BR112020009620A2

BR112020009620A2 - dispositivo para usinagem de canais internos e respectivo método de operação

Info

Publication number: BR112020009620A2
Application number: BR112020009620-2A
Authority: BR
Inventors: Sérgio David Tavares André
Original assignee: Chetocorporation, S.A.
Priority date: 2017-11-14
Filing date: 2018-11-13
Publication date: 2020-11-03
Also published as: EP3710189A1; CN111886099A; KR20210019984A; WO2019097395A1; RU2754218C1; MX2020004911A; BR112020009620B1; JP7407706B2; JP2021502903A; KR102689305B1; CA3082270A1; US20200282476A1

Abstract

O presente pedido descreve um dispositivo (1) para usinagem de canais internos, acoplável a aparelhos mecânicos de furação (2) configurados para geração de movimento rotacional e longitudinal, como por exemplo, máquinas-ferramenta de furação, fresagem e torneamento. É igualmente descrito um método de operação do respectivo dispositivo (1), que permite a ação da ferramenta de corte (3) de acordo com um conjunto de parâmetros programados por um operador. Usando este dispositivo, é possível dotar os referidos aparelhos (2) de uma capacidade para usinar canais internos, conferindo-lhes uma função que não lhes é comum.

Description

“DISPOSITIVO PARA USINAGEM DE CANAIS INTERNOS E RESPECTIVO MÉTODO DE OPERAÇÃO” Domínio técnico

[0001] O presente pedido descreve um dispositivo para usinagem de canais internos e respectivo método de operação. Estado da técnica

[0002] O documento US2017266731 divulga um método e um aparelho para usinagem de uma superfície interna de uma caixa de diferencial. Um torno tendo uma torreta e um par de eixos estão em comunicação elétrica com um computador programável. Um conjunto de pinça de corte está integralmente conectado à torreta que pode engatar de modo seletivo por meio de pinças em um mecanismo de corte. Uma caixa de diferencial é montada horizontalmente em um conjunto de montagem sobre um tampo de mesa do torno. Assim que o conjunto de pinça de mecanismo de corte engata no mecanismo de corte, a torreta move-se em direção à caixa de diferencial até que o mecanismo de corte esteja numa posição de início no interior da porção oca da caixa alinhada com aberturas em uma primeira e em uma segunda porção tubular da caixa e do par de eixos. Em seguida, o par de eixos engata de modo a acionar o mecanismo de corte e o mecanismo de corte usina uma primeira e uma segunda superfície de usinagem interna à medida que o mecanismo de corte se move de uma primeira posição de corte para uma segunda posição de corte.

[0003] O documento CN202155542 divulga uma fresa para ferragem integrada para usinagem fina e grosseira de uma parte irregular de grandes dimensões. A fresa para ferragem integrada é caracterizada por um corpo de fresa de ferragem ser fixado num eixo de fresa de ferragem por meio de um parafuso de fixação de eixo de fresa de ferragem; um furo de eixo é disposto no centro de um flange fixo; um prato deslizante de ajuste esquerdo é fixado na extremidade esquerda do corpo de fresa de ferragem por meio de uma pluralidade de parafusos; uma cabeça de brocagem de usinagem grosseira é fixada no prato deslizante de ajuste esquerda por meio de um parafuso de fixação de cabeça de brocagem de usinagem grosseira; um prato deslizante de ajuste direito é fixado na extremidade direita do corpo de fresa de ferragem por meio de uma pluralidade de parafusos de cabeça escariada e é dotado de um entalhe de cauda de andorinha; um prato deslizante móvel de ajuste de entalhe de cauda de andorinha é disposto no entalhe de cauda de andorinha; uma cabeça de brocagem fina é disposta no prato deslizante móvel de ajuste de entalhe de cauda de andorinha; e um botão de ajuste fino e uma lâmina de corte de usinagem fina são dispostos na cabeça de brocagem fina. Com a adoção da fresa para ferragem integrada, o intervalo de abertura de usinagem é amplo, a eficiência da usinagem grosseira é rápida, a eficiência da usinagem fina é elevada, a fresa para ferragem integrada é vantajosa e de uso fácil e é de baixo custo, e se evita a substituição frequente do mecanismo de corte.

[0004] Nenhum dos documentos acima mencionados resolve o problema de dotar um aparelho de furação mecânico com a capacidade de usinar canais internos. Sumário

[0005] O presente pedido descreve um dispositivo para usinagem de canais internos caracterizado por compreender: - uma estrutura de acoplamento, para conexão a uma máquina-ferramenta;

- uma ferramenta de corte, para usinagem de canais internos, conectada à máquina-ferramenta através da estrutura de acoplamento; - uma unidade de controle compreendendo meios computacionais adaptados para operar a máquina-ferramenta e a ferramenta de corte; em que a estrutura de acoplamento compreende: - um adaptador de rotação para conexão à máquina-ferramenta; - um cone de aperto que se conecta ao adaptador de rotação; - uma haste de comando que engata no cone de aperto e que aciona a ferramenta de corte.

[0006] Em uma modalidade particular do dispositivo, a ferramenta de corte compreende uma superfície de corte equipada com pelo menos uma lâmina retrátil acionada pela haste de comando.

[0007] Em uma modalidade particular do dispositivo, a superfície de corte da máquina-ferramenta é de comprimento variável.

[0008] Em uma outra modalidade particular do dispositivo, a superfície de corte da ferramenta de corte tem uma geometria cilíndrica.

[0009] Em uma outra modalidade particular do dispositivo, o comprimento da haste de comando é definido pelo comprimento da superfície de corte da ferramenta de corte.

[0010] Em uma outra modalidade particular do dispositivo, a unidade de controle compreende um módulo de comunicação configurado para estabelecer a interação com o controlador da máquina-ferramenta.

[0011] Em uma outra modalidade particular do dispositivo, a unidade de controle compreende pelo menos um dispositivo periférico de entrada e pelo menos um dispositivo periférico de saída de dados.

[0012] Em uma outra modalidade particular do dispositivo, o dispositivo periférico de entrada de dados é do tipo teclado.

[0013] Ainda em uma outra modalidade particular do dispositivo, o dispositivo periférico de saída de dados é uma tela.

[0014] O presente pedido descreve igualmente o respectivo método de operação do dispositivo para usinagem de canais internos, o referido método sendo caracterizado por compreender as seguintes etapas: - parametrização dos parâmetros de operação, na unidade de controle do dispositivo: - programação do movimento rotacional; - programação do movimento longitudinal; - programação do movimento radial; - a unidade de controle comanda a máquina- ferramenta, de acordo com o movimento longitudinal e rotacional programado; - a máquina-ferramenta gera os movimentos longitudinal e rotacional, os quais são transmitidos à ferramenta de corte através da estrutura de acoplamento formada pelo adaptador de rotação e pelo cone de aperto; - o cone de aperto de acordo com o movimento radial programado, que ativa a haste de comando responsável por comandar o grau de levantamento das lâminas retráteis com base no valor programado.

Descrição geral

[0015] O presente pedido descreve um dispositivo para usinagem de canais internos, acoplável a aparelhos mecânicos de perfuração configurados para gerar movimento rotacional e longitudinal, tais como, por exemplo, máquinas-ferramenta para perfuração, fresagem ou torneamento. Usando este dispositivo, é possível dotar os referidos aparelhos de uma capacidade para usinar canais internos, conferindo-lhes uma função que não lhes é comum.

[0016] Para esse efeito, o dispositivo para usinagem de canais internos compreende uma estrutura de acoplamento, uma unidade de controle e uma ferramenta para usinagem de canais internos, designada doravante por ferramenta de corte.

[0017] Além disso, é também descrito um método de operação do respectivo dispositivo, que permite a atuação da ferramenta de corte de acordo com um conjunto de parâmetros programados por um operador.

[0018] Para esse efeito, o dispositivo desenvolvido é instalado no aparelho mecânico, doravante designado por máquina-ferramenta, usando a estrutura de acoplamento que garante, não só a alimentação do referido dispositivo, por meio da máquina-ferramenta, como também permite a correta transmissão dos movimentos de rotação e longitudinal, produzidos pela mesma, à ferramenta de corte. Além dos referidos movimentos de rotação e longitudinal, é também possível configurar um movimento radial, o qual é parametrizado na unidade de controle do dispositivo, o qual, desta forma, comanda a atuação da máquina-ferramenta e opera a ferramenta de corte. A programação da referida unidade de controle é feita através de uma interface de usuário que possibilita que o seu operador configure os limites da ferramenta de corte e a respectiva cinemática.

[0019] A estrutura de acoplamento é responsável pela conexão entre a máquina-ferramenta e a ferramenta de corte, sendo constituída por um tirante de aperto que, em uma extremidade engata a máquina-ferramenta e, na extremidade oposta, encaixa em uma interface rotativa. Esta última conecta-se a um adaptador de rotação que é interligado, através de mecanismos de encaixe, ao próprio dispositivo. O adaptador de rotação, por sua vez, é conectado a um cone de aperto, que permite o acoplamento à ferramenta de corte e a correta transmissão do movimento radial à mesma. Esta cadeia de transmissão mecânica permite ao operador controlar a ação dos movimentos rotacionais e longitudinais, gerados pela máquina-ferramenta, e os movimentos radiais a serem aplicados à ferramenta de corte, de acordo com os parâmetros programados na unidade de controle do dispositivo. Como resultado, é possível criar canais internos ao longo da peça que está a ser usinada – controlando o movimento longitudinal da máquina-ferramenta – com uma profundidade variável – e controlando os movimentos rotacionais e radiais.

[0020] A unidade de controle do dispositivo é responsável por, com base nos parâmetros inseridos pelo operador, atuar a máquina-ferramenta, em relação aos parâmetros rotacionais e longitudinais, isto é, os movimentos de avanço e de recuo, e a ferramenta de corte, de acordo com o parâmetro radial programado. Para este efeito, a unidade de controle do dispositivo compreende também um módulo de comunicação que permite a interação com o controlador da máquina-ferramenta, permitindo assim acesso ao controle de operação. Por sua vez, o controle da ferramenta de corte é efetuado por meio de uma conexão física entre o dispositivo e a máquina- ferramenta, possibilitado pela estrutura de acoplamento, especificamente através da conexão entre o adaptador de rotação e o cone de aperto, que permite a transmissão e materialização das informações de controle, tal como programadas, para a referida ferramenta.

[0021] A unidade de controle estabelece a interface com o usuário a dois níveis: visualização de conteúdos, usando os periféricos de saída de dados, tais como uma tela; e programação de parâmetros, através dos dispositivos periféricos de entrada tipo rato, teclado físico ou tátil, na eventualidade de a tela de visualização de dados suportar tal tecnologia.

[0022] A ferramenta de corte compreende uma superfície de corte e uma haste interna de comando, que engata no cone de aperto conectado ao dispositivo por meio do adaptador de rotação. A título ilustrativo, a superfície de corte pode ter uma geometria cilíndrica, que é designada por cabeça cilíndrica de corte. O comprimento da haste interna é variável, e está relacionado com o comprimento efetivo da referida cabeça de corte e, por acréscimo, com a ferramenta de corte. A cabeça cilíndrica de corte compreende pelo menos por uma lâmina retrátil, inserida em sua superfície, que é responsável pela usinagem de canais no interior das peças. A ação destas lâminas é despoletada pela haste interna da ferramenta que, por intermédio do cone de aperto, controla o grau de elevação das lâminas, de acordo com o parâmetro radial programado pelo operador – isto é, de acordo com o diâmetro desejado para o canal interno. Com efeito, de acordo com o parâmetro radial, o cone de aperto atua a haste interna, em que seu movimento longitudinal, num intervalo de deslocamento fixo, é responsável por elevar mais ou menos as lâminas de corte.

[0023] Sendo assim, a programação do controle do dispositivo, no que toca aos parâmetros rotacionais, longitudinais e radiais, permite a configuração de canais internos ao longo das peças que estão a ser usinadas com diferentes profundidades.

[0024] No que toca ao método de operação do dispositivo, são executadas as seguintes etapas: - montagem do dispositivo na máquina- ferramenta; - alinhamento e fixação da peça a usinar; - parametrização dos parâmetros de operação, na unidade de controle do dispositivo: - programação do movimento rotacional; - programação do movimento longitudinal; - programação do movimento radial; - a unidade de controle comanda a máquina- ferramenta, de acordo com o movimento longitudinal e rotacional programado; - a máquina-ferramenta gera os movimentos longitudinais e rotacionais, os quais são transmitidos à ferramenta de corte através da estrutura de acoplamento formada pelo adaptador de rotação e pelo cone de aperto; - o cone de aperto de acordo com o movimento radial programado, que ativa a haste de comando responsável por comandar o grau de elevação das lâminas retráteis com base no valor programado.

[0025] Como consequência, é possível controlar efetivamente o processo de usinagem de um canal interno, configurando as dimensões que o caracterizam - profundidade e largura, por exemplo, através da programação dos parâmetros longitudinais, rotacionais e radiais. Breve descrição das figuras

[0026] Para um melhor entendimento do presente pedido juntaram-se em anexo figuras que representam modalidades preferenciais que, contudo, não pretendem limitar a técnica aqui divulgada.

[0027] A Figura 1 representa o dispositivo para usinagem de canais internos através de máquinas-ferramenta, em que os sinais de referência significam: 1 – dispositivo; 2 – máquina-ferramenta; 3 – ferramenta de corte.

[0028] A Figura 2 representa uma vista explodida do dispositivo para usinagem de canais internos através de máquinas-ferramenta, em que os sinais de referência significam: 1 – dispositivo; 3 – ferramenta de corte; 4 – tirante; 5 – interface rotativa; 6 – adaptador de rotação; 7 – cone de aperto; 8 – haste interna; 9 – cabeça cilíndrica de corte.

[0029] A Figura 3 representa a ferramenta de corte, em que os sinais de referência significam:

3 – ferramenta de corte; 7 – cone de aperto; 8 – haste interna; 9 – cabeça cilíndrica de corte; 10 – lâmina de corte.

[0030] A Figura 4 ilustra a parte interna da ferramenta de corte e o mecanismo de atuação das lâminas de corte, em que os sinais de referência significam: 8 – haste interna; 9 – cabeça cilíndrica; 10 – lâmina de corte; 11 – lâmina de corte. Descrição de modalidades

[0031] Fazendo referência às figuras, agora descritas algumas modalidades são de forma mais detalhada, as quais não pretendem, contudo, limitar o âmbito do presente pedido.

[0032] A máquina-ferramenta (2) provoca a rotação da interface rotativa (5) da estrutura de acoplamento do dispositivo (1), através da cadeia de conexão mecânica fornecida pelo tirante (4), a qual é acoplada à referida máquina (2). Essa rotação, em combinação com o movimento longitudinal de toda a estrutura – dispositivo (1), ferramenta de corte (3) e máquina-ferramenta (2), permite a criação de canais internos nas peças que estão sendo usinadas. Esses canais podem ter profundidades diferentes, em função do parâmetro radial que, em combinação com os dois movimentos acima mencionados, são programados pelo operador na unidade de controle do dispositivo.

[0033] Em uma modalidade particular, o movimento rotacional imposto pela máquina-ferramenta (2) permite um máximo de 6000 rpm e uma potência de 33kw. Por forma a permitir que o movimento de rotação seja transmitido à ferramenta de corte (3), em particular, a sua haste interna (8), é acoplada a um adaptador de rotação (6), acoplado à interface rotativa (5), que se move junto com o cone de fixação (7). Nesta modalidade particular, a ferramenta de corte (3) compreende duas lâminas de corte (10, 11) situadas na cabeça cilíndrica (9).

[0034] Por forma a iniciar o processo de usinagem da peça a ser trabalhada, esta é colocada com a ferramenta de corte (3) pela ação de movimentos longitudinais da máquina- ferramenta (2). Em seguida, e com o movimento de rotação já iniciado, a ferramenta de corte (3) é introduzida na perfuração da peça a ser usinada, a qual foi previamente aberta. Por forma a produzir os canais internos, o controlador do dispositivo (1), após definição dos parâmetros necessários – rotacional, longitudinal e radial – que podem variar em função das especificidades de cada peça a ser usinada, provoca um movimento longitudinal na haste (8) colocada no interior da ferramenta de corte (3), o que aciona as lâminas de corte (10,11) que permitem abrir os canais pretendidos.

[0035] Em uma modalidade particular, o movimento longitudinal da haste (8) pode ir até um máximo de 150 mm, tendo sido previamente parametrizado pelo controlador.

[0036] A presente descrição não está, claramente, de modo algum limitada às modalidades apresentadas neste documento e uma pessoa com conhecimentos médios deste domínio poderia antever muitas possibilidades de a modificar sem se afastar da ideia geral, tal como definido nas reivindicações. As modalidades preferenciais acima descritas são obviamente combináveis entre si.

As reivindicações que se seguem definem adicionalmente modalidades preferenciais.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo para usinagem de canais internos caracterizado pelo fato de compreender: - uma estrutura de acoplamento para conexão a uma máquina-ferramenta; - uma ferramenta de corte, para usinagem de canais internos, conectada à máquina-ferramenta através da estrutura de acoplamento; - uma unidade computacional compreendendo meios computacionais adaptados para operar a máquina-ferramenta e a ferramenta de corte; em que a estrutura de acoplamento compreende: - um adaptador de rotação para conexão à máquina- ferramenta; - um cone de aperto que se conecta ao adaptador de rotação; - uma haste de comando que engata no cone de aperto e que aciona a ferramenta de corte.

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a ferramenta de corte compreender uma superfície de corte equipada com pelo menos uma lâmina retrátil acionada pela haste de comando.

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de a superfície de corte da máquina- ferramenta ser de comprimento variável.

4. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2 e 3, caracterizado pelo fato de a superfície de corte da ferramenta de corte ter uma geometria cilíndrica.

5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de o comprimento da haste de comando ser definido pelo comprimento da superfície de corte da ferramenta de corte.

6. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a unidade de controle compreender um módulo de comunicação configurado para estabelecer a interação com o controlador da máquina-ferramenta.

7. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 6, caracterizado pelo fato de a unidade de controle compreender pelo menos um periférico de entrada e pelo menos um periférico de saída de dados.

8. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de o periférico de entrada de dados ser do tipo teclado.

9. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de o periférico de saída de dados ser uma tela.

10. Método de operação do dispositivo para usinagem de canais internos, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9, caracterizado pelo fato de compreender as seguintes etapas: - parametrização dos parâmetros de operação, na unidade de controle do dispositivo: - programação do movimento rotacional; - programação do movimento longitudinal; - programação do movimento radial; - a unidade de controle comanda a máquina- ferramenta, de acordo com o movimento longitudinal e rotacional programado;

- a máquina-ferramenta gera os movimentos longitudinal e rotacional, sendo estes transmitidos à ferramenta de corte através da estrutura de acoplamento formada pelo adaptador de rotação e pelo cone de aperto; - o cone de aperto, de acordo com o movimento radial programado, que aciona a haste de comando responsável por comandar o grau de elevação das lâminas retráteis em função do valor programado.