ITMI950483A1

ITMI950483A1 - Procedimento di lavorazione di un pezzo di lavoro metallico

Info

Publication number: ITMI950483A1
Application number: IT95MI000483A
Authority: IT
Inventors: James Robert Riley; Othel C Richards
Original assignee: Ingersoll Rand Co
Priority date: 1994-03-24
Filing date: 1995-03-13
Publication date: 1996-09-13
Also published as: ITMI950483A0; IT1275896B1; US5531633A

Abstract

In combinazione con un tornio avente una testa ed una contropunta, un procedimento per la lavorazione di un pezzo di lavoro metallico include: formare in una prima estremità del pezzo di lavoro metallico una cavità posizionare un elemento sferico in una posizione predeterminata entro la cavità; posizionare fissamente l'elemento sferico nella posizione predeterminata; montare una seconda estremità del pezzo di lavoro metallico in relazione di azionamento con la testa della macchina; fornire mezzi per supportare girevolmente la prima estremità del pezzo di lavoro metallico; formare con una prima estremità dei mezzi di supporto girevoli una cavità opportunamente dimensionata per ricevere in modo conforme una porzione predeterminata dell'elemento sferico; montare un seconda estremità dei mezzi di supporto girevoli nella contropunta; montare la prima estremità del pezzo di lavoro metallico in relazione di supporto girevole rispetto alla prima estremità dei mezzi di supporto girevoli in modo tale che la cavità della prima estremità dei mezzi di supporto girevoli abbia a ricevere in modo a supporto una porzione predeterminata dell'elemento sferico che si estende dalla prima estremità del pezzo di lavoro metallico; far ruotare il pezzo di lavoro metallico in modo tale che l'elemento sferico abbia a ruotare su se stesso liberamente entro la cavità dei mezzi di supporto girevoli; e lavorare il pezzo di lavoro metallico ad una sagoma predeterminata.(Fig. 3).

Description

«PROCEDIMENTO DI LAVORAZIONE DI UN PEZZO DI LAVORO METALLICO»

La presente invenzione riguarda generalmente la lavorazione dei metalli e, più particolarmente, un procedimento per lavorare un pezzo di lavoro metallico, come un pezzo di lavoro di titanio, che riduce l'usura adesiva tra una macchina utensile, o sub-complesso di macchina utensile, e il pezzo di lavoro metallico durante la lavorazione di esso.

Durante la moderna fabbricazione, macchine utensili sono impiegate per deformare e dimensionare metallo per produrre una parte avente una sagoma desiderata. Un tipo di macchina utensile spesso impiegato per questo scopo è un tornio, che, nella sua forma più semplice, è una macchina per ritenere e far ruotare un pezzo di lavoro contro un utensile di taglio a punta singola. Facendo avanzare l'utensile di taglio nel pezzo di lavoro e lungo un asse di rotazione del tornio può essere prodotto qualsiasi profilo cilindrico desiderato.

Come è ben noto nella tecnica, i componenti principali del tornio sono un basamento, una testa, una contropunta ed un carrello. E' stato scoperto che nell'impiegare un tornio per lavorare alcuni metalli, come ad esempio titanio, usura adesiva, come consumo, si verifica sul pezzo di lavoro metallico in corrispondenza della sua connessione con l'estremità non di azionamento del tornio, come per esempio la contropunta o altro complesso di supporto del pezzo di lavoro impiegato dal tornio. Questa usura adesiva fa spesso si che il pezzo di lavoro abbia a ruotare eccentricamente attorno all'asse di rotazione del tornio, il che fa sì che il pezzo di lavoro abbia ad essere lavorato con dimensioni che possono essere fuori tolleranza. In situazioni severe, la contropunta può "incollarsi" al pezzo di lavoro.

Come è qui impiegato, il termine "consumo" significa una sorta di usura adesiva che è provocata da uno squilibrio di elettroni esistenti tra due superfici metalliche accoppiantisi . A tale proposito, quando materiale è sottoposto a consumo sotto basse sollecitazioni, minute giunzioni si formano un corrispondenza delle superfici di contatto, e piccoli frammenti dei metalli si staccano con movimento successivo. Quando il materiale sottoposto a consumo sotto elevate sollecitazioni, sono formate grandi giunzioni, o grippaggio effettivo può verificarsi tra i materiali.

Quanto precede illustra limitazioni che, come è noto esistono in presenti procedimenti per lavorare alcuni metalli. Così, è evidente che sarebbe vantaggioso fornire una alternativa rivolta al superare una o più delle limitazione precedentemente illustrate. Perciò, è fornita una alternativa adatta includente caratteristiche che saranno discusse più completamente in seguito.

In un aspetto della presente invenzione, ciò è ottenuto fornendo un procedimento per lavorare un pezzo di lavoro metallico per l'impiego in combinazione con una macchina per la lavorazione di metalli in cui il pezzo di lavoro metallico è fatto ruotare attorno ad un asse orizzontale che si estende da una testa della macchina ad una contropunta della macchina. Il procedimento è realizzato formando in una prima estremità del pezzo di lavoro metallico una cavità avente dimensioni predeterminate. Un elemento sferico è posizionato in una posizione predeterminata entro la cavità in modo tale che una porzione dell'elemento sferico si estende fuori dalla cavità presso la prima estremità del pezzo di lavoro metallico. L'elemento sferico è posizionato fissamente nella posizione predeterminata. Una seconda estremità del pezzo di lavoro metallico è montata in relazione di azionamento con la testa della macchina. Sono previsti mezzi per supportare girevolmente la prima estremità del pezzo di lavoro metallico. Una cavità opportunamente dimensionata per ricevere in modo conforme una porzione predeterminata dell'elemento sferico è formata in una prima estremità dei mezzi di supporto girevoli. Una seconda estremità dei mezzi di supporto girevoli è montata nella contropunta. La prima estremità del pezzo di lavoro metallico è montata in relazione di supporto girevole rispetto alla prima estremità dei mezzi di supporto girevoli in modo tale che la cavità della prima estremità dei mezzi di supporto girevoli riceve in un modo a supporto una porzione predeterminata dell'elemento sferico che si estende dalla prima estremità del pezzo di lavoro metallico. Successivamente, il pezzo di lavoro metallico è fatto ruotare attorno all'asse orizzontale in modo tale che l'elemento sferico ruota liberamente su sè stesso entro la cavità dei mezzi di supporto girevoli, e il pezzo di lavoro metallico è lavorato ad una sagoma predeterminata.

I precedenti ed altri aspetti risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata dell'invenzione quando considerata in unione con le figure dei disegni acclusi, in cui:

la Figura 1 è una vista in alzato laterale in esploso di una girante e di un albero o pignone di un compressore centrifugo;

la Figura 2 è una vista di estremità di una porzione a stelo dimensionata in modo poligonale della girante illustrata in Figura 1;

la Figura 3 è una vista parziale di un complesso a tornio in combinazione con un complesso di rettifica che sono disposti assieme per lavorare un pezzo di lavoro metallico conformemente al procedimento della presente invenzione;

la Figura 4 è una vista in esploso parziale della disposizione di Figura 3.

Facendo ora riferimento ai disegni, in cui caratteri di riferimento simili indicano parti corrispondenti nelle varie viste, la Figura 1 illustra un pignone 10 ed una girante 12 che sono concepiti per l'impiego in un compressore centrifugo (non rappresentato).

Il pignone 10 include un ingranaggio 14 che è impegnabile con un complesso di trasmissione di potenza (non rappresentato) che aziona il pignone attorno ad un asse del pignone ad una velocità di rotazione predeterminata durante il funzionamento del compressore centrifugo. Il pignone 10 è tipicamente fabbricato da acciaio legato, come ad esempio, senza essere limitati a questi, acciai legati AMS 6260 o AISI 8620. Il pignone 10 include una estremità di azionamento 16 che ha formato in essa un foro 20 dimensionato in modo poligonale. Il foro 20 dimensionato in modo poligonale ha una superficie del foro interna che definisce una sezione trasversale generalmente triangolare costituita da archi di cerchio.

La girante 12 include una geometria del tipo inclinato all'indietro, e la girante comprende una porzione a stelo 22 dimensionata in modo poligonale che è definita da una superficie di stelo esterna, e che è illustrata in Figura 2. La porzione 22 di stelo include una prima estremità 22a ed una seconda estremità 22b. La porzione di stelo 22 dimensionata in modo poligonale è opportunamente dimensionata in modo coniugato per essere ricevuta dal foro 20 dimensionato in modo poligonale.

Perciò, la girante 12 è stata lavorata a partire da un singolo blocco di titanio forgiato. Durante la lavorazione della girante 12, la porzione a stelo 22 è lavorata e dimensionata per essere ricevuta in modo coniugato o accoppiato dal foro 20 dimensionato poligonalmente. La porzione di stelo 22 è tipicamente dimensionata per presentare una sezione trasversale che devia da una configurazione circolare e che ha una sagoma che è convessa su tutti i lati e essenzialmente ellittica, triangolare o quadrata, come è illustrato in Figura 2. Inoltre, la porzione di stelo 22 è dimensionata ad una tolleranza diametrale inferiore a 0,0002 pollici (0,0508 mm) o deviazione inferiore a 0,0001 pollici (0,0254 mm).

La Figura 3 è una illustrazione parziale di un complesso a tornio, indicato generalmente da 24, in combinazione con un complesso di rettifica, indicato generalmente da 26, che sono disposti assieme in modo da lavorare la porzione a stelo 22 della girante 12 secondo il procedimento della presente invenzione. Il tornio 24 include una testa 28 e una contropunta 29. La testa aziona girevolmente la girante attorno ad un asse di rotazione del tornio come è ben noto nella tecnica.

Come è stato precedentemente discusso, sino ad ora, durante la lavorazione della porzione a o di stelo 22 di titanio, usura adesiva, come consumo, tipicamente si verificava tra un complesso di contropunta convenzionale {non mostrato), che supporta girevolmente la porzione a stelo 22, e la porzione a stelo 22 della girante 12. Questa usura adesiva faceva si che la girante avesse a ruotare eccentricamente attorno all'asse di rotazione del tornio, e ciò aveva come conseguenza il fatto che la girante 12 veniva lavorata con dimensioni fuori tolleranza. In situazioni severe, la contropunta si incollava alla porzione a stelo 22, ciò richiedendo lo scarto della girante individuale. La presente invenzione fornisce un procedimento per lavorare un pezzo di lavoro metallico, come la girante 12, che elimina sostanzialmente l'usura adesiva che si verificava precedentemente in corrispondenza della giunzione della contropunta e della girante 12.

Secondo il procedimento preferito della presente invenzione, e come è illustrato nelle Figure 3 e 4, una cavità 32 è formata in una prima estremità 22a della porzione a stelo 22. La cavità 32 è generalmente concava, avendo una porzione di parete interna che forma un angolo incluso di sessanta gradi con la prima estremità del pezzo di lavoro metallico, come è illustrato dalla Figura 4. La cavità 32 può essere dimensionata per includere una porzione a serbatoio 34 che può contenere un volume predeterminato di adesivo come sarà descritto più dettagliatamente in seguito.

Come è meglio illustrato in Figura 3, un elemento sferico 36, come un cuscinetto a sfere di precisione, è posizionato entro la cavità 32 in una posizione predeterminata, in modo tale che una porzione del cuscinetto a sfere si estende fuori dalla cavità presso la prima estremità 22a della porzione a stelo 22. Successivamente, il cuscinetto a sfere è posizionato fissamente entro la cavità 32. Nel procedimento preferito della presente invenzione, un adesivo liquido è depositato nella cavità 32, e l'adesivo liquido si raccoglie nel serbatoio 34. Un adesivo che si è rivelato particolarmente efficace ai fini della presente invenzione è il LOCTITE super bond #420. (LOCTITE è un marchio di fabbrica depositato della Loctite Corporation, con sede principale in Hartford, Connecticut). Quando il cuscinetto a sfere è stato posizionato fissamente entro la cavità 32, la girante 12 è collegata operativamente alla testa 28 del tornio, il che farà sì che la girante 12 e la porzione a stelo 22 abbiano a ruotare attorno ad un asse che si estende dalla testa 2 8 alla contropunta 29, come è ben noto nella tecnica.

Mezzi di supporto girevoli, come una contropunta fissa 30, sono previsti per supportare girevolmente la prima estremità della girante 12. La contropunta fissa 30 include una prima estremità 30a ed una seconda estremità 30b. Una cavità 38 è formata nella prima estremità 30a della contropunta fissa 30. La cavità è opportunamente dimensionata per ricevere in modo conforme una porzione predeterminata del cuscinetto a sfere 36. La cavità 38 è concava avendo una porzione di parete interna che forma un angolo incluso di sessanta gradi con la prima estremità dei mezzi di supporto girevoli, come è illustrato in Figura 4. La seconda estremità della contropunta fissa è quindi montata nella contropunta 29.

Prima della lavorazione della porzione a stelo della girante, la prima estremità 22a della porzione a stelo 22 è montata in relazione di supporto girevole rispetto alla prima estremità 30a della contropunta fissa 30. Quando opportunamente montata su essa, la cavità 38 della prima estremità 30a della contropunta fissa 30 riceve a supporto una porzione predeterminata del cuscinetto a sfere 36 che si estende dalla prima estremità 22a della porzione a stelo 22.

Quando la girante di titanio 12 è stata preparata per la lavorazione su un tornio secondo il procedimento della presente invenzione, la girante è fatta ruotare, per azione della contropunta 28, attorno all'asse orizzontale in modo tale che il cuscinetto a sfere 36 ruota liberamente su se stesso entro la cavità dei mezzi di supporto girevoli così da eliminare l'usura adesiva in corrispondenza della porzione di stelo 22. La girante di titanio è quindi lavorata ad una sagoma predeterminata. Dopo il completamento della lavorazione, il cuscinetto a sfere 36 viene rimosso dalla porzione a stelo 22 mediante applicazione efficace di un adatto solvente adesivo.

Benché la presente invenzione sia stata illustrata e descritta secondo una forma di realizzazione preferita, si comprenderà che varianti e cambiamenti possono essere apportati in essa senza allontanarsi dall'invenzione come definito nelle rivendicazioni seguenti.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. In combinazione con una macchina di lavorazione di metalli in cui un pezzo di lavoro metallico è fatto ruotare attorno ad un asse orizzontale che si estende da una testa della macchina ad una contropunta della macchina, un procedimento per lavorare un pezzo di lavoro metallico comprendente le fasi seguenti: formare in una prima estremità del pezzo di lavoro metallico una cavità avente dimensioni predeterminate ; posizionare un elemento sferico in una posizione predeterminata entro la cavità in modo tale che una porzione dell'elemento sferico abbia ad estendersi fuori dalla cavità presso la prima estremità del pezzo di lavoro metallico; posizionare fissamente l'elemento sferico nella posizione predeterminata; montare una seconda estremità del pezzo di lavoro metallico in relazione di azionamento con la testa della macchina; fornire mezzi per supportare girevolmente la prima estremità del pezzo di lavoro metallico; formare in una prima estremità dei mezzi di supporto girevoli una cavità opportunamente dimensionata per ricevere in modo conforme una porzione predeterminata dell'elemento sferico; montare una seconda estremità dei mezzi di supporto girevoli nella contropunta; montare la prima estremità del pezzo di lavoro metallico in relazione di supporto girevole rispetto alla prima estremità dei mezzi di supporto girevoli in modo tale che la cavità della prima estremità dei mezzi di supporto girevoli abbia a ricevere a supporto una porzione predeterminata dell'elemento sferico che si estende dalla prima estremità del pezzo di lavoro metallico; far ruotare il pezzo di lavoro metallico attorno all'asse orizzontale in modo tale che l'elemento sferico abbia a ruotare liberamente su se stesso entro la cavità dei mezzi di supporto girevoli; e lavorare il pezzo di lavoro metallico ad una sagoma predeterminata.
2. Procedimento per lavorare un pezzo di lavoro metallico, secondo la rivendicazione 1, e in cui il pezzo di lavoro metallico è di titanio.
3. Procedimento per lavorare un pezzo di lavoro metallico, secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre la fase di posizionare in modo adesivo l'elemento sferico nella posizione predeterminata.
4. Procedimento per lavorare un pezzo di lavoro metallico, secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre la fase di formare una cavità di sagoma sostanzialmente circolare concava nella prima estremità del pezzo di lavoro metallico, e in cui la cavità è definita da una porzione di parete interna che forma un angolo incluso di sessanta gradi con la prima estremità del pezzo di lavoro metallico.
5. Procedimento per lavorare un pezzo di lavoro metallico, secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre la fase di formare una cavità di forma sostanzialmente circolare concava nella prima estremità dei mezzi di supporto girevoli, e in cui la cavità è definita da una porzione di parete interna che forma un angolo incluso di sessanta gradi con la prima estremità dei mezzi di supporto girevoli.
6. Procedimento per lavorare un pezzo di lavoro metallico, secondo la rivendicazione 1, e in cui l'elemento sferico è un cuscinetto a sfere.