ITFI20120280A1 - Dispositivo di bloccaggio dell'albero di un mandrino di fresatura per l'esecuzione di lavori di tornitura - Google Patents

Description

TITOLO

DISPOSITIVO DI BLOCCAGGIO DELL’ALBERO DI UN MANDRINO DI

FRESATURA PER L’ESECUZIONE DI LAVORI DI TORNITURA

DESCRIZIONE

Ambito dell’invenzione

L’invenzione si riferisce in generale al settore delle macchine utensili. In particolare l’invenzione riguarda un dispositivo di bloccaggio dell’albero di un mandrino, in particolare un elettromandrino, di fresatura per l’esecuzione di lavori di tornitura.

Stato della tecnica

I moderni centri di lavoro a controllo numerico consentono lavorazioni di fresatura e di tornitura. Per raggiungere questo scopo à ̈ necessario che l’albero dell’elettromadrino, portante l’utensile di fresatura o di tornitura, ruoti durante i lavori di fresatura e rimanga bloccato in quelli di tornitura. Nella tecnica attuale esistono diverse soluzioni per bloccare l’albero dell’elettromandrino. Una fra le soluzioni più usate e` quella di inserire nel sistema un accoppiamento con due corone Hirth. Sull’albero viene montata la parte rotante e sulla testa la parte fissa in modo che, comandando l’innesto, le due corone si accoppino e l’albero venga bloccato. Tuttavia non à ̈ facile non sollecitare i cuscinetti del mandrino durante questa operazione ed inoltre viene inserito un corpo rotante con massa certamente non piccola che può portare problemi di equilibratura, in particolare quando questa soluzione viene applicata a un mandrino che deve arrivare a velocità di 30.000 gir/1’. In ogni caso si deve tenere presente che i cuscinetti che sostengono l’albero sono sottoposti a sollecitazioni diverse quando il mandrino à ̈ impiegato per lavorazioni di fresatura o di tornitura ed il problema che un adeguato sistema di bloccaggio dell’albero deve affrontare à ̈ quello di evitare che le sollecitazioni dovute alle operazioni di tornitura, che sono di intensità relativamente importante, non vadano a scaricarsi sui cuscinetti che sostengono l’albero durante la fresatura.

Sintesi dell’invenzione

Lo scopo generale della presente invenzione à ̈ di fornire un dispositivo che permetta il bloccaggio dell’albero di un mandrino di fresatura per consentire l’esecuzione di lavori di tornitura senza che le sollecitazioni dovute alle operazioni di tornitura si scarichino sui cuscinetti che sostengono l’albero del mandrino quando questo venga azionato per lavori di fresatura.

Uno scopo particolare della presente invenzione à ̈ quello di fornire un dispositivo di bloccaggio del tipo suddetto che sia in grado di bloccare in modo rigido un albero mandrino estremamente veloce, quindi supportato da cuscinetti pensati per l’alta velocità, quando lavora ad albero fermo come ad esempio à ̈ richiesto in tornitura. Questa operazione deve, da un lato, aumentare la rigidità dell’albero e, dall’altro, non deve generare sollecitazioni inaccettabili sui cuscinetti, e preferibilmente deve scaricare completamente i cuscinetti durante la tornitura.

Questi scopi vengono raggiunti con il dispositivo di bloccaggio dell’albero di un mandrino di fresatura per l’esecuzione di lavori di tornitura secondo la presente invenzione le cui caratteristiche essenziali sono riportate nella rivendicazione 1. Ulteriori importanti caratteristiche sono riportate nelle rivendicazioni dipendenti.

Breve descrizione dei disegni

Le caratteristiche e i vantaggi del dispositivo di bloccaggio dell’albero di un mandrino di fresatura per l’esecuzione di lavori di tornitura risulteranno chiare dalla descrizione che segue di una sua forma realizzativa fatta a titolo esemplificativo e non limitativo con riferimento ai disegni annessi in cui:

la figura 1 à ̈ una vista in sezione assiale del dispositivo di bloccaggio secondo l’invenzione in condizione di bloccaggio dell’albero;

la figura 2 à ̈ una vista in sezione assiale del dispositivo di bloccaggio secondo l’invenzione in condizione di rotazione dell’albero;

la figura 3 Ã ̈ una vista in sezione ingrandita del dispositivo di bloccaggio in condizione aperta;

la figura 4 Ã ̈ una vista in sezione ingrandita del dispositivo di bloccaggio in condizione chiusa;

la figura 5 à ̈ una vista prospettica dell’organo di serraggio radiale del dispositivo di bloccaggio secondo l’invenzione.

Descrizione dettagliata dell’invenzione

Con riferimento alle figure 1 e 2, si à ̈ indicato con 1 un albero alloggiato in una sede assiale 2 di un corpo sostanzialmente tubolare 5 di un elettromandrino, indicato nel suo insieme con E. L’albero 1 à ̈ connesso a mezzi a motore, ad esempio, elettrici non mostrati, che lo portano in rotazione durante i lavori di fresatura, ed à ̈ supportato da cuscinetti 3 e 4 disposti radialmente tra di esso e la parete della sede assiale 2. La struttura interna dell’albero 1, in particolare il sistema di attacco e sostituzione dell’utensile, i sistemi di azionamento e lubrificazione e quant’altro necessario per il funzionamento dell’elettromandrino, non sono qui descritti, in quanto esulanti dall’ambito dell’invenzione e per altro ben noti al tecnico del ramo.

Come mostrato nelle viste ingrandite di cui alle figure 3 e 4, alla parete della camera 2 à ̈ fissato un supporto anulare 6 coassiale all’albero 1, da cui si estendono radialmente verso l’albero flange di centraggio 7 e 8 presentanti rispettive espansioni assiali 7a e 8a contrapposte che supportano un anello di serraggio 9 guidandolo in modo sia assiale che radiale con denti di riscontro 7b e 8b ricavati alle estremità libere delle espansioni assiali 7a e 8a. L’anello di serraggio 9, coassiale all’albero 1, à ̈ disposto tra le due espansioni assiali 7a e 8a delle flange di centraggio 7 e 8 e riscontra sia assialmente che radialmente contro i denti 7b e 8b che si impegnano in colletti 9a e 9b ricavati sui due bordi radiali opposti dell’anello di serraggio 9.

Il fianco interno dell’anello di serraggio 9 presenta una superficie cilindrica che à ̈ rivolta verso l’albero 1, mentre il fianco esterno dell’anello di serraggio 9 presenta una superficie conica riscontrante sulla superficie conica complementare, di uguale inclinazione, di un pistone anulare 10 mobile assialmente.

L’anello di serraggio 9 à ̈ conformato in modo da poter ridurre in modo elastico il proprio diametro in seguito ad una forza radiale applicata uniformemente su di esso e a ritornare nella sua forma non contratta al cessare della sollecitazione radiale. Nella condizione contratta l’anello di serraggio à ̈ a contatto forzato con l’albero 1 ( Fig. 4) realizzando cosi la connessione ad incastro necessaria per una lavorazione di tornitura, mentre nella condizione non contratta risulta spaziato radialmente da esso (Fig. 3) consentendo la rotazione dell’albero e quindi la fresatura. L’escursione dimensionale del diametro dell’anello di serraggio à ̈ di pochi decimi di millimetro.

Come mostrato nella figura 5, l’anello di serraggio 9 ha una conformazione sostanzialmente a settori 17 delimitati da intagli longitudinali 18a e 18b estendentisi alternativamente da un bordo assiale e da quello opposto dell’anello 9 per una certa frazione della sua altezza, in particolare maggiore di metà dell’altezza dell’anello 9, in modo da formare uno sviluppo sostanzialmente a greca per chiudersi verso l’albero una volta sollecitati dal pistone 10. Ciascun intaglio termina con un foro 19 per limitare le tensioni all’estremità dell’intaglio stesso.

Nella presente forma realizzativa dell’invenzione il movimento assiale del pistone 10 à ̈ comandato idraulicamente. A tal fine, due camere 11 e 12 a tenuta idraulica sono alternativamente riempite d’olio in pressione ed a tale scopo sono comunicanti con un circuito idraulico di azionamento attraverso rispettivi condotti 13 e 14 passanti attraverso le flange di contrasto 7 e 8. Come à ̈ ovvio, il contemporaneo riempimento di una camera e svuotamento dell’altra attraverso una circolazione controllata del fluido idraulico provoca un corrispondente scorrimento assiale, in un verso o in quello opposto, del pistone 10.

Per convertire l’elettromandrino dal funzionamento di fresatura a quello di tornitura, si procede come segue. Dapprima l’albero dell’elettromandrino viene messo nella posizione di sbloccaggio dell’utensile. In questa condizione i cuscinetti 3 e 4 hanno i loro anelli interni spostati assialmente quel tanto che consente di avere un piccolo gioco radiale. Si aziona quindi il circuito idraulico del dispositivo di bloccaggio secondo l’invenzione in modo da far scorrere assialmente il pistone 10. Si viene cosi ad esercitare una forza radiale uniforme sull’anello di serraggio 9 che si blocca in modo forzato contro l’albero 1.L’accoppiamento tra le flange di contrasto 7 e 8 e l’anello di serraggio 9 fa sì che il bloccaggio dell’albero 1 sia efficace sia in senso radiale che assiale, per cui, quando il dispositivo di bloccaggio secondo l’invenzione à ̈ attivo, l’albero 1 risulta a tutti gli effetti sostenuto da esso e può sopportare gli sforzi dell’utensile di tornitura senza gravare sui cuscinetti 3 e 4.

La rigidità dell’albero dell’elettromandrino à ̈ garantita da un corretto dimensionamento del dispositivo di bloccaggio secondo l’invenzione.

Vantaggiosamente, nella presente forma realizzativa dell’invenzione, sono previsti mezzi sensori induttivi 16 che vedono la posizione del pistone 10 tramite un perno 15 estendentesi radialmente dal pistone 10.

Si deve rilevare infine che, per quanto nella presente descrizione si sia fatto riferimento all’applicazione del dispositivo di bloccaggio secondo l’invenzione ad un elettromandrino, à ̈ evidente per un esperto del ramo che esso può essere applicato in modo sostanzialmente identico anche ad un mandrino a motore separato.

Varianti e/o modifiche potranno essere apportate al dispositivo di bloccaggio dell’albero di un mandrino di fresatura per l’esecuzione di lavori di tornitura secondo la presente invenzione senza per questo uscire dall’ambito protettivo dell’invenzione medesima come definita nelle seguenti rivendicazioni.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1. Un dispositivo di bloccaggio dell’albero di un mandrino di fresatura per l’esecuzione di lavori di tornitura, detto albero (1) essendo disposto entro un corpo (5) sostanzialmente tubolare di detto mandrino, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di serraggio radiale (9) coassiali a detto albero (1) e fissati assialmente a detto corpo (5), e mezzi attuatori (10) di un movimento reversibile di contrazione radiale di detti mezzi di serraggio (9), per cui detti mezzi di serraggio, in una condizione contratta, si serrano contro l’albero (1) bloccandolo sia assialmente che radialmente, e, in una condizione non contratta, si trovano spaziati radialmente da detto albero (1).
2. 2. Il dispositivo di bloccaggio secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi di serraggio radiale (9) sono fissati a un supporto (6) solidale a detto corpo (5) attraverso flange di contrasto (7, 8) estendentisi da detto supporto (6) e conformate in modo da mantenere centrati, rispetto a detto albero (1), detti mezzi di serraggio radiale (9) durante il movimento di detti mezzi attuatori (10).
3. 3. Il dispositivo di bloccaggio secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detti mezzi di serraggio radiale comprendono un anello (9) a settori (17) delimitati da intagli longitudinali (18a, 18b) estendentisi alternativamente da un bordo assiale e da quello opposto dell’anello (9) per una certa frazione della sua altezza in modo da formare uno sviluppo sostanzialmente a greca atto a chiudersi contro l’albero (1) in presenza di sollecitazione radiale uniforme.
4. 4. Il dispositivo di bloccaggio secondo la rivendicazione 3, in cui detti mezzi attuatori comprendono un pistone (10) mobile assialmente e detto anello (9) presenta un fianco esterno di forma conica su cui si impegna una faccia corrispondentemente conformata di detto pistone (10), per cui ad uno scorrimento assiale di detto pistone corrisponde un movimento radiale di detto anello (9).
5. 5. Il dispositivo di bloccaggio secondo la rivendicazione 3 o 4, in cui detto anello (9) presenta bordi assiali opposti conformati a colletto per impegnarsi con corrispondenti estremità (7b, 8b) di dette flange di contrasto (7, 8) in modo da permettere lo scorrimento radiale uniforme dell’anello (9) e impedirne lo scorrimento assiale.
6. 6. Il dispositivo di bloccaggio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi attuatori comprendono un pistone (10) atto ad esercitare una sollecitazione radiale uniforme su detti mezzi di serraggio radiale (9) e due camere (11, 12) a tenuta di fluido da parti assialmente opposte del pistone (10) comunicanti con un circuito di fluido attuatore attraverso rispettivi condotti (13, 14).
7. 7. Il dispositivo di bloccaggio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui sono previsti mezzi sensori (15, 16) per il controllo della posizione di detto pistone (10).