BRPI0609201A2 - ferramenta para operações de usinagem que apresentam um risco de trabalho ao contrário e máquina de usinagem - Google Patents

Abstract

FERRAMENTA PARA OPERAçõES DE USINAGEM QUE APRESENTAM UM RISCO DE TRABALHO AO CONTRARIO E MáQUINA DE USINAGEM A ferramenta (7B) compreende uma aresta de corte (24) situada na junção entre uma face de ataque e uma face de rebaixo (23), a face de ataque apresentando uma faceta dianteira (26) prevista para ser disposta transversalmente à direção de deslocamento (29, 30) relativo entre a peça (2) e a ferramenta (7B) por ocasião das ditas operações de usinagem, e uma faceta inclinada (27) disposta entre a faceta dianteira (26) e a face de rebaixo (23), a aresta de corte (24) sendo situada na junção entre a faceta inclinada (27) da face de ataque (22) e a face de rebaixo (23).

Description

"FERRAMENTA PARA OPERAÇÕES DE USINAGEM QUEAPRESENTAM UM RISCO DE TRABALHO AO CONTRÁRIO EMÁQUINA DE USINAGEM"

A invenção se refere ao domínio da fabricação de peças porusinagem.

Ela se refere mais especialmente a uma ferramenta e a umamáquina para operações de usinagem que apresentam um risco de trabalhocontrário em uma peça.

Um tal risco de usinagem contrário é encontrado por exemplopor ocasião da execução de um processo de torneamento destinado a usinarem uma peça acionada em rotação em torno de um eixo uma superfície que,ainda que ela seja transversal ao dito eixo de rotação, é cortada em prisma nocentro em relação a esse eixo de rotação.

De fato, quando uma superfície assimétrica deve ser produzidanessas condições, os processos de torneamento clássico não podem serempregados na medida em que eles só permitem a usinagem de formassimétricas em relação ao eixo de rotação da peça. Recorre-se então aprocessos no decorrer dos quais a peça é acionada em rotação enquanto queuma ferramenta de usinagem é sincronizada com a posição angular da peça demaneira a acompanhar a forma assimétrica que ela deve usinar na peça.

Os documentos EP 1 449 616 e GB 2 058 619 descrevem umtal processo.

Esses processos permitem a usinagem de uma superfícieprismática nas proximidades do eixo de rotação da peça, quer dizer que anormal à dita superfície no ponto de intersecção com o eixo de rotação dapeça forma um ângulo com o eixo de rotação. Quando a ferramenta deusinagem se aproxima do eixo de rotação da peça no decorrer de seu trabalho,uma porção da matéria a retirar necessita que uma porção da ferramentacontinue sua progressão para além do eixo de rotação da peça.E constatada assim a presença de um volume residual,denominado "espiga", que é retirado forçando-se para isso a ferramenta atrabalhar por intermitência ao contrário, quer dizer com um sentido dedeslocamento relativo entre a peça e a ferramenta que é o oposto do sentidode trabalho para o qual a ferramenta foi prevista.

Trata-se de uma utilização imprópria da ferramenta que podeacarretar seu desgaste prematuro, e mesmo um dano imediato sob a forma delascas que aparecem ao nível da aresta de corte da ferramenta.

O objetivo da invenção é melhorar esse tipo de ferramentapara operações de usinagem que apresentam um risco de trabalho aocontrário.

Para isso, a invenção visa uma ferramenta para operações deusinagem que apresentam um risco de trabalho ao contrário em uma peça,essa ferramenta compreendendo uma aresta de corte situada na junção entreuma face de ataque e uma face de rebaixo, assim como uma face traseira,caracterizada pelo fato de que a face de ataque apresenta uma faceta dianteiraprevista para ser disposta sensivelmente transversalmente à direção dedeslocamento relativo entre a peça e a ferramenta por ocasião das ditasoperações de usinagem, e uma faceta inclinada disposta entre a facetadianteira e a face de rebaixo, a aresta de corte sendo situada na junção entre afaceta inclinada da face de ataque e a face de rebaixo.

Uma tal ferramenta apresenta em sua face de ataque umafaceta inclinada que não modifica seu comportamento por ocasião do trabalhonominal da ferramenta. O trabalho da ferramenta é dito nominal quando ele éefetuado de acordo com a utilização indicada pelo fabricante ou pelo cadernode encargos da ferramenta, quer dizer de acordo com o sentido dedeslocamento relativo entre a ferramenta e a peça para a qual a ferramenta foiprevista. A ferramenta penetra então na matéria por sua face de ataqueenquanto que sua face de rebaixo passa ao longo da matéria recentementeusinada sem provocar atritos suplementares.

Em contrapartida, por ocasião de um trabalho ao contrário daferramenta, a face de rebaixo desempenha então o papel de uma face deataque penetrando para isso na matéria para formar uma apara enquanto que afaceta inclinada desempenha o papel de uma face de rebaixo.

Essa faceta inclinada permite além disso reforçar a aresta decorte quando ela é solicitada ao contrário transferindo para isso uma parte dastensões sofridas pela aresta para a face de ataque, pó que permite uma duraçãode vida da ferramenta maior.

De acordo com uma característica preferida, a faceta inclinadaapresenta uma altura transportada no plano da faceta dianteira da ordem de 1micrometro a 20 micrometros.

A aresta de corte pode além disso se estender, pelo menosparcialmente, de acordo com um contorno de geometria cônica e notadamentede acordo com um contorno em arco de círculo no plano normal à dita direçãode deslocamento relativo.

Por outro lado, a relação entre a altura da faceta inclinadatransportada no plano da faceta dianteira e a profundidade de passagem para aqual a ferramenta é prevista é vantajosamente inferior ou igual a cerca de 20

No que diz respeito à aresta de corte, essa última évantajosamente disposta entre a faceta dianteira e a face traseira. De preferência a aresta de corte está mais próxima da faceta dianteira do que daface traseira.

A ferramenta pode ser realizada em diamante policristalino ouem diamante monocristalino.

De acordo com um outro objeto, a invenção visa uma máquinade usinagem adaptada para sincronizar a posição de uma ferramenta deusinagem tal como mencionado acima, com a posição angular de uma peçaacionada em rotação em torno de um eixo de rotação de modo a usinar napeça uma superfície assimétrica em relação ao eixo de rotação.

Essa máquina é vantajosamente adaptada para usinar a peça deacordo com uma profundidade de passagem da ordem de 0,01 milímetro a 10milímetros.

Outras características e vantagens da invenção aparecem à luzda descrição que vai se seguir de um modo de realização preferido dado atítulo de exemplo não limitativo, descrição feita em referência aos desenhosanexos nos quais:

- a figura 1 é uma vista em perspectiva que representaesquematicamente uma máquina de usinagem adaptada para deslocar umaferramenta de usinagem para que ela opere junto em torneamento com umapeça que apresenta uma superfície de prisma no centro e acionada em rotação.

- as figuras 2 e 3 representam uma ferramenta de usinagem daarte anterior, respectivamente vista de perfil e de frente, que pode ser montadana máquina da figura 1;

- as figuras 4 e 5 representam esquematicamente dois modosde trabalho da ferramenta das figuras 2 e 3, respectivamente um modonominal e um modo ao contrário;

- a figura 6 representa esquematicamente a ferramenta dafigura 1 quando ela trabalha parcialmente ao contrário durante ofuncionamento da máquina da figura 1;

- as figuras 7 e 8 representam uma ferramenta de usinagem deacordo com a invenção adaptada para ser montada na máquina da figura 1,respectivamente vista de perfil e vista de face;

- as figuras 9 e 10 são vistas esquemáticas que mostram aferramenta das figuras 7 e 8 de perfil trabalhando respectivamente em modonominal e ao contrário;

- as figuras 11 e 12 representam, a título de comparação comas figuras 9 e 10, duas ferramentas da arte anterior que trabalham em modonominal.

A máquina de usinagem 1 representada esquematicamente nafigura 1 é adaptada para acionar em rotação em torno de um eixo 4 uma peça2 cilíndrica que compreende uma face prismática 3. A peça 2 sendoprismática, a normal 5 à face 3 no ponto de interseção com o eixo 4 não éparalela a esse mesmo eixo 4.

A máquina 1 comanda também o deslocamento de acordo comas direções 8 e 9 de um porta-ferramenta 6 no qual é fixada uma ferramenta 7.

A máquina 1 é adaptada para usinar graças a ferramenta 7 umasuperfície de acordo com uma profundidade de passagem constante na faceprismática 3. Para isso, a máquina 1 sincroniza a posição da ferramenta 7 e aposição angular da pela 2 de acordo com a direção 9 para acompanhar a formada face 3 e lhe aplicar a profundidade de passagem desejada, além de seumovimento de avanço de acordo com a direção 8.

As figuras 2 e 3 representam uma ferramenta 7A da arteanterior adaptada para formar a ferramenta 7 da figura 1, respectivamentevista de perfil e de frente (na figura 1, a ferramenta 7 é vista de frente).

A ferramenta 7A tem uma forma geral circular e compreendeuma face de ataque 10 e uma face de rebaixo 11 que definem ambas umaaresta de corte 12, assim como uma face traseira 13.

A ferramenta 7A é fixada ao porta-ferramenta 6 da figura 1,por atarraxamento ou por um meio qualquer que permite ligar rigidamente aferramenta 7A e o porta-ferramenta 6 de maneira que a aresta de corte 12esteja disponível em pelo menos uma parte da circunferência da ferramenta 7para a usinagem da face prismática 3.

A ferramenta 7A da arte anterior é prevista para trabalharnominalmente na situação representada na figura 4.

A ferramenta 7A penetra na matéria da peça 2 de acordo comuma profundidade de passagem determinada, a ferramenta 7A tendo ummovimento relativo em relação à peça 2 indicado pela flecha 14.

A face 3 é assim usinada, a face de ataque 10 produzindoaparas 15 por seu avanço na matéria.

A figura 5 representa em contrapartida a ferramenta 7A da arteanterior quando ela trabalha ao contrário.

O movimento relativo da ferramenta 7A em relação à peça 2estando no sentido da flecha 16, a ferramenta 7A levanta aparas 17 peloavanço de sua face de rebaixo 11 na matéria.

Esse trabalho ao contrário da ferramenta 7A acarreta umdesgaste prematuro da aresta de corte 12 assim como a formação de lascas naface de ataque 10, na proximidade da aresta de corte 12.

A figura 6 dá o exemplo de uma situação na qual a ferramenta7 da figura 1 é obrigada a trabalhar ao contrário por ocasião da usinagem daface 3 da peça 2. Por ocasião desse trabalho ao contrário, a ferramenta 7 éempregada da maneira esquematizada na figura 5 para a ferramenta 7A.

Essa figura 6 representa esquematicamente a ferramenta 7 emdecorrer de usinagem da peça 2 acionada em rotação em torno do eixo 4, parausinar uma superfície plana 18 de acordo com uma profundidade de passagemconstante na face prismática 3.

A ferramenta 7 está de fato terminando a usinagem dasuperfície 18 retirando para isso uma espiga 19 de matéria. No decorrer daoperação representada, a ferramenta 7 é disposta a cavalo sobre o eixo derotação 4 o que implica que ao nível da linha de usinagem 20 situada de umlado do eixo 4, a ferramenta 7 trabalha nominalmente enquanto que ao longoda linha de usinagem 21 situada do outro lado do eixo 4, a ferramenta 7trabalha ao contrário na espiga 19 de matéria.

Para melhorar o comportamento de uma ferramenta 7 nasituação representada em exemplo na figura 6, é vantajoso empregar umaferramenta 7B de acordo com a invenção, representada nas figuras 7 e 8.

Essa ferramenta 7B apresenta uma forma geral circular ecompreende uma face de ataque 22 e uma face de rebaixo 23, ambasdefinindo em sua junção uma aresta de corte 24, assim como uma face traseira 25.

A face de ataque 22 compreende, ela própria, uma facetadianteira 26 e uma faceta inclinada 27.

A faceta dianteira 26 é sensivelmente perpendicular ao eixo 28que atravessa a ferramenta 7B (figura 7). A ferramenta 7B sendo, no presenteexemplo, prevista para trabalhar de acordo com uma direção de deslocamentoparalela a esse eixo 28, a faceta dianteira 26 é portanto prevista para penetrarna matéria sendo para isso transversal à direção de deslocamento relativoentre a ferramenta 7B e a peça 2.

A faceta inclinada 27, no que lhe diz respeito, forma umângulo com a faceta dianteira 26 de modo que, quando a ferramenta 7Btrabalha em modo nominal, a faceta inclinada 27 se encontra em uma posiçãoinclinada para trás em relação ao sentido de deslocamento da ferramenta 7B.

A faceta inclinada 27 sendo situada na extremidade da face deataque 22, a aresta de corte 24 é definida pela junção dessa faceta inclinada 27e da face de rebaixo 23. A aresta de corte 24 está portanto para trás emrelação à aresta de corte 12 da ferramenta 7 a da arte anterior representada nasfiguras 2 e 3.

As figuras 9 e 10 representam esquematicamente o trabalho daferramenta 7B sobre a peça 2 quando ela está montada na máquina da figura1, respectivamente no sentido nominal e no sentido ao contrário.

No sentido nominal (figura 9), a ferramenta 7B ataca a face 3da peça 2 com sua faceta dianteira 26 sensivelmente transversal à direção dedeslocamento relativo 29 entre a ferramenta 7B e a peça 2.

Nessa configuração, a altura da faceta inclinada 27 tomada noplano da faceta dianteira 26 sendo pequena em relação à profundidade depassagem, o comportamento da ferramenta 7B por ocasião de seu trabalhonominal é comparável com o comportamento da ferramenta 7 A da arteanterior representada na figura 11.

Além disso, o comportamento da ferramenta 7B por ocasião deseu trabalho nominal não é comparável com o comportamento de umaferramenta 31 de ângulo de corte negativo (figura 12).

Em contrapartida, quando a ferramenta 7B trabalha aocontrário de acordo com um deslocamento relativo 30 (figura 10), a matériada peça 2 é atacada pela face de rebaixo 23 da ferramenta 7B que está namesma disposição e que se comporta como a faceta dianteira 26 por ocasiãodo trabalho nominal. A face de rebaixo 23 trabalha então em usinagemenquanto que a faceta inclinada 27 forma um reforço da aresta de corte 24 edesempenha o papel da face de rebaixo 23 por ocasião do trabalho nominal daferramenta 7B.

Variantes de realização do dispositivo podem ser consideradassem por isso sair do âmbito da invenção. Notadamente, a ferramenta 7B podeapresentar uma forma geral muito diferente daquela do presente exemplo coma condição que ela preveja uma face de ataque que apresenta uma facetadianteira e uma faceta inclinada.

Claims (12)

1. Ferramenta (7B) para operações de usinagem queapresentam um risco de trabalho ao contrário em uma peça (2), essaferramenta (7B) compreendendo uma aresta de corte (24) situada na junçãoentre uma face de ataque (22) e uma face de rebaixo (23), assim como umaface traseira (25), caracterizada pelo fato de que a face de ataque (22)apresenta uma faceta dianteira (26) prevista para ser disposta sensivelmentetransversalmente à direção de deslocamento (29, 30) relativo entre a peça (2)e a ferramenta (7B) por ocasião das ditas operações de usinagem, e umafaceta inclinada (27) disposta entre a faceta dianteira (26) e a face de rebaixo(23), a aresta de corte (24) sendo situada na junção entre a faceta inclinada(27) da face de ataque (22) e a face de rebaixo (23).

2. Ferramenta de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato de que a faceta inclinada (27) apresenta uma altura transportada noplano da faceta dianteira (26) da ordem de 1 micrometro a 20 micrometros.

3. Ferramenta de acordo com uma das reivindicações 1 e 2,caracterizada pelo fato de que a aresta de corte (24) se estende pelo menosparcialmente de acordo com um contorno de geometria cônica.

4. Ferramenta de acordo com uma das reivindicações 1 a 3,caracterizada pelo fato de que a aresta de corte (24) se estende de acordo comum contorno em arco de círculo no plano normal à dita direção dedeslocamento (29, 30) relativo.

5. Ferramenta de acordo com uma das reivindicações 1 a 4,caracterizada pelo fato de que a relação entre a altura da faceta inclinada (27)transportada no plano da faceta dianteira (26) e a profundidade de passagempara a qual a ferramenta (7B) é prevista é inferior ou igual a cerca de 20 %.

6. Ferramenta de acordo com uma das reivindicações 1 a 5,caracterizada pelo fato de que a aresta de corte (24) é disposta entre a facetadianteira (26) e a face traseira (25).

7. Ferramenta de acordo com a reivindicação 6, caracterizadapelo fato de que a aresta de corte (24) está mais próxima da faceta dianteira(26) do que da face traseira (25).

8. Ferramenta de acordo com uma das reivindicações 1 a 7,caracterizada pelo fato de que o ângulo formado entre a face de rebaixo (23) ea dita direção de deslocamento é sensivelmente igual ao ângulo formado entrea faceta inclinada (27) e a dita direção de deslocamento.

9. Ferramenta de acordo com uma das reivindicações 1 a 8,caracterizada pelo fato de que ela é realizada em diamante policristalino.

10. Ferramenta de acordo com uma das reivindicações 1 a 8,caracterizada pelo fato de que ela é realizada em diamante monocristalino.

11. Máquina de usinagem caracterizada pelo fato de que ela éadaptada para sincronizar a posição de uma ferramenta de usinagem (7B) deacordo com uma das reivindicações 1 a 10, com a posição angular de umapeça (2) acionada em rotação em torno de um eixo de rotação (4) de modo ausinar na peça (2) uma superfície assimétrica em relação ao eixo de rotação (4).

12. Máquina de acordo com a reivindicação 11, caracterizadapelo fato de que ela é adaptada para usinar a peça (2) de acordo com umaprofundidade de passagem da ordem de 0,01 milímetro a 10 milímetros.