BRPI0808468A2

BRPI0808468A2 - Suporte de lâminas e cabeça porta-lâminas de fresa.

Info

Publication number: BRPI0808468A2
Application number: BRPI0808468-8A
Authority: BR
Inventors: Markus Heinloth; Ralf Kloetzer; Helmut Klein
Original assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2007-03-08
Filing date: 2008-01-22
Publication date: 2014-07-15
Also published as: MX2009009259A; JP2010520073A; CA2678627A1; US8297890B2; WO2008106914A1; DE102007011330A1; CN101626858A; RU2009137141A; US20100104383A1; JP5230657B2; CN101626858B; RU2425735C2; EP2129483A1; KR20090122939A

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SUPORTE DE LÂMINAS E CABEÇA PORTA-LÂMINAS DE FRESA".

A presente invenção refere-se a um suporte de lâminas para fixação a uma cabeça porta-lâminas de fresa, que consiste num pino em for5 ma de haste e numa cabeça com uma lâmina soldada, com um bordo cortante secundário formado por uma superfície de ataque e uma superfície livre.

A invenção refere-se ainda a uma cabeça porta-lâminas de fresa para a fresagem rotativa ortogonal com posição excêntrica da ferramenta, especialmente para a fresagem fina de apoios de uma cambota ou de um veio de excêntricos, com pelo menos dois, mas de preferência três, suportes de lâminas do tipo mencionado acima, montados de forma excêntrica.

Em princípio, é conhecida do documento DE 40 03 862 uma cabeça porta-lâminas de fresa do tipo referido. Na cabeça porta-lâminas ali descrita, a abertura para os suportes de lâminas estendem-se desde uma superfície frontal do seu corpo principal, paralelamente ao seu eixo de rotação, bem como afastadas da periferia, sobressaindo as lâminas das placas de corte utilizadas apenas um pouco acima da superfície frontal do corpo principal. Além disso, os eixos das chavetas redondas, que servem para o reforço, estão em cada caso torcidos em relação ao eixo do suporte da placa de corte, que suporta a placa de corte. Por fim, existe também ainda, em cada caso, uma outra chaveta redonda com um parafuso diferencial para o ajuste axial de cada uma das placas de corte e montada numa abertura que se estende para dentro, radialmente, desde a periferia do corpo principal. Para o ajuste axial e para o aperto orientado radialmente para fora são utilizadas chavetas redondas geometricamente iguais. É salientado como vantagem desta cabeça porta-lâminas o fato de, em virtude da posição das aberturas que recebem os suportes das placas de corte, paralelamente ao eixo de rotação do corpo principal, surgem apenas forças centrífugas dirigidas radialmente, sem componente axial. Estas forças podem ser perfeitamente amortecidas, visto que as aberturas não se encontram diretamente na periferia do corpo principal, mas sim afastadas da periferia e deslocadas radialmente para dentro. Por conseguinte, a cabeça porta-lâminas também é apropriada para velocidades de rotação extremamente elevadas e para as forças centrífugas que surgem nessas condições. É possível, de forma vantajosa, realizar-se um ajustamento fino dos elementos cortantes, na direção axial, sem sobreposição de componentes radiais.

Enquanto, de acordo com o estado da técnica, as cambotas para automóveis ligeiros tinham que ser submetidas a um trabalho de acabamento por esmerilagem ou esmerilagem com banda, em que a esmerilagem tem que ser realizada, por razões de laboração, mediante a utilização de óleos 10 de arrefecimento, com o desenvolvimento de fresadoras apropriadas foi possível solucionar a fresagem das cambotas por meio de processos de fresagem. Em conseqüência da forma construtiva das cambotas, é utilizada uma fresadora rotativa ortogonal com posição excêntrica da ferramenta, sem avanço axial. Neste caso, a ferramenta realiza um movimento vertical, em 15 virtude do qual a conformação do apoio do mancai é produzida exclusivamente pelas lâminas secundárias da ferramenta. Neste caso, a ferramenta tem que ser posicionada, em relação à peça em obra, de tal forma que seja garantido que, durante o ataque das lâminas secundárias, seja coberta toda a linha de vértice do apoio do mancai. O diâmetro do apoio do mancai a rea20 Iizar é produzido por meio desta linha de vértice. Por razões de laboração, as zonas centrais da lâmina secundária têm um ataque mais prolongado do que as restantes zonas. Isto conduz a que as lâminas apresentem na zona central um desgaste mais acentuado do que nas zonas exteriores.

São descritos outros pormenores sobre as fresadoras rotativas 25 ortogonais, por exemplo, no documento DE 10 2004 022 360 A1. A fresadora rotativa ortogonal com posição excêntrica da ferramenta, sem avanço axial, tem, no entanto, um inconveniente decisivo. Em virtude do fato de, neste processo, as lâminas secundárias da ferramenta realizarem uma operação na vertical, o menor defeito da lâmina ou de desgaste da ferramenta mani30 festa-se imediatamente de forma negativa sobre a qualidade da forma e da superfície que se quer obter. Sobretudo o desgaste da ferramenta, que se verifica de forma irregular, conduz a uma alteração de forma prematura. Em virtude da falta de um movimento de avanço axial, a correção de um desgaste da ferramenta que surja através de um avanço da ferramenta, é tanto mais difícil como, em outros processos, uma possível alteração do movimento de deslocação da ferramenta.

5 Constitui objetivo da presente invenção remediar os inconveni

entes acima citados, em especial descobrir uma construção das lâminas que garanta, simultaneamente, um trabalho da ferramenta com precisão da forma, assim como uma duração a mais longa possível.

Além deste, constitui um problema da presente invenção fornecer uma cabeça porta-lâminas de fresar apropriada para o efeito.

O problema primeiramente referido é solucionado através de um suporte de lâminas de acordo com a reivindicação 1, cujo bordo cortante secundário possua, de acordo com a invenção, um arredondamento, cujo raio aumente continuamente desde uma extremidade do bordo cortante se15 cundário pelo menos até ao centro do bordo cortante, ou até à outra extremidade do bordo cortante secundário. Esta forma de realização compreende, por conseqüência, tanto um suporte de lâminas com um bordo cortante secundário, cujo raio do bordo cortante secundário aumenta continuamente desde uma extremidade, com um valor mínimo, até ao valor máximo na ou20 tra extremidade do bordo cortante secundário, como também as formas de realização nas quais o raio aumenta continuamente desde um vértice do bordo cortante até ao centro do bordo cortante e, em seguida, por sua vez, diminui continuamente até a extremidade do bordo cortante secundário. No primeiro caso citado acima produz-se uma única secção arredondada em 25 forma de cunha, no segundo caso produzem-se duas cunhas, que se estendem, cada uma, desde uma extremidade do bordo cortante até ao centro do bordo cortante.

Provou-se que, nos bordos cortantes afiados a direito, conhecidos de acordo com o estado da técnica, no centro do bordo cortante e nas zonas que ficam de ambos os lados deste pode ser observado um desgaste inicial mais acentuado, isto é, um maior desgaste das superfícies. Isto tem lugar, por razões de laboração, no ponto das lâminas que tem o tempo de contato mais longo com a peça em obra. Nas zonas adjacentes, que estão em contato com a peça em obra durante períodos de tempo mais curtos, em especial no caso de uma cambota, o desgaste nas superfícies livres é menor. Outras investigações mostraram que, no caso de bordos cortantes direi5 tos, surge primeiro, ao longo de um período de tempo relativamente longo, um desgaste da superfície que aumenta regularmente. Depois de ter cessado este comportamento de desgaste regressivo, o desgaste das superfícies livres permanece constante, numa chamada zona de desgaste linear, durante um período de tempo relativamente longo, antes de surgir um nítido acen10 tuar do desgaste numa zona de desgaste progressivo, que torna a ferramenta não utilizável.

Um arredondamento dos bordos cortantes do tipo de acordo com a invenção permite que, na zona do maior desgaste, seja realizado um arredondamento dos bordos cortantes com um raio pequeno e, na zona de 15 menor desgaste, um arredondamento com um raio grande. Através desta construção geométrica, combate-se eficazmente o desalinhamento das lâminas, que se verifica em conseqüência do desgaste das lâminas.

Na prática, um arredondamento dos bordos cortantes pode ser realizado por escovagem, em que, nas zonas em que tem que ser realizado um arredondamento dos bordos cortantes com um raio de arredondamento maior, realiza-se a escovagem durante mais tempo e com maior pressão do que nas zonas nas quais o raio de arredondamento deve ser pequeno.

As formas de realização preferidas do referido suporte de lâminas são descritas nas reivindicações dependentes 2 a 10.

Assim, o raio mínimo num bordo cortante deve diferir do raio de

arredondamento máximo de, no máximo, 6 pm, de preferência no máximo de 5 pm.

Consideram-se ótimas as larguras de arredondamentos, isto é, as larguras dos bordos arredondados, consideradas perpendicularmente ao desenvolvimento do bordo cortante, que numa extremidade do bordo cortante regressam a 0 mm.

De acordo com uma outra forma de realização da invenção, está disposta na superfície livre uma borda que possui o arredondamento, isto é, a borda na extremidade exterior do bordo cortante secundário tem um raio de arredondamento da borda menor do que no centro do bordo cortante secundário ou do que na outra extremidade, consoante deve ser produzida 5 uma única conformação de borda cônica em forma de cunha ou uma borda cônica dupla. De preferência, a largura da borda numa extremidade do bordo cortante secundário diminui até O mm, e, mais preferivelmente ainda, de forma contínua. A largura máxima da borda é de 10 pm, e em especial é no máximo de 4 pm. A largura da borda deve, em especial, diminuir continua10 mente até 0 mm, vista de fora, de ambos os lados, desde o centro do bordo cortante secundário. O bordo cortante ou a borda é de preferência arredondado com forma convexa, por esmerilagem, por meio de uma máquina de polir de escovas, em especial com um ângulo de choque de 89,5° até 90° em relação ao eixo de rotação do suporte de ferramenta.

De acordo com uma outra forma de realização da invenção, o

raio menor da superfície livre ou da zona do bordo cortante, esmeriladas com forma convexa, é de 800 mm. O ângulo livre do suporte de lâminas situa-se de preferência em 10° ± 2o.

Para a solução do problema é ainda proposta uma cabeça portalâminas, de acordo com as reivindicações 11 ou 12. De acordo com a invenção, na cabeça porta-lâminas com vários suportes de lâminas do tipo mencionado acima, o raio do arredondamento dos bordos cortantes na extremidade do bordo cortante que descreve uma trajetória circular menor na cabeça porta-lâminas em rotação, é menor do que o raio do arredondamento dos bordos cortantes que descrevem uma trajetória circular maior. Em alternativa, é utilizado em cada caso um suporte de lâminas que possui uma borda arredondada, com uma largura da borda que diminui para fora até 0 mm, aumentando a largura da borda, em cada caso, até um valor máximo, desde a extremidade do bordo cortante secundário até ao centro do bordo cortante. Nos vértices exteriores dos bordos cortantes secundários, o raio do arredondamento da borda é mínimo e aumenta em direção ao centro do bordo cortante, até um maior raio da borda cônica. Uma lâmina assim preparada nos bordos tem uma estabilização do bordo, na zona do desgaste máximo, que se opõe eficazmente ao desalinhamento do bordo cortante, em conseqüência do desgaste, que seria corrente em caso contrário.

Serão discutidos em seguida outros exemplos de realização e vantagens, com base nos desenhos. Mostram:

A figura 1 uma vista em perspectiva de uma cabeça porta-lâminas com 3 suportes de lâminas,

A figura 2 uma representação do tipo modelo de arame da cabeça portalâminas de acordo com a figura 1,

Afigura 3 um corte longitudinal através de uma cabeça porta-lâminas sem o suporte de lâminas,

A figura 4 um alçado lateral de um suporte de lâminas,

A figura 5 um esquema de princípio da posição relativa de um suporte de lâminas em relação a uma peça de aperto e a um corpo em cunha para o ajustamento axial,

A figura 6 um outro alçado lateral do suporte de lâminas,

A figura 7 uma vista ampliada da zona “B”,

A figura 8 um outro alçado lateral do suporte de lâminas,

A figura 9 uma vista ampliada da zona “A”,

A figura 10 uma vista da cabeça porta-lâminas de acordo com a figura 9,

A figura 11 uma curva de desgaste esquemática, e

Afigura 12 uma representação esquemática de uma outra forma de realização de um arredondamento da borda ou do bordo cortante.

A cabeça porta-lâminas representada nas figuras 1 a 3 consiste 25 essencialmente num corpo de base 10, no qual estão soldados três suportes de lâminas 11, tendo cada um uma lâmina 12 soldada sobre o mesmo. Os suportes de lâminas 11 estão inseridos, cada um, em cavidades 22 (ver figura 3) dispostas paralelamente ao eixo longitudinal 13. Existem outras cavidades no corpo de base 10, essencialmente dispostas na direção radial ou 30 ligeiramente inclinadas em relação a esta, nas quais estão montadas chavetas de aperto 14, que são móveis longitudinalmente na direção radial por meio de um parafuso de ajustamento 15, de preferência um parafuso de rosca dupla.

Como se pode ver na figura 5, as chavetas de aperto 14 possuem superfícies de cunha 16, que estão dispostas obliquamente em relação ao plano radial do corpo de base, de forma que, no caso de um movimento 5 radial da chaveta de aperto 14, o suporte de lâminas 11 é móvel ao longo do seu eixo longitudinal, isto é, na direção radial. Para o aperto do suporte de lâminas serve a peça de aperto 18, que está montada ao centro e possui três superfícies de aperto 19 que encostam em superfícies de aperto correspondentes do suporte de lâminas 11. A peça de aperto 18 pode ser fixada 10 por meio de um parafuso 21, que é construído de preferência como um parafuso de rosca dupla. No caso representado, a peça de aperto 18 serve para a fixação de três suportes de lâminas 11, que possuem, cada um, uma superfície plana 20. Através da forma de construção da peça de aperto 18 e da disposição das superfícies de aperto 19 numa forma triangular, consegue-se 15 uma orientação exata das lâminas 12 e do suporte de lâminas 11 segundo um ângulo de 120° uns em relação aos outros (ver figura 1). Cada suporte de lâminas 11 pode ser ajustado axialmente por meio de uma cunha redonda e do respectivo parafuso 15. As cavidades 22 servem para a deslocação, paralelamente ao eixo, dos suportes de lâminas e, por conseqüência, das 20 lâminas. A superfície 23 serve para que seja assegurado que não há qualquer contato em linha entre o suporte de lâminas 11 e a cavidade 22. Tal como está representado na figura 4, o suporte de lâminas 11 também possui uma superfície 24 inclinada, cuja inclinação corresponde à inclinação de uma superfície 19 da peça de aperto.

Em vez das cavidades perfeitamente ajustadas, é possível utili

zar-se, em alternativa, um anel elástico, colocado externamente, em ligação com uma peça de aperto montada axialmente ao centro, entre as quais podem ser fixados os suportes de lâminas 11.0 anel elástico é então enrascado ou obrigado a contrair-se sobre o corpo de base 10.

Deduz-se da figura 7, que representa em ampliação um corte da

zona B da lâmina 12 soldada, que a superfície livre 28 está montada segundo um ângulo livre de 10°. A borda de desgaste prévio, assinalada com 29, é uma borda arredondada, que tem por objetivo reproduzir o característico perfil de desgaste para o processo, tendo em consideração o necessário ângulo de montagem da lâmina. Através destas medidas, a evolução do desgaste regressivo d, que se produz pelo desalinhamento das lâminas, conhecido do 5 estado da técnica, e que é representado de harmonia com a curva 30 na figura 11, é encurtada consideravelmente, em conformidade com a representação em linha a traço interrompido, bastante a favor da zona linear I. A zona do desgaste progressivo é designada por p.

Na zona superior da superfície livre, e como se pode ver em es10 pecial nas figuras 8 e 10, existe uma borda arredondada 25 de forma cônica, que foi produzida por arredondamento com escova. A superfície de ataque 27 (ver figura 10) está disposta segundo um ângulo de ataque de 0o. A borda cônica arredondada 25 possui um raio pequeno na primeira extremidade do bordo cortante 25a e na extremidade oposta 25b possui um raio grande. 15 O suporte de lâminas de acordo com as figuras 6 a 10 é introduzido na cabeça porta-lâminas de forma que a extremidade 25a com um pequeno raio fique dirigida para o eixo da ferramenta, enquanto a extremidade oposta 25b com um raio grande está montada do lado do diâmetro exterior da ferramenta.

A figura 12 mostra, em contrapartida, uma forma de realização

com uma borda em forma de cone duplo, na qual foi escolhido, em cada caso, um raio exterior menor 32 para o arredondamento da borda, contra um raio interior maior 33 do arredondamento da borda. Desta forma produzemse dois Va de um cone truncado que estão ligados um ao outro pelas suas superfícies de base.

Com as medidas de acordo com a invenção foi possível conseguir-se uma nítida diminuição da rugosidade dos bordos das lâminas.

Claims

1. Suporte de lâminas para fixação numa cabeça porta-lâminas, que consiste num pino (11) em forma de haste e numa cabeça com uma lâmina (12) soldada, com um bordo cortante secundário formado por uma superfície de ataque e uma superfície livre, caracterizado pelo fato de o bordo cortante secundário possuir um arredondamento (25), cujo raio aumenta continuamente desde uma extremidade do bordo cortante secundário (25a) pelo menos até ao centro do bordo cortante, ou até à outra extremidade do bordo cortante secundário (25b).

2. Suporte de lâminas de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o raio num bordo cortante diferir de, no máximo, 6 μηι, de preferência de, no máximo, 5 μιτι.

3. Suporte de lâminas de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de a largura dos bordos arredondados — considerada perpendicularmente à extensão do bordo cortante — diminuir numa extremidade (25a) até 0 mm.

4. Suporte de lâminas de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de existir sobre a superfície livre (28) uma borda que possui o arredondamento, e por a borda ter na extremidade exterior (25a) do bordo cortante secundário um raio de arredondamento da borda menor do que no centro do bordo cortante secundário ou do que na sua outra extremidade.

5. Suporte de lâminas de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de a largura da borda numa extremidade do bordo cortante secundário se reduzir até 0 mm.

6. Suporte de lâminas de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de a largura máxima da borda ser de < 10 pm, de preferência de < 4 μιτι.

7. Suporte de lâminas de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 ou 6, caracterizado pelo fato de a largura da borda diminuir continuamente, de ambos os lados, até 0 mm.

8. Suporte de lâminas de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de o bordo cortante ou a borda (25) serem arredondados com forma convexa por meio de uma máquina de polir de escovas, de preferência com um ângulo de ataque de 89,5° até 90° em relação ao eixo de rotação do suporte da ferramenta.

9. Suporte de lâminas de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de o menor raio da zona da superfície livre polido com forma convexa ser pelo menos de R = 800 mm.

10. Suporte de lâminas de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de o ângulo livre ser de 10° ± 2°.

11. Cabeça porta-lâminas de fresa para a fresagem rotativa ortogonal, com posição excêntrica da ferramenta, em especial para a fresagem fina de apoios de uma cambota ou de um veio de excêntricos, com pelo menos dois mas de preferência com três suportes de lâminas montados de forma excêntrica como definido em qualquer uma das reivindicações, caracterizada pelo fato de o raio do arredondamento da extremidade do bordo cortante, que descreve uma trajetória circular menor na cabeça porta-lâminas em rotação, ser menor do que o raio do arredondamento dos bordos cortantes que descreve uma trajetória circular maior.

12. Cabeça porta-lâminas de fresa para a fresagem rotativa ortogonal, com posição excêntrica da ferramenta, em especial para a fresagem fina de apoios de uma cambota ou de um veio de excêntricos, com pelo menos dois mas de preferência com três suportes de lâminas montados de forma excêntrica, com um pino em forma de haste e com uma cabeça com uma lâmina (12) soldada, com um bordo cortante secundário formado por uma superfície de ataque (27) e por uma superfície livre (28), que possui uma borda (25), em que a borda (25), limitada no bordo cortante secundário e montada na superfície livre (28), possui uma largura de borda que diminui até 0 mm para o exterior, caracterizada pelo fato de a largura da borda aumentar em cada caso para o centro do bordo cortante secundário até um valor máximo, e por o raio de um arredondamento da borda ser mínimo nas extremidades dos bordos cortantes secundários e ser máximo no centro do bordo cortante secundário.