ITBO20100416A1

ITBO20100416A1 - Utensile rotante

Info

Publication number: ITBO20100416A1
Application number: IT000416A
Authority: IT
Inventors: Peter Militowsky
Original assignee: Cruing Italy S R L
Priority date: 2010-06-30
Filing date: 2010-06-30
Publication date: 2011-12-31

Description

UTENSILE ROTANTE

DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE

La presente invenzione si inquadra nel settore tecnico concernente gli utensili rotanti, con particolare riferimento alla modalità di evacuazione del calore prodotto in fase di lavorazione.

Sono noti una pluralità di utensili rotanti, impiegati in svariate attività industriali (ad esempio per mole, fresatrici, trapani, ecc.), ai quali, durante il loro impiego, viene trasmessa una prestabilita coppia torcente da parte di un rispettivo mandrino, a cui ciascun utensile è reso solidale mediante un apposito sistema di fissaggio.

Il mandrino risulta ovviamente azionato da opportuni cinematismi in grado di portarlo in rotazione in modo controllato da un utilizzatore o da una centralina di comando.

L’accoppiamento tra il mandrino e l'utensile è generalmente del tipo rimovibile in modo tale da poter consentire l'agevole sostituzione dell’utensile, per sopravvenuta usura ovvero per esigenza di differenti lavorazioni.

Con riferimento alla Figura 1 , un utensile secondo l'arte nota, complessivamente indicato con il riferimento 100, è generalmente costituito da uno, o più, elementi taglienti 101 (ad esempio realizzati con polveri di diamante sinterizzato) associati secondo modalità note ad un corpo di supporto metallico 102.

Il corpo di supporto 102 è sagomato secondo una geometria simmetrica rispetto all'asse di rotazione, ad esempio secondo una geometria cilindrica, e si innesta tramite un portautensile all'elettromandrino della macchina (non illustrato).

In fase di lavorazione, ad esempio durante la fresatura o la trapanatura di una superficie, le elevate velocità di rotazione dell'utensile 100 portano a sviluppare una elevata quantità di calore che tende a surriscaldare gli elementi taglienti 101 diminuendo fortemente la loro vita, generalmente stimata in ore lavorative.

Si viene pertanto a creare la necessità di limitare le velocità di rotazione dell'utensile 100, pur a fronte di un rallentamento dei processi di lavorazione, per aumentare la prospettiva di vita degli elementi taglienti 101 , vale a dire il numero di ore lavorative.

Resta sottointeso che la limitazione della velocità di rotazione comporta una forte riduzione dei rendimenti produttivi, intesi come allungamento dei tempi di lavorazione.

Laddove non sia possibile incidere eccessivamente sui rendimenti si deve accettare una minore prospettiva di vita degli elementi taglienti 101 , che comporta un aumento dei costi di produzione.

L'elevata quantità di calore sviluppata comporta inoltre le seguenti problematiche : - pericolo di mutamento e degrado delle caratteristiche e/o dell'aspetto superficiale del materiale in lavorazione da parte del tagliente;

- riduzione di vita dell'elettromandrino a causa delle alterazioni subite dal lubrificante presente nei cuscinetti del medesimo mandrino;

- probabile necessità di utilizzo di refrigerante che può risultare nocivo all'operatore.

Scopo della presente invenzione è quello di ovviare alle suddette problematiche proponendo un utensile rotante in grado di consentire un ottimale smaltimento di calore in fase di lavorazione, soprattutto in corrispondenza di elevate velocità di rotazione, assicurando in tal modo elevati rendimenti produttivi.

Un ulteriore scopo dell'invenzione è quello di proporre un utensile rotante che a parità di regime rotazionale sia in grado di garantire, rispetto alle soluzioni dell'arte nota, un'elevata prospettiva di vita degli elementi taglienti, a riduzione dei costi di produzione.

A ciò si aggiunge la volontà di proporre un utensile rotante in grado di limitare le eccessive quantità di calore sviluppate, a prevenire qualsiasi pericolo di mutamento e degrado delle caratteristiche e/o dell'aspetto superficiale del materiale in lavorazione da parte del tagliente, nonché le alterazioni subite dal lubrificante presente nei cuscinetti dell'elettromandrino, e per quanto sia possibile l'utilizzo di refrigerante.

Gli scopi sopra indicati vengono ottenuti mediante un utensile rotante del tipo comprendente un corpo di supporto sagomato sostanzialmente simmetrico rispetto all'asse di rotazione, provvisto di almeno un elemento tagliente ed organi per il fissaggio del corpo ad un mandrino, caratterizzato dal fatto di prevedere una sede ricavata nel corpo di supporto la quale si estende sostanzialmente assiale fino almeno in prossimità dell'elemento tagliente, e mezzi di evacuazione atti ad inserirsi almeno parzialmente in tale sede ed aventi conducibilità termica maggiore rispetto a quella del corpo di supporto, in modo tale da costituire una via preferenziale di evacuazione del calore prodotto dall'elemento tagliente in fase di lavorazione in allontanamento dallo stesso elemento tagliente.

Secondo particolari forme di realizzazione l'utensile rotante oggetto dell’invenzione comprende una o più delle caratteristiche seguenti, considerate singolarmente o in combinazione :

• i mezzi di evacuazione sono costituiti da una sostanza in forma liquida racchiusa ermeticamente nella sede;

• i mezzi di evacuazione sono costituiti da almeno un inserto longitudinale in forma solida, preferibilmente metallico;

• l'estensione longitudinale dei mezzi di evacuazione differisce dall'estensione longitudinale della sede;

• la sede è prevista coassiale al corpo di supporto;

• la sede è accessibile in prossimità degli organi di fissaggio al mandrino;

• la sede si estende fino in corrispondenza dell'elemento tagliente;

• sono previste una pluralità di alette radiali che si estendono simmetricamente dal corpo di supporto per aumentare la superficie di dissipazione del calore prodotto dall'elemento tagliente e convogliato dai mezzi di evacuazione; con tali alette radiali che sono preferibilmente, ma non esclusivamente, realizzate in corpo unico con il corpo di supporto;

• il corpo di supporto è previsto a geometria cilindrica rispetto all'asse di rotazione, preferibilmente ad estensione radiale variabile;

• i mezzi di evacuazione e la sede sono previsti a geometria cilindrica.

Le caratteristiche dell’invenzione saranno evidenziate nel seguito in cui vengono descritte a titolo esemplificativo alcune preferite, ma non esclusive, forme di realizzazione, con riferimento alle allegate tavole di disegno nelle quali :

- la Figura 1 illustra un utensile rotante secondo l'arte nota;

- la Figura 2 mostra una vista assonometrica frontale del proposto utensile rotante; - la Figura 3 rappresenta una vista assonometrica secondo una sezione assiale dell'utensile illustrato in Figura 2.

Con riferimento alle suddette tavole si conviene di indicare con il riferimento generale 1 il proposto utensile rotante comprendente, secondo modalità note, un corpo di supporto 3 sagomato sostanzialmente simmetrico rispetto all'asse di rotazione Y, provvisto di almeno un elemento tagliente 2 ed organi 4 per il fissaggio del corpo 3 ad un mandrino (non illustrato per semplicità).

L'utensile rotante 1 oggetto dell'invenzione prevede, in modo innovativo, una sede 5 ricavata nel corpo di supporto 3 la quale si estende sostanzialmente assiale fino almeno in prossimità dell'elemento tagliente 2, e mezzi di evacuazione 6 atti ad inserirsi in tale sede 5 ed aventi conducibilità termica maggiore rispetto a quella del corpo di supporto 3, in modo tale da costituire una via preferenziale di evacuazione del calore prodotto dall'elemento tagliente 2 in fase di lavorazione, in allontanamento dallo stesso elemento tagliente 2.

Con riferimento alla forma di realizzazione illustrata, i mezzi di evacuazione 6 sono costituiti da almeno un inserto longitudinale che può essere realizzato in materiale metallico o in qualsiasi altro materiale che consenta di massimizzare la differenza di conducibilità termica rispetto al corpo di supporto 3.

Con riferimento alla figura 3, che mostra una vista assonometrica dell'utensile rotante 1 secondo una sezione assiale, si può notare come la sede 5 sia vantaggiosamente coassiale al corpo di supporto 3 ed accessibile in prossimità degli organi 4 di fissaggio al mandrino.

L'inserto longitudinale 6 può impegnare parzialmente ovvero totalmente la sede 5 di contenimento, se non addirittura fuoriuscire da essa, a seconda delle necessità termiche.

Secondo un ulteriore forma di realizzazione, per semplicità non illustrata, la sede 5 può essere prevista estesa fino in corrispondenza dell'elemento tagliente 2.

Per aumentare la superficie di dissipazione del calore prodotto dall'elemento tagliente 2 e convogliato dall'inserto 6, sono previste una pluralità di alette radiali 30 che si estendono simmetricamente dal corpo di supporto 3, preferibilmente ma non necessariamente ricavate in corpo unico con il medesimo (Figura 3).

A titolo esemplificativo il corpo di supporto 3 è stato rappresentato a geometria cilindrica rispetto all'asse di rotazione, preferibilmente ad estensione radiale variabile, come si può constatare dalle Figure 2, 3.

Così come a geometria cilindrica sono inoltre previsti l'inserto longitudinale 6 e la rispettiva sede 5.

Le figure allegate e la descrizione fanno riferimento per semplicità ad mezzi di evacuazione 6 costituti da un inserto longitudinale in forma solida, preferibilmente metallico, ma ciò non esclude che lo stesso concetto inventivo possa essere conseguito analogamente mediante l'utilizzo di mezzi di evacuazione 6 costituiti da una qualsiasi sostanza liquida racchiusa ermeticamente nella sede 5, in grado di massimizzare la differenza di conducibilità termica rispetto al corpo di supporto 3. Da quanto sopra esposto si può agevolmente comprendere come il proposto utensile rotante sia in grado di consentire un ottimale smaltimento di calore in fase di lavorazione, soprattutto in corrispondenza di elevate velocità di rotazione, assicurando di conseguenza elevati rendimenti produttivi.

Grazie alla presenza dei mezzi di evacuazione, di natura solida ovvero fluida, aventi conducibilità termica maggiore rispetto a quella del corpo di supporto, si costituisce una via preferenziale di evacuazione del calore prodotto dall'elemento tagliente in fase di lavorazione, in modo tale da non danneggiare il medesimo elemento tagliente.

Ne deriva che a parità di regime rotazionale il proposto utensile è in grado di assicurare, rispetto alle soluzioni dell'arte nota, un'elevata prospettiva di vita dell'elemento tagliente generalmente stimata in ore lavorative.

Allo stesso modo, a parità di temperature raggiunte dall'elemento tagliente, il proposto utensile è in grado di garantire, rispetto alle soluzioni dell'arte nota, un maggior regime rotazionale.

Il proposto utensile rotante, limitando le quantità di calore sviluppate, è inoltre in grado di prevenire qualsiasi pericolo di mutamento e degrado delle caratteristiche e/o dell'aspetto superficiale del materiale in lavorazione da parte del tagliente, nonché le alterazioni subite dal lubrificante presente nei cuscinetti dell'elettromandrino, e per quanto sia possibile l'utilizzo di refrigerante.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Utensile rotante del tipo comprendente un corpo di supporto 3 sagomato sostanzialmente simmetrico rispetto all'asse di rotazione Y, provvisto di almeno un elemento tagliente 2 ed organi 4 per il fissaggio del corpo 3 ad un mandrino; caratterizzato dal fatto di prevedere una sede 5 ricavata nel corpo di supporto 3 la quale si estende sostanzialmente assiale fino almeno in prossimità dell'elemento tagliente 2, e mezzi di evacuazione 6 atti ad inserirsi almeno parzialmente in tale sede 5 ed aventi conducibilità termica maggiore rispetto a quella del corpo di supporto 3, in modo tale da costituire una via preferenziale di evacuazione del calore prodotto dall'elemento tagliente 2 in fase di lavorazione, in allontanamento dallo stesso elemento tagliente 2.
2) Utensile secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detti mezzi di evacuazione 6 sono costituiti da una sostanza in forma liquida racchiusa ermeticamente nella sede 5.
3) Utensile secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detti mezzi di evacuazione 6 sono costituiti da almeno un inserto longitudinale in forma solida, preferibilmente metallico.
4) Utensile rotante secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che l'estensione longitudinale dei mezzi di evacuazione 6 differisce dall'estensione longitudinale della sede 5.
5) Utensile secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzato dal fatto di prevedere detta sede 5 coassiale al corpo di supporto 3.
6) Utensile secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5, caratterizzato dal fatto di prevedere detta sede 5 accessibile in prossimità degli organi 4 di fissaggio al mandrino.
7) Utensile secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6, caraterizzato dal fatto che detta sede 5 si estende fino in corrispondenza dell'elemento tagliente 2.
8) Utensile rotante secondo una delle rivendicazioni da 1 a 7, caratterizzato dal fatto di prevedere una pluralità di alette radiali 30 che si estendono simmetricamente dal corpo di supporto 3 per aumentare la superficie di dissipazione del calore prodotto dall'elemento tagliente 2 e convogliato dai mezzi di evacuazione 6; dette alette radiali 30 essendo preferibilmente realizzate in corpo unico con il corpo di supporto 3.
9) Utensile rotante secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzato dal fatto di prevedere il corpo di supporto 3 a geometria cilindrica rispetto all'asse di rotazione, preferibilmente ad estensione radiale variabile.
10) Utensile rotante secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 9, caratterizzato dal fatto di prevedere i mezzi di evacuazione 6 e la sede 5 a geometria cilindrica.