ITTO20110709A1 - Macchina honatrice di potenza/rettificatrice per la finitura di ingranaggi cilindrici con utensili a dentatura esterna - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione industriale dal titolo:

“Macchina honatrice di potenza/rettificatrice per la finitura di ingranaggi cilindrici con utensili a dentatura esternaâ€

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Campo dell’invenzione

La presente invenzione si riferisce alle lavorazioni di finitura dopo trattamento termico di ingranaggi cilindrici.

Più in particolare, l’invenzione riguarda una macchina honatrice di potenza/rettificatrice per la finitura di ingranaggi cilindrici con utensili a dentatura esterna.

Stato della tecnica

Una macchina honatrice di potenza di tipo noto comprende un'unità portapezzo avente un primo elettromandrino girevole attorno ad un primo asse, ed un’unità portautensile avente un secondo elettromandrino girevole attorno ad un secondo asse, in cui il movimento di rotazione del secondo elettromandrino attorno al secondo asse à ̈ sincronizzato con il movimento di rotazione del primo elettromandrino attorno al primo asse.

La lavorazione honatura ad assi sincronizzati ad alta asportazione (honatura di potenza) viene solitamente effettuata su macchine che utilizzano utensili ceramici a dentatura interna che lavorano sul principio degli assi incrociati. L'utilizzo di utensili a dentatura interna pone dei limiti fisici al valore di incrocio degli assi.

Infatti, l'ingranamento di un ingranaggio a dentatura esterna con un utensile a dentatura interna pone dei limiti all'angolo di inclinazione reciproca fra i rispettivi assi di rotazione. Con le soluzioni di tipo noto utilizzanti utensili a dentatura interna nella pratica non si superano valori di 15-20° di inclinazione degli assi. Poiché la velocità di taglio assiale à ̈ proporzionale al seno dell'angolo di incrocio degli assi, la limitazione dell'angolo di incrocio degli assi penalizza la velocità di taglio assiale.

Se si desidera aumentare la velocità di taglio senza raggiungere valori proibitivi della velocità del mandrino portapezzo à ̈ necessario utilizzare utensili a dentatura esterna. Gli utensili a dentatura esterna non pongono limiti all'angolo d'incrocio degli assi. Con utensili a dentatura esterna si può arrivare ad angoli di incrocio degli assi pari a 60°.

Tuttavia, prove pratiche hanno dimostrato che l'impiego di utensili a dentatura esterna in macchine con sincronizzazione elettronica fra il mandrino portautensile ed il mandrino portapezzo crea dei grossi problemi alla qualità della lavorazione. Infatti, disturbi nella rotazione di un mandrino si ripercuotono sull'altro mandrino, innescando a volte fenomeni di auto-mantenimento delle perturbazioni.

Scopo e sintesi dell’invenzione

La presente invenzione si prefigge lo scopo di fornire un macchina honatrice di potenza/rettificatrice che consenta di superare i problemi della tecnica nota.

Secondo la presente invenzione, tale scopo viene raggiunto da una macchina avente le caratteristiche formanti oggetto della rivendicazione 1.

La presente invenzione prevede di realizzare una macchina honatrice di potenza/rettificatrice in cui l’elettromandrino dell’unità portapezzo ha uno statore esterno ed un rotore interno mentre l’elettromandrino dell’unità portautensile ha uno statore interno ed un rotore esterno.

Grazie a queste caratteristiche, l’elettromandrino dell’unità portautensile ha un momento di inerzia attorno al proprio asse di rotazione molto maggiore del momento di inerzia dell’elettromandrino dell’unità portapezzo.

Il fatto di realizzare un elettromandrino con rotore esterno cavo e statore situato all'interno del rotore permette, a parità di ingombro esterno, di moltiplicare fino a dieci volte il momento di inerzia rispetto ad una soluzione con rotore interno e statore esterno.

In questo modo il movimento di rotazione del mandrino portautensile à ̈ sostanzialmente imperturbabile nei confronti dei disturbi derivanti dall'ingranamento dell'utensile con il pezzo in lavorazione. Questo permette di evitare fenomeni di propagazione delle perturbazioni fra il mandrino portapezzo ed il mandrino portautensile.

L'utilizzo di un rotore esterno offre inoltre la possibilità di montare un encoder di grosso diametro, intrinsecamente più preciso e con un grosso foro centrale. Conseguentemente, à ̈ possibile adottare un sistema di correzione dei gioghi che permette di annullare l’eccentricità di montaggio del disco dell'encoder rispetto all'asse di rotazione.

Breve descrizione dei disegni

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno evidenti nel corso della descrizione dettagliata che segue, data a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, in cui:

- la figura 1 Ã ̈ una vista prospettica schematica di una macchina honatrice di potenza/rettificatrice secondo la presente invenzione,

- la figura 2 Ã ̈ una vista frontale in maggiore scala della parte indicata dalla freccia II della figura 1,

- la figura 3 Ã ̈ una sezione secondo la linea III-III della figura 2,

- la figura 4 Ã ̈ una sezione secondo la linea IV-IV della figura 3,

- la figura 5 Ã ̈ un dettaglio della parte indicata dalla freccia V nella figura 4,

- la figura 6 Ã ̈ una sezione secondo la linea VI-VI della figura 5, e

- la figura 7 Ã ̈ un dettaglio in maggiore scala della parte indicata dalla freccia VII nella figura 5.

Descrizione dettagliata dell'invenzione

Con riferimento alla figura 1, con 10 à ̈ indicata una macchina honatrice di potenza/rettificatrice per la finitura di ingranaggi cilindrici dopo il loro trattamento termico. La macchina 10 comprende un basamento 12 che porta un’unità portapezzo 14 ed una contropunta 16 dotata di un movimento lungo un asse verticale W.

Il basamento 12 della macchina 10 porta una tavola 18 dotata di un movimento lungo una direzione radiale X. La tavola 18 porta un telaio 20 dotato di un movimento rispetto alla tavola 18 lungo una direzione trasversale Y. Il telaio 20 porta una slitta 22 dotata di un movimento lungo una direzione verticale Z. La slitta 22 porta a sua volta una tavola oscillante 24 dotata di un movimento di oscillazione V attorno ad un asse orizzontale e di un movimento di rotazione A rispetto alla slitta 22. La tavola oscillante 24 porta un’unità portautensile 26.

La macchina 10 può anche essere dotata di un manipolatore 28 per il carico e lo scarico automatico dei pezzi. Il manipolatore 28 comprende una trave stazionaria 30 sulla quale à ̈ mobile una slitta 32 portante un braccio mobile verticalmente 34 munito di un organo di presa 36.

Con riferimento alla figura 2, l’unità portapezzo 14 e l’unità portautensile 26 nell'impiego portano rispettivamente una ruota dentata 38 ed un utensile a dentatura esterna 40 che ingranano fra loro. L’unità portapezzo 14 e l'unità portautensile 26 azionano in rotazione attorno agli assi C e B la ruota dentata 38 e l’utensile 40 con velocità angolari sincronizzate fra loro. Gli assi di rotazione C e B della ruota dentata 38 e dell'utensile 40 sono inclinati fra loro. La velocità assiale di taglio sui fianchi dei denti della ruota dentata 38 à ̈ proporzionale all'angolo di inclinazione fra gli assi B e C. L’asse di rotazione C dell'unità portapezzo 14 ha un orientamento fisso mentre l'angolo di inclinazione dell'asse di rotazione B dell'unità portautensile 26 può essere regolato comandando la tavola oscillante 24 (movimento di rotazione A).

Con riferimento alla figura 3, l'unità portapezzo 14 comprende un corpo di supporto esterno 42 nel quale à ̈ montato un primo elettromandrino 44. L’elettromandrino 44 comprende uno statore esterno 46 fissato al corpo di supporto esterno 42 e portante avvolgimenti statorici 48. L’elettromandrino 44 comprende un rotore interno 50 al quale sono fissati magneti permanenti 52 affacciati agli avvolgimenti statorici 48. Il rotore 50 à ̈ supportato dal corpo esterno 42 mediante cuscinetti 54. Una boccola portapezzo 56 à ̈ fissata ad un'estremità del rotore 50. All'interno del rotore 50 à ̈ alloggiato un dispositivo di blocco ad azionamento idraulico che permette di bloccare e sbloccare il pezzo 38 sulla boccola portapezzo 56. Un encoder 58 à ̈ montato all'estremità inferiore del rotore 50.

Con riferimento alla figura 4, l’unità portautensile 26 comprende un supporto esterno 60 fisso rispetto alla tavola oscillante 24. Il supporto esterno 60 porta un elettromandrino 62 comprendente un rotore esterno 64 ed uno statore interno 66. Lo statore interno 66 comprende un albero cavo 68 che à ̈ fissato ad un fondello 70 a sua volta fissato al supporto esterno 60. L'albero interno 68 porta un corpo statorico 72 dotato di cave longitudinali nelle quali sono alloggiati avvolgimenti statorici 74. Gli avvolgimenti statorici 74 sono collegati elettricamente ad un cavo di alimentazione elettrica 76 collegato ad un connettore elettrico 78 disposto sul fondello 70.

Il rotore esterno 64 ha una sezione cava 80 con una cavità 82 nella quale à ̈ posizionato lo statore 66. Sulla parete interna della cavità 82 sono posizionati magneti permanenti 84 affacciati alla periferia esterna dello statore 66. Un traferro 86 à ̈ previsto fra gli avvolgimenti statorici 74 ed i magneti permanenti 84. Il rotore 64 à ̈ portato in modo girevole attorno all'asse B dal supporto esterno 60 mediante cuscinetti 88. Il rotore 64 comprende un nasello 90 fissato alla sezione cava 80, ad esempio mediante viti 92. Una boccola portautensile 94 à ̈ fissata sul nasello 90 del rotore 64. L’utensile 40 à ̈ fissato sulla boccola portautensile 94 mediante una flangia di blocco 96 fissata ad un tirante 98 mobile assialmente all'interno del nasello 90. Un pacco di molle a tazza 100 spinge elasticamente il tirante 98 verso una posizione di blocco.

Il tirante 98 può essere spinto verso una posizione di sblocco da un cilindro idraulico di sblocco 102 alloggiato nel fondello 70 e collegato al tirante 98 mediante un alberino di spinta 104 che si estende all'interno dell'albero fisso 68 dello statore 66.

Con riferimento alle figure 4 e 5, il secondo elettromandrino 62 comprende un encoder 106 situato in corrispondenza dell'estremità del rotore 64 rivolta verso il fondello 70. L’encoder 106 comprende un disco 108 fissato al rotore 64 ed una testina di lettura 110 portata dal supporto esterno 60 e affacciata alla periferia esterna del disco 108. La testina di lettura 110 à ̈ collegata elettricamente ad un connettore 112. Il disco 108 dell’encoder 106 à ̈ montato sulla superficie esterna del rotore 64. Poiché il rotore 64 à ̈ disposto esternamente rispetto allo statore 66, il disco 108 ha un grosso diametro. L’encoder 106 à ̈ dunque intrinsecamente più preciso rispetto ad un encoder con un disco di piccolo diametro. Inoltre, il disco 108 dell’encoder 106 ha un grande foro centrale per cui à ̈ possibile prevedere un sistema di centraggio regolabile manualmente per annullare la tolleranza di centraggio del disco 108 rispetto all'asse B.

Come illustrato in maggiore dettaglio nelle figure 6 e figura 7, il sistema di centraggio del disco 108 comprende una pluralità di grani radiali 114 che impegnano rispettivi fori filettati ricavati nella parete della sezione cava 80 del rotore 64.

Il disco 108 viene preliminarmente montato lasciando un leggero gioco radiale. Successivamente, mediante i grani 114 e con l'ausilio di adeguati strumenti di misura (ad esempio un comparatore millesimale) à ̈ possibile agire dall'interno sui grani 114 mediante una chiave 118, grazie al grande foro centrale del rotore. In questo modo può essere regolata l'eccentricità di rotazione del disco dell’encoder fino ad un valore nullo. La precisione di lettura dell'encoder 106 risulta così svincolata dalle tolleranze costruttive dei cuscinetti e del rotore.

Il fatto di realizzare l’elettromandrino del gruppo portapezzo con rotore interno e l’elettromandrino del gruppo portautensile con rotore esterno permette di ottenere una grossa differenza fra i momenti di inerzia del mandrino portautensile e del mandrino portapezzo. Il momento di inerzia di un mandrino portautensile con rotore esterno può essere fino a 10 volte superiore rispetto al momento di inerzia di un mandrino con gli stessi ingombri esterni e con il rotore interno.

La grande differenza fra i momenti di inerzia del mandrino portautensile e del mandrino portapezzo garantisce una sorta di "imperturbabilità" dell'utensile 40 nei confronti dei disturbi derivanti dall'ingranamento con il pezzo 38.

In vista del fatto che i movimenti di rotazione del mandrino portapezzo e del mandrino portautensile sono sincronizzati elettronicamente fra loro, la grossa differenza fra i momenti di inerzia del mandrino portautensile e del mandrino portapezzo evita che i disturbi della rotazione del mandrino portapezzo vengano trasmessi al mandrino portautensile.

Grazie alla presente invenzione, diventa possibile utilizzare utensili 40 a dentatura esterna per effettuare lavorazioni di honatura di potenza o di rettifica su macchine ad assi sincronizzati. L'impiego di utensili a dentatura esterna permette di incrementare l'angolo di incrocio fra gli assi B e C, con conseguente aumento della velocità assiale di taglio a parità di velocità di rotazione del mandrino portapezzo.

Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, i particolari di costruzione e le forme di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto ed illustrato senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione così come definito dalle rivendicazioni che seguono.

Claims (3)

1. RIVENDICAZIONI 1. Macchina honatrice di potenza/rettificatrice per la finitura di ingranaggi cilindrici con utensili a dentatura esterna, comprendente: - un'unità portapezzo (14) avente un primo elettromandrino (44) girevole attorno ad un primo asse (C), e - un'unità portautensile (26) avente un secondo elettromandrino (62) girevole attorno ad un secondo asse (B), in cui il movimento di rotazione del secondo elettromandrino (62) attorno al secondo asse (B) é sincronizzato con il movimento di rotazione del primo elettromandrino (44) attorno al primo asse (C), caratterizzata dal fatto che il primo elettromandrino ha uno statore esterno (46) ed un rotore interno (50) ed il secondo elettromandrino (62) ha uno statore interno (66) ed un rotore esterno (64).
2. 2. Macchina secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il rotore esterno (64) del secondo elettromandrino (62) ha una sezione cava (80) avente una superficie interna (82) sulla quale sono fissati magneti permanenti (84) affacciati ad avvolgimenti statorici (74) del rotore interno (66).
3. 3. Macchina secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che il secondo elettromandrino (26) comprende un encoder (106) includente un disco (108) fissato al rotore esterno (64), il disco (108) di detto encoder (106) essendo associato ad sistema di regolazione includente una pluralità di grani radiali (114) per la regolazione del centraggio del disco (108) rispetto all'asse di rotazione (B) del rotore (64).