ITNA20110038A1 - Utensile per forare multifaccia a diametro variabile e a curvatura variabile per impiego su materiali compositi. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE del brevetto di invenzione industriale dal titolo:

“Utensile per forare multifaccia a diametro variabile e a curvatura variabile per impiego su materiali compositiâ€

Stato dell’arte

Nella foratura di laminati in materiale composito risultati sperimentali indicano come la principale causa di difetti da lavorazione sia da riscontrarsi nei micro danneggiamenti generati dall’utensile nella parte interna della superficie del foro e sulle superfici di ingresso ed uscita del foro.

Sulla superficie di uscita del foro sono riscontrabili difetti caratteristici quali delaminazione e fibre non tagliate. E’ stato notato che nell’industria aeronautica la delaminazione à ̈ responsabile del 60% dei pezzi scartati.

La delaminazione degli ultimi strati sulla superficie di uscita del foro à ̈ causata dalla forza assiale che si genera nella foratura. La forza assiale dipende dalla forma e dal diametro dell’utensile, dal materiale in lavorazione e dal rapporto tra la velocità di avanzamento e la velocità di rotazione della punta (feed rate).

E’ stato dimostrato che la presenza dello spigolo centrale dell’utensile incide sulla forza totale per una aliquota che può arrivare fino al 70%, come evidenziato in sperimentazioni realizzate con fori pilota.

Gli utensili “core drill†, Tavola 1 - Figura 1, eliminano lo spigolo centrale.

Gli utensili “step drill†, Tavola 1 - Figura 2, realizzano la foratura in due fasi: nella prima si realizza un foro pilota con diametro ridotto e nella seconda si ottiene l’allargamento del foro al diametro finale.

Gli utensili “multifacet drill†Tavola 1 - Figura 3, e gli utensili saw drill, tendono a ridurre l’effetto dello spigolo centrale con una speciale affilatura.

Sono presenti esempi di utensili realizzati in modo da sfruttare sinergicamente alcune delle caratteristiche positive delle diverse tipologie di utensili richiamati, come ad esempio gli utensili step-core-twist drill, step-core-saw drill, step-core candlestick drill, Tavola 1 - Figura 4 La nuova tipologia di utensile per forare multifaccia a diametro variabile e a curvatura variabile per forare materiali compositi, Tavola 2 - Figura 5 e Figura 6, presenta una parte centrale per realizzare una preforatura di un foro pilota con un profilo di taglio prima lineare e poi di tipo curvo, ad esempio ellittico, una seconda zona con un nuovo profilo curvo che può essere di anch’esso di tipo ellittico per completare il foro, ed infine un tratto finale con profilo lineare per definire esattamente il diametro finale.

Il taglio avviene con continuità di azione lungo tutto il profilo composito.

Sulla parte centrale sono presenti degli appositi “scarichi†, Figura 5, in modo da avere una riduzione degli effetti dello spigolo centrale e facilitare l’evacuazione del truciolo.

Grazie alla particolare forma del profilo dell’utensile nelle zone di taglio si à ̈ ottenuta una riduzione della forza di avanzamento del 50%, e quindi, a parità di rapporto di avanzamento, si riduce drasticamente il rischio di delaminazioni, con una qualità ottima del foro sia in ingresso che in uscita.

L’utensile per forare multifaccia a diametro variabile e a curvatura variabile può essere ottenuto mediante operazioni di molatura da un elemento cilindrico in acciaio HSS o in altro materiale per utensili. Sulla superficie cilindrica sono realizzati dei solchi a forma di elicoide per evacuare il truciolo e per realizzare le superfici di taglio dell’utensile. L’angolo dell’elica Î ́, Tavola 3 - Figura 7, à ̈ definito in funzione del materiale da forare. Nella Tavola 3 - Figura 7 a titolo esemplificativo e senza ledere la generalità del ritrovato à ̈ raffigurata una configurazione con angolo d’elica di 5°.

Sulla superficie risultante vengono realizzate due superfici (S1) e (S2) a profilo curvo, ad esempio e senza ledere la generalità del ritrovato con forma ellittica, con funzione tagliante, Tavola 3 - Figura 8 e Figura 9. L’asse maggiore delle due superfici (Si) e (S2) à ̈ parallelo all’asse della punta, Tavola 3 - Figura 8 e Figura 9. In ogni caso l’asse maggiore della superfìcie (S2) à ̈ maggiore dell’asse maggiore della superficie (Si). Il rapporto tra i due assi a2 e a1 à ̈ funzione del materiale da forare.

Il profilo (S1) Ã ̈ troncato con una superficie conica (T), Tavola 4 Figura 10, con un angolo di semiapertura P che dipende dal materiale in lavorazione e nel caso del profilo indicato, a puro titolo esemplificativo, Ã ̈ pari a 120°.

L’ultimo tratto con funzione di taglio à ̈ ottenuto con profilo lineare (L), Tavola 4 Figura 11, per alesare e rifinire il foro alla misura definitiva. Nella stessa figura à ̈ riportata una vista anteriore e posteriore dell’intero profilo di taglio definito dal tratto di troncatura di testa T, dal profilo S1, dal profilo e S2 e dal tratto lineare di alesatura finale L.

Per ridurre l’effetto dello spigolo centrale e per favorire l’evacuazione del truciolo sono presenti degli scarichi centrali in corrispondenza del vertice V dell’utensile come riportato nella Tavola 4 Figura 12.

Gli angoli caratteristici di taglio: l’angolo di spoglia superiore y, l’angolo di spoglia inferiore a e l’angolo di taglio β sono variabili lungo l’intero profilo di taglio. L’angolo di spoglia superiore γ dipende dall'angolo dell'elica, l’angolo di spoglia inferiore a dipende dalla affilatura e l’angolo β à ̈ il completamento a 90° della somma dei due precedenti.

Sui due profili curvi Si e S2, sul profilo conico di troncatura e sul profilo lineare di alesatura sono presenti delle ulteriori superfici piane di scarico per consentire il corretto disimpegno dell’utensile dal materiale in lavorazione subito dopo che lo stesso à ̈ stato lavorato.

Nella Tavola 6 Figura 13 sono riportate le sezioni dell’utensile nelle quattro zone in cui à ̈ suddivisibile il profilo di taglio. Tutti gli angoli individuabili in queste sezioni sono dipendenti dal materiale in lavorazione.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI del brevetto di invenzione industriale dal titolo: “Utensile per forare multifaccia a diametro variabile e a curvatura variabile per impiego su materiali compositi†RIVENDICAZIONI 1. Una punta per realizzare fori in materiali laminati in materiali composito, con fibre continue o corte, che à ̈ composta di quattro elementi di taglio: il primo à ̈ diritto, il secondo ed il terzo hanno un profilo curvo, il quarto à ̈ diritto.
2. 2. La punta per forare in accordo con la rivendicazione 1, in cui i due profili curvi sono realizzati con un profilo ellittico o con una qualsiasi tipo di forma curva ottenibile mediante molatura e/o fresatura.
3. 3. La punta per forare in accordo con la rivendicazione 1, in cui il rapporto tra l’asse della curva a2 del terzo elemento di taglio e quello della curva a1 del secondo elemento di taglio à ̈ compreso tra 0.1 a 1.
4. 4. La punta per forare in accordo con la rivendicazione 1, in cui la superficie conica di troncatura di testa ha un angolo di apertura (2P) compreso tra 60 e 150°.
5. 5. La punta per forare in accordo con la rivendicazione 1, in cui la scanalatura elicoidale ha un angolo di elica à ̈ compreso tra 1 e 30°.
6. 6. La punta per forare in accordo con la rivendicazione 1, in cui sono presenti da 2 a 5 scanalature elicoidale.
7. 7. La punta per forare in accordo con la rivendicazione 1, in cui il numero di scanalature elicoidali à ̈ compreso tra 2 e 5.
8. 8. La punta per forare in accordo con la rivendicazione 1, in cui il quarto elemento di taglio con profilo rettilineo ha una lunghezza compresa tra 0.1 e 2 volte il diametro della punta.
9. 9. La punta per forare in accordo con la rivendicazione 1, realizzata in acciaio o in qualsiasi materiale per utensile anche rivestito o trattato superficialmente-10- La punta per forare in accordo con la rivendicazione 1, che può essere utilizzato con una trapano a mano o elettrico, una fresatrice, un tornio o in una qualsiasi macchina a controllo numerico