ITRM960110A1

ITRM960110A1 - Apparecchio e procedimento per la microfornitura superficiale di pezzi

Info

Publication number: ITRM960110A1
Application number: IT96RM000110A
Authority: IT
Inventors: James D Phillips
Original assignee: Phillips J D Corp
Priority date: 1995-08-28
Filing date: 1996-02-19
Publication date: 1997-08-19
Also published as: GB2304614B; ITRM960110A0; ES2146134A1; GB9604002D0; DE19634839A1; CA2164074C; FR2738174A1; GB2304614A; FR2738174B1; ES2146134B1; IT1283930B1; JPH09103958A; US5722878A; MX9600246A; CA2164074A1

Abstract

Un meccanismo per collegare parti ornamentali di orologi da polso che consente una connessione ed una disconnessione facile di parti ornamentali senza alcun utensile speciale e senza rovinare l'aspetto degli orologi da polso. Un perno a gradini viene inserito in un foro di diametro più largo di un anello a forma di bozzolo disposto in una parte di estremità ed un foro in un involucro dell'orologio. Quindi, una parte con diametro più piccolo del perno a gradini viene portata in un foro di diametro più piccolo del perno a gradini viene portata in un foro di diametro più piccolo tirando l'involucro dell'orologio ed una fascia longitudinalmente. Quando il perno a gradini è fissato così saldamente in posizione, l'involucro dell'orologio e la fascia sono connessi saldamente.

Description

DESCRIZIONE

a corredo di una domanda di brevetto per invenzione dal titolo. "Apparecchio e procedimento per la microfinitura superficiale di pezzi"

CAMPO DELL'INVENZIONE

Questa invenzione si riferisce ad un procedimento e ad un apparecchio per migliorare la finitura e la durezza della superficie di un pezzo in lavorazione, come ad esempio i lobi degli alberi a camme, i supporti dei cuscinetti degli alberi a camme, e i supporti del perno dell'albero a gomito e dei cuscinetti.

PRECEDENTI DELL'INVENZIONE

Secondo quanto viene realizzato attualmente, i lobi o le superfici di supporto su un pezzo in lavorazione come ad esempio un albero a camme o un albero a gomiti, vengono sottoposti a microfinitura mediante abrasione, rendendoli lisci, mediante arenarie o cartavetrata mentre il pezzo in lavorazione viene fatto ruotare attorno al suo asse longitudinale .

Sebbene questo procedimento migliori la finitura superficiale, esso non consente di aumentare la durezza. Infatti può ridurre la durezza poiché rimuove materiale dalla superficie finita.

Inoltre/ la quantità di materiale che viene rimossa mediante questo processo varia su superfici che non sono tonde. Ciò è dovuto sia al fatto che sia l'arenaria che la cartavetrata tendono a rimuovere più materiale dalle superfici aventi un piccolo raggio, come ad esempio il naso di un lobo di albero a camme, rispetto alle superfici che hanno un raggio grande come il cerchio di base di un lobo o superfici piatte come ad esempio le zone di fianco. Questa rimozione non uniforme di materiale forza il fabbricante a modificare la forma desiderata prima della microfinitura. Questa modifica è difficile, non può essere prevista e richiede l'esecuzione di prove e errori.

L'abrasione con arenaria o cartavetrata crea un truciolo che è composto dal materiale che viene rimosso, particelle di sabbia o arenaria e olio o soluzione che viene utilizzata. A causa dei problemi ambientali, l'eliminazione di questo truciolo è molto difficile e costosa.

Inoltre, questo procedimento richiede un cambio frequente della cartavetrata o arenaria quando si consumano, operazione costosa, che richiede molto tempo e presenta ulteriori problemi di eliminazione. Vi sono altri processi che utilizzano rulli per rendere liscio e duro un pezzo in lavorazione e questi procedimenti sono indicati comunemente come "lucidatura". Tuttavia, la lucidatura viene utilizzata solo su pezzi in lavorazione che hanno diametri interno ed esterno tondi. La lucidatura non è adatta per la lavorazione di pezzi non tondi come ad esempio i lobi degli alberi a camme. Inoltre, la lucidatura a causa delle forze molto elevate che sono utilizzate, richiede che i rulli e le forze siano diametricalmente opposte in maniera da non piegare o rompere il pezzo in lavorazione.

SOMMARIO DELL'INVENZIONE

Secondo la presente invenzione, un pattino molto duro realizzato, ad esempio, in diamante o carburo di tungsteno molto duro, che vibra ad alta frequenza in una direzione a 90° rispetto all'asse di rotazione del pezzo in lavorazione, viene premuto contro la superficie da microfinire mentre il pezzo in lavorazione sta ruotando.

La vibrazione ad alta frequenza consente la applicazione di una forza sufficiente sulla superficie per comprimere sufficientemente la stessa per migliorare la durezza così come migliorare la qualità della finitura. La vibrazione ad alta frequenza riduce inoltre le sollecitazioni interne nel pezzo in lavorazione che si possono verificare a causa di un precedente processo di raddrizzamento o trattamento termico. La massa del pezzo in lavorazione stesso assorbe la. maggior parte dell'energia richiesta per la microfinitura della superficie senza spingere il pattino contro il pezzo in lavorazione con una forza tale per cui il pezzo in lavorazione viene fatto piegare o flettere nella direzione opposta.

Preferibilmente, si utilizzano motori lineari per azionare i complessi scorrevoli che premono il pattino contro il pezzo in lavorazione. A causa del fatto che i motori lineari non richiedono viti a sfera per convertire il moto rotativo in modo lineare, è possibile mantenere una forza costante contro il pezzo in lavorazione lungo tutta la sua corsa. Il pattino viene forzato all'indietro quando la parte alta del lobo sul pezzo in lavorazione rotante passa sotto di esso. Si possono anche utilizzare cilindri pneumatici per azionare i complessi scorrevoli e fornire una forza costante lungo tutta la corsa.

A causa del fatto che il procedimento secondo la presente invenzione non prevede la rimozione di materiale, non si modifica la forma del pezzo in lavorazione, per cui si consente al fabbricante di molare il pezzo in lavorazione ottenendo la forma desiderata. Non è necessaria la modifica della forma prima della microfinitura con il procedimento dell'invenzione .

Inoltre, poiché non si rimuove materiale, questo procedimento non produce trucioli, che sono difficili da eliminare. A causa del fatto che non si ha sabbiatura o affilatura, si eliminano il costo e il tempo di cambiamento della cartavetrata o delle pietre abrasive.

Il pattino è realizzato preferibilmente in modo da avere una superficie di contatto cilindrica o piatta, con il suo asse o piano parallelo all'asse del pezzo in lavorazione. La superficie finita del pattino deve essere liscia o più liscia di quanto si vuole che sia la finitura sul pezzo in lavorazione. Il pattino è realizzato con un materiale molto duro, preferibilmente diamante o carburo di tungsteno placcato con un composto come ad esempio, nitruro di cromo o nitruro di titanio. Il composto di placcatura deve essere molto duro, tra 3000 e 7000 Vickers di durezza e deve essere inerte, in maniera da non reagire chimicamente con il materiale del pezzo in lavorazione e provocare un danneggiamento o erosione di una superficie. Deve inoltre resistere alla pressione e all'azione di sfregamento necessaria per cambiare la microfinitura della superficie del pezzo in lavorazione.

Un pattino cilindrico modificato può avere una forma leggermente "cilindrica" o "a clessidra". Un pattino modificato generalmente piatto può essere leggermente concavo o convesso. Queste forme modificate trasferiscono la forma opposta sulla superficie che viene microfinita.

Uno scopo dell'invenzione è quello di fornire un procedimento e un apparecchio per la microfinitura di un pezzo in lavorazione che ha le caratteristiche e capacità menzionate in precedenza.

Un altro scopo è quello di fornire un apparecchio per la microfinitura di struttura robusta e durevole, che può essere facilmente fabbricato e facilmente fatto funzionare.

Altri vantaggi, scopi e caratteristiche saranno più evidenti dalla descrizione seguente, in particolare se la si considera insieme ai disegni allegati.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

La figura 1 è una vista in elevazione anteriore di un apparecchio costruito secondo l'invenzione nella modalità di "carico e scarico" che mostra le teste e gli scivoli ritratti. La "stazione 1 folle" mostrata nelle figure 2 e 2a non è mostrata in maniera tale che la stazione di microfinitura può essere vista in maniera più chiara.

La figura la è simile alla figura 1 ma nella modalità operativa che mostra le teste e gli scivoli nella posizione avanzata. La "stazione 1 folle" è cancellata per gli stessi motivi.

La figura 2 è una vista in sezione presa lungo la linea 2-2 di figura 1.

La figura 2a è una vista in sezione presa lungo la linea 2a-2a di figura la.

Le figure 3 e 3a sono viste in pianta dall'alto dell'apparecchio mostrato nelle figure, rispettivamente, 1 e la.

La figura 4 è una vista frammentaria ingrandita che mostra un tipo di scivolo e testa di microfinitura con vibratore.

La figura 5 è una vista frammentaria ingrandita di un altro tipo di scivolo e testa di microfinitura con il vibratore.

La figura 6 è una vista anteriore ingrandita della testa di microfinitura di figura 4.

La figura 7 è una vista frammentaria ingrandita di un altro tipo di scivolo e testa di microfinitura con vibratore.

La figura 8 è una vista frammentaria ingrandita di un ulteriore· tipo di scivolo e testa di microfinitura con vibratore.

La figura 9 è una vista anteriore ingrandita della testa di microfinitura di figura 7.

La figura 10 e una vista prospettica che mostra un pattino cilindrico accoppiato con un lobo di albero a camme "inseguitore a rullo" tipico.

La figura 11 è una vista prospettica che mostra un pattino piatto accoppiato con un lobo di albero a camme "inseguitore piatto".

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELLE FORME DI REALIZZAZIONE

PREFERITE

Riferendosi ora più in particolare ai disegni, e specialmente alle figure l-3a, la macchina 20 di microfinitura ha un telaio o basamento 22 della macchina principale su cui sono montati lateralmente i complessi 24 e 26 ad alberino. I complessi 24 e 26 ad alberino sono montati su percorsi idonei 27 per il movimento verso e lontano uno dall'altro mediante i motori 28 e 30. I Complessi 24 e 26 ad alberino hanno elementi di azionamento 36 che sono accoppiabili con estremità opposte del pezzo in lavorazione che in questa caso è un albero a camme 38 allungato che ha lobi 48 distanziati longitudinalmente. I motori 41 e 44 di azionamento fanno ruotare i dispositivi di azionamento 36 che a loro volta fanno ruotare l'albero a camme ad una velocità costante attorno al suo asse longitudinale. Lunette fisse 46 si accoppiano con porzioni intermedie e di estremità dell'albero a camme e supportano lo stesso rispetto alle forze generate durante l'operazione di microfinitura .

I lobi 40 sull'albero a camme sono microfiniti mediante i pattini di microfinitura 42. Ciascun pattino è portato da un complesso a slitta 50. Più specificamente, ciascun complesso a slitta comprende una slitta allungata 52 opposta ad un lobo della camma, e una testa 54 sull'estremità della slitta adiacente al lobo. I pattini 42 sono montati sulle teste 54. Le slitte 52 si estendono perpendicolarmente all'albero a camme e sono montate in guide 56 per il movimento di scorrimento longitudinale verso e lontano rispetto all'albero a camme. Ciascuna slitta viene mossa verso e lontano dall'albero a camme preferibilmente mediante un motore lineare 58 che preme il pattino contro un lobo della camma con una forza costante e uniforme. Cilindri pneumatici o altri motori possono essere messi al posto degli attuatori lineari, ma si desidera che la forza di ciascun pattino contro il suo lobo della camma sia costante e uniforme durante tutta l'operazione di microfinitura.

Le guide 56 delle slitte sono montate su porzioni fisse della machina (non mostrate) in posizioni tali che le slitte 52 su cui sono montati i pattini sono disposte in piani diversi distanziati all'incirca di 45° uno dall'altro (vedere le figure 2 e 2a) per consentire che la macchina esegua una microfinitura sui ‘lobi del pezzo in lavorazione che sono più vicini uno all'altro rispetto alla larghezza dei complessi a slitta. Le figure 1, 2 e 3 mostrano la macchina nella funzione di "carico e scarico" in cui tutti i pattini e tutte le slitte sono nella posizione retratta. Le figure la, 2a e 3a mostrano la macchina di microfinitura nella funzione operativa con i pattini e le slitte nella posizione avanzata, durante questa fase i pattini impegnandosi con i lobi per la microfinitura.

Le figure 2 e 2a mostrano l'albero a camme supportato in una stazione 2 di microfinitura tra due stazioni 1 e 3 folli in cui gli alberi a camme possono essere supportati su supporti 59 e 61 prima e dopo il trattamento nella stazione 2. Un meccanismo standard, "di sollevamento e trasporto" (non mostrato) può essere impiegato per trasferire gli alberi a camme da una stazione all'altra.

Sulla testa 54 di ciascun complesso 50 a slitta vi è un vibratore 60. I vibratori 60 hanno lo scopo di far si che il pattino 42, mentre viene premuto contro una camma, vibri. Le vibrazioni sono perpendicolari alla superficie del lobo. Le vibrazioni sono preferibilmente ad una frequenza compresa tra circa 10.000 e 16.000 cicli al minuto. Le vibrazioni ad alta frequenza consentono che venga applicata una forza sufficiente sulla superficie del lobo per compattare e comprimere la superficie e migliorare la durezza così come migliorare la qualità della sua finitura. Non è necessaria una forza eccessiva e la forza varierà in funzione della larghezza della superficie del lobo della camma che dev'essere sottoposta a microfinitura. Questa forza per lobi che sono larghi solo 0,5 pollici (8, 16 centimetri) può essere compresa tra 50 e 100 libbre (22,680 e 45,35 Kg) per un lobo largo 2 pollici (32,77 centimetri) la forza può essere pari a 400 libbre (181 Kg). Questa forza viene mantenuta costante e non varia durante tutto il procedimento di microfinitura. Il* lobo spinge il pattino indietro quando la parte elevata del lobo passa sotto il pattino, in maniera tale che la forza del pattino sulla superficie del lobo è sempre la stessa. La lunghezza del pattino 42 è maggiore rispetto alla larghezza del lobo in maniera tale che venga sottoposta a trattamento tutta la larghezza del lobo.

Le figure 4 e 6 mostrano una forma di realizzazione di un complesso a slitta in cui il pattino 42 è una barra cilindrica con una sezione trasversale uniforme circolare in tutta la sua lunghezza, con il suo asse longitudinale centrale parallelo all'asse di rotazione dell'albero a camme e parallelo alla superficie del lobo da sottoporre a trattamento.

La testa 54 viene fatta ruotare per far scorrere la slitta 52 su un perno 62 per la rotazione su un asse parallelo all'asse longitudinale del pattino. La testa 54 viene premuta verso il lobo da una molla 64 a spirale a compressione tra la testa e la slitta. Il vibratore 60 è mostrato montato sulla testa 54. Quando il complesso a slitta 50 fa avanzare un pattino contro il lobo, la molla 64 si comprime per assicurare che il pattino rimanga a contatto con il lobo mentre ruota il pezzo in lavorazione. Il vibratore 60 è montato rigidamente sulla testa e quando viene energizzato farà si che la testa e il pattino vibrino ad alta frequenza con l'energia che viene forzata nel pezzo in lavorazione. Questa energia o forza viene assorbita dalla superficie del lobo determinando che la superficie del lobo diventa più dura e liscia. Questa microfinitura della superficie del lobo ha luogo quando il pezzo in lavorazione ruota a velocità costante, all'incirca preferibilmente tra 20 e 30 giri al minuto.

Il pattino 42 può, se si desidera, essere modificato rendendolo di forma "cilindrica" o "a clessidra", il che trasferirà la forma opposta sulla superficie sottoposta a microfinitura.

Il pattino è realizzato con un materiale molto duro. Preferibilmente ha una durezza variabile tra circa 3000 e 7000 Vickers. Preferibilmente il pattino è realizzato con un materiale che non reagisce chimicamente con il pezzo in lavorazione. Il pezzo in lavorazione è realizzato usualmente in ferro o acciaio ma può essere fatto con altri materiali. Preferibilmente, il pattino è realizzato in diamante o carburo di tungsteno. Se viene realizzato in carburo di tungsteno, viene preferibilmente placcato con un composto che può essere nitruro di cromo o nitruro di titanio che ha una durezza entro i valori determinati in precedenza.

La superficie del pattino, sia essa di diamante o carburo di tungsteno placcato, è liscia ed ha una azione di sfregamento sulla superficie del lobo della camma durante il procedimento di microfinitura sul pezzo in lavorazione rotante. La superficie del pattino a contatto con il pezzo in lavorazione deve essere sufficientemente dura e liscia da resistere alla azione di sfregamento.

Altri materiali idonei con cui può essere realizzato il pattino sono nitruro di silicio e alcuni materiali ceramici come ad esempio ossido di alluminio (A1203) .

La figura 5 mostra una forma di realizzazione simile a quella di figura 4, ma in cui la testa 54a ha una configurazione leggermente diversa sebbene imperniata in maniera simile sulla slitta 52 mediante un perno di rotazione 62. La sola differenza essenziale tra la testa di figura 5 e quella di figura 4 consiste nel fatto che il pattino 42a di figura 5 ha la forma di un blocco piatto invece che di un blocco cilindrico, e ha una superficie 70 che si accoppia con il pezzo in lavorazione piatta che è parallela all'asse di rotazione dell'albero a camme e anche parallela alla superficie del lobo della camma che deve essere sottoposto a microfinitura.

Le figure 7 e 9 mostrano una ulteriore forma di realizzazione in cui il pattino 42 è fissato ad una testa 54b che scorre tra i bracci 75 della slitta 52b in una direzione longitudinale rispetto alla slitta 52b. Una molla a spirale 64b e compresa tra la testa 54b e la slitta 52b e circonda un'asta 78 che si estende dalla testa 54b. L'asta 78 è scorrevole nella slitta 52b ed ha un vibratore 60 sulla estremità lontana rispetto alla testa. Il funzionamento è ovvio dalla descrizione delle altre forme di realizzazione.

La figura 8 differisce dalle figure 7 e 9 solo per il fatto che il pattino 42a è piatto come il pattino 42a di figura 5.

Un pattino modificato generalmente piatto può essere leggermente concavo o convesso, nel qual caso trasferisce la forma opposta alla superficie da sottoporre a microfinitura.

Viene ora fatto riferimento alla figura 10 che mostra il pattino 42 cilindrico di figura 4 impegnato contro un lobo 90 di albero a camme "inseguitore a rullo" tipico. La curva di rientro o raggio negativo di questo lobo può essere meglio sottoposta a microfinitura con un pattino cilindrico del tipo mostrato in figura 4. Il tipo piatto di pattino 42a mostrato in figura 5 non sarebbe adatto per la microfinitura di una curva rientrante o di una porzione a raggio negativo di un lobo.

La figura 11 mostra il pattino piatto 42a di figura 5 contro un lobo 92 di albero a camme "inseguitore piatto" tipico. Questa superficie del lobo ha un raggio positivo e non ha una curva di rientro o raggio negativo e quindi questa forma del lobo della camma consente l'utilizzazione del pattino piatto più semplice e meno costoso del tipo mostrato in figura 5.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Apparecchio per la microfinitura di una superficie di un pezzo in lavorazione, comprendente un supporto del pezzo in lavorazione, un pattino, mezzi di supporto di detto pattino in posizione adiacente ad un pezzo in lavorazione sul supporto, mezzi per tenere detto pattino in accoppiamento con una superficie del pezzo in lavorazione, e mezzi per far vibrare il pattino ad alta frequenza mentre è impegnato con la superficie del pezzo in lavorazione per la microfinitura della superficie.
2. Apparecchio secondo la rivendicazione 1, in cui detto pattino ha una superficie liscia a contatto con la superficie del pezzo in lavorazione, e comprendente inoltre mezzi per muovere relativamente detto pattino su detta superficie del pezzo in lavorazione in maniera tale che la superficie di detto pattino abbia una azione di sfregamento sullo stesso .
3 apparecchio secondo la rivendicazione 1 in cui detto pattino ha una superficie liscia a contatto con la superficie del pezzo in lavorazione, e comprendente inoltre mezzi per far ruotare il pezzo in lavorazione in maniera tale che il pattino abbia una azione di sfregamento sulla sua superficie.
4. Apparecchio secondo la rivendicazione 3, in cui le vibrazioni di detto pattino sono generalmente perpendicolari alla superficie del pezzo in lavorazione .
5. Apparecchio secondo la rivendicazione 4, in cui detto pattino viene fatto vibrare mediante detti mezzi vibranti ad una frequenza compresa in un <•>intervallo tra circa 10.000 e 16.000 cicli al minuto.
6 Apparecchio secondo la rivendicazione 4, in cui detto pattino ha una durezza compresa nell'intervallo tra circa 3000e 7000 Vickers.
7. Apparecchio secondo la rivendicazione 4, in cui detto pattino è realizzato con diamante.
8. Apparecchio secondo la rivendicazione 4, in cui detto pattino è realizzato con carburo di tungsteno .
9. Apparecchio secondo la rivendicazione 4, in cui detto pattino è realizzato con carburo di tungsteno ed è placcato con un composto scelto nel gruppo costituito ^da nitruro di cromo e nitruro di titanio.
10. Apparecchio secondo la rivendicazione 4, in cui detto pattino è realizzato con un materiale che ha una durezza simile a quella del diamante che non reagirà chimicamente con il pezzo in lavorazione.
11. Apparecchio secondo la rivendicazione 4, in cui detto pattino è realizzato in materiale ceramico.
12. Apparecchio secondo la rivendicazione 4, in cui detto pattino è realizzato in nitruro di silicio.
13. Apparecchio secondo la rivendicazione 4, in cui detto pattino ha una superficie cilindrica liscia che è a contatto a pressione con la superficie del pezzo in lavorazione e ha un asse longitudinale parallelo alla superficie del pezzo in lavorazione.
14. Apparecchio secondo la rivendicazione 4, in cui detto pattino ha una superficie piatta liscia a contatto a pressione con la superficie del pezzo in lavorazione ed è disposto in un piano generalmente parallelo alla superficie del pezzo in lavorazione.
15. Procedimento di microfinitura di una superficie di un pezzo in lavorazione comprendente il prevedere un pattino, e tenere il pattino in contatto a pressione con una superficie del pezzo in lavorazione mentre si fa vibrare il pattino ad alta frequenza per microfinire la superficie.
16. Procedimento secondo la rivendicazione 15, in cui il pattino ha una superficie liscia a contatto con la superficie del pezzo in lavorazione, e in cui si muove relativamente il pattino sulla superficie del pezzo in lavorazione in maniera tale che la superficie del pattino abbia una azione di sfregamento sulla superficie del pezzo in lavorazione mentre il pattino viene fatto vibrare come detto.
17. Procedimento secondo la rivendicazione 16, in cui le vibrazioni del pattino sono generalmente perpendicolari alla superficie del pezzo in lavorazione.
18. Procedimento secondo la rivendicazione 15, in cui il pattino ha una superficie cilindrica liscia che è a contatto a pressione con la superficie del pezzo in lavorazione ed ha un asse longitudinale parallelo alla superficie del pezzo in lavorazione, e cui si fa muovere relativamente il pattino sulla superficie del pezzo in lavorazione in maniera tale che la superficie del pattino abbia una azione di sfregamento sulla superficie del pezzo in lavorazione mentre il pattino viene fatto vibrare come detto in precedenza .
19. Procedime.nto secondo la rivendicazione 18, in cui le vibrazioni di detto pattino sono generalmente perpendicolari alla superficie del pezzo in lavorazione.
20 Procedimento secondo a rivendicazione 19, in cui il pattino viene fatto vibrare ad una frequenza compresa in un intervallo fra circa 10000 e 16000 cicli al minuto.
21. Procedimento secondo la rivendicazione 20, in cui detto pattino è realizzato in diamante.
22. Procedimento secondo la rivendicazione 20 in cui detto pattino è realizzato in carburo di tungsteno.
23. Procedimento secondo la rivendicazione 20 in cui detto pattino è realizzato in carburo di tungsteno ed è placcato con un composto scelto nel gruppo costituito da nitruro di cromo e nitruro di titanio.
24. Procedimento secondo la rivendicazione 20, in cui detto pattino è realizzato con un materiale avente una durezza simile a quella del diamante che non reagirà chimicamente con il pezzo in lavorazione.
25. Apparecchio secondo la rivendicazione 20, in cui detto pattino è realizzato in materiale ceramico.
26 Apparecchio secondo la rivendicazione 20, in cui detto pattino è realizzato in nitruro di silicio.