BRPI0901570B1 - Porta-ferramenta provido de um meio de amortecimento - Google Patents

Porta-ferramenta provido de um meio de amortecimento Download PDF

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Abstract

porta-ferramenta provido de um meio de amortecimento. a presente invenção tem por objeto um porta-ferramenta, tal como o cabeçote de fresagem (1) ou o veio de transmissão porta-fresa, provido de um meio de amortecimento (2) sob forma de um corpo alongado disposto num compartimento de extremidade (3) do porta-ferramenta (1), de forma e de dimensão correspondentes, e fechado à sua extremidade por um corpo (4) de recepção de um cabeçote de fresagem ou por um elemento porta-fresa. porta-ferramenta caracterizado pelo fato de que o meio de amortecimento (2) é de tipo unicamente de absorção radial e é provido de ao menos um meio (5) elasticamente deformável, ao menos perto de cada extremidade, com esses meios (5) elasticamente deformáveis estendendo-se entre o envoltório do meio de amortecimento (2) e a parede do compartimento (3) do porta-ferramenta (1) sendo fixados entre a parede do compartimento (3) e o meio de amortecimento (2) e com as extremidades do meio de amortecimento estendendo-se no compartimento (3) sem tensão. a invenção é mais especificamente aplicável à área de acessórios de máquinas-ferramentas, de controle digital, centros de usinagem, células e fábricas flexíveis.

Description

“PORTA-FERRAMENTA PROVIDO DE UM MEIO DE AMORTECIMENTO”
DESCRIÇÃO
A presente invenção relaciona-se com a área de acessórios de máquinasferramentas, de controle digital, centros de usinagem, células e fábricas flexíveis e tem por objeto um porta-ferramenta provido de um meio de amortecimento.
Os porta-ferramentas têm a tendência, em função de sua constituição, a vibrar, o que é prejudicial ao seu bom funcionamento. Essa tendência a vibrar é especialmente importante visto que as velocidades de trabalho das máquinasferramentas atuais estão em constante aumento.
Para evitar esses inconvenientes, foi proposto equipar os porta-ferramentas com um dispositivo de amortecimento das oscilações que permite uma adaptação de sua rigidez às condições de trabalho.
Para este fim, conhece-se atualmente, principalmente por US-A-3 447 402, um dispositivo que consiste essencialmente numa massa de amortecimento fixada em 15 um compartimento axial e mantida nesse último por fixação entre massas elasticamente deformáveis, com o ajuste da rigidez sendo realizado por meio de um dispositivo limitador de movimento carregado por mola, com a aferição dessa mola podendo também ser ajustada por meio de um dispositivo com parafuso.
Além disso, conhece-se por FR-A-2 173 957 um amortecedor ajustável para máquinas-ferramentas que é constituído por um órgão de amortecimento colocado em um furo axial de um veio de transmissão de porta-ferramenta e ligado a esse veio de transmissão por intermédio de elementos elásticos anulares, fixados sobre extremidades cônicas do órgão de amortecimento e podendo ser comprimidos sobre as tais extremidades a fim de ajustar a rigidez.
O EP-A-0 571 490 descreve outro dispositivo de amortecimento, que é
2/8 >-< Fls.
'UZS constituído por um suporte cilíndrico central, alojado no corpo do porta-ferramenta e sobre o qual é fixado um corpo amortecedor. Esse corpo amortecedor é ligado ao suporte cilíndrico central por meio de elementos elásticos dispostos nas extremidades do corpo amortecedor e retidos por meio de arruelas ligadas ao suporte central. Um dispositivo similar está descrito em EP-A-1 248 692.
Em todos esses dispositivos conhecidos, a manutenção do órgão de amortecimento no furo axial é efetuada pela ação sobre as extremidades do órgão por meio de elementos elasticamente deformáveis, isso, todavia, unicamente por ação nas referidas extremidades, sem contato desses elementos elasticamente deformáveis com o gerador do órgão de amortecimento (US-A-3 447 402 e FR-A-2
173 957). Os dois documentos que descrevem a utilização de um suporte cilíndrico central também não preveem contato do gerador do órgão de amortecimento com um elemento elasticamente deformável que estaria em contato, além disso, com o compartimento do órgão amortecedor.
Disso resulta que a ação sobre a rigidez de um veio de transmissão equipado com um tal órgão de amortecimento é unicamente possível pelas extremidades, de maneira que o amortecimento efetua-se sobretudo de maneira axial e não pode ser máximo.
A presente invenção tem por objetivo paliar esses inconvenientes propondo um porta-ferramenta provido de um meio de amortecimento que permita eliminar os efeitos vibratórios devidos aos esforços de corte e às velocidades de usinagem, sendo de concepção e execução simples.
Para este fim, o porta-ferramenta, tal como o cabeçote de fresagem ou o veio de transmissão do porta-fresa, que é provido de um meio de amortecimento sob 25 forma de um corpo alongado disposto em um compartimento de extremidade do
Figure BRPI0901570B1_D0001
porta-ferramenta, de forma e de dimensão correspondentes, e fechado na sua extremidade por um corpo de recepção de um cabeçote de fresagem ou por um elemento porta-fresa, é caracterizado pelo fato de que o meio de amortecimento é de tipo unicamente de absorção radial e é provido de ao menos um meio elasticamente deformável, ao menos perto de cada extremidade, com esses meios elasticamente deformáveis estendendo-se entre o envoltório do meio de amortecimento e a parede do compartimento do porta-ferramenta, sendo fixados entre a parede do compartimento e o meio de amortecimento, com as extremidades do meio de amortecimento estendendo-se entre o compartimento 3 sem tensão.
A invenção será mais bem compreendida graças à descrição abaixo que se refere a modos de realização preferidos, dados a título de exemplos não limitativos e explicados com referência aos desenhos esquemáticos anexados nos quais:
a figura 1 é uma vista em corte de um porta-ferramenta provido de um meio de amortecimento conforme a invenção;
a figura 2 é uma vista análoga à da figura 1 de uma primeira variante de realização da invenção, e a figura 3 é uma vista análoga à das figuras 1 e 2 de uma segunda variante de realização da invenção.
As figuras 1 a 3 dos desenhos anexados representam, a título de exemplos, um porta-ferramenta sob forma de cabeçote de fresagem 1, que é provido de um meio de amortecimento 2 sob forma de um corpo alongado disposto em um compartimento de extremidade 3 do porta-ferramenta 1, de forma e de dimensão correspondentes, e fechado na sua extremidade por um corpo 4 de recepção de um cabeçote de fresagem. De maneira conhecida, o fechamento da extremidade do compartimento 3 do porta-ferramenta 1 é realizado por aparafusamento direto do
4/8
-Γ Rs., t vU Ruh:
Figure BRPI0901570B1_D0002
<ΐ ¢-- % centralizador 41 do corpo 4 de recepção de um cabeçote de fresagem ou por encaixe desse corpo 4 na extremidade do compartimento com fixação por intermédio de um parafuso. As figuras 1 a 3 representam um exemplo de execução da invenção, mas essa é evidentemente também aplicável pela execução, por exemplo, de um porta-fresa.
De maneira conhecida, o compartimento 3 do porta-ferramenta é realizado para ocasionar somente uma perda de rigidez estática máxima de 5% com relação ao cilindro cheio e a profundidade do compartimento é igual a duas vezes o diâmetro do porta-ferramenta 1. No caso de utilização de um porta-ferramenta 1 sob forma de cabeçote de fresagem, o corpo 4 de recepção do referido cabeçote de fresagem é vantajosamente provido de um centralizador 41 aparafusado com uma rosca fina no porta-ferramenta 1 e bloqueado em rotação por intermédio de espigas não representadas.
De acordo com a invenção, o meio de amortecimento 2 é de tipo unicamente de absorção radial e é provido de ao menos um meio 5 elasticamente deformável, ao menos próximo a cada extremidade, com esses meios 5 elasticamente deformáveis estendendo-se entre o envoltório do meio de amortecimento 2 e a parede do compartimento 3 do porta-ferramenta 1, sendo fixados entre a parede do compartimento 3 e o meio de amortecimento 2, com as extremidades do meio de amortecimento estendendo-se no compartimento 3 sem tensão. Assim, o meio de amortecimento 2 é mantido no compartimento 3 do porta-ferramenta 1 unicamente pelos meios 5 elasticamente deformáveis e suas extremidades são livres com relação, por um lado, ao fundo do compartimento 3 e, por outro lado, com relação à face traseira do corpo 4 de recepção de um cabeçote de fresagem ou outro. A ausência de tensão nas extremidades do meio de amortecimento 2 permite que toda
5/8 a ação desse último aconteça exclusivamente no sentido radial.
vs De preferência, e como mostram as figuras 1 a 3 dos desenhos anexados, os meios 5 elasticamente deformáveis são vantajosamente elementos anulares realizados em uma matéria amortecedora e são fixados no meio de amortecimento 2 por cooperação com as ranhuras anulares 5’ previstas nesse meio de amortecimento 2. Um tal modo de realização do meio de amortecimento 2 permite eliminar qualquer procedimento de ajuste da rigidez conferido pelo meio de amortecimento 2 e, então, simplificar sua utilização otimizando o funcionamento.
De acordo com outra característica da invenção, o meio de amortecimento 2 pode ser equipado com mais de dois meios 5 elasticamente deformáveis.
Vantajosamente, num caso assim, os meios 5 elasticamente deformáveis serão dispostos em intervalos regulares e em número igual partindo de cada extremidade.
Assim, é possível fazer variar as frequências de amortecimento e, consequentemente, a rigidez do porta-ferramenta 1.
A fim de evitar um efeito de choque ou de batimento longitudinal do meio de amortecimento 2 no compartimento 3 contra o fundo desse compartimento 3 ou contra o centralizador 41 do corpo 4 de recepção de um cabeçote de fresagem ou outro, é vantajosamente previsto, segundo um primeiro modo de realização da invenção, equipar cada face de extremidade do meio de amortecimento 2 com uma ranhura circular 2’ de compartimento de uma junta anular 6, com o comprimento do meio de amortecimento 2 provido de juntas anulares 6 sendo levemente inferior ao comprimento do compartimento 3 fechado pelo centralizador 41 do corpo 4 de recepção de um cabeçote de fresagem ou outro.
Segundo uma variante de realização da invenção e como mostra a figura 2 dos desenhos anexos, o efeito de choque ou de batimento longitudinal pode ser
Figure BRPI0901570B1_D0003
igualmente evitado por uma ranhura circular 3’, 41’, respectivamente no fundo do compartimento 3 e sobre a face traseira do centralizador 41 do corpo 4 de recepção de um cabeçote de fresagem ou outro, com essas ranhuras circulares 3’, 41’ sendo equipadas com juntas anulares 7 e com a distância entre as juntas anulares 7 em 5 posição de fixação do meio de amortecimento 2 sendo vantajosamente levemente superior ao comprimento do meio de amortecimento 2. Assim, o meio de amortecimento 2 é alojado no porta-ferramenta 1 com uma possibilidade de deslocamento axial muito pequena, mas sem fixação.
A título de exemplo, os meios 5 elasticamente deformáveis, bem como as juntas 6 e 7, são preferencialmente realizados sob forma de juntas tóricas em nitrila e o meio de amortecimento 2 é vantajosamente realizado em aço de forte densidade.
De acordo com a invenção, o meio de amortecimento 2 tem por objetivo reagir em oposição de fase com relação ao deslocamento do porta-ferramenta 1 e assim estabilizar este último. Para este fim, para que o conjunto constituído pelo meio de amortecimento 2 e pelos meios 5 elasticamente deformáveis tenha um efeito máximo, esse conjunto deve ser colocado em amplitude máxima, quer dizer, o mais próximo possível da aresta de corte, então, no compartimento 3 na parte anterior do porta-ferramenta. Além disso, esse conjunto deve ter uma frequência própria igual à primeira frequência própria do porta-ferramenta 1.
O meio de amortecimento 2 é, então, dimensionado em função do deslocamento que pode ser permitido ao porta-ferramenta 1.
De preferência, segundo uma outra característica da invenção, o meio de amortecimento 2 apresenta um diâmetro inferior ao do compartimento 3 do porta25 ferramenta 1 de cerca de 1 mm e os meios 5 elasticamente deformáveis apresentam <<
FIs. V çtíi Rub:__ Φ- 5'
7/8
-¾.^ um diâmetro exterior superior ao diâmetro interior do compartimento 3 em um valor compreendido entre 0,1 mm e 0,9 mm. Disso resulta que o meio de amortecimento 2 pode teoricamente ter uma folga radial de cerca de 1mm com relação a seu diâmetro, isto é, cerca de 0,5 mm com relação ao raio. A previsão de um sobredimensionamento dos meios 5 elasticamente deformáveis com relação ao diâmetro do compartimento 3 assegura uma fixação sem jogo desse meio de amortecimento 2 no compartimento 3, tendo-se, assim, a obtenção de uma rigidez predefinida do porta-ferramenta 1.
A busca de uma maior rigidez pode ser solucionada pelo aumento simétrico do número de meios 5 elasticamente deformáveis a cada extremidade do meio de amortecimento 2.
A figura 3 dos desenhos anexados representa um outro modo de realização da invenção, no qual o meio de amortecimento 2 é provido de uma perfuração axial 21 que é atravessada por um tubo 8 de alimentação de lubrificante. Esse tubo 8 é, por um lado, fixado permanentemente no porta-ferramenta 1, no fundo do compartimento 3 por colagem ou outro e, por outro lado, reunido por intermédio de uma junta tórica 8’ ao centralizador 41 do corpo 4 de recepção de um cabeçote de fresagem ou outro. Assim, o tubo 8 atravessa inteiramente o meio de amortecimento
2; isso, todavia, sem jamais estar diretamente em contato com este último, nem com qualquer parede que coopere com esse meio de amortecimento 2.
Graças à invenção, é possível realizar um meio de amortecimento para portaferramenta que pode ser executado em qualquer tipo de porta-ferramenta e cujo deslocamento efetua-se exclusivamente no sentido radial.
Além disso, esse meio de amortecimento 2 não necessita de nenhum elemento complementar nem procedimento de ajuste específico, permitindo um funcionamento
Figure BRPI0901570B1_D0004
Evidentemente, a invenção não está limitada aos modos de realização descritos e representados nos desenhos anexados. São possíveis modificações, sobretudo do ponto de vista da constituição dos diversos elementos ou por 5 substituição de equivalentes técnicos, sem sair, entretanto, da área de proteção da invenção.

Claims (10)

  1. REIVINDICAÇÕES
    Figure BRPI0901570B1_C0001
    1. “PORTA-FERRAMENTA PROVIDO DE UM MEIO DE AMORTECIMENTO”, tal como o cabeçote de fresagem (1), ou o veio de transmissão do porta-fresa, provido de um meio de amortecimento (2) sob forma de um corpo alongado disposto em um compartimento de extremidade (3) do porta-ferramenta (1), de forma e de dimensões correspondentes, e fechado na sua extremidade por um corpo (4) de recepção de um cabeçote de fresagem ou por um elemento porta-fresa, caracterizado pelo fato de que o meio de amortecimento (2) é de tipo unicamente de absorção radial e é provido de ao menos um meio (5) elasticamente deformável, ao menos perto de cada extremidade, com esses meios (5) elasticamente deformáveis estendendo-se entre o envoltório do meio de amortecimento (2) e a parede do compartimento (3) do porta-ferramenta (1), sendo fixados entre a parede do compartimento (3) e o meio de amortecimento (2) e as extremidades do meio de amortecimento estendendo-se no compartimento (3) sem tensão.
  2. 2. “PORTA-FERRAMENTA PROVIDO DE UM MEIO DE AMORTECIMENTO”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelos meios (5) elasticamente deformáveis serem elementos anulares realizados em uma matéria amortecedora e serem fixados no meio de amortecimento (2) por cooperação com ranhuras anulares (5’) previstas nesse meio de amortecimento (2).
  3. 3. “PORTA-FERRAMENTA PROVIDO DE UM MEIO DE AMORTECIMENTO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo meio de amortecimento (2) ser equipado com mais de dois meios (5) elasticamente deformáveis. fato de que apresenta uma resistência ao rompimento de pelo menos 500 N.
  4. 4. “PORTA-FERRAMENTA PROVIDO DE UM MEIO DE AMORTECIMENTO”, de
    Í ΙνώRub U, *iy Tr***z>
    2/3 % 1 / <y^r - γβ^ acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 2, caracterizado pelos meios (5) elasticamente deformáveis serem dispostos em intervalos regulares e em número igual partindo de cada extremidade.
  5. 5. “PORTA-FERRAMENTA PROVIDO DE UM MEIO DE AMORTECIMENTO”, de
    5 acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 2, caracterizado por cada face de extremidade do meio de amortecimento (2) ser equipada com uma ranhura circular (2’) de compartimento de uma junta anular (6), com o comprimento do meio de amortecimento (2) provido de juntas anulares (6) sendo levemente inferior ao comprimento do compartimento (3) fechado pelo centralizador (41) do corpo (4) de
    10 recepção de um cabeçote de fresagem ou outro.
  6. 6. “PORTA-FERRAMENTA PROVIDO DE UM MEIO DE AMORTECIMENTO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo fundo do compartimento (3) e a face traseira do centralizador (41) do corpo (4) de recepção de um cabeçote de fresagem ou outro serem equipados com uma ranhura circular
    15 (3’, respectivamente 4T), com essas ranhuras circulares (3’, 4T) sendo equipadas com juntas anulares (7) e com a distância entre as juntas anulares (7) em posição de fixação do meio de amortecimento (2) sendo levemente superior ao comprimento do meio de amortecimento (2).
  7. 7. “PORTA-FERRAMENTA PROVIDO DE UM MEIO DE AMORTECIMENTO”, de
    20 acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo meio de amortecimento (2) estar alojado no porta-ferramenta (1) com uma possibilidade de deslocamento axial muito pequena, mas sem fixação.
  8. 8. “PORTA-FERRAMENTA PROVIDO DE UM MEIO DE AMORTECIMENTO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo meios (5)
    25 elasticamente deformáveis, bem como as juntas (6 e 7), serem preferencialmente νΛ Rub· Z
    3/3 </ realizados sob forma de juntas tóricas em nitrila e o meio de amortecimento (2) é realizado num aço de forte densidade.
  9. 9. “PORTA-FERRAMENTA PROVIDO DE UM MEIO DE AMORTECIMENTO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo meio de
    5 amortecimento (2) apresentar um diâmetro inferior ao do compartimento (3) do porta-ferramentas (1) de cerca de 1mm e os meios (5) elasticamente deformáveis apresentarem um diâmetro exterior superior ao diâmetro interior do compartimento (3) em um valor compreendido entre 0,1 mm e 0,9mm.
  10. 10. “PORTA-FERRAMENTA PROVIDO DE UM MEIO DE AMORTECIMENTO”, de
    10 acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo meio de amortecimento (2) é provido de uma perfuração axial (21) que é atravessada por um tubo (8) de alimentação de lubrificante.
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