ITMI20001930A1 - Utensile di taglio diamantato, ad elevata efficacia di taglio. - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione avente per titolo:

"UTENSILE DI TAGLIO DIAMANTATO, AD ELEVATA EFFICACIA DI TAGLIO"

Come è noto, per la segagione di blocchi di marmo o di pietre in genere e la loro trasformazione in lastre, vengono sempre maggiormente utilizzati particolari utensili, detti "utensili diamantati", che possono essere realizzati in forma di "lame diamantate" o di "dischi diamantati”. Questi utensili vengono impiegati su macchine speciali, costituite nel primo caso da un telaio dotato di un quadro portalame, mosso con moto alternativo, sul quale sono montate per esempio da 10 ad 80 lame diamantate, posizionate perfettamente parallele tra loro ed opportunamente distanziate secondo misure programmate; nel secondo caso da un albero rotante, sul quale sono montati uno o più dischi diamantati.

Le lame diamantate sono costituite da un nastro di acciaio legato, temperato e rettificato, normalmente con una sezione di 180 x 3 mra. e una lunghezza di circa 4.000 mm. Alle estremità di questo nastro sono applicati degli attacchi, per consentire il loro montaggio sul quadro portalame sotto elevato tensionamento.

Sul loro bordo inferiore, costituente bordo di taglio, esse portano, saldati ad opportuna reciproca distanza, dei piccoli inserti abrasivi detti "segmenti diamantati". Questi segmenti, per esempio 30 a 40 segmenti per ogni lama a seconda della lunghezza e delle caratteristiche della macchina, possono avere una sezione verticale quadrata, rettangolare od anche trapezoidale, per esempio con una dimensione in pianta di 20 x 5 mm. ed un'altezza di 7-8 mm. Essi sono realizzati normalmente per sinterizzazione, pressando una miscela di polveri metalliche e granuli di diamante industriale in appositi stampi e portando a temperatura elevata, fino ad ottenere la desiderata struttura e consistenza. Alcuni di questi segmenti diamantati sono descritti ad esempio in EP-A-0.090.274.

I dischi diamantati hanno una struttura sostanzialmente equivalente: si tratta di dischi di lamiera d'acciaio dello spessore di 2,5 a 5 mm. aventi un diametro fino a 3500 mm., sul cui bordo esterno sono pure saldati dei segmenti diamantati equivalenti, salvo la loro dimensione, a quelli utilizzati per le lame.

Facendo riferimento ancora alle lame diamantate - ma delle considerazioni identiche valgono per i dischi diamantati - va tenuto presente che la funzione di taglio del marmo o della pietra si produce grazie all'elevato effetto abrasivo dei granuli di diamante contenuti nei segmenti, sotto la pressione esercitata dal quadro portalame sulle lame stesse durante il loro moto alternativo. Insieme a questo moto alternativo, il telaio imprime infatti alle lame anche un movimento di avvicinamento al fondo del solco di taglio -noto con il nome di "cala" o "discesa" ed espresso in termini di mm/ora - che è appunto quello che determina la pressione di lavoro.

Grazie all'attrito così esercitato sul marmo, o sulla pietra, i segmenti diamantati asportano per usura il materiale, trasformandolo in polvere, che viene poi asportata dall'acqua di lavaggio alimentata dall'impianto.

Scopo della presente invenzione - in conformità alla tendenza della tecnologia attuale, praticamente in ogni settore produttivo -è di offrire degli utensili che migliorino la velocità di penetrazione, ovvero la produttività della macchina di taglio.

L'invenzione parte dalla constatazione che la velocità di taglio, ovvero di penetrazione, e dunque la velocità di "cala", dipende dalla resistenza che oppone il materiale ad essere usurato; tuttavia, non solo la velocità di penetrazione è tanto minore quanto più il materiale da segare è duro, ma anche quanto minore è la pressione specifica del segmento diamantato sul,fondo di taglio.

E' chiaro d'altra parte che, quanto maggiore è la larghezza del taglio eseguito nel materiale, a sua volta dipendente dalla dimensione trasversale del segmento diamantato, tanto minore è la pressione specifica - a parità di pressione di carico globale esercitata dal telaio attraverso le lame - e dunque tanto minore è l'effetto di usura e di penetrazione nella pietra.

Una maggiore pressione specifica potrebbe essere ottenuta, almeno teoricamente, con un aumento del carico globale oppure con l'impiego di segmenti diamantati quanto più possibile sottili. Ora, l'aumento del carico globale risulta, per ragioni strutturali sia della macchina che del quadro portalame, praticamente impossibile. D’altra parte, le dimensioni trasversali dei segmenti diamantati sono, come risulta evidente, funzione dello spessore della lama d'acciaio che li supporta; e guest'ultima, per parte sua, deve avere uno spessore sufficientemente elevato da resistere alla forza di tensionamento con la quale viene montata sul quadro portalame. In particolare, come già detto, con una lama di circa 3 mm. di spessore, i segmenti diamantati debbono avere una dimensione trasversale di circa 5 mm. cioè 2 mm. superiore allo spessore dell'acciaio, in modo essi - una volta saldati sul bordo della lama - sporgano di circa 1 mm. da ogni lato dell'acciaio, e dunque in modo che la lama scenda nel solco di taglio con almeno 1 mm. di gioco per parte; ciò per due motivi:

- perché questo gioco è indispensabile per far penetrare liberamante l'acqua di lavaggio e di raffreddamento dell’utensile,

- perché questo gioco è indispensabile per garantire una planarità delle superfici di taglio, grazie al fatto che si evita che la lama si appoggi e strusci su queste superfici.

Nel caso dei dischi diamantati è già stato possibile ottenere un aumento della pressione specifica attraverso riduzione della dimensione trasversale dei segmenti per il fatto che la sporgenza dei segmenti rispetto allo spessore dell'acciaio può essere contenuta entro pochi decimi di mm; tuttavia, ciò è stato possibile solo in relazione ai dischi destinati ad eseguire dei tagli della profondità di pochi cm. Nel caso delle lame diamantate, che sono destinate ad eseguire tagli di 1 a 2 m. di profondità, od anche nel caso dei dischi di grande diametro, è invece possibile che l'appoggio su una delle pareti del taglio possa portare ad una flessione, anche minima, dell'acciaio, che può però condurre a deviazioni nel taglio fino a qualche millimetro, del tutto inaccettabili.

Oltre a ciò, anche il problema del lavaggio del taglio e del raffreddamento dell'utensile è diverso nel caso del disco, che entra ed esce dal taglio durante la sua rotazione, dal caso della lama, che non esce mai dal taglio, se non brevemente alle estremità.

Di fronte a queste evidenti difficoltà, lo scopo dell'invenzione viene raggiunto con un utensile diamantato - sia esso una lama od un disco diamantato - avente le caratteristiche menzionate nella rivendicazione 1.

Come si comprende, nell'utensile secondo l'invenzione il compito di penetrazione nel solco di taglio viene praticamente suddiviso: da un lato affidando ai segmenti sottili, aventi alta pressione specifica, l'azione di penetrazione nel materiale vergine e, d'altro lato, affidando ai segmenti più larghi un'azione di sgretolamento e di allargamento del taglio.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della struttura di utensile secondo l'invenzione risultano comunque meglio evidenti dalla descrizione dettagliata che segue di alcune preferite forme di realizzazione dello stesso, date a titolo di esempio non limitativo ed illustrate nei disegni annessi, nei quali:

figg. 1 a 3 rappresentano, in viste schematiche, alcuni particolari di una lama diamantata della tecnica nota;

fig. 4 rappresenta in vista prospettica, schematica, un breve tratto di una prima forma di esecuzione di lama diamantata secondo l'invenzione:

fig. 5 mostra, in vista sezionata, la forma del taglio prodotto dall'utensile secondo l'invenzione;

figg. 6 a 9 sono viste simili a quella della fig. 4 di alcune altre forme dì esecuzione della lama secondo l'invenzione.

Come mostrato, una lama della tecnica nota è formata da un nastro 1 di lamiera d'acciaio trafilato, di altezza di circa 180 mm. e di spessore dì 2,5 a 3,5 mm..le cui estremità portano dei mezzi di attacco 2 dotati di perforazioni 3 per l'ancoraggio sul quadro portalame. Sul bordo inferiore della lama 1 è fissata, per saldatura, una pluralità di segmenti diamantati, opportunamente distanziati; tali segmenti sono formati, come rappresentato ad esempio nelle figure 2a, 2b e 2c, da listelli di sezione rettangole, quadrata o rispettivamente trapezoidale.

In ogni caso, la loro dimensione trasversale maggiore è superiore di almeno 2 mm. allo spessore della lama 1, come si rileva chiaramente dalla fig. 3, che rappresenta la sezione trasversale di un tratto di lama portante un segmento saldato.

Secondo la presente invenzione, e còme rappresentato nella figura 4, al bordo inferiore della lama 1 sono saldati alternativamente dei segmenti diamantati 4 di dimensioni trasversali usuali, cioè sporgenti di circa 1 mm. da ogni lato della lama 1, ma di dimensione ridotta in altezza, e rispettivamente degli elementi diamantati 5 di dimensione usuale in altezza, ma di dimensione trasversale pari od addirittura inferiore allo spessore della lama.

Nel corso del taglio, come si comprende, solo i segmenti 5 prendono appoggio sul fondo TI del taglio T (vedi fig. 5) e, grazie alla elevata pressione specifica di taglio prodotta dalla loro sottile sezione trasversale, eseguono la fase iniziale del taglio con velocità di penetrazione sensibilmente più elevata che le lame della tecnica nota.

Naturalmente, e come risulta evidente anche dal disegno, questo taglio è molto sottile e non potrebbe per conseguenza consentire l'ulteriore passaggio dello spessore della lama. Tuttavia, immediatamente a seguito della penetrazione dei segmenti 5 nel materiale vergine, che formano appunto detto sottile taglio Tl, vanno a lavorare i segmenti 4.

Questi presentano, come detto, oltre che una dimensione trasversale maggiore a quella dei segmenti 5, ovvero pari a quella dei segmenti della tecnica nota, anche un'altezza inferiore a quella dei segmenti 5; la differenza di altezza corrisponde alla profondità del taglio sottile Tl, mentre la differenza di larghezza corrisponde alla formazione di due spalle T2 a fianco del taglio sottile Tl, con conseguente allargamento del taglio complessivo T.

Si potrebbe pensare che il carico globale sulla lama 1 si distribuisca in parte sul fondo del taglio Tl ed in parte sulle spalle T2, al punto da poter escludere un aumento della pressione specifica di taglio a favore dei segmenti 5. Si è tuttavia verificato in pratica che non è così, e che in effetti la disposizione secondo l'invenzione realizza un sensibile incremento, in certi casi anche dell'ordine del 50%, della velocità di penetrazione dell'utensile nel tagli.

La giustificazione può essere la seguente: se si suppone che i segmenti 5 abbiano lo stesso spessore della lama 1, il taglio TI avrà una larghezza per esempio di circa 3 mm. mentre le spalle T2 avranno una larghezza di 1 mm. ciascuna. Allora, mentre i segmenti 5 lavorano sulla pietra compatta, tracciando il solco di taglio nel materiale vergine, i segmenti 4 lavorano su delle spalle T2 che, per essere molto sottili, non oppongono una grande resistenza, ma sostanzialmente si sgretolano, anche sotto una leggera pressione. Si può dunque sostenere che la pressione globale sull'utensile non si scarichi in modo uniforme su tutta la superficie di taglio, ma si trasferisca per una parte maggiore o sostanziale sui segmenti 5 ed in una parte nettamente minore sui segmenti 4. Oltre a ciò, sul fondo del solco di taglio si accumula la polvere di materiale segato -nonostante una anche intensa azione di lavaggio - mentre le sottili spalle T2 risultano perfettamente lavate, per cui l'azione dei segmenti 4 dell'utensile è più efficace anche in condizioni di minore pressione specifica.

E’ chiaro che il risultato ottenuto con una lama come quella rappresentata in fig. 5 è ottenibile con diversi altri tipi di lame, per esempio come quelle rappresentate nella figura 6 e seguenti. Essenziale, come si comprende facilmente, è che un utensile sottile, od una parte di utensile sottile, esegua dapprima una taglio iniziale sottile, e che successivamente un secondo utensile, ovvero una seconda parte di utensile, esegua un allargamento del taglio iniziale.

La figura 6 rappresenta ad esempio una lama 1A il cui bordo di taglio non è rettilineo, ma dotato di una serie di nicchie la; in queste nicchie sono saldati i segmenti 4 più larghi, mentre i segmenti sottili 5 sono saldati in corrispondenza alle zone del bordo della lama 1A sprovviste di nicchie. Questa disposizione consente di usare dei segmenti 4 aventi la stessa altezza dei segmenti 5, la differenza di quota corrispondente alla profondità del taglio TI essendo ottenuta dalla differenza di quota tra il bordo normale della lama 1A ed il bordo del fondo delle nicchie la.

La figura 7 rappresenta una lama 1B con bordo di taglio rettilineo, lungo il quale sono saldati soltanto dei segmenti sottili 5 disposti a grandi intervalli. I segmenti 4 più larghi sono invece formati da tasselli - per esempio di forma circolare - incastrati in perforazioni della lama 1B; queste perforazioni sono preferibilmente interferenti con il bordo di taglio della lama 1B, in modo che il tassello 4 sporga oltre questo bordo e sia dunque in grado di sgretolare le spalle T2 del taglio prima che la lama stessa venga a contatto con queste spalle T2.

La figura B rappresenta una lama 1C a bordo rettilineo, sul quale sono saldati i segmenti 5 allo stesso modo rappresentato nella figura 5. I segmenti larghi 4 sono invece costituiti qui da tasselli provvisti di una gola di incastro, con la quale essi si innestano sul detto bordo di taglio della lama 1C.

La figura 9 rappresenta infine una lama 1D costituente variante della lama 1C, secondo la quale i tasselli a gola di incastro sono sostituiti da una coppia di piastrine, da incollare sulle due facce opposte della lama 1D stessa.

S'intende comunque che l'invenzione non è limitata alle particolari configurazioni illustrate, che costituiscono solo degli esempi non limitativi della portata dell'invenzione, ma che numerose varianti sono possibili, tutte alla portata di un tecnico del ramo, senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione stessa. In particolare, non soltanto l'insegnamento della presente invenzione si trasferisce in modo immediato dal settore delle lame diamantate a quello dei dischi diamantati, ma è chiara la possibilità di pensare, senza sforzo inventivo meritevole di protezione per se, a delle varianti di costruzione in cui una prima parte di utensile esegue un taglio sottile, ed una seconda parte di utensile esegue un allargamento del taglio.

Claims (5)

1. RIVENDICAZIONI 1) Procedimento di segagione di blocchi di marmo o pietra, in lastre, del tipo utilizzante degli utensili diamantati che lavorano in presenza di acqua di lavaggio e raffreddamento, caratterizzato da ciò che si esegue un sottile taglio di avvio approfondito e, in modo contemporaneo ed sfalsato in altezza, si esegue un allargamento del taglio di avvio alla desiderata dimensione trasversale finale di taglio.
2. 2) Procedimento come in 1, caratterizzato da ciò che il taglio di avvio viene eseguito tramite una prima parte di utensile, e da ciò che il taglio alla dimensione finale viene eseguito tramite una seconda parte dello stesso utensile.
3. 3) Utensile diamantato di taglio, in particolare per il taglio di marmo o pietra, del tipo comprendente un supporto in lamiera d'acciaio ed una pluralità di segmenti diamantati altamente abrasivi fissati ad intervalli regolari lungo il suo bordo di taglio, caratterizzato da ciò che una prima parte di detti segmenti diamantati presenta una sezione di taglio corrispondente alla desiderata dimensione trasversale definitiva del taglio da eseguire ed una seconda parte di detti segmenti diamantati presenta una sezione di taglio assottigliata, e da ciò che detta prima parte dei segmenti diamantatì è disposta con il rispettivo bordo di taglio arretrato rispetto al bordo di taglio dei segmenti della prima parte.
4. 4) Utensile di taglio come in 3, in cui la sezione trasversale assottigliata dei segmenti di detta seconda parte di segmenti diamantati è pari od inferiore allo spessore di detto supporto in lamiera d’acciaio.
5. 5) Utensile di taglio come in 3, in cui la sezione trasversale dei segmenti di detta prima parte di segmenti diamantati è superiore allo spessore di detto supporto in lamiera d’acciaio di almeno 1 mm. per ogni lato di detto supporto. 6) utensile di taglio come in 3, in cui i segmenti diamantati di detta prima parte di segmenti sono fissati sul bordo di taglio del supporto di lamiera d'acciaio in alternanza con i segmenti diamantati di detta seconda parte di segmenti. 7) Utensile di taglio come in 3, in cui i segmenti diamantati di detta seconda parte di segmenti sono fissati sul bordo di taglio del supporto di lamiera d'acciaio, mentre i segmenti diamantati di detta prima parte di segmenti sono fissati in nicchie formate in detto bordo di taglio. 8) utensile di taglio come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in forma di una lama rettilinea per il quadro portalame di un telaio di segagione. 9) Utensile di taglio come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in forma di un disco diamantato per una macchina a taglierina rotante