ITBO960630A1

ITBO960630A1 - Metodo e macchina particolarmente per l'affilatura e la profilatura di utensili rotanti con denti formati da inserti saldati

Info

Publication number: ITBO960630A1
Application number: IT96BO000630A
Authority: IT
Inventors: Franco Accorsi
Original assignee: Franco Accorsi
Priority date: 1996-12-04
Filing date: 1996-12-04
Publication date: 1998-06-04
Also published as: IT1286804B1; DE19752140A1; ITBO960630A0

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale, dal titolo: "Metodo e macchina particolarmente per l'affilatura e la profilatura di utensili rotanti con denti formati da inserti saldati"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Il trovato tratta un metodo e la relativa macchina particolarmente per l'affilatura e la profilatura, sia nella produzione che nell'uso, di utensili rotanti con denti formati da inserti saldobrasati, in policristallino di diamante (PCD), ad esempio di seghe a disco destinate alla lavorazione del legno e dei laminati plastici, nel seguito denominate in breve: seghe. Lo spessore mai rigorosamente costante della lega di saldobrasatura ed inevitabili errori di posizionamento, fanno si che la distanza angolare tra i vari denti non sia mai rigorosamente costante. Dopo il fissaggio dei denti, la sega viene sottoposta ad una operazione di affilatura e di eventuale profilatura dei denti stessi. Questa fase di lavoro viene attualmente eseguita con una macchina dotata di una sola stazione operativa e con l'impiego di mezzi capaci di posizionare ogni dente con precisione rigorosa nei confronti di tale stazione, in modo da assicurare precisione rigorosamente ripetuta nella lavorazione di tutti i denti della sega da parte della detta stazione. Il posizionamento dei denti della sega nei confronti della stazione operativa si ottiene attualmente nei modi seguenti:

- facendo avanzare il dente da lavorare con uno spintore meccanico a corsa fissa e tenendo la sega frizionata sull'asse di rotazione;

- facendo ruotare la sega attorno al proprio asse con un sistema ci avanzamento veloce per la corsa di avvicinamento e molto lento per la fase di posizionamento finale ed impiegando un tastatore meccanico od un sensore optoelettronico per rilevare la posizione dei denti nei confronti della stazione di lavoro che interviene dopo ogni posizionamento;

- con la stessa tecnica di cui al punto precedente, ma con la stazione di lavoro che interviene dopo che ? stata effettuata la mappatura completa della distanza angolare tra i denti della sega, la quale viene memorizzata elettronicamente. Il sensore poi si neutralizza e la memoria elettronica controlla i mezzi di rotazione della sega, per posizionare con precisione ogni dente nei confronti della stazione di lavoro.

In ogni caso, le lavorazioni di profilatura e di affilatura dei centi della sega, realizzate in genere per elettroerosione, comportano attualmente tempi molto lunghi e costi considerevoli, in quanto dopo ogni rotazione completa cella sega, la stazione operativa deve essere riposizionata ed eventualmente riattrezzata per eseguire lavorazioni di rifinitura o per intervenire su altre zone dei denti della sega, il dorso, i fianchi destro e sinistro, gli smussi del fianco destro e sinistro ed altre eventuali. La lavorazione di una sega a circa settanta denti, oggi supera spesso le dieci ore. Il trovato propone di limitare sensibilmente i tempi ed i costi della lavorazione dianzi detta, con la seguente idea di soluzione. La sega viene calettata su un mandrino mosso da un sistema di precisione, a controllo elettronico della velocit? e della fase e collegato ad un processore elettronico con un software adeguato. Con almeno un tastatore o sensore, si effettua la mappatura iniziale della distanza angolare tra i denti della sega e si memorizzano i dati rilevati, come nella tecnica nota. Attorno alla sega da lavorare vengono ora collocate, in posizioni angolari note di riferimento, pi? stazioni ci lavoro, atte ad eseguire contemporaneamente lavorazioni uguali o diverse su una corrispondente quantit? di denti della sega. Tutte le stazioni di lavoro, oppure tutte meno una, sono controllate da mezzi di precisione, con comando a distanza, che possono modificare la posizione angolare di tali stazioni rispetto a quella nota di riferimento, cosi che le stazioni mobili possano adeguarsi alla reale posizione angolare dei denti via via che la sega viene ruotata attorno al proprio asse di un passo necessario per posizionare uno dei denti con precisione rigorosa nei confronti della detta stazione di riferimento. Con la soluzione di cui trattasi, i tempi di lavorazione possano essere sensibilmente ridotti rispetto alla tecnica nota. Maggiori caratteristiche del trovato, ed i vantaggi che ne derivano, appariranno meglio evidenti dalla seguente descrizione di una forma preferita di realizzazione dello stesso, illustrata a puro titolo d'esempio, non limitativo, nelle figure delle due tavole allegate di disegno , in cui:

- la fig. 1 ? uno schema di principio della macchina; - la fig. 2 ? una vista schematica ed in elevazione frontale di una delle stazioni mobili della macchina, predisposte per adattarsi alla reale posizione angolare del dente da lavorare;

- la fig. 3 illustra ulteriori dettagli .della stazione di figura 2, sezionata secondo la linea III-III.

Dalla figura 1 si rileva che la sega S viene calettata su un mandrino 1 azionato da un motoriduttor e 2 con un motore 102 ad elevata precisione di posizionamento angolare, ad esempio di tipo passo-passo, governato con interposta una interfaccia 4, da un processore elettronico 3 con idoneo software. Per limitare l'effetto ciclico di dentatura, il motore 102 potr? essere abbinato ad un riduttore 202 privo di giochi, con dentatura degli ingranaggi a profilo ben corretto e ad esempio con recupero costante dei giochi in una direzione con mezzi elastici o con motori antagonisti e con encoder di precisione sull'albero d'uscita, per rilevare e correggere eventuali errori per mezzo del complesso 3, 4.

L'apparato secondo il trovato comprende dei mezzi noti per la mappatura preventiva della distanza angolare precisa tra i successivi denti della sega S. Per questo scopo il complesso 3, 4 governa ad esempio almeno un tastatore di precisione 5, montato ad esempio su un complesso 6 di movimentazione, con relativo motore 106 di azionamento, per l'inserimento ed il disinserimento della parte attiva dello stesso tastatore sulla traiettoria di rotazione dei denti D della sega. Si posiziona la sega sul mandrino 1, con un dente D a breve distanza dal tastatore 5 collocato ad esempio nella posizione attiva come dalla figura 1 e poi, tramite l'unit? di input si impostano nel processore 3 i dati relativi alle dimensioni della sega ed al numero dei centi D, dopo di che si attiva il ciclo noto di mappatura per rilevare e per memorizzare la posizione nell'angolo giro di almeno un dente della sega e la distanza angolare che intercorre tra i successivi denti della sega stessa.

Attorno alla sega S sono previste pi? stazioni di lavoro, come indicato ad esempio e schematicamente in figura 1 con SI, S2, S3, S4, Sn. L'unico limite ? costituito dal diametro della sega S e dall'ingombro di tali stazioni, che non debbono interferire reciprocamente. Sar? possibile ad esempio attivare tutte le stazioni di lavoro con seghe di diametro notevole ed escluderne alcune nella lavorazione di seghe di piccolo diametro, tenendo presente che gli utensili delle stazioni successive potranno essere diversamente orientati nei confronti dei denti della sega, in modo da non interferire reciprocamente anche se molto vicini. Ad una stazione con un utensile che opera sulla testa di un dente della sega, pu? ad esempio seguire una stazione con un utensile che opera su un fianco di un dente successivo, oppure che agisce sempre sulla testa del dente, ma per e? seguire una lavorazione diversa da quella della stazione vicina, ad esempio una lavorazione di finitura, e che ha l'utensile diversamente orientato rispetto a quello della vicina stazione. Secondo il trovato, una delle stazioni operative, ad esempio quella SI ? sostenuta dalla struttura di supporto in una posizione angolare prestabilita e fissa, che corrisponde alla posizione zero per il programma di lavorazione della sega, sulla quale il processore 3 posiziona ciclicamente con precisione un dente della sega stessa. Tutte le altre stazioni sono poste ad una distanza angolare prestabilita e nota nei confronti della stazione principale SI ma a differenza di questa sono associate a mezzi di precisione che su comando del processore 3 possono modificare la posizione angolare di tali stazioni, per adattarla alla reale posizione angolare dei denti sui quali le stazioni stesse debbono intervenire, posizione che ? nota al processore attraverso i dati acquisiti nella fase iniziale dianzi detta di mappatura.

Ogni stazione di lavoro ? dotata di propri mezzi per regolare il senso e la velocit? di rotazione del proprio utensile, con potenza sufficiente a consentire la ravvivatura del profilo dell'utensile stesso mediante mezzi associati ad ogni stazione e non illustrati in quanto noti. Ogni stazione ? servita da un proprio generatore di energia elettroerosiva, impostabile selettivamente per eseguire operazioni di sgrossatura, di finitura od altre. Ogni stazione ? dotata di propri ugelli di erogazione del liquido refrigerante e dielettrico , predisposti in modo noto per seguire la zona in lavorazione del dente, ed anch'essi non illustrati in quanto noti. Ogni stazione ? dotata di propri mezzi per l'orientamento e per la movimentazione anche complessa dell'utensile di lavorazione e per assicurare una usura uniformemente distribuita della superficie attiva dello stesso utensile. Dal dettaglio delle figure 2 e 3 si rileva che le stazioni operative della macchina hanno l'utensile 7 montato ac esempio di precisione su una terna di gruppi guida-slitta 8, 9 e 10 ad assi ortogonali, con relative motorizzazioni 108, 109, 110. Il gruppo 8 ? parallelo all'asse del mandrino 1, mentre i gruppi 9 e 10 sono ortogonali tra loro e nei confronti del detto gruppo 8. Dalla figura 2 si rileva poi che l'utensile 7 ? montato sulla slitta del gruppo 8 in modo da poter essere diversamente orientato nei confronti della sega S, ad esempio con oscillazione su un asse 11 parallelo alla guida del gruppo 9. Questa regolazione, effettuabile manualmente dall'operatore oppure servoassistita e comandabile dal quadro della macchina, pu? essere necessaria per la forma dell'utensile della stazione e/o per la necessit? di disporre quest'ultimo ad intervenire sul dorso o sui fianchi o su altre zone dei denti della sega, ad esempio per effettuare smussi sul fianco destro o sinistro dei detti denti. Dopo essere stato eventualmente orientato con oscillazione sull'asse 11, l?utensile verr? correttamente disposto sul dente D della sega S con un adeguato spostamento di quelle necessarie delle slitte dei complessi 8, 9, 10. La guida del gruppo 10 ? montata su una struttura di supporto con possibilit? di oscillazione manuale o servoassi stita per mezzo del gruppo 112, su un asse 12 parallelo all'asse del mandrino 1. Variando l'inclinazione dell'utensile attorno all'asse 12, si varia ad esempio l'angolo di spoglia A del dorso del dente D. L'utensile 7 potr? essere adattato ad operare su seghe S di diverso diametro, con un adeguato spostamento delle slitte dei complessi 9, 10. Lo spostamento della slitta del complesso 10 sar? governato dal processore 3 che controller? la corsa attiva per la lavorazione del dente e che poi arretrer? l'utensile fuori dall'orbita dei denti D, per consentire la rotazione di un passo della sega S e la disposizione di successivi denti nei confronti delle stazioni di lavoro SI a Sn.

Nella stazione SI, l'asse di oscillazione 12 ? sostenuto dalla struttura fissa 13 della macchina. Nelle stazioni S2 a Sn l'asse di oscillazione 12 ? invece sostenuto da almeno una rispettiva leva 14 predisposta con una estremit? 114 in modo da poter compiere una oscillazione reale o virtuale sullo stesso asse del mandrino 1 e collegata con l'altra estremit? a mezzi servocomandati che possono modificare la posizione angolare della stessa leva, per adattare la posizione angolare dell'utensile della stazione a quella del dente da lavorare. A puro titolo di esempio, la leva 14 ? articolata con l'estremit? opposta a quella di fulcro, indicata con 214, ad una vite di precisione 15 con la quale potr? cooperare una madrevite a ricircolo di sfere precaricate 16, associata all'asse lento di un motoriduttore di precisione 17, con motore 117 dotato di freno, di encoder e predisposto per il controllo elettronico della velocit? e della fase. Per il motoriduttore 17 valgono le stesse considerazioni fatte in precedenza per il motoriduttore 2, per un controllo di precisione da parte del processore 3. Il riduttore 217 del complesso 17 dianzi detto ? montato sulla struttura fissa 13 con possibilit? di oscillare su un asse 18 parallelo al mandrino 1 e che dista in misura R uguale alla distanza che intercorre tra lo stesso mandrino e l'articolazione 214. Per effetto di questa uguaglianza, la misura della corda C tra le articolazioni 214 e 18 ? legata all'angolo B del settore di cerchio corrispondente alla detta corda ed avente il centro sull'asse del mandrino 1, dalla seguente equazione: sen B = C/R La leva 14 ? dotata di mezzi che normalmente la vincolano saldamente alla struttura di supporto 13, per evitare vibrazioni indesiderate all'utensile della stazione associata alla medesima leva. I mezzi in questione comprendono ad esempio un perno 19 fissato perpendicolarmente con la propria estremit? 119 sulla leva 14, che attraversa un'asola 20 prevista sulla struttura di supporto 13, arcuata con centro sull'asse del mandrino 1 e di giusta ampiezza. Il tratto di perno 19 che sporge posteriormente dalla struttura 13, entra assialmente in un cilindro 21, porta in estremit? un pistone 22 che scorre a tenuta laterale nel detto cilindro ed ? investito da dei mezzi elastici 23, ad esempio da molle a tahzza, che agiscono a compressione tra il detto pistone e la base del cilindro 21 dalla quale entra il detto perno. Da queste molle, il cilindro 21 ? normalmente spinto contro la struttura 13 e vincola saldamente a questa la leva 14. Immettendo un fluido a pressione nella camera del cilindro 21 con l'orifizio 121, il cilindro stesso si allontana dalla struttura 13, vincendo l'azione delle molle 23 e consentendo la necessaria libert? di oscillazione alla leva 14.

Resta inteso che la descrizione si ? riferita ad una forma preferita di realizzazione del trovato, con l'omissione dei dettagli costruttivi inerenti le stazioni operative che saranno adeguate al particolare tipo di lavorazione da svolgere, ai mezzi di recupero delle usure degli utensili, ai mezzi di ravvivatura degli utensili stessi, ai mezzi di misurazione e di controllo della qualit? del lavoro eseguito dalle varie stazioni, ai vari mezzi di consenso e di sicurezza, in quanto noti nel settore della tecnica di cui trattasi. Resta pertanto inteso che alla macchina descritta, possono essere apportate numerose varianti e modifiche, soprattutto costruttive, senza per altro abbandonare il principio informatore dell'invenzione, come sopra esposto, come illustrato e come a seguito rivendicato. Nelle rivendicazioni, i riferimenti riportati tra parentesi sono puramente indicativi e non limitativi dell'ambito di protezione delle stesse rivendicazioni

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Metodo per l?affilatura e la profilatura di utensili rotanti con denti formati da inserti saldobrasati, ad esempio di seghe a disco con denti diamantati, o per lavorazioni equivalenti, caratterizzato dal prevedere: - una fase nota di mappatura iniziale, per rilevare e memorizzare il numero dei denti, la posizione precisa nell'angolo giro di almeno un dente della sega e per rilevare la distanza angolare precisa tra i denti della sega stessa : - fasi successive di lavorazione contemporanea di pi? denti della sega da parte di rispettive stazioni di lavoro collocate in posizioni note attorno alla sega stessa e delle quali una ? fissa angolarmente e nei confronti di questa viene ciclicamente posizionato di precisione un dente della sega, mentre le altre stazioni sono predisposte per eventualmente modificare la loro posizione angolare rispetto a quella di riferimento, per adeguarsi alla reale posizione angolare dei denti sui quali debbono intervenire, posizione che ? nota dalla fase di mappatura iniziale.
2) Macchina per l'attuazione del procedimento di cui alla rivendicazione 1), caratterizzata dal comprendere: - un mandrino (1) su cui calettare di precisione la sega da lavorare; un motori duttore di precisione (2) per azionare il detto mandrino, con eventuale encoder e con motore (102) a controllo elettronico cella velocit? e della fase e con eventuali mezzi per la correzione automatica dello spostamento angolare; - un processore elettronico (3) con apposita interfaccia (4), che governa il funzionamento del detto motoriduttore (2) e di tutti i motori e gli attuatori presenti nella macchina e che allo scopo ? dotato di un apposito programma di lavoro e che pu? essere programmato con le variabili relative al numero dei denti, al diametro della sega ed altre eventuali; - almeno un tastatore (5) di precisione, con relativi mezzi di movimentazione, collocato in una posizione angolare nota e contro il quale vengono posizionati ad uno alla volta i denti della sega per rilevare, attraverso i detti mezzi di governo (3, 4) del detto motoriduttore (2), la distanza angolare che intercorre tra ogni successivo dente della sega e la posizione nell'angolo giro di almeno un dente della stessa sega; - pi? stazioni di lavoro (SI, S2, S3, S4, Sn) poste attorno alla sega da lavorare, per eseguire contemporaneamente ed in modo autonomo lavorazioni di sgrossatura e/o di finitura sulle diverse zone di altrettanti denti della stessa sega, essendo tali stazioni dotate dei vari movimenti necessari per poter essere correttamente orientate nei confronti dei denti, per poter eseguire in modo noto la o le corse necessarie di lavoro e di arretramento, per poter compiere le necessarie fasi note di ravvivatura degli utensili e per poter operare su seghe di diverso diametro e con diverso numero di denti, essendo previsto che una delle dette stazioni (Si) abbia un posizionamento angolare fisso, noto e che le altre stazioni (S2-Sn) abbiano un posizionamento angolare di riferimento noto nei confronti della detta stazione fissa e siano predisposte ed associate a mezzi che a comando del processore (3) che governa la macchina, possono modificare con precisione la posizione angolare di tali stazioni, per far si che quando un dente della sega viene posizionato con precisione nei confronti della detta stazione fissa, le dette stazioni mobili si adeguino con precisione alla posizione angolare dei denti ad esse attestati e sui quali debbono intervenire, posizione che ? nota al processore attraverso la detta fase iniziale di mappatura ed in riferimento alla stazione fissa.
3) Macchina secondo la rivendicazione 2), in cui le stazioni (S2-Sn) angolarmente mobili, sono montate ognuna sulla parte intermedia di almeno una rispettiva leva (14) che con una estremit? pu? oscillare in modo reale ? virtuale attorno all'asse del mandrino (l) sul quale ? calettata la sega da lavorare e che con l'altra estremit? ? articolata ad una vite di precisione (15) con la quale coopera una madrevite a ricircolo di sfere precaricate (16), azionata da un motoriduttore (17) con riduttore di precisione, con mezzi per il recupero dei giochi e per la eventuale correzione degli errori e con un motore elettrico dotato di freno, di encoder e predisposto per il controllo elettronico della velocit? e della fase da parte del processore centrale (3), essendo tale motoriduttore articolato alla struttura di supporto (13) della macchina, con una distanza (R) dallo asse del mandrino uguale a quella che intercorre tra il fulcro ? l'opposta articolazione d'estremit? della detta leva, cos? che lo spostamento angolare della leva stessa possa essere desunto attraverso un facile algoritmo.
4) Macchina secondo la rivendicazione 3), in cui sono previsti dei mezzi (19-23) per fissare stabilmente alla struttura di supporto (13), la leva (14) di ogni stazione angolarmente mobile, per impedire alla stessa stazione movimenti indesiderati quando viene attivata, essendo i detti mezzi disattivabi 1i automaticamente dal processore generale (3) prima di ogni correzione automatica della posizione angolare della detta leva.
5) Macchina secondo la rivendicazione 4), in cui la leva (14) che porta la stazione operativa mobile ? dotata in solido e perpendicolarmente di un perno (19) che attraversa un'asola arcuata (20) ricavata sulla vicina struttura di supporto (13), avente adatta ampiezza e con centro di curvatura sull'asse del mandrino con la sega, ed il detto perno essendo dotato sull'estremit? libera di un pistone (22) che scorre a tenuta laterale in un cilindro (21) chiuso alle estremit?, dotato di mezzi elastici (23) che normalmente lo spingono contro la detta struttura di supporto per vincolare a questa la detta leva (14), ed essendo previsto che immettendo un fluido compresso nella camera opposta a quella coi mezzi elastici, il detto cilindro si allontana dalla struttura di supporto e consente libert? di spostamento alla detta leva.
6) Metodo e macchina particolarmente per l'affilatura e la profilatura dei denti saldobrasati di utensili rotanti, ad esempio dei denti diamantati delle seghe a disco, concepiti e realizzati in tutto o sostanzialmente come descritto, come illustrato e per gli scopi su esposti .