BRPI0708292A2 - dispositivo prendedor - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVO PRENDEDOR. A presente invenção refere-se a um dispositivo prendedor para ferramentas prendedoras, tendo um receptáculo (2) que é circundado por um espaço anular (3). O espaço anular (3) é aberto para a superfície da extremidade lateral da peça de trabalho (la) do corpo de mandril (1) e para o receptáculo (2), e é fechado por uma coberta (5). Configurado na parede interna lateral do receptáculo da coberta (5) está um sulco anular 13 no qual um anel de vedação 12 é disposto; um líquido pode ser enviado ao sulco anular (13) a fim de pressionar para dentro do anel de vedação (12) que é inserido no sulco anular (13) e assim ativamente vedar uma folga formada entre a coberta (5) e uma ferramenta W inserida no receptáculo (2).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVO PRENDEDOR".

A presente invenção refere-se a um dispositivo prendedor paraprender ferramentas tendo um corpo básico, no qual é configurado um re-ceptáculo central para o eixo de uma ferramenta a ser presa, bem como umespaço anular circundando o receptáculo, o espaço anular sendo aberto pa-ra a superfície da extremidade lateral da peça de trabalho do corpo de man-dril e para o receptáculo.

Os dispositivos prendedores deste tipo são conhecidos, por e-xemplo da WO 00/76703 e servem para imobilizar um eixo de ferramenta talcomo,por exemplo, uma broca ou um eixo fresagem-cortador, no fuso mes-tre de trabalho de uma correspondente máquina - ferramenta. Eles são usa-dos em particular para prender pequenas ferramentas.

No contexto dos dispositivos prendedores conhecidos da WO00/76703, as ferramentas são presas por meio de ajuste embutido. Para es-te propósito, eles são usualmente feitos de um corpo básico feito de metal,que compreende um receptáculo central para o eixo da ferramenta a serpresa. O diâmetro do receptáculo é dimensionado de modo que seja algomenor que o diâmetro do eixo de ferramenta. Para prender a ferramenta, ocorpo básico é aquecido, pelo menos na região do receptáculo, até o últimoter termalmente expandido de modo suficiente que o eixo de ferramentapossa ser inserido nele. No resfriamento subseqüente, o receptáculo contrai-se novamente de modo que o eixo da ferramenta é imobilizado no receptá-culo com uma prensagem ou ajuste embutido.

Alternativamente, outros mecanismos podem ser usados. Aspossibilidades são, por exemplo, os mecanismos prendedores dos mandrísprendedores chamados Tribos da Requerente,que são descritos na PatenteAlemã DE 198 27 101 C1 e Patente Alemã DE 198 34 739 A1.

Os dispositivos prendedores deste tipo têm provado inteiro êxitono uso prático. Devido a sujeição "dura" do eixo, todavia, os efeitos de flexãopodem ocorrer durante o uso que pode por final causar o rompimento doeixo de carbeto todo da ferramenta. WO 00/76703 propõe, por tal razão,prover um espaço amortecedor em torno do receptáculo. Esta configuraçãotorna a sujeição do eixo da ferramenta " mais macia", com a conseqüênciaque os efeitos do "eixo propulsor" que, como resultado da sujeição dura doeixo pode conduzir ao rompimento da ferramenta, podem ser impedidos oulargamente prevenidos.

O fato que chips etc podem reunir-se nas cavidades amortece-doras é, todavia, considerado como desvantajoso. Uma vez que os aumen-tos de tal chip ocorrem na maneira irregular nas cavidades amortecedoras,inevitavelmente resulta em um desequilíbrio, o que é desvantajoso no con-texto das velocidades de rotação ocasionalmente muito altas das máquinas-ferramentas.

Também visto como desvantajoso é o fato que, quando as fer-ramentas tendo distribuição de refrigerante interno são usadas, em particularcom os mecanismos prendedores que operam de acordo com a tecnologiade Tribos da Requerente, o líquido refrigerante pode deslocar-se através dasfolgas que se formam entre o receptáculo e a ferramenta presa na superfícieda extremidade lateral da ferramenta do dispositivo prendedor e ser descar-regado.

É, portanto, o objetivo da presente invenção configurar um dis-positivo prendedor do tipo acima citado em tal modo que os desequilíbriossejam substancialmente evitados e uma descarga do líquido refrigerantesseja ainda mais prevenida.

Este objetivo é atingido, de acordo com a presente invenção, emque a extremidade aberta do espaço anular é fechada por uma coberta anu-lar que é inserida no espaço anular a partir da face da extremidade aberta doúltimo e é imobilizada no espaço anular; e que há configurado na paredeinterna do lado do receptáculo da coberta um sulco anular em que um anelde vedação é disposto, o sulco anular sendo conectado a um conduíte dedistribuição de líquido através do qual um líquido pode ser enviado para osulco anular, a fim de pressionar para dentro o anel de vedação que é inse-rido no sulco anular e assim vedar ativamente uma folga formada entre acoberta e uma ferramenta inserida no receptáculo.A invenção é assim baseada na idéia de pelo menos fechar par-cialmente o espaço anular e assim contra-atuar a entrada dos chips etc.

A coberta inserida para este propósito no espaço anular adicio-nalmente compreende o meio de vedação na forma pelo menos de um anelde vedação inserido no sulco anular da coberta, cujo anel pode ser ativa-mente comprimido em tal modo que se topeje contra a periferia de um eixode ferramenta inserido no receptáculo e em tal forma que vede a folga anulardo lado de receptáculo pelo fato que o sulco anular é atuado por um líquido.Quando a pressão do líquido é reduzida novamente, o anel de vedação é re-impulsionado para sua posição inicial por causa da sua força de retorno e-lástica. Esta configuração torna possível prevenir de modo eficaz qualquerdescarga do refrigerante na superfície da extremidade lateral da ferramentado dispositivo prendedor durante a operação, especialmente quando as fer-ramentas com distribuição de refrigerante interna são usadas. As ferramen-tas podem ser inseridas no receptáculo sem danificar o anel de vedaçãoporque o diâmetro interno do anel de vedação pode ser maior que o diâme-tro do eixo da ferramenta.

Em uma concretização da invenção, a provisão pode ser feitaem que o sulco anular configurado na parede interna lateral do receptáculoda coberta seja suprido, via o conduíte de distribuição de líquido, com umlíquido refrigerante que é enviado ao dispositivo prendedor a fim de resfriar aferramenta. Esta concretização é particularmente apropriada quando o dis-positivo prendedor é projetado para o uso de ferramentas tendo distribuiçãode refrigerante interna e é correspondentemente equipado com dutos de for-necimento de refrigerante internos.

De acordo com uma concretização da invenção, a provisão éfeita em que o conduíte de distribuição de líquido compreende uma porçãode conduítes configurada no corpo básico e que se abrem aberturas para asuperfície da extremidade lateral do corpo básico da coberta e uma porçãode conduítes adjacentes à mesma e configurada na coberta, cuja porçãoúltima é aberta para o espaço anular e pode ser concretizada, por exemplo,como um furo cego. Os múltiplos conduítes de distribuição de líquido podemtambém ser providos a fim de fornecer o líquido ao sulco anular configuradona parede interna do lado do receptáculo da coberta. Neste caso, os conduí-tes de distribuição de líquido são usualmente dispostos com uma distribuiçãoregular na direção circunferencial da coberta.

De acordo com uma concretização preferida da invenção, a pro-visão é feita neste contexto em que a coberta é configurada e imobilizada noespaço anular, em tal modo que a tenacidade estática do dispositivo pren-dedor não seja substancialmente influenciada.

Em uma outra concretização da invenção,a provisão é feita emque a coberta seja concretizada como um elemento amortecedor e de prefe-rência seja suspensa na maneira livremente oscilante no espaço anular. Épossível, por exemplo, reter a coberta na maneira livremente oscilante noespaço anular por meio de um anel em O ou múltiplos anéis. Esta concreti-zação da invenção é baseada na idéia de efetuar o amortecimento especifi-camente na região mais externa do sistema prendedor da ferramenta ondeas velocidades de oscilação altíssimas ocorrem durante a operação, especi-ficamente acima da coberta, que é montada no espaço anular em maneiraoscilante, isto é, com uma folga e com molejo elástico, de modo que um mo-vimento relativo pode ocorrer entre a coberta e o corpo básico. O dispositivoprendedor de acordo com a presente invenção constitui assim um osciladorde massa múltiplo, cujas propriedades amortecedoras podem ser modifica-das pelo uso de cobertas diferentemente configuradas, com a conseqüênciaque o amortecimento pode ser conseguido por uma ampla variedade de fre-qüências, e a freqüência ressonante do dispositivo prendedor pode assimser ajustada. O amortecimento pode ser preajustado pela variação da exten-são L da coberta ( quando visto na direção axial do dispositivo prendedor).

Uma extensão curta L produz menos amortecimento, enquantouma extensão mais longa L produz amortecimento maior. Ainda, as capaci-dades de influenciar resultam da densidade de material da coberta. Experi-ências têm mostrado que bons resultados podem ser conseguidos mesmocom pequenas massas amortecedoras. As pequenas massas são importan-tes para o sistema de rotação, uma vez que as forças de inércia durante aaceleração e desaceleração podem ser mantidas baixas.

Quando os anéis em O são usados para imobilizar a coberta noespaço anular, os sulcos para receber os anéis em O podem ser providos naparede externa da coberta e/ou na parede interna do espaço anular. Em adi-ção é útil prender a tampa no espaço anular por meio das conexões engata-das fricionalmente de modo positivo e/ou friccional, para prevenir quedas.

De acordo com uma concretização preferida, a provisão é feitaem que a coberta é presa no espaço anular por um anel de fixação que seengata nos correspondentes sulcos anulares na parede externa da coberta ena parede interna do espaço anular.

Com relação a outras concretizações vantajosas da invenção, areferência é feita às reivindicações dependentes e à descrição que se segue,com referência aos desenhos anexos em que:

a figura 1 é uma vista frontal parcialmente seccionada de umaconcretização de um dispositivo prendedor de acordo com a presente invenção;

a figura 2 é uma vista frontal ampliada de uma coberta para fe-char o espaço anular do dispositivo prendedor de acordo com a figura 1; e

a figura 3 mostra a coberta em seção tomada ao longo da linhaA -A na figura 2.

A figura 1 representa uma concretização de um dispositivo pren-dedor de acordo com a presente invenção para ferramentas prendedoras,que é concretizada aqui como um mandril prendedor, porém pode também,por exemplo, ser integrado diretamente no fuso mestre de trabalho de umamáquina-ferramenta. O mandril prendedor inclui um corpo básico 1 feito deum material dimensionalmente estável tal como, por exemplo, aço, cujo cor-po compreende em uma região da extremidade um receptáculo central 2para o eixo cilíndrico de uma ferramentas W (neste caso uma broca) a serpresa. Na sua outra região da extremidade, um corpo básico 1 compreende,em uma maneira conhecida por si, uma interface 4 para prender no fusomestre de trabalho de uma máquina-ferramenta.

Provido em um corpo básico 1 encontra-se um espaço anular 3que circunda a região frontal do receptáculo 2 e fica aberto para a superfícieda extremidade lateral da ferramenta 1a do corpo básico e para o receptácu-lo 2. Uma coberta anular 5 é inserida em um espaço anular 3 e é axialmenteimobilizada por um anel de fixação 6 que se engata nos correspondentessulcos anulares 7, 8 na parede externa da coberta 5 e na parede interna doespaço anular 3. A folga anular formada entre a parede externa da coberta 5e parede interna do espaço anular 3 é vedada por um anel em O 10 que éretido em um outro sulco anular 11 na parede externa da coberta 5.

Adicionalmente configurada na parede interna da coberta 5 ficaum espaço anular 13 no qual é inserido um anel de vedação que é concreti-zado aqui como anel em O 12. O anel em O 12 possui um diâmetro internoque é algo maior do que o diâmetro do receptáculo 2 e do eixo de ferramen-ta a ser ajustado. O anel em O pode, todavia, ser elasticamente comprimidopela aplicação de uma pressão hidráulica e desta maneira comprimido con-tra o eixo de uma ferramenta presa W a fim de vedar a folga formada entre aparede da coberta interna e ferramenta W. O Sulco anular 13 é conectadopara este propósito, via três conduítes de distribuição de refrigerante 9 a umconduíte de distribuição de refrigerante central (não representado em deta-lhes) através do qual o dispositivo prendedor é conectado a uma fonte derefrigerante externa a fim de fornecer o refrigerante ao dispositivo prendedor,quando as ferramentas com distribuição de refrigerante interna são usadas.Como é claramente evidenciado nas figuras, os três conduítes de distribui-ção de líquido 9 são dispostos em torno do sulco anular 13 com uma distri-buição regular, isto é, com um desvio de aproximadamente de 120° um dooutro, e estendem-se substancialmente de modo axial através do dispositivoprendedor. Eles, cada qual possui uma porção de conduíte 9a provida nacoberta 5, cuja porção é concretizada na forma de um furo cego introduzidona face da extremidade da coberta 5 e intersectando com sulco anular 13 nasua região circunferencial externa; e uma porção de conduíte 9a, adjacentea mesma, que é configurada no corpo básico 1 e abre-se para o conduíte defornecimento de refrigerante central do dispositivo prendedor.

Quando uma ferramenta W é imobilizada no dispositivo prende-dor durante a operação e a distribuição do refrigerante ao dispositivo pren-dedor é ativada, uma pressão forma-se em um sulco anular 13 com a con-seqüência que o anel em O 12 é pressionado elasticamente contra o eixo deferramenta preso e, nesta maneira, a folga anular entre a coberta 5 e ferra-menta é vedada.

No contexto do dispositivo prendedor descrito, a coberta 5 cons-titui um elemento amortecedor que pode realizar movimentos relativos comrespeito ao corpo básico 1. O dispositivo prendedor 1 de acordo com a pre-sente invenção assim constitui um oscilador de massa cujas propriedadesamortecedoras podem ser modificadas pelo uso de diferentes cobertas 5,com as conseqüências que o amortecimento pode ocorrer nas diferentesfreqüências e a freqüência ressonante do dispositivo prendedor pode assimser ajustada. As possibilidades para variação existe em termos da extensãoL, densidade e dureza da coberta δ. O amortecimento é efetuado especifi-camente na região externa do sistema prendedor de ferramenta, em que asvelocidades de oscilação altíssimas ocorrem durante a operação.

Claims (10)

1. Dispositivo prendedor para ferramentas prendedoras, tendoum corpo básico (1) no qual são configurados um receptáculo central (2) pa-ra o eixo de uma ferramenta W a ser presa, bem como um espaço anular (3)circundando o receptáculo (2), o espaço anular (3) sendo aberto para a su-perfície da extremidade lateral da peça de trabalho (1a) do corpo de mandril(1) e para o receptáculo (2),em que um espaço anular (3) é fechado por uma coberta (5) queé inserida no espaço anular (3) da face da extremidade aberta (1a) e é imo-bilizada no espaço anular (3); e há configurado na parede interna do lado doreceptáculo da coberta (5) um sulco anular (13) no qual um anel de vedação(12) é disposto, o sulco anular (13) sendo conectado a um conduíte de dis-tribuição de líquido (9a, 9b) através do qual o líquido pode ser enviado aosulco anular (13) a fim de pressionar contra o anel de vedação (12) que éinserido no sulco anular (13) e assim vedar ativamente uma folga formadaentre a coberta (5) e uma ferramenta (W) inserida no receptáculo (2).

2. Dispositivo prendedor de acordo com a reivindicação 1, emque o sulco anular (13) configurado na parede interna do lado do receptáculoda coberta (5) é suprido via o conduíte de distribuição de líquido (9a, 9b)com um líquido refrigerante que é enviado ao dispositivo prendedor a fim deresfriar a ferramenta (W).

3. Dispositivo prendedor de acordo com a reivindicação 1 ou 2,em que o conduíte de distribuição de líquido (9a, 9b) compreende uma por-ção de conduíte (9b) configurada no corpo básico (1) e que se abre para asuperfície da extremidade lateral do corpo básico da coberta (5) e uma por-ção de conduítes (9a) adjacentes à mesma e configurada na coberta (5).

4. Dispositivo prendedor de acordo com uma das reivindicaçõesprecedentes, em que os múltiplos conduítes de distribuição de líquido (9a,9b) são providos a fim de fornecer o líquido ao sulco anular (13) configuradona parede interna lateral do receptáculo da coberta (5).

5. Dispositivo prendedor de acordo com a reivindicação 4, emque os conduítes de distribuição de líquido (9a, 9b) são dispostos com umadistribuição regular na direção circunferencial da coberta (5).

6. Dispositivo prendedor de acordo com a reivindicação 5, emque a coberta (5) é configurada e imobilizada no espaço anular (3), em talmodo que a tenacidade estática do corpo básico é substancialmente nãoprejudicada.

7. Dispositivo prendedor de acordo com a reivindicação 5 ou 6,em que a coberta (5) é concretizada como um elemento amortecedor e ésuspensa na maneira livremente oscilante no espaço anular (3).

8. Dispositivo prendedor de acordo com a reivindicação 7, emque a coberta (5) é retida na maneira livremente oscilante no espaço anular(3) por meio pelo menos de um anel em O (10).

9. Dispositivo prendedor de acordo com a reivindicação 8, emque um sulco (13) para receber pelo menos um anel em O (10) é provido naparede externa da coberta (5) e/ou na parede do espaço anular (3).

10. Dispositivo prendedor de acordo com uma das reivindica-ções precedentes, em que a coberta (5) é presa no espaço anular (3) por umanel de fixação (6).