IT8224639A1

IT8224639A1 - Macchina utensile a portautensile allungato e utensile ruotante

Info

Publication number: IT8224639A1
Application number: IT1982A24639A
Authority: IT
Original assignee: Ae Plc
Priority date: 1981-12-07
Filing date: 1982-12-06
Publication date: 1984-06-06
Also published as: IT8224639A0; FR2517583A1; ZA829003B; DE3245053A1; GB2112679A; JPS58126007A; IT1153378B

Description

"MACCHINA UTENSILE A PORTAUTENSILE ALLUNGATO E UTENSILE RUOTANTE"?

RIASSUNTO

Una macchina utensile comprende un portautensile allungato fissato ad un estremo e recante un attacco per utensili all'altro estremo? Il portautensile ed un pezzo in lavorazione vengono fatti girare l'uno rispetto all'altro e, per poter cambiare la posizione dell'utensile rispetto al portautensile per il pezzo, sono previsti mezzi di deflessione atti ad agire sul portautensile tra l'estremo fisso e l'attacco per l'utensile onde deflettere il portautensile di una quantit? prefissata.

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda una macchina utensile, in particolare del tipo in cui un pezzo in lavorazione ed un utensile ruotano uno rispetto all'altro per eseguire una lavorazione sul pezzo e comprendente un portautensile allungato fissato ad un estremo e recante all'altro estremo un attacco per l'utensile.

In una macchina utensile convenzionale, il movimento del portautensile avviene mediante spostamento di una slitta trasversale, sulla quale ? montato il portautensile, da parte di motori che agiscono tramite -viti conduttrici 0 viti madre. Una macchina utensile siffatta ? in gra do di lavorare adeguatamente pezzi in rotazione che debbano presentare nel senso della loro lunghezza una sezione trasversale circolare costante. Un attacco consimile per il portautensile pu? essere usato allorquando il pezzo sia tenuto immobile e l'utensile fatto girare per lavorare un foro nel pezzo. Anche in questo caso, la disposizione ? in grado di lavorare adeguatamente fori a sezione circolare costante nel senso della lunghezza del foro stesso.

Entrambe queste disposizioni presentano lo svantaggio che, a motivo dell'inerzia dell'attacco, delle viti conduttrici e dei motori, esse non permettono di cambiare rapidamente durante la lavorazione la posizione dell'utensile, per cui non possono essere adottate per eseguire gradini nella superficie lavorata del pezzo o per eseguire profili non circolari, se non a bassissime velocit?.

"Secondo un primo ?aspetto dell'invenzione, si prevede una macchina utensile, in cui un pezzo ed un utensile ruotano l'uno rispetto allo altro per eseguire una lavorazione sul pezzo, e del tipo comprendente un portautensile allungato fissato in corrispondenza di un estremo e provvisto di un attacco per utensile in corrispondenza dell'altro estremo, caratterizzata dal fatto che mezzi di deflessione del portautensile agiscono sul portautensile fra l'estremo fisso e l'attacco per l'utensile allo scopo di deflettere il portautensile durante la lavorazione in modo da variare la po? sizione dell'utensile rispetto all'estremo fisso di una quantit? prefissata.

In una forma di attuazione preferita, il portautensile pu? essere formato da due organi allungati di materiali differenti, vincolati assieme in relazione di affiancamento, i mezzi di deflessione del portau? tensile comprendendo mezzi per produrre un campo magnetico attorno al portautensile, i materiali degli organi essendo tali per cui una variazione di lunghezza magnetostrittiva indotta negli organi dai mezzi a campo magnetico produce detta deflessione del portautensile.

In un'altra forma di attuazione preferita, il portautensile ? girevole attorno alla sua lunghezza ed i mezzi di deflessione del portautensile comprendono un peso eccentrico montato sul portautensile tra l'estremo fisso e l'attacco per l'utensile, per far s? che il portautensile venga deflesso mentre ruota, e comprendono inoltre mezzi per applicare una forza .prefissata diretta radialmente verso l'interno attorno al portautensile rotante in detto percorso deflesso onde determinare il luogo geometri co descritto dall'attacco dell'utensile.

Secondo un ulteriore aspetto dell'invenzione, si prevede ima alesatrice per lavorare la superficie interna di un pezzo tenuto immobile e del tipo comprendente una barra Alesatrice flessibile allungata, mezzi di trasmissione del moto impegnanti la barra alesatrice in corrispondenza di un suo estremo per indurla in rotazione, caratterizzata dal fatto che mezzi per applicare una forza controllata alla barra alesatrice sono interposti fra gli estremi per flettere la barra alesatrice durante la sua rotazione, cambiando in tal modo la posizione di un utensile montato sulla barra alesatrice di una quantit? prefissata rispetto al pezzo.

Quanto segue ? una descrizione pi? dettagliata di due forme di attuazione dell'invenzione, date a titolo di esempio con riferimento agli annessi disegni, dove :

l? figura 1 ? una elevazione laterale schematica di una macchina utensile impiegante l?effetto magnetostrittivo per posizionare un portautensile della macchina;

la figura 2 ? una elevazione laterale schematica di una macchina utensile includente un portautensile che porta un peso eccentrico ed utilizzante un cuscinetto fluido per il posizionamento del portautensili;

la figura 3 ? una vista in sezione radiale del cuscinetto fluido che circonda il portautensile della macchina utensile di figura 2j

la figura 4 ? ima vista in sezione longitudinale del cuscinetto fluido della figura 3;

la figura 5 ? una vista simile alla figura 3? ma illustrante l?uso di molle idrauliche per il posizionamento del portautensili; e

la figura 6 ? ima vista simile alla figura 3? ma illustrante l?uso di una camma eccentricaperil posizionamento del portautensile.

Facendo riferimento in primo luogo alla macchina utensile della figura 1, detta macchina presenta una testa 10 includente un mandrino 11 per reggere e mettere in rotazione un portautensile allungato 12. Una slitta trasversale 13 della macchina utensile porta il pezzo 14 da lavorare.il portautensile 12 ? fissato al mandrino 11 ad un estremo,mentre l?altro estremo porta un diamante od altro utensile opportuno 15 in un attacco dello utensile 16. Il portautensile 12 ? disposto per giacere .parallelo all?asse di un foro nel pezzo da lavorare.

Il portautensili 12 ? ricavato da due listelli 12a, 12b di materiali differenti uniti fianco a fianco in un piano normale alla direzione in cui si richiede movimento dell'utens?le. La giunzione pu? essere .ottenuta con adesivo oppure mediante saldatura od sinch?, come preferito, mediante vincolo a diffusione per garantire che i due listelli 12a, 12; b risultino intimamente collegati fra di loro. I metalli dei listelli 12a, 12b vengono scelti in modo che uno di essi subisca in un campo magnetico una variazione di lunghezza di un ordine di grandezza diverso dalla variazione di lunghezza subita dall'altro nel medesimo campo magnetico. Questo effetto viene definito magnetostrizione. Di preferenza, uno aumenta di lunghezza, mentre l'altro diminuisce di lunghezza.

Coppie idonee di metalli sono il nichelio ed il ferro puro, il nichelio ed una lega al 50% di ferro ed al 50% di nichelio, nichelio ed una lega al 50$ di cobalto ed al 50$ di ferro, nichelio ed una lega al 70% di cobalto ed al 30% di ferro. Tutte le percentuali si intendono in peso. Apparir? evidente come questa elencazione non esaurisca tutte le possibilit? e come si possono usare anche altre coppie di materiali rispondenti allo scopo.

11 portautensile 12 ? circondato da una bobina elettrica 17 fra l'estremo fisso e l'attacco 16 dell?utensile. La bobina 17 pu? essere avvolta direttamente sul portautensile 12 oppure pu? essere avvolta su un foggiatore a parte, lasciando fra il foggiatone ed il portautensile 12 spar? zio sufficiente a consentire il movimento del portautensil? 12. La bobina 17 ? collegata ad una alimentazione di corrente elettrica 18 che ? in grado di erogare una corrente continua od una corrente alternata la cui frequenza ed ampiezza possono essere variate. Per esempio, ? possibile usare un oscillatore a frequenza variabile 19 collegato alla bobina 17 tramite un amplificatore di potenza 20.

Si comprender? bene come, dato che soltanto la porzione del portautensile 12 all'interno della bobina 17 subisce gli effetti della magnetostrazione, solamente questa parte richiede di essere ricavata dai metalli magnetostrittivi scelti. L'estremit? del portautensile 12 che porta l'utensile pu? essere di acciaio dolce.

Il portautensile 12 pu? essere serrato per ridurre od impedire vibrazioni indesiderate, quali battiti. Questo smorzamento pu? realizzarsi in forma di listelli sottili di acciaio posti su entrambi i lati del portautensile.

. Nell'uso, la macchina utensile viene adoperata come segue. Il portautensile 12 viene messo in rotazione nella testa 10 ed il pezzo 14 viene spostato sulla slitta trasversale 13 fino ad una posizione di riferimento rispetto all'utensile. Una corrente prefissata viene applicata alla bobina 17 e l'effetto di magnetostrizione sulla parte bimetallica del portautensile 12 fa deflettere il portautensile 12 in direzione normale al piano della giunzione fra i due listelli metallici 12a, 12b. L'ordine di gran dezza della deflessione ? proporzionale alla intensit? del campo magnetico generato dalla bobina 17 e pertanto ? possibile ottenere una deflessione desiderata controllando l'oscillatore a frequenza variabile 19. In tal modo, si riesce a lavorare con l'utensile 15 una superficie circolare del raggio richiesto sul pezzo.

Apparir? evidente come la posizione dell'utensile 15 possa rimanere costante per tutta l'operazione di lavorazione oppure possa essere variata ad istanti diversi durante l'operazione stessa, per produrre un pezzo finito di sezione circolare che varia nel senso della sua lunghezza. In alternativa, la posizione dell'utensile 15 pu? essere variata durante un giro del pezzo per produrre un pezzo con sezione non circolare. Le variazioni di corrente richieste per produrre sezioni variate siffatte possono essere controllate da un "computer" 21.

Si comprender? come il portautensile 12 non esiga di essere fatto ruotare. E* possibile ruotare invece il pezzo e, girando il portautensile 12 di 90?, questo pu? essere disposto in un piano normale all'asse di rotazione del pezzo ter operare come utensile tornitore sulla, superfieie esterna del pezzo. Superfici a sezione variabile possono essere ottenute come descritto qui sopra.

La deflessione del portautensile 12 ? legata alla temperatura, e per questo motivo si potr? prevedere un impianto di raffreddamento 22 atto a garantire che la temperatura del portautensile rimanga generalmente costante. In alternativa, si potr? prevedere un sistema, quale il "computer" 21 * per compensare gli effetti delle . variazioni di temperatura nel tempo.

Piacendo ora riferimento alle figure 2, 3 e 4? la macchina utensile comprende un basamento 30 che presenta una testa 31 sulla quale ? girevole un mandrino 33. Un pezzo 34? come ad esempio un pistone in cui si debba lavorare il foro 35 dello spinotto, viene montato su una slitta nobile 42 in corrispondenza di un?estremit? del basamento 30 opp?sta alla . testa 31 ?

Un portautensile in forma di barra alesatrice allungata 36 di sezione circolare (vedere figura 3) presenta una estremit? trattenuta in modo fissa nel mandrino 33 e porta un utensile 37 montato in un portautensile 38 in corrispondenza dell'altra estremit?. Un peso 39 viene montato eccentricamente sulla barra alesatrice 36, in posizione intermedia alle estremit?

Un cuscinetto fluido 40 circonda la barra alesatrice 36 in posizione intermedia alle estremit? ed adiacentemente al peso eccentrico 39? essendo fissato sul basamento 30. Il cuscinetto fluido 40 non si trova in accoppiamento stretto attorno alla barra alesatrice 36? come si pu? notare meglio in figura 3,per consentire la deflessione della barra 36. Il cuscinetto fluido 40 include otto coppie di orifizi 41? le coppie essendo distanziate; equiangolarmente attorno alla barra alesatrice 36? con orifizi di ciascuna coppia distanziati assialmente come illustrato in figura 4* Ciascuna coppia di orifizi 41 ? collegata ad una sorgente di fluido sotto pressione? per esempio aria, oppure un liquido sotto pressione. L?alimentazione di fluido a ciascuna coppia di orifizi 41 ? controllabile separatamente, in modo che la pressione del fluido emergente dagli orifizi pu? essere variata in pari misura oppure in misura diversa. Questo controllo pu? essere ottenuto mediante servovalvole poste sotto il controllo di un "computer 43"?

E* possibile prevedere un impianto o sistema di controllo in reazione 44 per confrontare il luogo geometrico reale dell?utensile 37 con un luogo geometrico desiderato e per regolare la forza diretta radialmente verso l?interno in conformit? al confronto eseguito.

Bell?uso, la macchina delle figure 2, 3 e 4 funziona come segue. Il mandrino 33 viene indotto in rotazione in modo che la barra alesatrice 36 giri attorno alla sua lunghezza. A motivo della presenza del peso eccentrico 39? l?asse della barra alesatrice subisce anche una deflessione, vale a dire tende a generare attorno all?asse di rotazione della testa 31 una superficie di rivoluzione conica curva. Il diametro massimo di questo cono si trover? in corrispondenza dell?estremit? del portau tensile 36 che porta l?utensile 37? mentre l?estremit? del portautensile 36 che rimane trattenuta nel mandrino 33 non subisce alcuna deflessione.

Il cuscinetto fluido 40 interviene a regolare questa defles sione rotante applicando una forza controllata diretta radialmente verso 1* interno alla barra alesatrice 36. Se la pressione del fluido emergente dagli orifizi 41 ? la stessa per tutti gli orifizi, l'utensile 37 descrive un cerchio il cui raggio dipende dalla pressione del fluido (vedere figura 3)? Se per? la pressione del fluido emergente dagli orifizi 41 ? diseguale, l?utensile 37 descrive una traiettoria non circolare la cui forma pu? essere controllata regolando l'erogazione di fluido agli orifizi.

In questo modo, l?utensile 37 pu? essere usato per sagomare il foro 35 per lo spinotto del pistone 34 secondo una qualsiasi seziono richiesta nel senso della sua lunghezza. La sezione potr? essere circolare od ovale o di un'altra forma richiesta qualsiasi. Il cuscinetto fluido 40 viene cos? a fungere da camma la cui forma pu? essere variata durante il processo di lavorazione od essere mantenuta costante per tutto il processo stesso.

Apparir? evidente come la forza diretta radialmente verso l'in temo non debba essere applicata necessariamente da un cuscinetto fluido. Per esempio pu? essere applicata da una pluralit? di molle idrauliche 45 (figura 5) di rigidit? dinamica variabile e disposte ad intervalli distanziati angolarmente attorno al portautensile. Come alternativa, pu? essere applicata da una superficie a camma 46 impegnata dalla barra alesatri

Claims

RIVENDICAZIONI

1. Macchina utensile in cui un pezzo ed un utensile ruotano mio rispetto all'altro per eseguire una operazione di lavorazione sul pezzo, nonch? del tipo comprendente un portautensile allungato fissato in corrispondenza di una estremit? e presentante tua attacco per l'utensile in corrispondenza dell'altra estremit?, caratterizzata dal fatto che mezzi di deflessione del portautensile (17 figura 1 ; 39? 40 figura 2 ; 39? 45 figura 5; 39, 46 figura 6) agiscono sul portautensile (12 figura 1; 36 figure 2, 5 e 6) fra l'estremit? fissa e l'attacco per l'utensile (16 figura 1j 38 figura 2) allo scopo di deflettere il portautensile durante la lavorazione in modo da variare la posizione dell'utensile (15 figura 1; 37 figura 2) rispetto all'estremit? fissa di un ordine di grandezza prefissato.

2. Macchina utensile secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il portautensile ? costituito da due organi allungati (l2a, 12b) di materiali differenti vincolati assieme in relazione di affiancamento, i mezzi di deflessione del portautensile comprendendo mezzi (17) atti a produrre attorno al portautensile un campo magnetico, i materiali degli organi essendo tali per cui la variazione magnetostrittiva di lun ghezza indotta negli organi dai mezzi a campo magnetico produce detta deflessione del portautensile,

3. Macchina utensile secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che i mezzi a campo magnetico comprendono una bobina (17) disposta attorno al portautensile, fra la sua estremit? fissa e quella di attacco dell'utensile,

4. Macchina utensile secondo la rivendicazione 2 o la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che ? previsto un impianto di raffreddamento (22) per mantenere sostanzialmente costante la temperatura del port autensile durante la lavorazione,

5. Macchina utensile secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 4? caratterizzata dal fatto che ? prevista una disposizione di smorzamento per smorzare deflessioni indesiderate del portautensile,

6. Macchina utensile secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 5, caratterizzata dal fatto che i metalli del portautensile (12 ) sono ferro puro per un organo e nichelio per l'altro organo,

7 Macchina utensile secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 5? caratterizzata dal fatto che i metalli del portautensile (12) sono nichelio per un organo ed una lega al di ferro e al 50% di nichelio (in peso) per l'altro organo.

8, Macchina utensile secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 5, caratterizzata dal fatto che i metalli del portautensile (12) nono nichelio per un organo ed una lega al 50% di cobalto e 50% di ferro (in peso) per l*altro organo.

9* Macchina utensile secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 5? caratterizzata dal fatto che i metalli del portautensile (12) sono nichelio per un organo ed una lega al 70$ di cobalto e 30$ di ferro (in peso) per l'altro organo.

10. Macchina utensile secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 9? caratterizzata dal fatto che il portautensile ( 12 ) ruota attorno alla propria lunghezza durante la lavorazione, il pezzo (14 ) essendo tenuto immobile.

11. Macchina utensile secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 9? caratterizzata dal fatto che il portautensile (12) non ? girevole, mentre il pezzo (14) ruota durante la lavorazione.

12. Macchina utensile secondo la rivendicazione 1 , caratterizzata dal fatto che il portautensile (36) ? girevole attorno alla propria lunghezza e che i mezzi di deflessione del portautensile comprendono un peso eccentrico (39) montato sul portautensile fra l'estremit? fissa e l'attacco per l'utensile allo scopo di provocare la deflessione del portauten-1P mentre ruota, e comprendono inoltre mezzi (40) per applicare una forza o pi? forze prefissate dirette radialmente verso l 'interno attorno al portautensile ruotante in detta traiettoria deflessa per determinare il luogo geometrico descritto dall'attacco per l'utensile.

?3. Macchina utensile secondo la rivendicazione 12, caratterizzata dal fatto che il port autensile (36) ha sezione trasversale circolare, i mezzi applicatoli, di forza comprendendo un cuscinetto d'aria disposto .attorno al portautensile con un intervallo di separazione per consentire la deflessione del portautensile, l?aria applicando detta forza attorno al portantensile in modo che l'attacco per l'utensile descriva un luogo geometrico richiesto,

14. Macchina utensile secondo la rivendicazione 12, caratterizzata dal fatto che i mezzi applicatori di forza comprendono una pluralit? di molle idrauliche (45) di rigidit? dinamica variabile disposte ad intervalli distanziati angolarmente attorno al portautensile (36) per applicare una forza attorno al portautensile (36) per cui l'attacco per l'utensile descrive un luogo geometrico richiesto.

15* Macchina utensile secondo la rivendicazine 12, caratterizzata dal fatto che i mezzi applicatori di forza comprendono una superficie a camma (46) impegnata dal portautensile (36) per costringere il portautenei le in una traiettoria prefissata, la forma della superficie a camma essendo variabile durante la rotazione del portautensile per variare il luoo go geometrico dell'attacco per l'utensile.

16. Macchina utensile secondo ima qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 15, caratterizzata dal fatto che ? previsto un sistema di controllo (18, 19, 20, 21 figura 1 ; 43, 44 figura 2) per controllare la deflessione applicata dai mezzi di deflessione del portautensile.

17. Macchina utens?le secondo la rivendicazione 16, caratterizzata dal fatto che i mezzi di controllo controllano i mezzi di deflessione del portautensile per applicare una deflessione costante per tutta la durarta di una operazione di lavorazione del pezzo.

18. Macchina utensile secondo la rivendicazione 16 o rivendicazione 17, caratterizzata dal fatto che i mezzi di controllo controllano i mezzi di deflessione del portautensile per applicare una deflessione che varia nell?ambito di un giro dalla rotazione relativa fra di essi?

19 Macchina utensile secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 16 a 18,caratterizzata dal fatto che i mezzi di controllo controllano i mezzi di deflessione del portautensile per applicare una deflessione che varia dopo un numero prefissato di numeri prefissati di giri della rotazione relativa fra di essi, nell'ambito di una operazione di lavorazione,

20, Macchina utensile secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da l6a 19? caratterizzata dal fatto che il sistema di controllo ? un sistema di controllo elettronico,

21, Macchina utensile secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 16 a 20, caratterizzata dal fatto che i mezzi di controllo includono un "computer"(21 figura 1;43 figura 2) per dare una posizione richiesta dell'attacco per l?utensile,

22, Macchina alesatrice per lavorare la superficie interna di un pezzo tenuto immobile, del tipo comprendente una barra alesatrice flessibile allungata, mezzi di trasmissione del moto impegnanti la barra alesatrice in corrispondenza di una estremit? di questa per indurre la barra alesatrice in rotazione, ed un portautensile in corrispondenza dell?altra estremit? della barra alesatrice, caratterizzata dal fatto che mezzi (17 figura 1; 39I 40 figura 2; 39i45 figura 5; 39? 46 figura 6) per applicare lina forza controllata alla barra alesatrice (12 figura 1; 36 figura 2) sono disposti in posizione intermedia alle estremit? per flettere la barra alesatrice durante la sua rotazione, variando cos? la posizione di un utensile (15 figura 1j 37 figura 2 ) montata sulla barra alesatrice di una quantit? prefissata rispetto al pezzo ( 14 figura 1 ; 34 figura 2).