ITUD940198A1

ITUD940198A1 - Dispositivo per la lavorazione accurata di finitura delle trapanature

Info

Publication number: ITUD940198A1
Application number: IT94UD000198A
Authority: IT
Inventors: Andreas Basteck
Original assignee: Beck August Gmbh Co
Priority date: 1993-12-06
Filing date: 1994-12-06
Publication date: 1996-06-06
Also published as: ITUD940198A0; FR2713118A1; GB9424105D0; DE4341503A1; ES2116180B1; ES2116180A1; IT1267326B1; SE9404145D0; GB2284371A; SE9404145L

Abstract

Dispositivo per la lavorazione accurata di finitura delle trapanature, come ad esempio un alesatore, oppure una piastra da taglio (31) per questo scopo, ha uno spigolo di taglio che è articolato in una lama principale ed in una lama secondaria (54). Nel corpo di base (32) è incassato un inserto (33, 34), il quale è costituito da un sostegno di metallo duro (43), e da una struttura cristallina (48) sinterizzata su ciò, di tempera maggiore, come il diamante poli - cristallino PKD od il nitruro di boro cubico CBN. In mezzo si trova una zona di passaggio (52). L'inserto (33, 34) a sandwich è disposto in una maniera tale che la lama supplementare (54) viene formata in settori che si susseguono l'uno dopo l'altro, dalla struttura cristallina molto dura (48) alla zona di passaggio meno dura (52) al supporto del metallo duro (43) ancora meno duro, ed infine dal metallo duro relativamente molle del corpo di base. Se quindi una mola abrasiva viene condotta in direzione longitudinale lungo la lama supplementare (54), le sollecitazioni di compressione che si formano nel sistema meccanico del dispositivo di affilatura, nella smeriglatura della struttura cristallina (48) molto dura, possono ridursi gradatamente nel passaggio ai settori seguenti. Questo evita una super-oscillazione del sistema meccanico, che si può osservare nel caso di un improvvisa discontinuità della tempera. In seguito a questo, la linea retta della lama supplementare (54) può essere affilata con una larghezza di banda nell'ambito di 1 mm. Il dispositivo di trapanatura così equipaggiato e così affilato ha un tempo di durata notevolmente aumentato, grazie all'inserto (33, 34), e permette di produrre trapanature con una qualità molto buona della superficie.(FIG. 1).

Description

Descrizione del brevetto per invenzione industriale

Titolo:

Dispositivo per la lavorazione accurata di finitura delle trapanature

DESCRIZIONE

L'invenzione si riferisce ad un dispositivo secondo il termine generico della rivendicazione I .

Un dispositivo tipico per la lavorazione accurata di finitura delle trapanature è un alesatore, ad esempio di un modo di costruzione simile a quello che viene descritto nel brevetto GB 571 394, o del tipo descritto in linea di massima nel brevetto DE-AS 1 144 568. Però, si aggiunge a questo anche un trapano secondo il brevetto DE-AS 2 502 183. É caratteristico, a tale scopo, il fatto che ogni lama supplementare produce una guida dell'attrezzo nella trapanatura, sia assieme con le lame supplementari di ulteriori angoli di taglio, distribuiti sulla circonferenza della testa perforante, che come supplemento di speciali costole di guida . Le lame supplementari, con le loro funzioni di sostegno e di lisciatura, sono anche determinanti per la qualità della trapanatura. Pertanto, l'accuratezza delle lame supplementari assume un grande significato. Di solito, la lama supplementare viene affilata in direzione longitudinale, il più possibile diritta, per cui contemporaneamente viene prodotto anche il desiderato filo tagliente della lama supplementare.

Per quanto l'angolo di taglio viene formato su un corpo di base monopezzo, ad esempio su una testa perforante di acciaio rapido, o su una piastra da taglio fatta di metallo duro, raffilatura non crea nessun problema. Negli ultimi tempi si è tuttavia passati al fatto di applicare sul corpo di base un inserto, il quale consiste di un sostegno di metallo duro e di un materiale duro cristallino sinterizzato, di grande tempera, il quale forma la lama principale ed una parte collegata della lama supplementare. Per motivi di costi, l'espansione del materiale duro cristallino si limita ad una sezione della lama supplementare. L'inserto del tipo a sandwich viene applicato di conseguenza nella maniera in cui la prima superficie piana si trova parallela alla seconda superficie piana. Nella affilatura, la mola abrasiva viene mossa lungo la lama supplementare, e quindi la mola abrasiva lavora dapprima contro il materiale duro cristallino che è molto duro. Si formano pertanto delle tensioni nel sistema abrasivo meccanico, che diventano poi improvvisamente libere, non appena la mola abrasiva abbandona la zona del materiale duro cristallino, e quindi colpisce il corpo di base più morbido. La linea retta ottiene pertanto, vista in una micro-misura, la configurazione di un paesaggio montuoso. Il dislivello tra il punto più alto ed il punto più basso viene chiamato "larghezza di banda delle linee rette". Perfino in una attuazione accurata dell’operazione di affilatura, non si deve raggiungere una larghezza di banda al di sotto di 5 μm . Questo delimita pertanto la qualità della trapanatura producibile con questo angolo di taglio.

Compito dell'invenzione è quello di creare un dispositivo della maniera secondo la specie, il quale consenta di raggiungere migliori qualità di trapanatura.

Questo compito viene risolto dalle caratteristiche della rivendicazione 1.

A questo punto viene in un certo senso messo a lato l'inserto, così che non solo il materiale duro cristallino arriva alla lama supplementare, bensì anche il sostegno di metallo duro, e la zona di passaggio tra materiale duro cristallino e sostegno di metallo duro. In maniera conforme, la lama supplementare viene formata preferibilmente da almeno tre materiali, secondo la rivendicazione 2, i quali presentano una tempera diversa. Quando a questo punto la mola abrasiva viene mossa sulla lama supplementare, essa lavora in ordine dapprima contro il materiale duro cristallino che è molto duro, e quindi contro l'ambito po’ meno duro della zona di passaggio, ed infine contro l'ambito ancora meno duro del sostegno fatto di metallo duro. In tal modo, si possono risolvere gradualmente le tensioni meccaniche nel sistema di affilatura. Affinché la prima superficie piana venga orientata in un angolo piatto rispetto alla lama supplementare, risulta un allungamento della sezione della lama supplementare formata dalla zona di passaggio, e di conseguenza un'ulteriore diminuzione della discontinuità della tempera lungo la lama supplementare.

Secondo le forme di realizzazione secondo la ivendicazione 3 e 4, si ottiene una addizionale gradazione della tempera, in cui è da premettere il fatto che la durezza del corpo di base è di nuovo più piccola della durezza del sostegno di metallo duro.

Le rivendicazioni 5 e 6 denominano preferibilmente come materiale duro cristallino materiali utilizzabili. In questo caso, il diamante poli-cristallino PKD ha il vantaggio della più grande durezza disponibile attualmente, mentre il nitruro di boro cubico CBN è certamente meno duro, però in questo caso, nella trapanatura in acciaio, è chimicamente più stabile, e pertanto consente una durata più lunga del dispositivo di foratura.

Campi angolari secondo la rivendicazione 7 danno una buona lunghezza della sezione delle lame supplementari formata dalla zona di passaggio, ed anche un appoggio che favorisce la stabilità del materiale duro cristallino rispetto ai componenti radiali ed assiali della forza di foratura,

Secondo l'elaborazione secondo la rivendicazione 8, l'angolo di taglio viene formato su una piastra da taglio fatta di metallo duro, in modo che la testa perforante possa essere prodotta con un materiale economico, ed anche resistente agli urti.

Secondo l'elaborazione secondo la rivendicazione complessiva testa perforante per la lavorazione di fino viene formata da un materiale tagliente, come l'acciaio ad alta velocità, o da un metallo duro, ed una sezione della lama supplementare viene formata direttamente da una parte della testa perforante. Un'altra sezione porta direttamente l'inserto con il materiale duro cristallino. Questo modo di costruzione è conveniente per diametri di trapanatura molto piccoli.

U lteriori forme di realizzazi one vantaggiose e perfezionamenti dell'invenzione risultano dalla descrizione susseguente di esempi d’esecuzione rappresentati nel disegno.

Mostra:

Figura 1 una piastra da taglio secondo l'invenzione in rappresentazione prospettica,

Figura 2 una piastra da taglio secondo lo stato della tecnica in rappresentazione prospettica,

Figura 3 una vista dall’alto su una zona d'angolo della piastra da taglio della Figura 1 , nello stato prima della lavorazione di affilatura,

Figura 4 una rappresentazione corrispondente alla Figura 3 nello stato secondo la lavorazione di affilatura,

Figura 5 una vista laterale in direzione della freccia 5 dalla Figura Figura 6 un diagramma, il quale rappresenta l'andamento della tempera che si incontra lungo la lama supplementare,

Figura 7 una vista anteriore su un alesatore secondo l'invenzione, Figura 8 una vista laterale in direzione della freccia 8 dalla Figura 7.

Una piastra da taglio 11 conosciuta, secondo la Figura 2, è costituita da un corpo di base piatto 12, rettangolare, fatto di metallo duro. Gli angoli sono smussati, e su due angoli diagonalmente opposti è disposto ogni volta un inserto 13, 14 in una cavità a forma di nicchia. I due inserti sono uguali, e pertanto in seguito solo l'inserto 13 verrà descritto più in dettaglio. Questo inserto 13 è costituito da un sostegno di metallo duro 15, che dispone di una prima superficie piatta rivolta verso l’alto 16, e di una seconda superficie piana 17 inferiore, orientata parallelamente rispetto a ciò, nonché di un materiale duro cristallino 18, sinterizzato sulla prima superficie piana 16, ad esempio di un diamante policristallino PKD. Il sostegno di metallo duro 15 è saldato con la sua seconda superficie piana 17 appoggiata in modo piatto su un piano di appoggio 19, che procede parallelamente rispetto alla faccia superiore 21 del corpo di base 12. La faccia superiore 22 del materiale duro cristallino 18 è a livello con la faccia superiore 21 del corpo di base 12. Come al solito, la zona dello spigolo forma uno spigolo di taglio tra una prima superficie, che si allinea con la faccia superiore 21, ed una superficie libera, che si allinea con la superficie perimetrale 23 del corpo di base 12. Questo spigolo è suddiviso in una lama principale 24 ed in una lama supplementare 25. Lo spigolo esterno superiore del materiale duro cristallino 18 forma completamente la lama principale 24, ed una sezione 26 della lama supplementare 25 collegata a ciò. Su questa segue in una serie rettilinea una sezione 27, che viene formata direttamente dallo spigolo esterno superiore del corpo di base 12. Tra il sostegno di metallo duro 15 ed il materiale duro cristallino 18 si sviluppa, nel procedimento di sinterizzazione, una zona di passaggio 28, cioè in modo tale che le molecole del materiale duro cristallino 18 penetrino un po' nella matrice del metallo duro. Questa zona di passaggio 28 non ha in questa disposizione nessun significato particolare. La Figura 2 mostra lo stato finale affilato della piastra da taglio 11. Per raggiungere questo, viene mossa una mola abrasiva rotante lungo la lama supplementare 25. Facendo ciò, la mola abrasiva affila dapprima la sezione molto dura 26. Così si formano nel sistema meccanico del montaggio della piastra da taglio, e nel supporto della mola abrasiva, delle sollecitazioni di compressione, che diventano improvvisamente libere, non appena la mola abrasiva arriva sulla sezione 27, che è molto meno dura. Questa liberazione delle sollecitazioni di compressione può essere accompagnata da una oscillazione delle parti che si muovono l'una contro l'altra del sistema di affilatura. In conclusione, la lama supplementare 25 corre nelle sue sezioni 26 e 27, e non su una linea diritta ideale; piuttosto, la larghezza di banda della linea retta si trova oltre 5 p m. La Figura 2 lascia riconoscere il fatto che in seguito alla successione verticale del sostegno di metallo duro 15, della zona di passaggio 28 e del materiale duro cristallino 18, si sviluppa uno spessore minimo 29 della piastra da taglio 11, che non può essere inferiore.

Rispetto a questo, la piastra da taglio 31 rappresentata nella Figura 1 è notevolmente sottile. Il suo contorno corrisponde a quello della piastra da taglio 11. In due angoli del corpo di base 32 diagonalmente opposti, fatti di metallo duro, è disposto ogni volta un inserto 33, 34, in una cavità a forma di nicchia, in una maniera tale che viene descritta più dettagliatamente come sostituto nell'esempio dell'inserto 33, in base alle rappresentazioni ingrandite della Figura da 3 fino a 5. Si capisce che una piastra da taglio può presentare anche solo un unico inserto 33.

Il corpo di base 32 della piastra da taglio 31 ha un lato superiore piano 35 ed un lato inferiore piano 36 parallelo a ciò, una superficie perimetrale più lunga 37, ed una superficie perimetrale 38 più corta che si trova perpendicolare, in cui è formata tra di essi una superficie perimetrale che si trova obliqua 39. Sporgente oltre questa zona d'angolo, è formata una cavità del tipo a nicchia, nel corpo di base 32, che rappresenta un piano di appoggio 41 rivolto parallelamente rispetto alla faccia superiore 35, con contorno trapezoidale. Lo spigolo di contorno del piano di appoggio 41 segue di conseguenza la superficie perimetrale obliqua 39 nella piena lunghezza, e le superfici perimetrali collegate d’ambo i lati 37, 38, ogni volta oltre una parte delle sue lunghezze. Circa parallelamente rispetto allo spigolo di contorno, che procede lungo la superficie di perimetro obliqua 39, si trova una superficie a gradini 42, che è orientata perpendicolarmente rispetto al piano di appoggio 41 , ed in un angolo piatto a rispetto alla superficie perimetrale più lunga 37.

L'inserto 33 consiste dapprima di un sostegno di metallo duro 43, il cui primo piano 44 è rivolto perpendicolarmente rispetto al piano di appoggio 41 , e quindi anche perpendicolarmente rispetto al suo secondo piano 45, nonché è orientato in un angolo piatto β rispetto alla superficie perimetrale più lunga 37. Il sostegno di metallo duro 43 ha una terza superficie piana 46, preferibilmente orientata parallelamente rispetto alla prima superficie piana 44, che viene puntellata alla superficie a gradini 42. In questo caso vale α = β. Parallelamente rispetto alla seconda superficie piana 45, si estende una quarta superficie piana 47, che si allinea nello stato finale completo con il lato superiore 35.

L'inserto 33 consiste anche in seguito di un materiale duro cristallino 48, che può consistere di nitruro di boro cubico (CBN) o di diamante poli-cristallino (PKD). Questo materiale duro 48 cristallino è stato sinterizzato sulla prima superficie piana 44, prima che l'inserto 33 venga stagnato con uno strato sottile di brasatura 49 sul piano di appoggio 41. Il materiale duro cristallino 48 chiude la cavità a forma di nicchia, ciò significa che esso ha una faccia superiore 51 che si allinea con la faccia superiore 35. La zona di passaggio che si forma nel procedimento di sinterizzazione è caratterizzata con il numero di riferimento 52.

Nello stato finale secondo la Figura 4, risulta nello spigolo di contorno della piastra da taglio 31 uno spigolo di taglio che è strutturato in una lama principale 53 ed in una lama supplementare 54. In questo caso la lama principale 53 viene formata completamente dallo spigolo esterno del materiale duro cristallino 48. La lama supplementare 54 viene tuttavia formata da più ambiti parziali di diversa tempera. Vale a dire, attraverso una prima sezione 55, formata dal materiale duro cristallino 48, una seconda sezione 56, formata dalla zona di passaggio 52, una terza sezione 57, formata dal sostegno di metallo duro 43 ed una quarta sezione 58, formata dal materiale del corpo di base 32.

Poiché l'inserto 33 non può essere prodotto nella precisione di misura necessaria, esso viene prodotto secondo la Figura 3 con un po’ di eccesso, e saldato nella cavità del corpo di base 32. In questo caso, la lama principale 53 può essere affilata in maniera supplementare, ed altrettanto le facce superiori 35, 51 e la quarta superficie piana 47 possono essere affilate piane. Soprattutto viene affilata la lama supplementare 54, mentre una mola abrasiva 59 accennata nella Figura 4 viene condotta in direzione longitudinale lungo la lama supplementare.

La Figura 6 illustra perciò l'andamento della tempera H lungo il percorso W, come presentato in linea di massima dalla mola abrasiva 59. Così, la mola abrasiva 59 si oppone nell'affilatura della prima sezione 55 contro la tempera piena del materiale duro cristallino 48. Nell'affilatura della seconda sezione 56, si presenta un andamento della tempera che diminuisce fino alla tempera del sostegno di metallo duro 43, tramite cui viene evitato uno passaggio più brusco. Quindi, nell'affilatura della terza sezione 57, agisce la tempera più piccola del sostegno di metallo duro 43, ed infine nell'affilatura della quarta sezione 58 agisce la tempera nuovamente più piccola del corpo di base 32. In questo andamento della tempera a più gradini vengono liberate non improvvisamente delle tensioni nel sistema meccanico di affilatura, in modo che una larghezza di banda della linea retta della lama supplementare 54 può essere raggiunta a meno di 5 μm, in maniera particolare nell'ambito di 1 μm .

Le lunghezze delle sezioni della lama supplementare 54 sono, in una piastra da taglio provata praticamente, ad esempio come segue: prima sezione = 1,3 mm; seconda più terza sezione = 1,7 mm, con β = 30°. Da questo si riconosce che inserti molto piccoli vengono utilizzati, per rinforzare solo gli ambiti caricati di più dello spigolo di taglio. Le rappresentazioni della Figura da 1 fino a 6 non sono fedeli nella scala, bensì vanno intese solo in linea di massima. Si può anche eseguire la lama principale 53, che non è disegnata, in maniera piegata. Si capisce che la prima superficie (lato superiore) con la superficie libera (superficie perimetrale) può comprendere un angolo più piccolo di 90°. La forma generale delle lame, ed in maniera particolare delle piastre da taglio, è nota in sostanza, e queste strutture conosciute sono pertanto rappresentate in maniera particolare.

Le Figure 7 e 8 illustrano una forma d'esecuzione di un alesatore a due lame, la cui testa perforante 61 con l'asta di serraggio 62 è prodotta di materiale di taglio, come ad esempio metallo duro. Qui la testa perforante 61 entra al posto del corpo di base a forma di piastra 32 della Figura 1. Corrispondentemente, negli ambiti di taglio 63 e 64 sono adattati inserti 65 e 66, di un tipo uguale in linea di principio all'inserto 33. La Figura 8 mostra sull'esempio della lama supplementare 68, parallela all'asse del trapano 67, od eventualmente leggermente rastremata, che questa viene formata per mezzo di diverse sezioni consecutive di tempera diversa. L’angolo β ammonta qui a 15°, per mezzo di cui le sezioni si estendono oltre una lunghezza assiale più grande. Questo alesatore, poiché non viene impiegata nessuna piastra da taglio separata, è adatto anche per diametri di trapanatura molto piccoli, cioè diametri più piccoli di 6 mm, preferibilmente più piccoli di 5 mm. Analogamente a ciò, possono anche essere formati alesatori a quattro lame.

Il confronto delle Figure 1 e 2 illustra da una parte la composizione diversa delle lame supplementari 25 e 54, e dall'altra parte lo spessore diverso delle piastre da taglio 11 e 31. Lo spessore della piastra da taglio 1 1 viene determinato attraverso la serie verticale di strati (nella vista secondo la Figura 1) dell'inserto 13, in cui il sostegno di metallo duro 15 deve avere uno spessore minimo da non superare, affinché esso sopporti le sollecitazioni nella sinterizzazione del materiale duro cristallino 18. Il materiale duro cristallino 18 può essere nuovamente prodotto solo in uno spessore minimo di circa 0,5 fino a 0,8 mm sulla prima superficie piana. In seguito alla serie orizzontale di strati secondo la Figura 1 si può sistemare la "altezza minima" valida per la produzione dell'inserto 33 nella superficie piana della piastra, che offre per questo uno spazio grande in maniera sufficiente. Lo spessore minimo dell'inserto 33, da considerare a questo punto in direzione verticale, si trova a circa 0,2 mm, e si determina da solo secondo la stabilità dell'inserto.

L'angolo β può avere valori da 10° fino a 50°, in cui zone più piatte tra 15° e 30° sono più adatte allo scopo.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per la lavorazione accurata di finitura di trapanatu con per lo meno uno spigolo di taglio tra una prima superficie ed una superficie libera, il quale spigolo di taglio è suddiviso in una lama principale ed in una lama supplementare rettilinea, ed in un corpo di base è formato un inserto, il quale inserto è costituito da un sostegno di metallo duro e da un materiale duro cristallino, in cui il materiale duro cristallino è sinterizzato su una prima superficie piana del sostegno di metallo duro, ed una seconda superficie piana del sostegno di metallo duro, che è orientata per lo meno approssimativamente parallela rispetto alla prima superficie, è prevista per il fissaggio su un piano di appoggio del corpo di base, il quale materiale duro cristallino forma la lama principale ed una parte collegata della lama supplementare, caratterizzato dal fatto che la prima superficie piana (44) è orientata per lo meno approssimativamente perpendicolare rispetto alla seconda superficie piana (45), ed in un angolo piatto (β) rispetto alla lama supplementare (54).
2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che la lama supplementare (54) viene formata per lo meno dalle seguenti sezioni consecutive : a) da una prima sezione (55) formata dal materiale duro cristallino (48), b) da una seconda sezione (56) formata dalla zona di passaggio (52) tra il materiale duro cristallino (48) ed i sostegni di metallo duro (43), c) da una terza sezione (57) formata dal sostegno di metallo duro (43).
3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che il corpo di base (32,61) consiste di un materiale di taglio.
4. Dispositivo secondo la rivendicazione 2 e 3, caratterizzato dal fatto che la lama supplementare (54) dispone, nel collegamento con la terza sezione (57), di una quarta sezione (58), che viene formata dal corpo di base (32, 61).
5. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che il materiale duro cristallino (48) è costituito da diamante policristallino (PKD).
6. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il materiale duro cristallino (48) è costituito da nitruro di boro cubico (CBN).
7. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che l'angolo (β) ammonta tra 10° e 50°, preferibilmente tra 15° e 30°.
8. Dispositivo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che il corpo di base (32) forma una piastra da taglio oblunga e piatta (31), la quale è fissabile aduna testa perforante di un alesatore, in cui la lama supplementare (54) è disposta su una fiancata (37) della piastra da taglio (31 ).
9. Dispositivo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che il corpo di base viene formato monopezzo dalla testa perforante! (61) di un alesatore, in cui la lama supplementare (68) è orientata per lo meno approssimativamente parallela rispetto all’asse del trapano (67).