de ferramenta.
[0014] A primeira e a segunda superfícies de engate podem ser deslocáveis deslizavelmente entre si na direção circunferencial em não mais que 50°.
[0015] A primeira superfície de engate pode compreender pelo menos um rebaixo de engate rebaixado nela. A segunda superfície de engate pode compreender pelo menos uma projeção de engate se projetando a partir dela. Cada projeção de engate pode estar localizada em um respectivo rebaixo de engate.
[0016] A pelo menos uma projeção de engate pode compreender uma pluralidade de projeções de engate espaçadas angularmente dispostas em pelo menos uma fileira de projeção axial. O pelo menos um rebaixo de engate pode compreender uma pluralidade de rebaixos de engate espaçados angularmente dispostos em pelo menos uma fileira de rebaixo axial.
[0017] Cada rebaixo de engate pode compreender uma superfície inferior do rebaixo central. Cada superfície inferior do rebaixo pode compreender uma superfície de folga de rebaixo e uma superfície de apoio de rebaixo adjacente ao mesmo na direção circunferencial. A superfície de apoio de rebaixo pode estar localizada mais afastada do eixo central do sistema de retenção de ferramenta do que a superfície de folga do rebaixo.
[0018] Cada projeção de engate pode compreender uma superfície superior de projeção central. Cada superfície superior de projeção pode possuir uma distância radial constante do eixo central do sistema de retenção de ferramenta.
[0019] A primeira superfície de engate pode compreender pelo menos uma projeção de engate se projetando a partir dela. A segunda superfície de engate pode compreender pelo menos um rebaixo de engate rebaixado nela. Cada projeção de engate pode estar localizada em um respectivo rebaixo de engate.
[0020] A primeira superfície de engate pode estar localizada no membro de acoplamento interno e voltada radialmente para fora. A segunda superfície de engate pode ser localizada no membro de acoplamento externo e voltada radialmente para dentro.
[0021] O membro de acoplamento externo pode formar uma porca de aperto.
[0022] O membro de acoplamento interno pode ser conectado integralmente à porção de montagem formando um corpo de ferramenta tendo uma construção em peça única.
[0023] O membro de acoplamento externo pode compreender uma porção roscada externa voltada radialmente para dentro. A porção de montagem pode compreender uma porção roscada de montagem voltada radialmente para fora. A porção roscada externa pode ser engatada roscadamente na porção roscada de montagem.
[0024] O membro de acoplamento interno pode formar a porção de luva de fixação na totalidade.
[0025] O membro de acoplamento interno pode formar um anel de pinça deslizante. A porção de luva de fixação pode compreender adicionalmente uma pinça que é anexada liberavelmente ao membro de acoplamento interno. O orifício de fixação pode estar localizado na pinça.
[0026] O sistema de retenção de ferramenta pode compreender adicionalmente pelo menos um canal de resfriamento que se abre na extremidade dianteira do sistema de retenção de ferramenta.
[0027] Cada canal de resfriamento pode ser formado no membro de acoplamento interno e se estende por todo o comprimento axial do mesmo.
[0028] O membro de acoplamento interno pode compreender pelo menos uma nervura de resfriamento que se estende axialmente. Cada canal de resfriamento pode ser localizado em uma nervura de resfriamento.
[0029] A primeira superfície de engate pode compreender uma pluralidade de rebaixos de engate espaçados angularmente. Os membros de cada par de rebaixos de engate circunferencialmente adjacentes podem ser separados por uma respectiva nervura de resfriamento.
[0030] O membro de acoplamento interno pode compreender um sulco de resfriamento que se estende por todo o comprimento axial do membro de acoplamento interno. Cada canal de resfriamento pode ser formado pelo sulco de resfriamento e pelo membro de acoplamento externo.
[0031] Cada superfície superior de projeção pode apoiar uma respectiva superfície de apoio de rebaixo.
[0032] O método pode compreender fabricar a parte de cabeça de fixação para ter exatamente duas porções de conexão conectando os membros de acoplamento interno e externo de modo que a cavidade de separação possa estar totalmente fechada.
[0033] A etapa de separar a parte de cabeça de fixação nos membros de acoplamento interno e externo pode compreender remover a pelo menos uma porção de conexão.
[0034] A etapa de remover a pelo menos uma porção de conexão pode compreender: i) na parte de cabeça de fixação, realizar uma usinagem de sulco frontal de um sulco de separação que se estende até a cavidade de separação; ou ii) desbastar a parte de cabeça de fixação na cavidade de separação; ou iii) na parte de cabeça de fixação, realizar uma usinagem de sulco externo de um sulco de separação que se estende até a cavidade de separação; ou iv) no orifício da cabeça de fixação, realizar uma usinagem de sulco interno de um sulco de separação que se estende até a cavidade de separação.
[0035] O método pode compreender fabricar a porção de montagem com um processo de fabricação não aditiva.
[0036] O método pode compreender fabricar a porção de montagem com um processo de fabricação aditiva.
[0037] O método pode compreender conectar a parte de cabeça de fixação à porção de montagem por meio da fabricação aditiva da parte de cabeça de fixação diretamente na porção de montagem.
[0038] O método pode compreender conectar a parte de cabeça de fixação à porção de montagem por meio da fabricação da porção de montagem e da parte de cabeça de fixação juntas em um único processo de fabricação aditiva.
[0039] O método pode compreender fabricar a porção de montagem e a parte de cabeça de fixação separadamente. Então conectar a parte de cabeça de fixação à porção de montagem.
[0040] O método pode compreender adicionalmente: anexar removivelmente uma pinça ao membro de acoplamento interno após a separação da parte de cabeça de fixação nos membros de acoplamento interno e externo; em que: conectar a parte de cabeça de fixação à porção de montagem compreende anexar roscadamente o membro de acoplamento externo à porção de montagem após anexar liberavelmente a pinça ao membro de acoplamento interno.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
[0041] Para uma melhor compreensão do presente pedido e para mostrar como o mesmo pode ser realizado na prática, agora será feita referência aos desenhos anexos, nos quais: A Fig. 1 é uma vista em perspectiva de uma ferramenta de corte de acordo com uma primeira modalidade do presente pedido; A Fig. 2 é uma vista em perspectiva de um sistema de retenção de ferramenta, parcialmente cortado, de acordo com a primeira modalidade do presente pedido; A Fig. 3 é uma vista em perspectiva de um membro de acoplamento interno mostrado na Fig. 2; A Fig. 4 é uma vista em perspectiva de um membro de acoplamento externo, parcialmente cortado, mostrado na Fig. 2; A Fig. 5 é uma vista em corte transversal axial do sistema de retenção de ferramenta mostrado na Fig. 2; A Fig. 6a é uma vista em corte transversal axialmente perpendicular tomada ao longo da linha VIa-VIa na Fig. 5, quando o sistema de retenção de ferramenta está em uma posição liberada; A Fig. 6b é uma vista análoga da Fig. 6a, quando o sistema de retenção de ferramenta está em uma posição travada; A Fig. 7 é uma vista em perspectiva de uma porção de montagem e uma parte de cabeça de fixação separada de acordo com a primeira modalidade do presente pedido; A Fig. 8 é uma vista em perspectiva da parte de cabeça de fixação conectada à porção de montagem; A Fig. 9 é uma vista em perspectiva da parte de cabeça de fixação, parcialmente cortada, mostrando os membros de acoplamento interno e externo antes da separação; A Fig. 10 é uma vista análoga da Fig. 9, após a separação dos membros de acoplamento interno e externo; A Fig. 11 é uma vista em perspectiva da ferramenta de corte, parcialmente cortada, de acordo com uma segunda modalidade do presente pedido; A Fig. 12 é uma vista em perspectiva de uma porção de fixação do sistema de retenção de ferramenta, com uma seção em corte, de acordo com a segunda modalidade do presente pedido; A Fig. 13 é uma vista em perspectiva do membro de acoplamento interno mostrado na Fig. 12; A Fig. 14 é uma vista em perspectiva do membro de acoplamento externo, parcialmente cortado, mostrado na Fig. 12; A Fig. 15 é uma vista frontal da porção de fixação mostrada na Fig. 12; A Fig. 16 é uma vista em corte transversal tomada ao longo da linha XVII-XVII na Fig. 15; A Fig. 17 é uma vista em perspectiva da parte de cabeça de fixação, parcialmente cortada, mostrando os membros de acoplamento interno e externo antes da separação; A Fig. 18 é um detalhe da Fig. 17 indicado por "XVIII"; e A Fig. 19 é uma vista análoga da Fig. 17, após a separação dos membros de acoplamento interno e externo.
[0042] Será apreciado que para fins de simplicidade e clareza das ilustrações, os elementos mostrados nas Figuras não foram necessariamente desenhados em escala. Por exemplo, as dimensões de alguns dos elementos podem ser exageradas em relação a outros elementos para clareza, ou vários componentes físicos podem ser incluídos em um bloco ou elemento funcional. Além disso, onde considerado apropriado, os números de referência podem ser repetidos entre as figuras para indicar elementos correspondentes ou análogos.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[0043] Na descrição a seguir, vários aspectos da matéria reivindicada do presente pedido serão descritos. Para fins de explicação, configurações e detalhes específicos são estabelecidos em detalhes suficientes para fornecer um entendimento completo da matéria reivindicada do presente pedido. No entanto, também será evidente para um técnico no assunto que a matéria reivindicada do presente pedido pode ser praticada sem as configurações e detalhes específicos apresentados aqui.
[0044] É dada atenção primeiramente à Fig. 1, mostrando uma ferramenta de corte 20, 120, para remoção de cavaco, representando um aspecto do presente pedido. Neste exemplo não limitativo mostrado nos desenhos, a ferramenta de corte 20, 120 é uma ferramenta de corte rotativa. Particularmente, a ferramenta de corte rotativa é uma ferramenta de perfuração, adequada para operações de corte de perfuração. No entanto, a matéria reivindicada do presente pedido não se restringe apenas aos cortadores de perfuração e também pode ser aplicável, por exemplo, mas não limitado, a ferramentas de fresagem. Além disso, a ferramenta de corte 20, 120 pode ser uma ferramenta de corte não rotativa, tal como, mas não se limitando a, uma ferramenta de torneamento. A ferramenta de corte 20, 120 possui um eixo longitudinal de ferramenta C. De acordo com algumas modalidades da matéria reivindicada do presente pedido, a ferramenta de corte 20, 120 pode ser rotativa em uma direção de rotação R em torno do eixo longitudinal de ferramenta C. A ferramenta de corte 20, 120 inclui um sistema de retenção de ferramenta 22, 122. A ferramenta de corte 20, 120 também inclui uma pastilha de corte 24 engatada fixamente no sistema de retenção de ferramenta 22, 122. A pastilha de corte 24 é projetada para executar operações de corte de metal e possui uma aresta de corte (não mostrada) para a finalidade da mesma. Neste exemplo não limitativo mostrado nos desenhos, a pastilha de corte 24 é uma broca de perfuração.
[0045] Agora é feita referência à Fig. 2, mostrando o sistema de retenção de ferramenta 22, 122, representando outro aspecto do presente pedido. O sistema de retenção de ferramenta 22, 122 possui um eixo central do sistema de retenção de ferramenta A. O eixo central do sistema de retenção de ferramenta A define direções opostas dianteira e traseira DF, DR. De acordo com algumas modalidades da matéria reivindicada do presente pedido, o eixo central do sistema de retenção de ferramenta A pode ser coincidente com o eixo longitudinal de ferramenta C.
[0046] Deve-se notar que o uso dos termos "dianteira" e "traseira" ao longo do relatório descritivo e reivindicações refere-se a uma posição relativa em uma direção do eixo central do sistema de retenção de ferramenta A em direção à esquerda e à direita, respectivamente, nas Figs. 5 e 16. Na presente descrição, "dianteira" está associado à extremidade de corte da ferramenta de corte 20, 120. Nota-se ainda que o uso dos termos "axial" e "radial" em todo o relatório descritivo e reivindicações refere-se ao eixo central do sistema de retenção de ferramenta A, a menos que indicado de outra forma.
[0047] O sistema de retenção de ferramenta 22, 122 inclui uma porção de montagem 26 e uma porção de fixação 28 conectada ao mesmo. No caso de ferramentas de corte rotativas, por exemplo, a porção de montagem 26 é projetada para ser conectada a um sistema de transferência de torque (tal como uma ponta de eixo, não mostrado), a fim de girar a ferramenta de corte 20, 120.
[0048] Com referência à Fig. 2, a porção de fixação 28 inclui um membro de acoplamento interno formado integralmente em peça única 36, 136. A porção de fixação 28 também inclui um membro de acoplamento externo formado integralmente em peça única 38, 138. O membro de acoplamento externo 38, 138 é disposto circunferencialmente em torno de pelo menos uma porção do membro de acoplamento interno 36, 136.
[0049] A porção de montagem 26 é conectada a um dos membros de acoplamento interno e externo 36, 136; 38, 138. De acordo com a primeira modalidade da matéria reivindicada do presente pedido, o membro de acoplamento interno 36 pode ser conectado integralmente com a porção de montagem 26 formando um corpo de ferramenta 39 tendo uma construção em peça única.
[0050] Com referência agora à Fig. 3, o membro de acoplamento interno 36, 136 forma pelo menos parte de uma porção de manga de fixação 30 que inclui um orifício de fixação 32. O orifício de fixação 32 é projetado para receber fixamente uma pastilha de corte 24 . O orifício de fixação 32 se abre em uma extremidade dianteira 34 do sistema de retenção de ferramenta 22, 122. De acordo com algumas modalidades da matéria reivindicada do presente pedido, o membro de acoplamento interno 36, 136 pode incluir duas superfícies de extremidade internas opostas 40, 41 (dianteira e traseira) e uma superfície periférica interna 42 que se estende entre as mesmas. A superfície periférica interna 42 pode se estender circunferencialmente em torno do eixo central do sistema de retenção de ferramenta A. O membro de acoplamento interno 36, 136 pode incluir um orifício interno 44 que pode se abrir pelo menos para a superfície de extremidade interna dianteira 40. O orifício interno 44 pode ser definido por uma superfície de parede do orifício interno 46. Note-se que na configuração em que o membro de acoplamento interno 36 está conectado integralmente à porção de montagem 26, a superfície de extremidade interna traseira 41 é uma superfície imaginária que está localizada onde a porção de montagem 26 se une (isto é, transições) no membro de acoplamento interno 36.
[0051] De acordo com a primeira modalidade da matéria reivindicada do presente pedido, o membro de acoplamento interno 36 pode formar em totalidade a porção de luva de fixação 30. Ou seja, a porção de luva de fixação 30 é formada a partir de nenhuma outra parte, exceto o membro de acoplamento interno 36. Vantajosamente, isso fornece um sistema de retenção de ferramenta 22 com apenas duas partes distintas, sem necessidade de união com peças adicionais. Em tal configuração, o orifício interno 44 pode formar o orifício de fixação 32. O membro de acoplamento interno 36 pode incluir uma porção de base interna 49 em uma extremidade traseira do mesmo. A porção de base interna 49 pode definir a dimensão radial máxima do membro de acoplamento interno 36. O membro de acoplamento externo 38 pode ser disposto circunferencialmente em torno de uma porção do membro de acoplamento interno 36 que não inclui a porção de base interna 49.
[0052] Com referência agora à Fig. 4, de acordo com algumas modalidades da matéria reivindicada do presente pedido, o membro de acoplamento externo 38, 138 pode incluir duas superfícies de extremidade externas opostas (dianteira e traseira) 48 e uma superfície periférica externa 50 que se estende entre as mesmas. A superfície periférica externa 50 pode se estender circunferencialmente em torno do eixo central do sistema de retenção de ferramenta A. O membro de acoplamento externo 38, 138 pode incluir um orifício vazado externo 52 que pode se estender, e se abrir, para as duas superfícies de extremidade externas 48. O orifício vazado externo 52 pode ser definido por uma superfície de parede de orifício vazado externo 53 que está voltado radialmente para dentro. O membro de acoplamento interno 36, 136 pode estar localizado pelo menos parcialmente no orifício vazado externo 52. O membro de acoplamento externo 38, 138 pode formar uma porca de aperto 54.
[0053] Com referência às Fig. 3 e 4, o membro de acoplamento interno 36, 136 possui uma primeira superfície de engate voltada radialmente para fora 56, 58, enquanto o membro de acoplamento externo 38, 138 possui uma segunda superfície de engate voltada radialmente para dentro 58. A primeira e segunda superfícies de engate 56, 58 podem se estender ao redor de toda a extensão circunferencial do membro de acoplamento interno ou externo 36, 136; 38, 138 sobre o qual está localizado. Como mostrado na Fig. 2, os membros de acoplamento interno e externo 36, 136; 38, 138 são engatados cativamente e não-liberavelmente através das primeira e da segunda superfícies de engate 56, 58 interengatadas. A primeira e a segunda superfícies de engate 56, 58 são deslocáveis deslizavelmente entre si para ajustar os membros de acoplamento interno e externo entre as posições travada e liberada.
[0054] De acordo com algumas modalidades da matéria reivindicada do presente pedido, a primeira e a segunda superfícies de engate 56, 58 podem se estender circunferencialmente em torno do eixo central do sistema de retenção de ferramenta A. A primeira e segunda superfícies de engate 56, 58 podem estar voltadas uma para a outra. A primeira e a segunda superfícies de engate 56, 58 podem ser deslocáveis deslizavelmente entre si em uma direção circunferencial S em torno do eixo central do sistema de retenção de ferramenta A. Assim, a primeira e segunda superfícies de engate 56, 58 podem ser rotativamente deslizáveis entre si. A direção circunferencial S e a direção de rotação R podem ser codirecionais.
[0055] De acordo com a primeira modalidade da matéria reivindicada do presente pedido, a primeira superfície de engate 56 do membro de acoplamento interno pode incluir pelo menos um rebaixo de engate 62 rebaixado nela. A segunda superfície de engate 58 do membro de acoplamento externo pode incluir pelo menos uma projeção de engate voltada radialmente para dentro 60 se projetando a partir dela. Referindo-se às Figs. 2 e 5, cada projeção de engate 60 pode ser localizada em um respectivo rebaixo de engate 62. Assim, a primeira e a segunda superfícies de engate 56, 58 podem ser interengatadas.
[0056] Como visto na Fig. 3, de acordo com a primeira modalidade da matéria reivindicada do presente pedido, a pelo menos uma projeção de engate 60 pode incluir uma pluralidade de projeções de engate 60 espaçadas angularmente dispostas em pelo menos uma fileira de projeção axial. O pelo menos um rebaixo de engate 62 pode incluir uma pluralidade de rebaixos de engate 62 espaçados angularmente dispostos em pelo menos uma fileira de rebaixo axial. No exemplo não limitativo mostrado nas figuras, existem exatamente duas fileiras de projeção axial e duas fileiras de rebaixo axial.
[0057] Cada rebaixo de engate 62 pode incluir duas paredes laterais de rebaixo 64 espaçadas angularmente e uma superfície inferior do rebaixo central 66 que se estende entre elas. Cada superfície inferior de rebaixo 66 pode incluir uma superfície de folga de rebaixo 68 e uma superfície de apoio de rebaixo 70. A superfície de apoio de rebaixo 70 pode ser adjacente à superfície de folga de rebaixo 68 na direção circunferencial S. Como visto nas Figs. 3, 6a e 6b, a superfície de apoio de rebaixo 70 pode estar localizada mais afastada do eixo central do sistema de retenção da ferramenta A do que a superfície de folga de rebaixo 68 na direção radial. Cada rebaixo de engate 62 pode incluir duas paredes laterais axiais de rebaixo opostas axialmente espaçadas 65.
[0058] Como visto na Fig. 4, cada projeção de engate 60 pode incluir duas paredes laterais de projeção espaçadas angularmente 72 e uma superfície superior de projeção 74 central que se estende entre elas. Cada superfície superior de projeção 74 pode ter uma distância radial constante D a partir do eixo central do sistema de retenção de ferramenta A. Cada projeção de engate 60 pode incluir duas paredes laterais axiais opostas de projeção axialmente afastada 73. O contato entre uma ou mais das paredes laterais axiais de rebaixo 65 e uma ou mais das paredes laterais axiais de projeção 73 impede o deslocamento axial do membro de acoplamento externo 38, 138 em relação ao membro de acoplamento interno 36, 136.
[0059] Voltando para a Fig. 3, de acordo com a primeira modalidade da matéria reivindicada do presente pedido, a primeira superfície de engate voltada radialmente para fora 56 pode estar localizada na superfície periférica interna 42 do membro de acoplamento interno 36. E como visto na Fig. 4, a segunda superfície de engate voltada radialmente para dentro 58 pode estar localizada na superfície de parede do orifício vazado externo 53 do membro de acoplamento externo 38.
[0060] Referindo-se as Figs. 2 e 5, de acordo com algumas modalidades da matéria reivindicada do presente pedido, o sistema de retenção de ferramenta 22, 122 pode incluir pelo menos um canal de resfriamento 76 que se abre na extremidade dianteira 34 do sistema de retenção de ferramenta 22, 122. O canal de resfriamento 76 é projetado para permitir a entrega de um líquido de resfriamento para a porção de corte da pastilha de corte 24.
[0061] De acordo com a primeira modalidade da matéria reivindicada do presente pedido, cada canal de resfriamento 76 pode ser formado no membro de acoplamento interno 36 e se estende por todo um comprimento axial do mesmo. Cada canal de resfriamento 76 pode se abrir para a superfície de extremidade interna dianteira 40. O membro de acoplamento interno 36 pode incluir pelo menos uma nervura de resfriamento axial 78. Cada nervura de resfriamento 78 pode se estender na direção axial. Cada canal de resfriamento 76 pode estar localizado em uma nervura de resfriamento 78. Os membros de cada par de rebaixos de engate circunferencialmente adjacentes 62 podem ser separados por uma respectiva nervura de resfriamento 78.
[0062] O sistema de retenção de ferramenta 22, 122 é ajustável entre uma posição liberada e travada. Na posição liberada do sistema de retenção de ferramenta 22, 122, o orifício de fixação 32 possui uma folga para permitir que a pastilha de corte 24 seja inserida no mesmo. Na posição travada do sistema de retenção de ferramenta 22, 122, a pastilha de corte 24 está localizada no orifício de fixação 32 e engatada fixamente no mesmo, formando a ferramenta de corte 20, 120.
[0063] De acordo com a primeira modalidade da matéria reivindicada do presente pedido, para ajustar o sistema de retenção de ferramenta 22, 122 entre uma posição liberada e travada, a primeira e a segunda superfícies de engate 56, 58 podem ser deslocadas deslizavelmente entre si em uma direção circunferencial S em torno do eixo central do sistema de retenção de ferramenta A em não mais que 50°. A rotação adicional pode ser evitada pelo contato entre as paredes laterais da projeção e do rebaixo 72, 64. Alternativamente, a rotação pode ser impedida por meio do apoio de aperto entre a superfície superior de projeção 74 e uma respectiva superfície de apoio de rebaixo 70.
[0064] Como mencionado anteriormente no relatório descritivo, um aspecto da presente invenção refere-se à ferramenta de corte 20, 120, em que o inserto de corte 24 está localizado no orifício de fixação 32 e engatado fixamente no mesmo. Quando o sistema de retenção de ferramenta 22 está na posição travada, de acordo com a primeira modalidade da matéria reivindicada do presente pedido, cada superfície superior de projeção 74 pode apoiar em uma respectiva superfície de apoio de rebaixo70. Assim, a porção de luva de fixação 30 é impelida para dentro na direção radial, de modo que a pastilha de corte 24 seja engatada fixamente no orifício de fixação 32.
[0065] Um terceiro aspecto do presente pedido inclui um método de fabricação e união do sistema de retenção de ferramenta 22, 122. É feita referência à Fig. 7, mostrando uma parte de cabeça de fixação 80 e a porção de montagem 26 de acordo com a primeira modalidade, embora o método também seja aplicável para as outras modalidades. O método inclui fabricar a porção de montagem 26. De acordo com algumas modalidades da matéria reivindicada do presente pedido, a etapa de fabricação da porção de montagem 26 pode incluir um processo de fabricação não aditiva. Alternativamente, a etapa de fabricar a porção de montagem 26 pode incluir um processo de fabricação aditiva.
[0066] Adicionalmente, também deve ser notado que o uso do termo "processo de fabricação aditiva" em todo o relatório descritivo e reivindicações refere-se refere a processos utilizados para criar um objeto tridimensional no qual são formadas camadas de material para criar um objeto. Exemplos de tais processos incluem, mas não estão limitados a, Fusão a Laser Seletiva (SLM), Sinterização a Laser Seletiva (SLS), Sinterização a Laser de Metal Direta (DMLS), Modelagem por Deposição Fundida (FDM) e Impressão 3D.
[0067] O método inclui a etapa de fabricar a parte de cabeça de fixação 80, 180, por meio do uso de um processo de fabricação aditiva. A parte de cabeça de fixação 80, 180 inclui as superfícies de extremidade dianteira e traseira da cabeça de fixação 82, 84 e uma superfície periférica de cabeça de fixação 86 que se estende entre elas. A parte de cabeça de fixação 80, 180 inclui um orifício de cabeça de fixação 88, rebaixado nela, e que se abre pelo menos para a superfície de extremidade dianteira de cabeça de fixação 82. O orifício de cabeça de fixação 88 pode se abrir para pelo menos a superfície de extremidade dianteira e traseira de cabeça de fixação 82, 84. O orifício de cabeça de fixação 88 é definido por uma superfície de parede do orifício de cabeça de fixação 90. A parte de cabeça de fixação 80, 180 é formada a partir dos membros de acoplamento interno e externo 36, 136; 38, 138, que são conectados por pelo menos uma porção de conexão 92. Cada porção de conexão 92 pode ter um formato anular. Cada porção de conexão 92 pode estar localizada em uma extremidade axial (isto é, extremidade dianteira ou traseira) de um ou de ambos os membros de acoplamento interno e externo 36, 136; 38, 138. O orifício de cabeça de fixação 88 corresponde ao orifício interno 44. A superfície periférica de cabeça de fixação 86 corresponde à superfície periférica externa 50 e, opcionalmente, à uma porção da superfície periférica interna 42.
[0068] Note-se que, exceto no caso em que a parte de cabeça de fixação 80 é fabricada diretamente na porção de montagem 26 (como descrito mais adiante na descrição), a ordem de duas etapas (isto é, fabricar a porção de montagem 26 e a parte de cabeça de fixação 80) pode ser trocada. Note-se também que, nesse caso, uma das superfícies de extremidade dianteira da cabeça de fixação 82 é uma superfície imaginária que está localizada onde a porção de montagem 26 se une (ou seja, transições) na parte de cabeça de fixação 80.
[0069] Referindo-se agora à Fig. 9, uma parte de cabeça de fixação 80, 180 inclui uma cavidade de separação anular 94 que é delimitada pelos membros de acoplamento interno e externo 36, 136; 38, 138 e a pelo menos uma porção de conexão 92. A primeira e segunda superfícies de engate 56, 58 são espaçadas pela cavidade de separação 94. Assim, o formato da cavidade de separação 94 é definido lateralmente pelo formato das primeira e segunda superfícies de engate 56, 58. Opcionalmente, os membros de acoplamento interno e externo 36, 136; 38, 138 podem ser conectados por exatamente duas porções de conexão 92 de modo que a cavidade de separação 94 seja totalmente fechada. A cavidade de separação 94 pode ter um formato de fenda.
[0070] Com referência à Fig. 10, o método inclui separar a parte de cabeça de fixação 80, 180 nos membros de acoplamento interno e externo 36, 136; 38, 138. De acordo com algumas modalidades da matéria reivindicada do presente pedido, a etapa de separar a parte de cabeça de fixação 80, 180 pode incluir remover a pelo menos uma porção de conexão 92. A etapa de remover a pelo menos uma porção de conexão 92 pode incluir um dentre os seguintes: i) na parte de cabeça de fixação 80, 180, realizar usinagem de canal frontal de um sulco de separação 96 que se estende até a cavidade de separação 94, ou ii) desbastar a parte de cabeça de fixação 80, 180 à cavidade de separação 94, ou iii) na parte de cabeça de fixação 80, 180, realizar usinagem de canal externo de um sulco de separação 96 que se estende à cavidade de separação 94, ou iv) na parte de cabeça de fixação 80, 180, realizar usinagem de canal interno de um sulco de separação 96 que se estende à cavidade de separação 94.
[0071] O método inclui ainda a etapa de conectar a parte de cabeça de fixação 80, 180 à porção de montagem 26, i) durante ou após a etapa de fabricação da parte de cabeça de fixação 80, 180 ou ii) após a etapa de separação da parte de cabeça de fixação 80, 180.
[0072] Com referência à Fig. 8, de acordo com a primeira modalidade da matéria reivindicada do presente pedido, a etapa de conectar a parte de cabeça de fixação 80 à porção de montagem 26 pode ser realizada durante a etapa de fabricação da parte de cabeça de fixação 80 por meio da fabricação aditiva da parte de cabeça de fixação 80 diretamente na porção de montagem 26. Além disso, quando a porção de montagem 26 é fabricada de maneira aditiva, a porção de montagem 26 e a parte de cabeça de fixação 80 podem ser fabricadas juntas em um único processo de fabricação aditiva. Alternativamente, a porção de montagem 26 e a parte de cabeça de fixação 80 podem ser fabricadas separadamente. A etapa de conectar a parte de cabeça de fixação 80 à porção de montagem 26 pode incluir, por exemplo, a brasagem das partes em conjunto.
[0073] Uma segunda modalidade da invenção é descrita abaixo. Como visto na Fig. 12, o membro de acoplamento externo 138 pode ser disposto circunferencialmente em torno de todo o membro de acoplamento interno 136. Com referência às Figs. 13 a 16, o pelo menos um rebaixo de engate 62 pode incluir um sulco anular 108. A pelo menos uma projeção de engate 60 pode incluir uma nervura anular 110. A primeira superfície de engate 56 pode estar localizada no membro de acoplamento interno 136 e voltada radialmente para fora. Especificamente, a primeira superfície de engate 56 pode estar localizada na superfície periférica interna 42. A segunda superfície de engate 58 pode estar localizada no membro de acoplamento externo 138 e voltada radialmente para dentro. Especificamente, a segunda superfície de engate 58 pode estar localizada na superfície de parede do orifício vazado externo 53.
[0074] Voltando à Fig. 12, o membro de acoplamento interno 136 pode formar um anel de pinça deslizável 102 que é diretamente deslocável deslizavelmente em relação à porca de aperto 54. Vantajosamente, isso fornece um sistema de retenção de ferramenta 22 sem a necessidade de pós- montagem com partes adicionais, tais como rolamentos de esferas. Em tal configuração, o orifício interno 44 pode formar o orifício de fixação 32. O orifício interno 44 pode se abrir para ambas as superfícies de extremidade internas opostas 40, 41, formando um orifício vazado de anel 104. A porção de fixação 28 pode incluir, adicionalmente, uma pinça 106. O orifício de fixação 32 pode estar localizado na pinça 106. A pinça 106 pode ser anexada liberavelmente ao anel de pinça deslizável 102 no orifício vazado de anel 104.
[0075] Como visto na Fig. 13, de acordo com a segunda modalidade da matéria reivindicada do presente pedido, o membro de acoplamento interno 136 pode incluir um canal de resfriamento 114 que se estende por todo o comprimento axial do membro de acoplamento interno 136. Por exemplo, o canal de resfriamento 114 pode estar localizado na superfície periférica interna 42. Cada canal de resfriamento 76 pode ser formado pelo canal de resfriamento 114 e pelo membro de acoplamento externo 138. Alternativamente, cada canal de resfriamento 76 pode ser formado pelo canal de resfriamento 114 e pela pastilha de corte 24.
[0076] De acordo com a segunda modalidade da matéria reivindicada do presente pedido, para ajustar o sistema de retenção de ferramenta 122 entre uma posição liberada e travada, a pinça 106 é impelida na direção radial para dentro através de um orifício de recebimento cônico 112, por meio do giro da porca de aperto 54 (isto é, o membro de acoplamento externo 138), de modo que a pastilha de corte 24 seja engatada fixamente no orifício de fixação 32, como mostrado na Fig. 11 (como é bem conhecido na técnica).
[0077] Referência é agora feita à Figura 11. O membro de acoplamento externo 138 pode incluir uma porção roscada externa voltada radialmente para dentro 98. A porção de montagem 26 pode incluir uma porção roscada de montagem voltada radialmente para fora 100. O método pode incluir, adicionalmente, anexar liberavelmente uma pinça 106 ao membro de acoplamento interno 136 após a separação da parte de cabeça de fixação 180 nos membros de acoplamento interno e externo 136, 138. A etapa de conectar a parte de cabeça de fixação 80 à porção de montagem 26 pode incluir anexar roscadamente o membro de acoplamento externo 138 à porção de montagem 26 após a etapa de anexar liberavelmente a pinça 106 ao membro de acoplamento interno 136.
[0078] Deve-se notar que uma característica da matéria reivindicada do presente pedido é que, uma vez que os membros de acoplamento interno e externo 36, 136; 38, 138 são engatados cativamente e não liberavelmente, o sistema de retenção de ferramenta 22, 122 não tem partes caindo ao, por exemplo, substituir a pastilha de corte 24 ou a pinça 106. Assim, de um modo geral, os membros de acoplamento interno e externo não podem ser separados um do outro sem danificar pelo menos um dos membros.
[0079] Pode ser visto a partir do exposto que, em uma modalidade, pelo menos um rebaixo de engate 62 é formado no membro de acoplamento interno 36, enquanto na outra modalidade o pelo menos um rebaixo de engate 62 é formado no membro de acoplamento externo 138, com pelo menos uma projeção 60 sendo formada no outro membro de acoplamento.
[0080] Embora a matéria reivindicada do presente pedido tenha sido descrita com um certo grau de particularidade, deve ser entendido que várias alterações e modificações podem ser feitas sem se afastar do espírito ou do escopo da invenção, conforme reivindicado a seguir.

Claims (15)

1. Sistema de retenção de ferramenta (22), tendo um eixo central do sistema de retenção de ferramenta (A) definindo direções opostas dianteira e traseira (DF, DR), o sistema de retenção de ferramenta (22) caracterizado pelo fato de que compreende: uma porção de fixação (28) compreendendo: um membro de acoplamento interno formado integralmente em peça única (36), formando pelo menos parte de uma porção de luva de fixação (30) tendo um orifício de fixação (32), para receber fixamente uma pastilha de corte (24), o orifício de fixação (32) se abrindo em uma extremidade dianteira (34) do sistema de retenção de ferramenta (22), o membro de acoplamento interno (36) tendo uma primeira superfície de engate voltada radialmente para fora (56), e um membro de acoplamento externo formado integralmente em peça única (38) tendo uma segunda superfície de engate voltada radialmente para dentro (58); e uma porção de montagem (26) conectada a um dos membros de acoplamento interno e externo (36, 38); em que o membro de acoplamento externo (38) é disposto circunferencialmente em torno de pelo menos uma porção do membro de acoplamento interno (36), com a primeira superfície de engate (56) voltada para a segunda superfície de engate (58); os membros de acoplamento interno e externo (36, 38) são engatados cativamente e não-liberavelmente entre si através de primeira e segunda superfícies de engate (56, 58) interengatadas; e a primeira e a segunda superfícies de engate (56, 58) são deslocáveis deslizavelmente entre si de modo que a porção de luva de fixação (30) pode ser impelida para dentro na direção radial para formar uma posição fechada dos membros de acoplamento interno e externo (36, 38).
2. Sistema de retenção de ferramenta (22) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: a primeira e a segunda superfícies de engate (56, 58) se estendem circunferencialmente em torno do eixo central do sistema de retenção de ferramenta (A); e a primeira e a segunda superfícies de engate (56, 58) são deslocáveis deslizavelmente entre si em uma direção circunferencial (S) em torno do eixo central do sistema de retenção de ferramenta (A).
3. Sistema de retenção de ferramenta (22) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que: a primeira e a segunda superfícies de engate (56, 58) são deslocáveis deslizavelmente entre si na direção circunferencial (S) em não mais que 50°.
4. Sistema de retenção de ferramenta (22) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que: a primeira superfície de engate (56) compreende pelo menos um rebaixo de engate (62) rebaixado nela; a segunda superfície de engate (58) compreende pelo menos uma projeção de engate (60) se projetando a partir dela; e cada projeção de engate (60) está localizada em um respectivo rebaixo de engate (62).
5. Sistema de retenção de ferramenta (22) de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que: a pelo menos uma projeção de engate (60) compreende uma pluralidade de projeções de engate espaçadas angularmente (60) dispostas em pelo menos uma fileira de projeção axial; e o pelo menos um rebaixo de engate (62) compreende uma pluralidade de rebaixos de engate espaçados angularmente (62) dispostos em pelo menos uma fileira de rebaixo axial.
6. Sistema de retenção de ferramenta (22) de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que: cada rebaixo de engate (62) compreende uma superfície inferior de rebaixo central (66); cada superfície inferior de rebaixo (66) compreende uma superfície de folga de rebaixo (68) e uma superfície de apoio de rebaixo (70) adjacente a ela na direção circunferencial (S); e a superfície de apoio de rebaixo (70) está localizada mais afastada do eixo central do sistema de retenção de ferramenta (A) do que a superfície de folga de rebaixo (68) na direção radial.
7. Sistema de retenção de ferramenta (22) de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que: cada projeção de engate (60) compreende uma superfície superior de projeção central (74); cada superfície superior de projeção (74) possui uma distância radial constante (D) a partir do eixo central do sistema de retenção de ferramenta (A).
8. Sistema de retenção de ferramenta (22) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o membro de acoplamento interno (36) é conectado integralmente com a porção de montagem (26) formando um corpo de ferramenta (39) tendo uma construção em peça única.
9. Sistema de retenção de ferramenta (22) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o membro de acoplamento interno (36) forma a porção da luva de fixação (30) na totalidade.
10. Sistema de retenção de ferramenta (22) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente pelo menos um canal de resfriamento (76) que se abre na extremidade dianteira (34) do sistema de retenção de ferramenta (22), e preferencialmente cada canal de resfriamento (76) é formado no membro de acoplamento interno (36) e se estende na totalidade do comprimento axial do mesmo.
11. Sistema de retenção de ferramenta (22) de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que: o membro de acoplamento interno (36) compreende pelo menos uma nervura de resfriamento que se estende axialmente (78); e cada canal de resfriamento (76) está localizado em uma nervura de resfriamento (78), e preferencialmente: a primeira superfície de engate (56) compreende uma pluralidade de rebaixos de engate espaçados angularmente (62); e membros de cada par de rebaixos de engate circunferencialmente adjacentes (62) são separados por uma respectiva nervura de resfriamento (78).
12. Ferramenta de corte (20) caracterizada pelo fato de que compreende: um sistema de retenção de ferramenta (22) conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11; e uma pastilha de corte (24) localizada no orifício de fixação (32) e engatada fixamente no mesmo.
13. Ferramenta de corte (20) de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que: a primeira superfície de engate (56) compreende pelo menos um rebaixo de engate (62); a segunda superfície de engate (58) compreende pelo menos uma projeção de engate (60); cada projeção de engate (60) está localizada em um respectivo rebaixo de engate (62); cada rebaixo de engate (62) compreende uma superfície inferior de rebaixo central (66); cada superfície inferior de rebaixo (66) compreende uma superfície de folga de rebaixo (68) e uma superfície de apoio de rebaixo (70) adjacente a ela na direção circunferencial (S); e a superfície de apoio de rebaixo (70) está localizada mais afastada do eixo central do sistema de retenção de ferramenta (A) do que a superfície de folga de rebaixo (68) na direção radial; cada projeção de engate (60) compreende uma superfície superior de projeção central (74); cada superfície superior de projeção (74) possui uma distância radial constante (D) a partir do eixo central do sistema de retenção de ferramenta (A); e cada superfície superior de projeção (74) apoia na respectiva superfície de apoio de rebaixo (70), e preferencialmente o membro de acoplamento interno (36) forma a porção de luva de fixação (30) na totalidade.
14. Método de fabricação e união de um sistema de retenção de ferramenta (22) conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que compreende: fabricar a porção de montagem (26); fabricar, por meio do uso de um processo de fabricação aditiva, uma parte de cabeça de fixação (80) compreendendo: os membros de acoplamento interno e externo (36, 38); pelo menos uma porção de conexão (92) conectando os membros de acoplamento interno e externo (36, 38); uma cavidade de separação anular (94) delimitada pelos membros de acoplamento interno e externo (36, 38) e a pelo menos uma porção de conexão (92); e um orifício de cabeça de fixação (88) que se abre pelo menos para a superfície de extremidade dianteira da cabeça de fixação (82) da parte de cabeça de fixação (80); separar a parte de cabeça de fixação (80) nos membros de acoplamento interno e externo (36, 136; 38, 138); e conectar a parte de cabeça de fixação (80) à porção de montagem (26).
15. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a etapa de separar a parte de cabeça de fixação (80) nos membros de acoplamento interno e externo (36, 38) compreende remover a pelo menos uma porção de conexão (92), e preferencialmente a etapa de remover a pelo menos uma porção de conexão (92) compreende: i) na parte de cabeça de fixação (80), realizar usinagem de canal frontal de um sulco de separação (96) que se estende até a cavidade de separação (94); ou ii) desbastar a parte de cabeça de fixação (80) na cavidade de separação (94); ou iii) na parte de cabeça de fixação (80), realizar usinagem de canal externo de um sulco de separação (96) que se estende até a cavidade de separação (94); ou iv) no orifício de cabeça de fixação (88), realizar usinagem de canal interno de um sulco de separação (96) que se estende até a cavidade de separação (94).
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