ITBO970283A1 - Metodo ed apparato per raffreddare e per lubrificare con liquido ad al ta o altissima pressione, gli utensili di taglio per torni od altre ma - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale, dal titolo: "Metodo ed apparato per raffreddare e per lubrificare con liquido ad alta o altissima pressione, gli utensili di taglio per torni od altre macchine di lavorazione dei metalli, anche per agevolare l'evacuazione dei trucioli"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La vita di un utensile adibito al taglio dei metalli e la qualità della stessa lavorazione di taglio, ad esempio nei processi di tornitura e fresatura, sono strettamente dipendenti dal calore che si genera nella zona di contatto tra il bordo di taglio della placchetta di metallo duro che forma l'utensile ed il materiale in lavorazione. Più elevata è la temperatura di lavorazione, minore è la vita della placchetta e peggiore è la qualità della lavorazione meccanica. Per queste ragioni, nelle lavorazioni di tornitura e di fresatura, è da sempre noto irrorare sul bordo di taglio della plac-chetta dell'utensile e conseguentemente anche sulla zona del materiale che viene tagliata, un getto di liquido usualmente composto da acqua e da particolari olii emulsionabili di lubrificazione, per raffreddare l'utensile e per migliorare la qualità della lavorazione. Questo getto di liquido 3 in genere a bassa pressione.

Il sistema usuale di raffreddamento e di lubrificazione delle placchette degli utensili di taglio dei metalli, ha dei limiti notevoli in quanto è in grado di abbassare di poco la temperatura del bordo di taglio della placchetta, mediamente di non oltre il 10-15%. Vi sono poi problemi di tipo ecologico legati all'impiego degli olii emulsionabili di lubrificazione, che sotto l'effetto del riscaldamento producono gas nocivi e che quando sono esausti on posssono essere scaricati nelle fogne.

Recenti studi hanno dimostrato che è possibile abbassare la temperàtura del bordo di taglio dell'utensile fino al 40-45%, usando un getto anche di sola acqua, indirizzato ad alta pressione tra il bordo di taglio dell'utensile ed il truciolo di metallo che tale bordo produce nel contatto col pezzo in lavorazione. Sono evidenti i vantaggi che derivanno da questa soluzione, anche per la possibilità di impiegare solo acqua. Gli esperimenti sono stati condotti con pressioni variabili da 50 a 300 Bar, usando un ugello di erogazione del getto d'acqua, Ìndipendente dall’utensile e dotato di più sistemi polivalenti di registro, che consentivano di orientare l'ugello stesso con estrema precisione nel punto voluto.

Il trovato intende perfezionare questa tecnica e renderla di più facile applicazione industriale, con la seguente idea di soluzione. Un flusso d'acqua ad alta od altissima pressione viene canalizzato attraverso un condotto ricavato longitudinalmente nel portautensili ed almeno un getto di adatta portata del detto liquido viene iniettato in corrispondenza del bordo di taglio della placchetta e contro il truciolo in formazione, attraverso almeno un piccolo canale ricavato nella stessa placchetta.

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 di esempio, non limitativo, nelle figure dell'unica tavola allegata di disegno, in cui:

- la fig. 1 è una vista in elevazione frontale di un portautensile di tornitura con placchetta di metallo duro, perfezionati secondo gli scopi di cui trattasi;

- la fig. 2 illustra ulteriori dettagli dell'apparato di figura 1 sezionato trasversalmente secondo la linea II-II;

- la fig. 3 è una vista in pianta di una placchetta di metallo duro per utensili di tornitura, provvista di canalizzazioni di erogazione del getto d'acqua diversamente orientate ed attestate rispetto a quelle della placchetta dell'apparato di figura 1.

Nelle figure 1 e 2, con 1 è indicato un portautensili del tipo usualmente impiegato nei sistemi di tornitura in cui il pezzo da lavorare P ruota in relazione all'utensile. Il portautensili 1 è dotato nella parte terminale di una sede nota 101 nella quale è montata col necessario orientamento e con la necessaria sporgenza la placchetta di metallo duro 2, trattenuta in sito dai mezzi noti di staffaggio 3. Secondo il trovato, in corrispondenza del bordo di taglio 102 della placchetta 2, in posizione tale da non pregiudicare la resistenza meccanica di tale bordo, sulla faccia anteriore della stessa placchetta è aperta l'estremità 104 di un piccolo canale 4, che attraversa la placchetta medesima e che con l'altra estremità 204 è aperto su un fianco della placchetta che è a contatto con una parete della detta sede 101 del portautensili, sulla quale parete è aperto, in allineamento col detto canale 4, un canale 5 attestato ad un canale 6 ricavato longitudinalmente nel portautene ili. L'estremità inferiore del canale 6, se inizialmente aperta, viene chiusa da un tappo 7 e l'estremità superiore dello stesso canale 6 è aperta nel codolo di attacco del portautensili, dove si collega ad un circuito di mandata dell'acqua ad alta pressione, ricavato nella torretta portautensili, con soluzioni note, ad esempio come illustrato nella domanda di brevetto italiana n° B093 000207 a nome della stessa richiedente. Nelle prime esperienze condotte dalla richiedente, il canale 4 è stato ricavato per elettroerosione , ma resta inteso che potrà essere realizzato con qualsiasi altra adatta tecnica. Buoni risultati sono stati ad esempio ottenuti col seguente dimensionamento del canale 4: Diametro circa Imm; Angolo di incidenza A rispetto alla faccia anteriore della placchetta, circa 20°; Distanza D dell'asse del canale 4 dal fianco vicino 202 della placchetta, circa 2,25mm. Resta comunque inteso che il dimensionamento e la collocazione dianzi detta del canale 4, sono puramente indicativi e possono essere ampiamente modificati. Non è escluso che la parte terminale del canale di deriva-zione 5, attestata al canale 4, sia allargata per formare una sede nella quale poter collocare un anello indicato schematicamente in figura 1 con segno a trattini e con 8, realizzato con un qualsiasi materiale adatto a fungere da anello di collegamento con suffi-cienti doti di tenuta tra i detti canali. Il funziona-mento dell’apparato descritto è semplice ed evidente.

Il truciolo T prodotto dalla placchetta 2 nella lavorazione del pezzo P, immediatamente dopo la formazione, paesa davanti al potente getto d'acqua ad alta pressione che esce dal canale 4 il quale è orientato in modo tale che il getto stesso urti il truciolo stesso che viene cosi rotto immediatamente dopo la formazione, mentre una parte del potente getto d'acqua, lambendo il truciolo T e la faccia in vista della placchetta 2, giunge Bino al bordo di taglio 102 della placchetta stessa sottraendogli calore fin dall'origine. Poiché il getto d'acqua attraversa la placchetta 2, 3 evidente come questa risulti efficacemente raffreddata, anche in profondità e non Bolo superficialmente come nella tecnica nota.

Poiché le placchette 2 sono usualmente predisposte con due bordi di taglio contrapposti 102, di cui uno di riserva, per ogni bordo 102 è previsto un canale 4 di erogazione del liquido di raffredamento ad alta od altissima pressione (vedi oltre), come illustrato nella figura 1.

All'apparato come descritto, possono essere apportate numerose varianti e modifiche costruttive, le quali possono ad esempio riferirsi al fatto che come illustrato nella figura 3, i canali di raffreddamento 4 siano inclinati rispetto al fianco 202 della placche tta, in modo che il getto d'acqua da essi erogato risulti sostanzialmente centrato nei confronti del bordo di taglio 102,come indicato schematicamente dalla freccia 9. Secondo un'altra variante, l'estremità 104 dei fori di scarico del getto d'acqua in pressione, può essere molto più vicina al bordo 102 di quanto illustrato nei disegni o può costituire essa stessa parte del bordo di taglio. Secondo un'altra variante illustrata nella figura 2 con segno a trattini, in combinazione al canale 4 ed in derivazione con questo, può essere previsto un canale supplementare 10 che si apre sul fianco della placchetta prossimo al bordo di taglio 102, per meglio indirizzare verso questo e sulla zona di lavoro del pezzo P il liquido di raffreddamento ad alta pressione. Secondo un'altra variante, non illustrata nei disegni in quanto intuibile, l'estremità 204 del canale 4 può essere aperta sulla faccia posteriore della placchetta, che appoggia sul fondo della sede 101 del portautensili , dove sarà aperto il canale di mandata 5.

Risultati migliori potranno essere infine raggiun-ti con l'erogazione di getti d'acqua a valori di pressione decisamente superiori di quelli attuali, ad esem-pio fin sull'ordine dei 1000 Bar. Queste e tutte quelle varianti ed equivalenze tecniche che sono intuibili dai tecnici del ramo, non esulano dall'ambito del trovato come descritto, 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 (12)

1. RIVENDICAZIONI 1} Metodo per il raffreddamento e per la lubrificazione con un liquido ad alta pressione, degli utensili di taglio per torni od altre macchine per la lavorazione dei metalli, anche allo scopo di agevolare l'evacuazione dei trucioli, del tipo in cui un getto d'acqua ad alta pressione viene indirizzato nella zona di lavorazione dell'utensile e del pezzo in fase di lavorazione, tra il bordo di taglio ed il truciolo del metallo asportato, anche allo scopo di rompere il truciolo stesso all'atto della formazione, per facilitarne poi l'evacuazione caratterizzato dal fatto che il detto getto di acqua e/o d’altro adatto liquido, prima dell'erogazione e prima di lambire la superficie esterna della placchetta di metallo<- >duro (2) che forma l'utensile, attraversa almeno una canalizzazione (4) ricavata nella placchetta stessa, in modo da determinare un raffreddamento anche interno e quindi molto efficace della placchetta medesima.
2. 2) Metodo secondo la rivendicazione 1), in cui il getto di liquido erogato attraverso la placchetta di metallo duro (2) che forma l'utensile di lavoro, ha una pressione superiore ai 300 Bar, ad esempio fin sull'ordine dei 1000 Bar.
3. 3) Apparato per il raffreddamento e per la lubrificazione con liquido ad alta pressione, degli utensili di taglio per torni od altre macchine per la lavorazione dei metalli, in particolare per l'attuazione del metodo di cui alle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la placchetta di metallo duro (2) che forma l'utensile, viene provvista di almeno un piccolo canale (4) che con una estremità (104) è aperto sulla faccia attiva della placchetta stessa, a breve distanza dal suo bordo di taglio (102) e con orientamento in direzione di tale bordo di taglio, mentre l'altra estremità (204) del detto canale è aperta su una parete della placchetta che è a contatto con una parete della sede (101) del portautensili (1) che porta fissata la placchetta stessa con mezzi noti (3) e dove s'apre un foro (5) del portautensili, che è attestato al detto condotto (4) della placchetta e che è posto in derivazione ad un foro (6) longitudinale dello stesso portautensili, chiuso sull'estremità inferiore e aperto invece superiormente per il collegamento ad una canalizzazione di mandata dell'acqua in pressione, attestata nella sede di attacco del detto portautensili.
4. 4) Apparato secondo la rivendicazione 3), in cui il canale (4) ricavato nella placchetta (2) è rettilineo.
5. 5) Apparato secondo la rivendicazione 4), in cui il canale (4) ricavato nella placchetta (2) è aperto con una estremità (104) a becco di flauto, sulla faccia attiva della placchetta, con orientamento verso il bordo di taglio (102), mentre con l'altra estremità (204) il detto canale è aperto sulla parete laterale con la quale la placchetta appoggia intimamente su una corrispondente parete della sede (101) di alloggiamento del portautensili e sulla quale è aperto il canale (5) di mandata dell'acqua ad alta o altissima pressione.
6. 6) Apparato secondo la rivendicazione 5), in cui il canale (4) ricavato sulla placchetta (2) ha una inclinazione (A) di circa 20° rispetto alla faccia attiva della placchetta stessa.
7. 7) Apparato secondo la rivendicazione 4), il cui il canale (4) ricavato nella placchetta (2) è aperto con una estremità (104) sulla faccia attiva della placchetta, in direzione del bordo di taglio (102), mentre con l’altra estremità è aperto sulla faccia opposta della stessa parete, destinata ad appoggiare sul fondo della sede (101) di alloggiamento del portautensili e sulla quale è aperto il canale (5) di mandata dell'acqua ad alta od altissima pressione.
8. 8) Apparato secondo le rivendicazioni precedenti, in cui il canale o foro (5) del portautensi (1) che è attestato e comunicanete col canale di erogazione (4) della placchetta (2), termina con una sede allargata nella quale è alloggiato almeno un anello (8) di qualsiasi materiale adatto a realizzare buone condizioni di collegamento a tenuta tra i detti canali.
9. 9) Apparato secondo le rivendicazioni precedenti, in cui il canale (4) ricavato nella placchetta (2) ha ad esempio un diametro di circa un millimetro.
10. 10) Apparato secondo la rivendicazione 4), in cui il canale (4) ricavato nella placchetta (2) ha l'asse longitudinale sostanzialmente parallelo nei confronti del piano ideale su cui giace il vicino fianco (202) della placchetta che termina col bordo di taglio (102) verso cui è orientato il detto canale, essendo la distanza del detto asse da tale piano ideale, circa sull'ordine di 2-3mm, preferibilmente di circa 2,25mm.
11. 11) Apparato secondo la rivendicazione 4), in cui il canale (4) ricavato nella placchetta (2), ha l'asse longitudinale che giace su un piano ideale che interseca il bordo di taglio (102) della stessa placchetta, per cui il detto foro è opportunamente inclinato rispetto al vicino fianco (202) della medesima placchetta.
12. 12) Apparato secondo le rivendicazioni precedenti, in cui se la placchetta (2) è dotata di più bordi di taglio (102), per ogni bordo è previsto un canale (4) d'erogazione del getto d'acqua ad alta od altissima pressione 13) Apparato secondo le rivendicazioni precedenti, in cui in derivazione al canale (4) di erogazione dell'acqua ad alta o altissima pressione in direzione del bordo di taglio della placchetta, viene ricavato almeno un foro ausiliario (10) aperto sulla superficie laterale della placchetta, nella zona d'angolo corrispondente al bordo di taglio (102). 14) Apparato secondo le rivendicazioni precedenti, in cui i canali o fori (4) previsti nella placchetta (2), per L'erogazione dell'acqua ad alta od altissima pressione, sono ricavati con un processo di elettroerosione o con altra adatta tecnica. 15) Metodo ed apparato per il raffreddamento e per la lubrificazione con liquido ad alta od altissima pressione, degli utensili di taglio per torni od altre macchine di lavorazione dei metalli, anche per agevolare lo scarico dei trucioli, metodo ed apparato concepiti e realizzati più in particolare, in tutto o sostanzialmente, come descritto, come illustrato nelle figure dell'unica tavola allegata di disegno e per gli scopi sopra esposti .