IT201900015899A1 - Macchina utensile lineare per la produzione di bulloni, e relativo metodo di lavorazione - Google Patents

Description

MACCHINA UTENSILE LINEARE PER LA PRODUZIONE DI BULLONI,

E RELATIVO METODO DI LAVORAZIONE

DESCRIZIONE

Campo dell’invenzione

La presente invenzione riguarda una macchina utensile lineare, definita anche transfer lineare, destinata alla produzione di bulloni, e a un corrispondente metodo di lavorazione di bulloni.

Stato dell’arte

Le macchine utensili cosiddette "transfer" sono macchine utensili automatiche a stazioni di lavoro multiple, in cui pezzi grezzi vengono movimentati tra stazioni di lavoro successive, per essere lavorati fino ad ottenere un pezzo finito. La movimentazione dei pezzi da lavorare tra le varie stazioni di lavoro avviene per mezzo di appositi sistemi di movimentazione azionabili in modo cadenzato e sincronizzato con le operazioni compiute nelle stazioni di lavoro.

In base alla particolare disposizione delle stazioni di lavoro e alla conseguente configurazione del sistema di movimentazione dei pezzi da lavorare, si possono distinguere due principali categorie di macchine utensili transfer: macchine a tavola rotante e macchine lineari.

Nelle macchine a tavola rotante le stazioni di lavoro sono disposte in circolo, attorno ad una tavola portapezzi in grado di ruotare in modo cadenzato, la quale costituisce il sistema di movimentazione a carosello dei pezzi da lavorare. La tavola portapezzi è provvista di una pluralità di unità di serraggio per i pezzi da lavorare, distribuite lungo il perimetro della stessa. In ciascuna unità di serraggio viene caricato in corrispondenza di una stazione di carico un pezzo da lavorare grezzo. Tramite la rotazione cadenzata della tavola portapezzi, il pezzo da lavorare caricato in ciascuna unità di serraggio viene posizionato in successione in corrispondenza delle varie stazioni di lavoro, dove viene sottoposto alle lavorazioni previste, fino all'ottenimento di un pezzo finito, che viene scaricato in corrispondenza di una stazione di scarico.

Nelle macchine lineari, invece, le stazioni di lavoro sono disposte in linea; i pezzi grezzi vengono caricati in corrispondenza di un’estremità della macchina, e i pezzi finiti vengono scaricati in corrispondenza dell’estremità opposta.

Il termine mandrino identifica un elemento della macchina utensile al quale è demandato il compito di trattenere i pezzi in lavorazione e/o ruotarli su un asse di rotazione. Un mandrino coopera con un utensile, ad esempio un utensile di tornitura o molatura, oppure una punta di perforazione, per eseguire lavorazioni meccaniche sul pezzo stazionario o in rotazione.

Il termine multimandrino denota la presenza, all’interno di una macchina utensile, di più di un mandrino.

La Richiedente ha riscontrato un limite delle attuali macchine utensili transfer di tipo lineare: non permettono di ottenere tolleranze elevate nella circostanza in cui i pezzi da lavorare sono bulloni. Il motivo di questo inconveniente sta nel fatto che per poter eseguire lavorazioni meccaniche lungo lo stelo dei bulloni grezzi, questi dovrebbero poter essere trattenuti in corrispondenza di una estremità, ma questo non è possibile, perché la superficie a disposizione alle estremità è insufficiente per riuscire a trattenere efficacemente i bulloni grezzi ed evitare che si spostino o vibrino durante una lavorazione meccanica. Di conseguenza nelle macchine utensili oggi disponibili, in un primo momento i bulloni sono trattenuti in corrispondenza di una prima metà dello stelo, e la macchina utensile procede a lavorare la seconda metà dello stelo, e in un secondo momento lo stelo del bullone semilavorato viene trattenuto in corrispondenza della seconda metà, e la macchina utensile procede a lavorare la prima metà dello stelo. Questo modo di lavorare è spesso definito “a doppia passata”, oppure a più “riprese”, e in sostanza prevede che due utensili diversi della macchina interagiscano con lo stelo dei bulloni grezzi. Il risultato ottenuto è influenzato dagli errori causati dal riposizionamento dei bulloni, che devono essere trattenuti da due mandrini diversi in momenti diversi, e dalle tolleranze dei due utensili usati per effettuare la doppia passata.

Sommario dell’invenzione

Scopo della presente invenzione è mettere a disposizione una macchina utensile lineare, detta anche transfer lineare, e un corrispondente metodo di lavorazione, che permettano di produrre velocemente bulloni caratterizzati da elevate tolleranze dimensionali.

In un suo primo aspetto, la presente invenzione riguarda pertanto una macchina utensile lineare secondo la rivendicazione 1.

In particolare, la macchina transfer lineare secondo la presente invenzione comprende una pluralità di stazioni di lavoro allineate lungo la direzione di avanzamento dei bulloni grezzi. Ciascuna stazione di lavoro a sua volta comprende almeno un utensile di tornitura e almeno un mandrino. Il mandrino è movibile su un asse parallelo alla direzione di avanzamento dei bulloni grezzi, ed è anche movibile e ruotabile su un asse ortogonale a detta direzione di avanzamento.

In una prima stazione di lavoro, che potrebbe anche non essere la prima stazione di lavoro in senso assoluto, ma è considerata tale ai fini della presente invenzione, è presente un primo mandrino la cui funzione è quella di trattenere un bullone grezzo in corrispondenza di una prima porzione del relativo stelo, o gambo, lasciando esposta la rimanente seconda porzione dello stelo. Il primo mandrino coopera con l’almeno un utensile di tornitura della prima stazione di lavoro per tornire detta seconda porzione dello stelo del bullone grezzo, cioè la porzione sporgente a sbalzo dal primo mandrino.

In una seconda stazione di lavoro, che non necessariamente è immediatamente consecutiva rispetto alla prima stazione di lavoro, è presente un secondo mandrino la cui funzione è quella di trattenere il bullone grezzo in corrispondenza della seconda porzione del relativo stelo, quella precedentemente tornita nella prima stazione, lasciando esposta la prima porzione dello stelo che deve essere ancora tornita. Il secondo mandrino coopera con l’almeno un utensile di tornitura della seconda stazione di lavoro per tornire la prima porzione dello stelo del bullone grezzo.

A questo punto lo stelo del bullone grezzo è stato completamente tornito, ma usando almeno due utensili di tornitura diversi, ciascuno in corrispondenza di un tratto dello stelo. A queste condizioni le tolleranze dimensionali dello stelo possono essere migliorate.

Infatti, vantaggiosamente, la macchina comprende una terza stazione di lavoro che permette di ottenere elevate tolleranze dimensionali. La terza stazione di lavoro è posizionata a valle della prima e della seconda stazione di lavoro rispetto alla direzione di avanzamento dei bulloni grezzi, anche se non è necessario che segua immediatamente la seconda stazione di lavoro. Nella terza stazione di lavoro sono presenti un terzo mandrino e un quarto mandrino la cui funzione è quella di trattenere congiuntamente il bullone grezzo. In particolare, il terzo mandrino trattiene il bullone grezzo in corrispondenza della sua testa sagomata e il quarto mandrino trattiene il bullone grezzo in corrispondenza dell’estremità dello stelo opposta alla testa sagomata; in questo modo lo stelo del bullone grezzo resta esposto per l’intera lunghezza. Il terzo mandrino e il quarto mandrino si muovono in modo sincronizzato, cioè vengono azionati in modo che tra essi non si verifichino spostamenti relativi, e cooperano con uno o più utensili di tornitura della terza stazione di lavoro per tornire lo stelo del bullone grezzo per tutta la sua lunghezza usando uno stesso utensile di tornitura per ciascuna passata.

L’accorgimento appena descritto permette di ottenere elevate tolleranze dimensionali perché uno stesso utensile di tornitura effettua la tornitura dello stelo del bullone grezzo per tutta la sua lunghezza.

Vantaggiosamente, quindi, la macchina prevede una prima tornitura dello stelo in due passate, con utensili diversi nella prima e nella seconda stazione di lavoro, definibile tornitura di sgrossatura, e infine prevede la tornitura fine dello stelo nella terza stazione per ottenere elevate tolleranze dimensionali. Questo è possibile perché le torniture effettuate nella prima stazione di lavoro e nella seconda stazione di lavoro permettono di asportare uno strato non trascurabile di materiale dalla superficie dello stelo dei bulloni grezzi, e nella terza stazione di lavoro è possibile tornire l’intero stelo del bullone grezzo, asportando uno strato sottile di materiale, trattenendo il bullone grezzo alle estremità, quindi con una forza minore di quanto non è possibile usare rispetto alla prima e alla seconda stazione di lavoro.

Un ulteriore vantaggio della soluzione proposta è che la macchina permette di eseguire lavorazioni di centratura e foratura assiale in corrispondenza delle estremità del pezzo.

Dato che la macchina transfer lineare è provvista di più mandrini, essa può essere anche definita multimandrino.

Un secondo aspetto della presente invenzione concerne il metodo di lavorazione di bulloni secondo la rivendicazione 7, che permette di ottenere gli stessi vantaggi descritti sopra in relazione alla macchina.

In particolare, il metodo prevede di lavorare i bulloni grezzi secondo la seguente sequenza:

-) inizialmente i bulloni grezzi vengono trattenuti da un mandrino in corrispondenza di una porzione dello stelo, che pertanto resta non accessibile agli utensili e non lavorabile, e vengono torniti una prima volta, in sgrossatura, in corrispondenza della porzione rimanente dello stelo che si estende a sbalzo dal mandrino. Questo permette di rimuovere una prima parte di materiale dallo stelo;

- due mandrini si scambiano il bullone grezzo in modo da tornire la parte dello stelo inizialmente non tornita. In altre parole, dopo la prima tornitura di una porzione dello stelo, il bullone grezzo viene affidato a un altro mandrino che trattiene il bullone grezzo in corrispondenza della porzione dello stelo già tornita, e la macchina procede a tornire la rimanente porzione dello stelo;

-) e infine, per ottenere la precisione dimensionale che solamente la tornitura a una sola passata può garantire, cioè senza le cosiddette “riprese” del pezzo, o senza la cosiddetta doppia passata, i bulloni semilavorati vengono affidati a due mandrini sincronizzati: i bulloni grezzi torniti in sgrossatura vengono ora trattenuti in corrispondenza della loro testa sagomata e dell’estremità opposta alla testa sagomata, e vengono sottoposti a tornitura fine lungo tutto il loro stelo, fino ad ottenere il diametro nominale richiesto per lo stelo.

Breve elenco delle figure

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno meglio evidenziati dall’esame della seguente descrizione dettagliata di una sua forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, illustrata a titolo indicativo e non limitativo col supporto dei disegni allegati, in cui:

- la figura 1 mostra una vista frontale e in elevazione di una linea di produzione di bulloni comprendente una macchina transfer lineare secondo la presente invenzione;

- la figura 2 è una vista frontale e in elevazione della macchina mostrata in figura 1, in una configurazione aperta, cioè accessibile da un operatore;

- la figura 3 è una vista frontale e in elevazione della macchina mostrata in figura 1, priva di carte di copertura;

- la figura 4 è una vista frontale e in elevazione di una prima stazione di lavoro della macchina mostrata in figura 1;

- le figure 5 e 6 sono viste laterali e in elevazione, schematiche, di un bullone grezzo sottoposto a due corrispondenti lavorazioni meccaniche nella seconda stazione di lavoro mostrata in figura 4;

- la figura 7 è una vista frontale e in elevazione di una seconda stazione di lavoro della macchina mostrata in figura 1;

- le figure 8(a)-8(e) sono viste laterali e in elevazione, schematiche, di un bullone grezzo sottoposto a cinque corrispondenti lavorazioni meccaniche nella seconda stazione di lavoro mostrata in figura 7;

- la figura 9 è una vista frontale e in elevazione di una terza stazione di lavoro della macchina mostrata in figura 1;

- le figure 10-12 sono viste laterali e in elevazione, schematiche, di un bullone grezzo sottoposto a tre corrispondenti lavorazioni meccaniche nella terza stazione di lavoro mostrata in figura 9;

- la figura 13 è una vista in prospettiva di un bullone finito, ottenuto con la macchina transfer lineare mostrata in figura 1.

Descrizione dettagliata dell’invenzione

La figura 1 mostra un alinea di produzione di bulloni che comprende una macchina 1 utensile 1 secondo la presente invenzione, di tipo transfer lineare, e d’ora in avanti per semplicità chiamata solamente macchina 1, una stazione di carico 2 dei bulloni grezzi da lavorare, e una stazione 3 di scarico dei bulloni lavorati e finiti. La direzione di movimentazione dei pezzi è quindi definita dalla stazione di carico 2 verso la stazione di scarico 3.

In figura 1 la macchina 1 è mostrata completa della relativa copertura esterna, cioè del carter 4 costituito da pannellatura metalliche. Il carter 4 comprende anche pannelli scorrevoli 5 e 6 che possono essere usati dagli addetti per accedere alle stazioni di lavoro della macchina 1, che verranno ora descritte. Con il riferimento 7 è indicato il pannello di controllo della macchina 1, che nell’esempio mostrato è a controllo numerico CNC.

La figura 2 mostra la macchina 1 priva del carter 4 di copertura, ovvero come la vedrebbe frontalmente un addetto se venissero smontati i pannelli scorrevoli 5 e 6. Con il riferimento 8 è indicato l’ambiente di lavoro, cioè il volume nel quale i bulloni grezzi si spostano e vengono lavorati nelle diverse stazioni di lavoro della macchina 1.

Le frecce in nero indicano la direzione di avanzamento dei pezzi, che osservando la figura 2 è da sinistra verso destra, cioè da una sezione di carico collegata alla stazione 2, verso una sezione di scarico collegata alla stazione 3.

La macchina 1 mostrata nelle figure comprende tre stazioni di lavoro 9, 10, 11, disposte in linea lungo la direzione di avanzamento dei pezzi. La prima stazione di lavoro 9 comprende un primo mandrino 12, la seconda stazione di lavoro 10 comprende un secondo mandrino 13 e la terza stazione di lavoro 11 comprende un terzo mandrino 14 e un quarto mandrino 15. I mandrini sono in parte protetti da nastri di copertura 18, 19, ad esempio nastri metallici a soffietto, per impedire che il liquido refrigerante usato durante le lavorazioni, i trucioli, e la polvere fuoriescano dall’ambiente di lavoro 8 e penetrino nelle parti della macchina 1 che devono invece restare pulite.

Il tecnico del settore comprenderà certamente che la macchina 1 può essere all’occorrenza equipaggiata con altre stazioni di lavoro oltre le stazioni 9-11. Ad esempio possono essere previste ulteriori stazioni di lavoro a monte della prima stazione di lavoro 9, a valle della terza stazione di lavoro 11 e anche stazioni di lavoro intermedie tra le stazioni 9-11, a seconda delle necessità. Pertanto la sequenza di stazioni 9-11 descritta corrisponde ad una delle possibilità.

La figura 3 mostra la struttura interna della macchina 1, in una vista frontale e in elevazione, cioè mostra la struttura come la vedrebbe un addetto se venisse smontata la copertura esterna 4 e i nastri di protezione 18 e 19 dei mandrini 12-15. La figura 3 mostra in dettaglio la disposizione e la configurazione dei mandrini 12-15. I mandrini 12-15 sono elementi di presa motorizzati, provvisti di un corpo traslabile nell’ambiente di lavoro 8, orizzontalmente e verticalmente, come verrà spiegato più avanti, e provvisti di griffe movibili elettricamente in apertura e in chiusura rispetto a un asse longitudinale per prelevare un pezzo da lavorare, trattenerlo durante la lavorazione e rilasciarlo quando la lavorazione è stata ultimata. In alternativa alle griffe, i mandrini possono essere equipaggiati con una punta di centratura dei pezzi. Il corpo dei mandrini è girevole sull’asse longitudinale, che pertanto è anche un asse di rotazione del mandrino.

Come si può notare osservando le figure 2 e 3, i mandrini 12 e 14 si trovano nella parte inferiore della macchina 1, e sono rivolti verso l’alto, e i mandrini 13 e 15 si trovano nella parte superiore della macchina 1, e sono rivolti verso il basso.

I mandrini 12 e 14 sono traslabili lungo un primo asse X-X, nei due versi, cioè da sinistra verso destra e viceversa. I mandrini 13 e 15 sono traslabili lungo un secondo asse Y-Y, parallelo al primo asse X-X, nei due versi. Lo spostamento dei mandrini 12-15 sui rispettivi assi è possibile perché i mandrini 12-15 sono provvisti di un corrispondente attuatore, ad esempio guide lineari, e sono guidati da apposite guide 16 solidali al basamento 17 della macchina 1.

La configurazione appena descritta permette di azionare i mandrini 12-15 in modo indipendente uno dall’altro, cioè selettivamente, sia in traslazione che in rotazione.

Ciascun mandrino 12-15 è anche selettivamente traslabile lungo il relativo asse di rotazione, cioè può essere esteso o ritratto verticalmente, mediante appositi attuatori.

La figura 4 è un ingrandimento della figura 2 che mostra in dettaglio la prima stazione di lavoro 9. Con il riferimento 12’ è indicato l’asse longitudinale di rotazione del primo mandrino 12; l’asse di rotazione 12’ è verticale e l’asse X-X di traslazione del mandrino 12 è orizzontale. In pratica, il primo mandrino 12 è movibile verticalmente lungo l’asse di rotazione 12’, nei due sensi, è girevole su tale asse 12’, ed è traslabile nei due sensi lungo il primo asse X-X.

Il primo mandrino 12 comprende tre griffe 21 montate sul corpo 20 e movibili radialmente rispetto all’asse di rotazione 12’, grazie a un attuatore elettrico, tra una posizione di massima distanza reciproca, e una posizione di minima distanza reciproca, per prelevare, trattenere e rilasciare un pezzo P, che nell’esempio mostrato è un bullone grezzo con testa P4 sagomata, ad esempio esagonale.

Le figure 5 e 6 mostrano il bullone grezzo P in momenti successivi durante la lavorazione nella prima stazione 9.

Considerando le figure 4-6, inizialmente il bullone grezzo P in arrivo dalla stazione di carico 2 viene trattenuto sul mandrino 12 dalle ganasce 21, in una posizione tale per cui lo stelo P1 del bullone grezzo P è coassiale all’asse di rotazione 12’ del mandrino 12. In particolare, nella prima stazione di lavoro 9 il bullone grezzo P viene trattenuto dalle ganasce 21 del mandrino 12 in corrispondenza di una porzione P2 dello stelo P1 adiacente alla testa sagomata P4. Il mandrino 12 viene quindi attivato in rotazione sull’asse 12’, traslato lungo il primo asse X-X, e traslato verticalmente sull’asse 12’ per portare il bullone grezzo P ad interagire di volta in volta con gli utensili 22-24 presenti nella prima stazione di lavoro 9, ed eseguire, in sequenza:

- la centrinatura della porzione P3 dello stelo P1, tramite l’utensile 22, per ottenere una svasatura conica 25 sull’estremità P5 opposta alla testa sagomata P4, e

- la tornitura della porzione P3 dello stelo P1, tramite l’utensile 24. Si tratta in questa fase di una prima tornitura, o sgrossatura, alla quale – come verrà spiegato più avanti – seguirà una tornitura fine più precisa. In questa prima tornitura la porzione P3 dello stelo non viene portata al diametro nominale previsto per il bullone P finito, ma la porzione P3 viene lasciata ad un diametro maggiore di quello nominale, cioè con ancora del materiale da asportare.

Nell’esempio mostrato, l’utensile 23 non viene utilizzato, ma lasciato a disposizione per eventuali lavorazioni opzionali.

Nell’esempio mostrato nelle figure, le porzioni P2 e P3 dello stelo P1 del bullone grezzo P sono opposte rispetto a una gola perimetrale 26 presente sulla superficie dello stelo P1.

Con il riferimento 27 è indicato un mandrino supplementare, opzionale, ad asse orizzontale, ad esempio equipaggiabile con una punta di foratura.

La figura 7 mostra la seconda stazione di lavoro 10, nella quale è presente il secondo mandrino 13, che si inserisce nell’ambiente di lavoro 8 dall’alto. Il secondo mandrino 13 ha gli stessi gradi di libertà del primo mandrino 12, ovvero è traslabile nei due sensi lungo l’asse orizzontale Y-Y, è spostabile verticalmente nei due sensi lungo il proprio asse longitudinale 13’ sul quale è anche girevole. A differenza del primo mandrino 12, il secondo mandrino 13 non è provvisto di ganasce ma di un tradizionale elemento di presa a mandrino, appunto.

Nella seconda stazione di lavoro 10 si effettuano diverse lavorazioni sul bullone grezzo P, come mostrato in sequenza nelle figure 8(a)-8(e).

Osservando le figure 4 e 7, quando il bullone grezzo P è stato tornito nella prima stazione di lavoro 9 dal mandrino 12 e dall’utensile 24, esso viene messo a disposizione del secondo mandrino 13.

Il rilascio del bullone grezzo P (tornito) dal primo mandrino 12 e la relativa presa da parte del secondo mandrino 13 avviene nel seguente modo. Il primo mandrino 12 si porta nella posizione più a destra possibile della prima stazione di lavoro 9 e il secondo mandrino 13 si porta nella posizione più a sinistra della seconda stazione di lavoro 10; a questo punto i due mandrini 12 e 13 vengono allineati in modo tale che l’asse 12’ e l’asse 13’ coincidano. Il secondo mandrino 13 si abbassa verticalmente avvicinandosi al primo mandrino 12, e/o il primo mandrino 12 si alza lungo l’asse 12’, per permettere la presa del bullone grezzo P da parte del secondo mandrino 13, presa che avviene in corrispondenza della porzione P3 del bullone grezzo P, ovvero la porzione che ha subito una prima tornitura.

Il bullone grezzo P viene quindi prelevato dal secondo mandrino in modo tale che la porzione P2 dello stelo P1 e la testa sagomata P4 restino sporgenti a sbalzo, diretti verso il basso. A questo punto, il secondo mandrino 13 viene azionato dai rispettivi attuatori per far interagire la porzione P2 dello stelo P1 e la testa sagomata P4 del bullone grezzo P con gli utensili 28-31, per eseguire:

- la centrinatura della porzione P2 in 32 e la foratura della porzione P2 in 32’, ortogonalmente allo stelo P1, utilizzando la punta di foratura orizzontale 27, come mostrato in figura 8(a);

- la tornitura della gola perimetrale 33, proprio all’altezza del foro 32, utilizzando l’utensile di tornitura 28, come mostrato in figura 8(b);

- la centrinatura in 34, per mezzo dell’utensile di svasatura 29, come mostrato in figura 8(c);

- la foratura longitudinale 35 della porzione P2 dello stelo attraverso la testa sagomata P4, effettuata per mezzo dell’utensile 30 e della punta di foratura 30’, come mostrato nelle figure 8(d) e 7;

- la foratura della porzione P2 in 32 per mezzo dell’utensile 31.

A questo punto, il bullone P è semilavorato e viene trasportato dal secondo mandrino 13 verso la terza stazione di lavoro 11, e consegnato al terzo mandrino 14, che si inserisce nell’ambiente di lavoro 8 dal basso.

La figura 9 mostra la terza stazione di lavoro 11. Come si può notare, a differenza del primo mandrino 12, che trattiene il bullone grezzo P lungo sostanzialmente tutta la sua porzione P2 dello stelo P1, il terzo mandrino 14 trattiene il bullone semilavorato P in corrispondenza della testa sagomata P4. Questo accorgimento è rilevante, perché, come si può notare osservando le figure 9-12, lo stelo P1 del bullone semilavorato P resta esposto per tutta la sua lunghezza, e resta interamente lavorabile dalla macchina 1.

Per assicurare la massima stabilità possibile del bullone semilavorato P durante le lavorazioni meccaniche nella terza stazione di lavoro 11, il quarto mandrino 15 è dotato di una punta di centratura 15’. Il quarto mandrino 15 viene allineato verticalmente con il terzo mandrino 14, in modo che risultino coassiali rispetto all’asse longitudinale 14’ del terzo mandrino 14, e i mandrini 14 e 15 vengono avvicinati in modo tale che il bullone semilavorato P venga serrato tra le ganasce del terzo mandrino 14 e la punta 15’ del quarto mandrino 15, per essere mantenuto perfettamente verticale sull’asse longitudinale 14’ del terzo mandrino 14.

Le figure 10-12 mostrano in sequenza le lavorazioni effettuate nella terza stazione di lavoro 11 e la figura 13 mostra, in prospettiva, il bullone P finito ottenuto con la macchina 1.

In particolare, una volta che il bullone semilavorato P è stato serrato tra i mandrini 14 e 15 come appena spiegato, i due mandrini 14-15 si muovono all’unisono, cioè in sincronia, senza che tra essi si verifichino spostamenti relativi, per far interagire il bullone semilavorato P con gli utensili 36-38, e opzionalmente con gli utensili 39 e 40, per ottenere:

- la tornitura-sgrossatura di tutto lo stelo P1 del bullone semilavorato P, a partire dalla testa sagomata P4 fino all’estremità P5, come mostrato in figura 10, per mezzo dell’utensile di sgrossatura 36;

- la tornitura fine, che equivale alla finitura, di tutto lo stelo P1 del bullone semilavorato P, a partire dalla testa sagomata P4 fino all’estremità P5, come mostrato in figura 11, per mezzo dell’utensile di finitura 38;

- la foratura in 41, in corrispondenza dell’estremità P5 del bullone semilavorato P, come mostrato in figura 12, per mezzo dell’utensile di foratura 37.

A questo punto, il bullone P è ultimato, e la sua struttura definitiva è quella mostrata in figura 13.

Opzionalmente, se necessario, è possibile eseguire ulteriori lavorazioni, per mezzo dell’utensile 40, mostrato in figura 9 privo di utensile proprio perché non utilizzato, e per mezzo dell’utensile 39, che è un utensile di rullatura che ha la funzione di rastremare la superficie esterna dello stelo P1 del bullone semilavorato P alla relativa testa sagomata P4, in modo tale da rendere più resistente quella sezione del bullone P agli sforzi di trazione.

Infine, il bullone P finito viene scaricato dalla terza stazione di lavoro 11 e consegnato alla stazione di scarico 3.

Risulterà chiaro al tecnico del settore che le stazioni 9 e 10 possono essere invertite, nel senso che i bulloni grezzi P potrebbero essere torniti prima in corrispondenza della porzione P2 dello stelo P1, e successivamente in corrispondenza della porzione P3, cioè in modo invertito rispetto a quanto descritto sopra.

In definitiva, quindi, la macchina 1 permette di produrre bulloni P caratterizzati da alta precisione dimensionale, nonostante i bulloni grezzi P vengano lavorati in più stazioni di lavoro 9-11 e lo stelo P1 dei bulloni grezzi P venga lavorato a più riprese, cioè non in una singola tornitura. Sottoporre i bulloni grezzi P a più passate, cioè a più lavorazioni nella sequenza descritta, permette di superare l’inconveniente di dover trasferire ciascun bullone grezzo P da un mandrino 12 a un altro mandrino 13 e 14.

In particolare, secondo il metodo della presente invenzione i bulloni grezzi P vengono lavorati secondo la seguente sequenza:

-) inizialmente vengono trattenuti in corrispondenza di una porzione P2 o P3, e torniti una prima volta, in sgrossatura, in corrispondenza della porzione P3 o P2 che si estende a sbalzo dal mandrino. Questo permette di rimuovere una prima parte di materiale dallo stelo P1;

-) e infine, per ottenere la precisione dimensionale che solamente la tornitura a una sola passata può garantire, cioè senza le cosiddette “riprese” del pezzo o la cosiddetta doppia passata, i bulloni semilavorati P vengono trattenuti in corrispondenza della testa sagomata P4 e dell’estremità P5 (con una punta di centratura), e vengono sottoposti a tornitura (sgrossatura e finitura) lungo tutto il loro stelo P1 fino ad ottenere il diametro nominale richiesto per lo stelo P1.

La soluzione proposta permette di ottenere bulloni P di alta qualità lavorati con macchine utensili multimandrino di tipo transfer lineare.

In sostanza, attraverso il passaggio automatico del pezzo P attraverso i tre mandrini 12-14, si riesce a lavorare completamente il pezzo P su tutte le superfici, nessuna esclusa (diametri e facce contrapposte); inoltre questo ciclo viene eseguito attraverso passaggi diretti del pezzo P da un mandrino ad un altro, quindi con garanzia di altissima precisione; infatti non vi è una ripresa del pezzo P dopo un rilascio, ma il rilascio stesso del pezzo P al termine di una fase di lavoro avviene soltanto dopo che sia completato il bloccaggio del pezzo P sulla superficie lavorata, da parte del mandrino successivo.

In sintesi i vantaggi offerti dalla presente invenzione consistono in:

- maggiore completezza di lavorazione del pezzo P rispetto alla tecnica nota, con possibilità di lavorazione su ogni lato;

- maggiore precisione perché la sequenza avviene sempre con passaggi diretti senza rilascio del pezzo P;

- maggiore rapidità di esecuzione in quanto è possibile suddividere le lavorazioni su più stazioni di lavoro (multimandrino lineare assimilabile a transfer lineare).

Inoltre la macchina 1 permette di eseguire lavorazioni supplementari quali forature assiali e trasversali, forature di piccoli fori con unità ad altissima velocità (ad esempio 50.000 rpm), la rullatura a controllo numerico CNC integrata nella macchina, e il controllo dimensionale integrato in macchina con feedback di correzione automatica delle quote.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Una macchina utensile (1) di tipo transfer lineare per la produzione di bulloni (P) dotati di una testa sagomata (P4), comprendente una pluralità di stazioni di lavoro (9-11) allineate lungo la direzione di avanzamento dei bulloni grezzi (P), in cui ciascuna stazione di lavoro (9-11) a sua volta comprende: - almeno un mandrino (12-15) movibile su un asse (X-X; Y-Y) parallelo a detta direzione di avanzamento, e movibile e ruotabile su un asse (12’, 13’, 14’) ortogonale a detta direzione di avanzamento, e - almeno un utensile di tornitura (24, 28, 36, 38), e in cui in una prima stazione di lavoro (9) un primo mandrino (12) trattiene un bullone grezzo (P) in corrispondenza di una prima porzione (P2) del relativo stelo (P1), lasciando esposta la rimanente seconda porzione (P3) dello stelo (P1), e coopera con almeno un utensile di tornitura (24) per tornire detta seconda porzione (P3) dello stelo (P1) del bullone grezzo (P), e in cui in una seconda stazione di lavoro (10) un secondo mandrino (13) trattiene detto bullone grezzo (P) in corrispondenza della seconda porzione (P3) del relativo stelo (P1), lasciando esposta la prima porzione (P2) dello stelo (P1), e coopera con almeno un utensile di tornitura (28) per tornire detta prima porzione (P2) dello stelo (P1) del bullone grezzo (P), e in cui in una terza stazione di lavoro (11) un terzo mandrino (14) e un quarto mandrino (15) trattengono congiuntamente il bullone grezzo (P) in corrispondenza uno della testa sagomata (P4) del bullone grezzo (P) e l’altro dell’estremità (P5) opposta, lasciando esposto lo stelo (P1) del bullone grezzo (P) per tutta la sua lunghezza, e il terzo mandrino (14) e il quarto mandrino (15) si muovono in modo sincronizzato e cooperano con uno o più utensili di tornitura (36, 37) per tornire lo stelo (P1) del bullone grezzo (P) per tutta la sua lunghezza usando uno stesso utensile di tornitura (36, 38) per ciascuna passata.
2. 2. Macchina utensile (1) secondo la rivendicazione 1, in cui la direzione di avanzamento è orizzontale e l’asse di rotazione (12’, 13’, 14’) dei mandrini (12-15) è verticale, e in cui i bulloni grezzi (P) sono trattenuti dai mandrini (12-15) sul relativo asse di rotazione (12’, 13’, 14’), e in cui i mandrini sono movibili lungo il relativo asse di rotazione (12’, 13’, 14’) per portare lo stelo (P1) dei bulloni grezzi (P) in battuta contro il corrispondente utensile di tornitura (24, 28, 36, 38) ed effettuare la tornitura.
3. 3. Macchina utensile (1) secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, in cui nella terza stazione di lavoro (11) il terzo mandrino (14) è provvisto di griffe serrabili sulla testa sagomata (P4) del bullone grezzo (P) e il quarto mandrino (15) è provvisto di una punta di centratura inseribile in una svasatura (25) presente sull’estremità (P5) del bullone grezzo (P).
4. 4. Macchina utensile (1) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni 1-3, in cui i mandrini (12-15) sono movibili lungo guide (16) parallele a detta direzione di avanzamento e sono estensibili lungo i rispettivi assi di rotazione (12’, 13’, 14’), e ciascun mandrino è provvisto di rispettivi attuatori, per un azionamento selettivo e indipendente di ciascun mandrino (12-15) rispetto agli altri mandrini (12-15).
5. 5. Macchina utensile (1) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni 1-4, comprendente un’unità di controllo dei mandrini (12-15), di tipo programmabile, e in cui gli spostamenti sincroni del terzo mandrino (14) e del quarto mandrino (15) sono controllati dall’unità di controllo per effettuare la tornitura completa dello stelo (P1) del bullone grezzo (P) muovendo il bullone grezzo (P) rispetto all’utensile di tornitura (36, 38) lungo tutta la lunghezza dello stelo (P1) per ciascuna passata.
6. 6. Macchina utensile (1) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni 1-5, in cui le stazioni di lavoro (9-11) sono inoltre equipaggiate con ulteriori mandrini (37) e/o uno o più utensili scelti tra: utensili di foratura verticale o orizzontale (23, 27), utensili di centrinatura (22, 29-31), utensili di rullatura (39).
7. 7. Un metodo per produrre, per mezzo di una macchina utensile di tipo transfer lineare, bulloni (P) provvisti di una testa sagomata (P4) e uno stelo (P1) che si estende dalla testa sagomata (P4), il metodo comprendendo: a) mettere a disposizione una macchina utensile comprendente una pluralità di stazioni di lavoro (9-11) allineate lungo la direzione di avanzamento dei bulloni grezzi (P), in cui ciascuna stazione di lavoro (9-11) a sua volta comprende almeno un utensile di tornitura (24, 28, 36, 38) e almeno un mandrino (12-15) movibile su un asse (X-X; Y-Y) parallelo a detta direzione di avanzamento, e movibile e ruotabile su un asse (12’, 13’, 14’) ortogonale a detta direzione di avanzamento, e b) in una prima stazione di lavoro (9) trattenere con un primo mandrino (12) un bullone grezzo (P) in corrispondenza di una prima porzione (P2) del relativo stelo (P1), lasciando esposta la rimanente seconda porzione (P3) dello stelo (P1), e muovere il primo mandrino (12) rispetto a un utensile di tornitura (24) in modo da tornire detta seconda porzione (P3) dello stelo (P1) del bullone grezzo (P), e c) in una seconda stazione di lavoro (10) trattenere con un secondo mandrino (13) detto bullone grezzo (P) in corrispondenza della seconda porzione (P3) del relativo stelo (P1), lasciando esposta la prima porzione (P2) dello stelo (P1), e muovere il secondo mandrino (13) rispetto a un utensile di tornitura (28) in modo da tornire detta prima porzione (P2) dello stelo (P1) del bullone grezzo (P), e d) in una terza stazione di lavoro (11) trattenere il bullone grezzo (P) in corrispondenza della testa sagomata (P4) per mezzo di un terzo mandrino (14) e in corrispondenza dell’estremità (P5) opposta alla testa sagomata (P4) per mezzo di un quarto mandrino (15), lasciando esposto lo stelo (P1) del bullone grezzo (P) per tutta la sua lunghezza, e muovere in modo sincronizzato il terzo mandrino (14) e il quarto mandrino (15) rispetto a uno o più utensili di tornitura (36, 37) per tornire lo stelo (P1) del bullone grezzo (P) per tutta la sua lunghezza usando uno stesso utensile di tornitura (36, 38) per ciascuna passata.
8. 8. Metodo secondo la rivendicazione 7, in cui il terzo mandrino (14) e il quarto mandrino (15) sono azionati da rispettivi attuatori, in modo indipendente, e durante la fase d) un’unità di controllo aziona il terzo mandrino (14) e il quarto mandrino (15) in modo tale che si muovano congiuntamente, cioè senza spostamenti relativi, lungo i rispettivi assi (X-X, Y-Y) parallelamente alla direzione di avanzamento dei bulloni grezzi (P) e lungo i rispettivi assi di rotazione (14’) coincidenti, trattenendo un bullone grezzo (P) tra di essi, allineato sull’asse di rotazione comune (14’) dei due mandrini (14, 15).
9. 9. Metodo secondo la rivendicazione 7 o la rivendicazione 8, in cui durante la fase d) la tornitura dello stelo (P1) dei bulloni grezzi (P) avviene lungo sostanzialmente l’intera lunghezza dello stelo (P1), e utilizzando uno stesso utensile di tornitura per ciascuna passata al quale lo stelo (P1) è sottoposto, cioè senza cambiare utensile lungo un tragitto dalla testa sagomata (P4) all’estremità (P5) dello stelo (P1) o viceversa.