BRPI1102768A2 - Porta-ferramenta, tal como uma cabeça de alargador, um mandril de pinça ou um porta-fresa integrando um dispositivo de amortecimento - Google Patents

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Abstract

PORTA-FERRAMENTA, TAL COMO UMA CABEÇA DE ALARGADOR, UM MANDRIL DE PINÇA OU UM PORTA-FRESA INTEGRANDO UM DISPOSITIVO DE AMORTECIMENTO. A presente invenção tem como objeto um porta-ferramenta, tal como uma cabeça de alargador, um mandril de pinça, ou um porta-fresa, integrando um dispositivo de amortecimento (2), na forma de um corpo alongado, caracterizado pelo dispositivo de amortecimento (2) ser alojado em um corpo de montagem (3), conectado por uma extremidade ao corpo de um porta-ferramenta (1) e tendo em sua outra extremidade uma ponta de encaixe (4) para a montagem de uma ferramenta, onde o corpo de montagem (3) é equipado com pelo menos um tubo (32) para alimentação de lubrificante, descarregando em sua extremidade frontal na ponta de encaixe 94) para montagem de uma ferramenta, e conectado em sua outra extremidde a um sulco circular (102) para distribuir o lubrificante que é provido na superfície frontal do porta-ferramenta (1)

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção “PORTA-FERRAMENTA, TAL COMO UMA CABEÇA DE ALARGADOR, UM MANDRIL DE PINÇA OU UM PORTA-FRESA INTEGRANDO UM DISPOSITIVO DE AMORTECIMENTO”
A presente invenção refere-se ao campo de acessórios de máquinas ferramentas numericamente controladas (CNC), centros de usinagem, e células e oficinas flexíveis, e tem como objeto um meio de amortecimento para porta- ferramenta, tal como uma cabeça de alargador, um mandril de pinça ou um porta- fresa.
O porta-ferramenta tem uma tendência, devido a sua composição, à vibração, o que é prejudicial para seu devido funcionamento. Esta tendência à vibração é muito significativa, uma vez que a velocidade de trabalho das máquinas ferramentas atuais está constantemente aumentando.
Para evitar esses inconvenientes foi proposto equipar o porta- ferramenta com um dispositivo para o amortecimento das oscilações, tornando possível uma adaptação de sua rigidez às condições de trabalho.
Para este propósito, é conhecido de modo particular através de US-A-3 447 402, um dispositivo tal que consiste essencialmente em uma! massa de amortecimento montada em um alojamento axial e mantida neste último por aperto entre as massas elasticamente deformáveis, com o ajuste de rigidez sendo feito através de um meio limitador com mola, onde a configuração desta mola propriamente dita pode ser regulada através de um dispositivo de rosca.
Além disso, é conhecido em FR-A-2 173 957, um amortecedor ajustável para máquinas ferramentas que consiste em um elemento de amortecimento inserido em um orifício axial de uma árvore porta-ferramenta e conectado a esta árvore por rrieio de elementos elásticos anulares, montados nas extremidades cônicas do elemento de amortecimento e capazes de serem comprimidos em ditas extremidades, a fim de regular a rigidez.
EP-A-O 571 490 descreve um outro dispositivo de amortecimento que consiste em um suporte cilíndrico central, alojado no corpo do porta- ferramenta e no qual um corpo de amortecimento está montado. Este corpo de amortecimento está conectado ao apoio cilíndrico central por meio de elementos elásticos que são colocados nas extremidades do corpo de amortecimento e retidos por meio de anilhas que estão conectadas ao suporte central. Um dispositivo similar é descrito em EP-A-1 248 692.
Em todos estes dispositivos conhecidos, a manutenção do elemento de amortecimento no orifício axial é efetuada através da ação nas extremidades do elemento por meio de elementos elasticamente deformáveis; isto é alcançado, no entanto, somente pela ação em ditas extremidades sem contato entre os ditos elementos elasticamente deformáveis e a geratriz do elemento de amortecimento (US-A.-3 447 402 e FR-A-2 173 957). Os dois documentos que descrevem o uso de um suporte cilíndrico central não proporcionam mais que o contato da geratriz do elemento de amortecimento com um elemento elasticamente deformável que, além disso, estaria em contato com o alojamento do elemento de amortecimento.
O resultado é que a ação sobre a rigidez de uma árvore equipada com tal elemento de amortecimento só é possível pelas extremidades, de tal forma que o amortecimento ocorre mais de forma axial e, portanto, pode não ser ideal.
Também foi proposto, em FR-A-2 929 868, um porta-ferramenta que seja equipado com um meio de amortecimento sob a forma de um corpo alongado, disposto na extremidade do alojamento do porta-ferramenta, com forma e tamanho correspondentes, e fechado na sua extremidade, por um corpo de recepção de uma cabeça de alargador ou por um elemento porta-fresa, no qual o meio de amortecimento é do tipo somente com absorção radial e está equipado com pelo menos um meio elasticamente deformável, pelo menos próximo a cada extremidade, onde dito meio elasticamente deformável se estende entre o envoltório do meio de 5 amortecimento e a parede do alojamento do porta-ferramenta estando apertado entre a parede do alojamento e o meio de amortecimento, com as extremidades do meio de amortecimento estendendo-se até o alojamento sem nenhuma restrição.
O meio de amortecimento de acordo com este último pedido, cujo movimento é realizado exclusivamente na direção radial, torna possível anular os 10 efeitos de vibração devido às forças de corte e velocidades de usinagem, tendo projeto e implementação simples. Além disso, este meio de amortecimento não requer qualquer elemento ou processo adicional de ajuste específico e pode ser implementado em todos os tipos de portas-ferramenta.
No caso da implementação de um porta-ferramenta tendo um 15 comprimento longo em relação ao seu diâmetro e portando uma ferramenta de diâmetro pequeno, contudo, se apresenta um problema do posicionamento do meio de amortecimento tão próximo quanto possível da ferramenta de corte, com esta ferramenta de corte geralmente tendo que ser montada na extremidade do tal porta- ferramenta de pequeno diâmetro. Na vérdade, nesse caso, o meio de amortecimento 20 implementado de maneira habitual está posicionado a uma distância que é relativamente significativa do plano da parte ativa da ferramenta, por causa de uma impossibilidade de montagem ao nível da ferramenta, de forma que sua eficácia é claramente inferior dó que quando usada com Um porta-ferramenta padrão.
Além disso, as ferraméntas de diâmetro pequeno, montadas sobre estes portas-ferramenta, geralmente estão fixadas por ajuste com interferência, ou seja, por aquecimento preliminar, de tal forma que se apresenta um problema de transmissão de calor para os elementos a jusante e em especial para o meio de amortecimento, que tem partes que são sensíveis a altas temperaturas e que, portanto, podem degradar-se, tornando assim o meio de amortecimento inoperante.
Esta invenção tem por objeto superar esses inconvenientes, propondo um meio de amortecimento para porta-ferramenta, tal como uma cabeça de alargador, um mandril de pinça ou um porta-fresa, tornando possível neutralizar os efeitos da vibração devido às forças de corte e às velocidades de usinagem, próximo às ferramentas de corte e adaptável a porta-ferramenta de diferentes comprimentos. Além disso, o meio de amortecimento pode ser equipado com um dispositivo de proteção contra uma temperatura excessiva.
Para este propósito, o meio de amortecimento para porta-ferramenta, tal como uma cabeça de alargador, um mandril de pinça ou um porta-fresa, que é na forma de um corpo alongado, caracteriza-se por ser alojado em um corpo de montagem, conectado por uma extremidade ao corpo de um porta-ferramenta e tendo em sua outra extremidade uma ponta de encaixe para a montagem de uma ferramenta.
A invenção será melhor compreendida, usando a descrição abaixo, que se refere às incorporações preferidas, fornecidas como meio de exemplos não Iimitantes e explicadas com referência aos desenhos esquemáticos que acompanham, em que:
A figura 1 é uma vista em corte de um porta-ferramenta que é equipado com um meio de amortecimento de acordo com a invenção;
A figure 2 é uma vista parcial em corte e em maior escala do meio de amortecimento; A figura 3 é uma vista análoga a da figura 2 de uma primeira variação da incorporação da invenção, segundo a qual o meio de amortecimento é equipado com uma ponta de encaixe para montagem por ajuste com interferência;
A figura 4 é uma vista análoga a da Figura 3, segundo a qual o meio de amortecimento também está equipado com um dispositivo de prevenção contra um aquecimento excessivo;
A Figura 5 é uma vista análoga a das figuras 3 e 4 que mostram uma variação na incorporação do meio de amortecimento da Figura 4, e
As figuras 6 e 7 são vistas análogas as das figuras de 3 a 5 de outra variação da incorporação do meio de amortecimento da figura 4, respectivamente em posição de operação depois da montagem por ajuste com interferência de uma ferramenta, e em posição de prevenção contra aquecimento excessivo durante a montagem por ajuste com interferência.
As figuras de 1 a 7 dos desenhos que acompanham, mostram, a título de exemplo, um porta-ferramenta sob a forma de uma cabeça de alargador 1, que é equipado com um meio de amortecimento 2 sob a forma de um corpo alongado.
De acordo com a invenção, o meio de amortecimento 2 está alojado em um corpo de montagem 3, conectado por uma extremidade a um corpo de porta- ferramenta 1 e tendo em sua outra extremidade uma ponta de encaixe 4 para a montagem de urria ferramenta.
Conforme mostram as figuras dos desenhos que acompanham, o corpo de montagem 3 possui um alojamento 31 de recepção do meio de amortecimento 2 e está conectado na extremidade frontal do corpo do porta- ferramenta 1 por aparafusamento ou por pressão em uma ponta de encaixe 101 deste último. Preferivelmente, o corpo de montagem 3 se apresenta sob a forma de um receptáculo com paredes finas. Assim, o corpo de montagem 3 torna possível uma adaptação para uma ferramenta de pequeno diâmetro e, portanto, em particular, a possibilidade de implementação de uma ferramenta de pequeno diâmetro na extremidade de um porta-ferramenta de comprimento maior, por exemplo, para a produção de alargamentos de pequeno diâmetro e de comprimento significativo.
Nas incorporações mostradas nas figuras de 1 a 7, o fechamento do alojamento 31 do meio de amortecimento 2 é alcançado por aparafusamento direto ou por meio de pressão da ponta de encaixe 101 na extremidade do alojamento 31.
No entanto, também é possível, de acordo com uma variação da incorporação da invenção que não é mostrada nos desenhos que acompanham, montar o meio de amortecimento 2 através da ponta de encaixe 4 para montagem de uma ferramenta, com o alojamento 31 então sendo fechado por um plugue inserido na dita ponta de encaixe 4.
Além disso, conforme as figuras de 1 a 3 dos desenhos que acompanham, o corpo de montagem 3 vantajosamente pode ser equipado com pelo menos um tubo 32 para alimentação de lubrificante, descarregando em sua extremidade frontal na ponta de encaixe 4 para montagem de uma ferramenta, e conectado em sua outra extremidade a um suíco circular 102 para distribuir o lubrificante que é provido na superfície frontal do porta-ferramenta 1.
Graças ao corpo de montagem 3, é possível produzir portas- ferramenta longos que possuam um diâmetro pequeno em relação ao seu comprimento e que possibilitem a montagem de ferramentas alargàdoras ou de fresâgem de pequeno diâmetro, garantindo uma eliminação dos efeitos da vibração devido às forças de corte e velocidades de usinagem, tão próximas quanto possível das ferramentas de corte. Na verdade, o amortecimento é efetuado por meio do corpo de montagem que é adaptável em diferentes portas-ferramenta e que recebe diretamente a ferramenta de corte na sua ponta de encaixe 4.
De acordo com outra característica da invenção, no caso da implementação de uma ponta de encaixe 4 para montagem de uma ferramenta por ajuste com interferência, em adição, o corpo de montagem 3 pode vantajosamente ser equipado com um dispositivo 5 de prevenção contra um aquecimento excessivo do meio de amortecimento 2 (figuras 4 a 7).
De acordo com uma primeira incorporação, mostrada na figura 4 dos desenhos que acompanham, o dispositivo 5 de prevenção contra um aquecimento excessivo do meio de amortecimento 2 vantajosamente consiste em. um tampão de isolamento térmico 51 que se estende à frente da extremidade do meio de amortecimento 2 ao lado deste último, situado tão próximo quanto possível da ponta de encaixe 4 de montagem. Tal tampão de isolamento térmico 51 pode consistir em qualquer material que tenha um elevado coeficiente de isolamento, ou seja, por exemplo, à base de fibras de vidro que são imersas em uma resina ou então à base de mica é de resina. Assim, durante o aquecimento, para efeitos da montagem por ajuste com interferência da ferramenta previamente centralizada na ponta de encaixe 4, uma parcela relativamente significativa do calor liberado é transmitida para ã dita ponta de encaixe 4 de montagem e através desta para a totalidade do corpo de montagem 3, de tal forma que também ocorre o aquecimento do alojamento 31 do meio de amortecimento 2.
A provisão do tampão de isolamento térmico 51 que forma o dispositivo torna possível isolar dito alojamento 31 contra o calor que vem diretamente a partir da ponta de encaixe 4 e, mais particularmente, o calor na forma de muito ar quente que se encontra no orifício central 41 da dita ponta de encaixe 4.
Segue que os elementos do meio de amortecimento 2, ou seja, as partes elasticamente deformáveis que são utilizadas para amortecimento, estão protegidos contra um aquecimento excessivo.
A figura 5 dos desenhos que acompanham mostra uma variação da incorporação na qual o dispositivo 5 de prevenção contra um aquecimento excessivo do meio de amortecimento 2 consiste em um receptáculo 52 para o alojamento do meio de amortecimento 2, onde este receptáculo está inserido no alojamento 31 do porta-ferramenta 1 e, é fechado por uma parede 52', pelo menos em seu lado voltado na direção da ponta de encaixe 4.
Nesta incorporação, o receptáculo 52 também é vantajosamente feito de um material com elevado poder de isolamento térmico.
As figuras 6 e 7, dos desenhos que acompanham, mostram uma segunda variação da incorporação, na qual o dispositivo 5 de prevenção contra um aquecimento excessivo do meio de amortecimento 2 consiste essencialmente na provisão de um alojamento 31 do meio de amortecimento 2 com um comprimento que seja maior do que o comprimento do dito meio de amortecimento 2, onde a prevenção contra um aquecimento excessivo é implementada por um deslocamento do meio de amortecimento 2 de uma posição de operação (figura 6), na qual o meio de amortecimento 2 está colocado e é mantido em uma das extremidades do alojamento 31, tão próximo quanto possível da ponta de encaixe 4, para uma posição de prevenção contra um aquecimento na qual o meio de amortecimento 2 é colocado e mantido na extremidade oposta do alojamento 31. A manutenção do meio de amortecimento 2 em suas duas posições extremas pode ser assegurada por meio de dois parafusos de pressão 53 cooperantes, cada um em uma das posições do meio de amortecimento 2, com um sulco mediano circular 21 do dito meio de amortecimento 2.
Esta manutenção do meio de amortecimento 2 em suas duas posições extremas também pode ser assegurada por um dispositivo com duas bolas retráteis cooperantes, cada uma em uma das posições do meio de amortecimento 2, com o sulco mediano circular 21 do dito meio de amortecimento 2. Tal dispositivo não foi mostrado nos desenhos que acompanham, com seu projeto sendo perfeitamente acessível a uma pessoa versada na arte.
Graças à invenção, é possível produzir um meio de amortecimento para porta-ferramenta, tal como uma cabeça de alargador, um mandril de pinça ou um porta-fresa, que pode ser usado em todos os tipos de portas-ferramenta, especialmente portas-ferramenta longos, de pequeno diâmetro em relação ao seu comprimento, e tornando possível a montagem de ferramentas de alargadores ou de fresagem de pequeno diâmetro, por ajuste com interferência, embora preservando as partes frágeis do meio de amortecimento 2, em particular, os elementos elasticamente deformáveis, de uma deterioração devido ao calor que é liberado durante a montagem por ajuste com interferência.
Bem entendido, a invenção não é limitada às incorporações que são descritas e ilustradas nos desenhos que acompanham. São possíveis modificações, em particular do ponto de vista da composição dos vários elementos ou pela substituição de equivalentes técnicos, sem, no entanto, se afastar do escopo de proteção da invenção.

Claims (11)

1. “PORTA-FERRAMENTA, TAL COMO UMA CABEÇA DE ALARGADOR, UM MANDRIL DE PINÇA OU UM PORTA-FRESA INTEGRANDO UM DISPOSITIVO DE AMORTECIMENTO” (2), na forma de um corpo alongado, caracterizado pelo dispositivo de amortecimento (2) ser alojado em um corpo de montagem (3), conectado por uma extremidade ao corpo do porta-ferramenta (1) e tendo em sua outra extremidade uma ponta de encaixe (4) para a montagem de uma ferramenta, onde o corpo de montagem (3) é equipado com pelo menos um tubo (32) para alimentação de lubrificante, descarregando em sua extremidade frontal na ponta de encaixe (4) para montagem de uma ferramenta, e conectado em sua outra extremidade a um sulco circular (102) para distribuir o lubrificante que é provido na superfície frontal do porta-ferramenta (1).
2. “PORTA-FERRAMENTA” de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo corpo de montagem (3) possuir um alojamento (31) de recepção do meio de amortecimento (2) e estar conectado na extremidade frontal do corpo do porta- ferramenta (1) por aparafusamento ou por pressão em uma ponta de encaixe (101) deste último.
3. “PORTA-FERRAMENTA” de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo corpo de montagem (3) se apresentar sob a forma de um receptáculo com paredes finas.
4. “PORTA-FERRAMENTA” de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fechamento do alojamento (31) do meio de amortecimento (2) ser implementado por aparafusamento direto ou por meio de pressão da ponta de encaixe (101) na extremidade do alojamento (31).
5. “PORTA-FERRAMENTA” de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo meio de amortecimento (2) ser montado através da ponta de encaixe (4) para montagem de uma ferramenta no alojamento (31) que é fechado por um plugue que está inserido na dita ponta de encaixe (4).
6. “PORTA-FERRAMENTA” de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado por no caso da implementação de uma ponta de encaixe (4) para montagem de uma ferramenta por ajuste com interferência, o corpo de montagem (3) também ser equipado com um dispositivo (5) de prevenção contra um aquecimento excessivo do meio de amortecimento (2).
7. “PORTA-FERRAMENTA” de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo dispositivo (5) de prevenção contra um aquecimento excessivo do meio de amortecimento (2) consistir em um tampão de isolamento térmico (51) que se estende à frente da extremidade do meio de amortecimento (2) ao lado deste último, situado próximo à ponta de encaixe (4).
8. “PORTA-FERRAMENTA” de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo dispositivo (5) de prevenção coritra um aquecimento excessivo do meio de amortecimento (2) consistir em um receptáculo (52) para o alojamento do meio de amortecimento (2), onde este receptáculo está inserido no alojamento (31) do porta- ferramenta (1), e ser fechado por uma parede (52'), pelo menos em seü lado voltado na direção da ponta de encaixe (4):
9. “PORTA-FERRAMENTA” de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo dispositivo (5) de prevenção contra um aquecimento excessivo do meio de amortecimento (2) consistir essencialmente na provisão de um alojamento (31) do meio de amortecimento (2) com um comprimento que é maior do que o comprimento do dito meio de amortecimento (2), com a prevenção contra um aquecimento excessivo sendo implementada pelo deslocamento do meio de amortecimento (2) de uma posição de operação, na qual o meio de amortecimento (2) está colocado e é mantido em uma das extremidades do alojamento (31), tão próximo quanto possível da ponta de encaixe (4), para uma posição de prevenção contra um aquecimento na qual o meio de amortecimento (2) é colocado e mantido na extremidade oposta do alojamento (31).
10. “PORTA-FERRAMENTA” de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pela manutenção do meio de amortecimento (2) em suas duas posições extremas ser assegurada por meio de dois parafusos de pressão (53) cooperantes, cada um em uma das posições do meio de amortecimento (2), com um sulco mediano circular (21) do dito meio de amortecimento (2).
11. “PORTA-FERRAMENTA” de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pela manutenção do meio de amortecimento (2) em suas duas posições extremas ser assegurada por um dispositivo com duas bolas retráteis cooperantes, cada uma em uma das posições do meio de amortecimento (2), com um sulco mediano circular (21) do dito meio de amortecimento (2).
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