PT1378322E - Processo e dispositivo de polimento por abrasão de superfícies ''em rotação'' com dois movimentos oscilatórios - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO "PROCESSO E DISPOSITIVO DE POLIMENTO POR ABRASÃO DE SUPERFÍCIES "EM ROTAÇÃO" COM DOIS MOVIMENTOS OSCILATÓIOS" A presente invenção refere-se a um processo de polimento de peças, mais particularmente, mas não exclusivamente, metálicas, assim como a um dispositivo de polimento apto a realizar este processo, de acordo com o preâmbulo das reivindicações 1 e 5, respectivamente. 0 documento WO 0029171 descreve um processo de polimento, assim como um dispositivo de polimento de acordo com o preâmbulo das reivindicações 1 e 5 respectivamente.

As normas relativas à construção mecânica, em especial as normas VSM (Vereins Schweizerischer Maschinen-Industieller) descrevem diferentes graus de estado de superfície ou de aspereza, ou seja de polimento, de uma peça metálica. As normas VSM 10230 e 10231 definem doze graus de aspereza que vão de NI a N12, em que o grau NI corresponde ao polimento mais fino, enquanto que N12 corresponde a um estado de superfície grosseiro. As máquinas de polimento actuais permitem atingir o grau N4 ou N3, não podendo os graus N2 ou NI ser obtidos actualmente senão por recobrimento da superfície a polir com uma camada metálica, por exemplo por cromagem. Um tal processo de polimento por recobrimento apresenta vários inconvenientes. Designadamente após um polimento mecânico da peça, é necessário retomar esta peça efectuando uma operação ulterior de imersão num banho de cromagem. Esta maneira de proceder aumenta os custos de produção e, além disso, a espessura de cromo por fraca que seja, modifica as 2 dimensões mecânicas da peça que é virtualmente impossível retocar por maquinagem.

Sabe-se que as superfícies úteis de moldes destinados à injecção de peças em material sintético devem ter um estado de superfície tão perfeito quanto possível, sendo a duração de vida do molde e, correlativamente, o custo das peças moldadas, directamente função deste estado de polimento.

Pode também notar-se que para certas peças moldadas de forma complexa é muito difícil obter um estado de superfície uniformemente satisfatório, por exemplo ao nível das zonas em partes ocas ou faces interiores, sobre as quais é, além disso, difícil efectuar uma cromagem.

Um primeiro objectivo da invenção é, por conseguinte, propor um processo de polimento que permite obter, por meios mecânicos que podem ser automatizados, um elevado grau de polimento, por exemplo pelo menos o grau Nl, isto para uma peça metálica com qualquer forma, podendo todas as superfícies a polir ser acabadas de acordo com o mesmo grau de polimento e sem que seja necessário retomar a peça para uma operação ulterior de recobrimento como uma operação de recobrimento por cromagem.

Um outro objectivo da invenção consiste em propor um dispositivo de polimento que permite realizar o processo anterior, podendo o referido dispositivo compreender meios que permitem uma condução inteiramente automatizada de um ciclo de polimento. 3

Para esse efeito, a invenção tem por objecto um processo de polimento de acordo com a reivindicação 1. A invenção tem igualmente por objecto um dispositivo para a realização do processo de acordo com a reivindicação 5. A invenção será melhor compreendida através da leitura da descrição que se segue, feita a titulo de exemplo não limitativo em relação aos desenhos anexos que representam esquematicamente:

Figura 1: vista de cima, tanque de polimento de um dispositivo que realiza o processo de polimento da invenção,

Figura 2: dispositivo de polimento de acordo com o estado da técnica,

Figura 3: uma forma de realização preferencial de um dispositivo de polimento de acordo com a invenção.

Tal como aqui referido, a invenção refere-se a um processo de polimento de pelo menos de uma peça 2 com um produto de polimento 10 contido num tanque 1, em que pelo menos uma superfície da peça 2 é exposta a contacto com o referido produto de polimento 10.

Embora não se veja nos desenhos, o produto de polimento 10 compreende partículas de acção de polimento e um líquido no qual estas partículas são imersas. 4 Não sendo o produto de polimento objecto da invenção, a composição deste produto não será pormenorizada.

De maneira visível: fixa-se cada peça 2 destinada a ser polida a um suporte de peça 1, 100 que mantém esta peça 2 em contacto com o produto de polimento 10, e impõe-se a pelo menos um dos dois elementos que são o referido suporte de peça 1, 100 e o referido produto de polimento 10, pelo menos um primeiro movimento oscilatório A cuja orientação, amplitude e frequência são previamente escolhidas de maneira a provocar no referido produto de polimento 10 pelo menos um movimento induzido B, C que gera o seu deslocamento para contacto com a peça 2. O respeito por estas particularidades técnicas permite acentuar notavelmente a acção de polimento do produto de polimento 10, em relação a uma técnica polimento que permite um deslocamento livre da peça 2 durante a realização de um qualquer movimento induzido de polimento que é imposto ao produto de polimento 10.

Provoca-se pelo menos um movimento induzido B, C, de natureza sensivelmente circular.

No momento da fixação da peça 2 ao suporte de peça 1, 100 suprimem-se todos os graus de liberdade da peça 2 em relação ao referido suporte 1, 100. 5

De acordo com uma variante, no momento da fixação da peça 2 ao suporte de peça 1, 100 suprimem-se todos os graus de liberdade da peça 2 em relação ao referido suporte 1, 100, com excepção de um grau de liberdade em rotação em torno de um eixo de orientação predeterminado.

Realiza-se um produto de polimento que gera uma acção mecânica e uma acção química.

Impõe-se pelo menos a um dos dois elementos, que são o referido suporte 1, 100 e o referido produto de polimento 10, dois movimentos oscilatórios dos quais: um primeiro movimento oscilatório A realizado num primeiro plano de orientação determinado em relação a um plano horizontal e um segundo movimento oscilatório D realizado pelo menos numa direcção de orientação determinada em relação ao primeiro plano.

Estas particularidades técnicas aumentam o efeito de polimento em relação a um processo segundo o qual apenas é realizado um movimento num plano; por um lado, escolhe-se um tanque 1 de tal forma que, quando está em situação de ser utilizado para polimento, apresenta diferentes planos horizontais, uma secção transversal de forma poligonal ou sensivelmente circular e, por outro lado, impõe -se a pelo menos um dos dois elementos que são o referido suporte 1, 100 e o referido produto de polimento 10, pelo menos o 6 referido primeiro movimento oscilatório A dos referidos primeiro e segundo movimentos oscilatórios.

Escolhe-se um tanque 1 que apresenta uma parede lateral sensivelmente vertical e um fundo sensivelmente plano e horizontal.

Constitui-se o suporte de peça utilizando a parede do tanque 1 numa zona que é exposta ao contacto com o produto de polimento 10 e impõe-se ao referido tanque 1 pelo menos um primeiro movimento oscilatório A de modo que a peça 2 seja deslocada no produto de polimento 10.

Constitui-se o suporte de peça utilizando um órgão 100 distinto do tanque 1 e, é a este órgão 100 que se impõe pelo menos o referido primeiro movimento oscilatório A, não obstante este órgão 100 manter a peça 2 em contacto com o produto de polimento 10.

De acordo com a invenção, constitui-se o suporte de peça utilizando um órgão 100 distinto da parede do tanque 1 e, por um lado, impoe-se ao tanque 1 pelo menos um primeiro movimento oscilatório A e, por outro lado, impõe-se igualmente ao órgão 100 que constitui o suporte de peça pelo menos um outro primeiro movimento oscilatório A escolhido de modo que este movimento do órgão 10 0 se combina com o movimento do tanque 1, para reforçar a acção de polimento. 7

Descreve-se a seguir um modo de construção de um dispositivo de polimento 3 cujas caracteristicas técnicas essenciais acabam de ser definidas.

Fazendo-se referência às figuras vê-se um tanque de polimento 1 de pelo menos uma peça 2 por meio de um produto de polimento 10 fluido. O tanque de polimento 1 é submetido à acção de um dispositivo de deslocação 3 do referido dispositivo de polimento 3. Quando o dispositivo de polimento 3 funciona o tanque é animado com movimentos destinados a induzir movimentos ao produto de polimento 10. Na figura 1, a fim de ilustrar melhor os movimentos do produto de polimento 10 no interior do tanque 1, não foi representada nenhuma peça mecânica a polir. O tanque 1 é animado com um primeiro movimento oscilatório A realizado segundo um plano sensivelmente horizontal. Este primeiro movimento pode ser ilustrado pelo percurso cada um dos pontos constitutivos do tanque 1, por exemplo os quatro cantos, num circulo, segundo uma direcção representada pelas setas A, num plano paralelo ao plano do desenho, em que uma dada face do tanque fica sempre paralela a si própria durante este movimento. Uma outra posição do tanque 1 durante este primeiro movimento foi representada em IA. Este primeiro movimento oscilatório A é completado por um segundo movimento realizado segundo uma direcção perpendicular à horizontal, ou seja, segundo uma direcção sensivelmente vertical. A maneira como são produzidos estes movimentos será descrita mais adiante.

Para uma dada amplitude e para uma velocidade determinada do primeiro movimento do tanque 1, a mistura 10 que o mesmo contem é animada com movimentos induzidos de natureza sensivelmente circular, como foi representado na 8 figura 1. Distingue-se uma deslocação principal B, sensivelmente central, e deslocações C secundárias, sensivelmente periféricas. 0 principio do processo consiste, por conseguinte, em impor um movimento oscilatório composto ao tanque 1 de modo que sejam criados deslocamentos no produto de polimento 10. Compreende-se que se se fixar uma peça metálica 2 no tanque 1 - ver figura 2 -, se se recobir o produto de polimento 10 e se se imprimir o movimento descrito mais acima ao tanque, criar-se-á uma pluralidade de deslocações em torno da peça 2, sendo estas deslocações provenientes do movimento imposto ao tanque 1 em cooperação com as irregularidades de forma da peça em relação às irregularidades de forma do tanque. De preferência, a peça 2 não será disposta no centro do tanque, em primeiro lugar para criar um desequilíbrio, aumentando consequentemente a amplitude do movimento de translação em rotação, e depois para aumentar o efeito sensivelmente circular. As deslocações B e C representadas na figura 1 correspondem a deslocações produzidas quando o tanque não contem a peça 2 a polir; pode constatar-se que quando uma ou várias peças são dispostas no tanque, se produzem ainda outros deslocamentos, assim como deslocamentos segundo eixos diferentes dos representados, resultantes das irregularidades de forma das peças, assim como do movimento de oscilação perpendicular ao plano da figura anteriormente mencionada. O produto de polimento 10 que efectua o polimento sob a acção das deslocações descritas pode ser qualquer produto de polimento conhecido, que se apresente sob forma líquida ou pastosa. 9

Um dispositivo que permite a colocação em movimento do tanque de polimento de acordo com os movimentos induzidos sensivelmente circulares mencionados é descrito mais adiante e encontra-se representado na figura 2. 0 dispositivo de polimento 3 é constituído por uma estrutura 30 que assenta em amortecedores 31 no solo, conhecidos do estado da técnica, isto a fim de limitar a transmissão das vibrações ao meio ambiente. Um motor 32, de preferência um motor eléctrico, arrasta em rotação um eixo vertical 33, por intermédio de duas polias e uma correia de acordo com a forma de execução representada. O eixo vertical 33 é composto por duas porções, uma porção inferior 33A e uma porção superior 33B, em que a porção inferior 33A arrasta em rotação a porção superior 33B, mas em que esta porção superior pode deslizar axialmente em relação à porção inferior 33A. Por exemplo, a parte superior da porção inferior 33A é constituída por um tubo, no qual a parte inferior da porção superior 33B é engatada de modo deslizante, em que uma cavilha assegura a transmissão do movimento de rotação entre as duas porções de eixo sem impedir o deslizamento relativo axial das duas porções de eixos. A parte inferior da porção inferior 33A do eixo 33 é mantida por um primeiro rolamento 34 cuja caixa exterior é mantida rigidamente por um suporte fixado à estrutura 30. A parte superior da porção superior 33B do eixo 33 é saliente para fora da estrutura 30 por uma abertura da sua face superior e é mantida num segundo rolamento 35 cuja caixa exterior é mantida num prato oscilatório 36. O prato oscilatório 36 é fixado à estrutura 30 através de meios de mola, por exemplo uma pluralidade de molas de espiral relativamente rígidas 37, dispostas na periferia do prato oscilatório 36, de maneira a conservá-lo num plano sensivelmente horizontal. Um contrapeso de desequilíbrio 38 10 é fixado à porção superior de eixo 33B. O tanque 1 é fixado à face superior do prato oscilatório 36 por meios de fixação desmontáveis 11. O eixo de rotação 33, posto em rotação como indicado, pelo motor 32, gira entre dois rolamentos 34 e 35. Dado que apenas um destes rolamentos, e precisamente o de baixo referenciado por 34, é fixado à estrutura e que o outro, o referenciado por 35, é fixado ao prato oscilatório 36, quanto a si ligado unicamente pelas molas 37 à estrutura 30, o eixo 33 terá tendência a tomar um movimento de rotação oscilatório em torno da direcção vertical, sendo a componente oscilação transmitida ao referido prato oscilatório 36. A presença do contrapeso 38 próximo da extremidade superior do eixo 33 tem tendência para aumentar este movimento de oscilação. O período de rotação do movimento de translação em rotação corresponde à velocidade de rotação do eixo 33 enquanto que a sua amplitude depende das massas em movimento e em especial o desequilíbrio que elas representam em relação ao eixo vertical. As molas 37 são escolhidas com uma rigidez suficiente para limitar a amplitude do movimento. A colocação em rotação do dispositivo tal como acima descrito, ao impor assim o movimento de translação em rotação segundo um plano sensivelmente horizontal anteriormente descrito, impõe constrangimentos às molas 37 as quais impõem então, além do primeiro movimento oscilatório A num plano sensivelmente horizontal, um segundo movimento oscilatório D numa tal direcção sensivelmente vertical, um ligeiro movimento de oscilação como verificado em D. A frequência e a amplitude deste segundo movimento oscilatório D dependem essencialmente das massas em movimento, das características das molas, assim como da amplitude e da frequência do 11 primeiro movimento oscilatório A do tanque. 0 deslizamento relativo das duas porções de eixo 33A e 33B é destinado a absorver o segundo movimento oscilatório D, assim como a compensar a curvatura das molas 37 quando o prato oscilatório 36 é carregado do tanque 1 que contem as peças a polir, assim como o produto de polimento 10. O dispositivo 3 é completado por uma parte electrónica 39A, eventualmente programável, que comanda o motor 32, assim como por um quadro de comando 39B esquematizado com um teclado e dois botões de pressão. O tanque 1 pode ser fechado por uma tampa (não representada na figura).

De acordo com a invenção, o dispositivo de polimento compreende: um órgão 100 que, diferente do tanque 1, constitui 0 suporte de peça, e um primeiro meio funcional 50 para impor ao tanque 1 pelo menos o primeiro movimento oscilatório A e, um segundo meio funcional 60 para impor ao órgão 100 que constitui o suporte de peça pelo menos um outro primeiro movimento oscilatório A escolhido de modo que este movimento do órgão 100 se combina com o movimento do tanque 1, tendo em vista reforçar a acção de polimento. O segundo meio funcional 60 para impor pelo menos o primeiro movimento oscilatório ao braço 100 é, com 12 vantagem, da mesma natureza que o primeiro meio funcional 50.

Com vantagem, mas de maneira não limitativa, o dispositivo de polimento compreende dois motores 32 independentes.

De maneira notável, o dispositivo de polimento 3 compreende um meio 101 comandado de deslocamento multi-direccional pelo menos da parte do braço 100 que suporta pelo menos uma peça 2, de maneira a constituir um meio de manipulação de pelo menos essa peça 2.

Esta particularidade técnica permite a manipulação mecânica pelo menos da peça 2 tendo em vista o seu carregamento e descarga no tanque 1, a saber, em inicio e em fim de ciclo.

Igualmente, a existência de um tal meio 101 de manipulação permite facilitar a realização de um controlo no decurso do ciclo de polimento.

Esta mecanização do carregamento e da descarga pode, com vantagem, ser automatizada.

Descreve-se a seguir um ciclo completo de polimento que não faz parte da invenção, que compreende uma etapa de preparação do tanque 1. Num tanque 1 vazio coloca-se uma ou várias peças a polir 2 de modo que não estejam directamente em contacto entre si nem com as paredes do tanque. As peças são fixadas no interior do tanque, por qualquer meio conveniente 12, de tal modo que sejam fixadas rigidamente e que a sua fixação não seja destruída sob o efeito das 13 vibrações. De preferência as peças de fixação apoiar-se-ão nas peças a polir por superfícies das referidas peças que não necessitam de polimento; se isso não for possível, convirá ulteriormente, após ter polido uma primeira porção da peça, desmontar a montagem, modificar a fixação desta peça para que ela se apoie numa porção já polida e retomar o polimento a fim de polir as porções de superfície anteriormente tapadas pela fixação. Quando uma ou várias porções de superfícies não devam ser polidas, é possível protegê-las cobrindo-as com uma cera de protecção ou mais simplesmente ainda com uma fita adesiva. Quando as peças 2 estão bem fixadas no tanque 1, enche-se o tanque com o com o produto de polimento 10, de maneira a cobrir as peças a polir. Em seguida o tanque 1 é disposto no prato oscilatório 36, que é fixado no mesmo pelos meios de fixação 11, e em seguida o ciclo de polimento é comandado via quadro de comando 39B. Este quadro de comando 39B pode ser muito simples, comandando apenas o arranque ou a paragem do motor, assim como a sua velocidade e o seu sentido de rotação. Podem também ser introduzidos outros parâmetros através deste quadro de comando ou por outros meios tendo em conta, por exemplo, a massa das peças a polir e o estado de superfície de partida, pode-se determinar a duração do ciclo de polimento e comandar uma ou várias mudanças de sentido de rotação e de velocidade do motor durante o ciclo.

Em fim de ciclo de polimento o tanque 1 é retirado do prato 36, o produto de polimento é retirado do tanque, as peças polidas são também retiradas do tanque e em seguida são cuidadosamente lavadas. Os componentes líquidos do produto de polimento são retirados da mistura e são em seguida regenerados ou destruídos se não puderem ser 14 recuperados. As partículas são também lavadas e recuperadas para um uso futuro.

Com um processo de polimento e um dispositivo de polimento tal como acima descrito é possível obter um polimento correspondente a um grau de aspereza pelo menos igual a NI de peças metálicas de qualquer forma, isto por meios mecânicos relativamente simples que podem ser automatizados.

Lisboa, 28 de Novembro de 2006

Claims (12)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Processo de polimento de pelo menos uma peça (2) com um produto de polimento (10) contido num tanque (1), em que pelo menos uma superfície da peça (2) é exposta ao contacto com o produto de polimento (10), segundo o qual, se fixa cada peça (2) destinada a ser polida a um suporte de peça (1, 100) que mantém esta peça (2) em contacto com o produto de polimento (10); se impõe a pelo menos um dos dois elementos que são o referido suporte de peça (1, 100) e o referido produto de polimento (10), pelo menos um primeiro movimento oscilatório (A) cuja orientação, amplitude, e frequência são previamente escolhidas de maneira a provocar no referido produto de polimento (10) pelo menos um movimento induzido (B, C) que gera a sua deslocação para contacto com a peça (2); por um lado, impõe-se ao tanque (1) pelo menos um primeiro movimento oscilatório (A); sendo este processo caracterizado por se constituir o suporte de peça utilizando um órgão (100) distinto da parede do tanque (1); - por outro lado, impõe-se igualmente ao órgão (100) que constitui o suporte de peça pelo menos um outro primeiro movimento oscilatório (A) escolhido de modo que este movimento do órgão (100) se combina com o 2 movimento do tanque (1), para reforçar a acçao de polimento.

2. Processo de polimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por se impor a pelo menos um dos dois elementos, que são o referido suporte (1, 100) e o referido produto de polimento (10), dois movimentos oscilatórios em que: um primeiro movimento oscilatório (A) realizado num primeiro plano de orientação determinado em relação a um plano horizontal e um segundo movimento oscilatório (D) realizado pelo menos numa direcção de orientação determinada em relação ao primeiro plano.

3. Processo de polimento de acordo com uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado por: - se escolher um tanque (1) de forma que, quando está em situação de ser utilizado para polimento, apresenta, em diferentes planos horizontais, uma secção transversal de forma poligonal ou sensivelmente circular.

4. Processo de polimento de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por se escolher um tanque (1) que apresenta uma parede lateral sensivelmente vertical e um fundo sensivelmente plano e horizontal.

5. Dispositivo para a realização do processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4, compreendendo um tanque 3 (1) que contem um produto de polimento (10) e um primeiro meio funcional (50) para impor ao tanque (1) pelo menos um primeiro movimento oscilatório (A) e, um órgão (100) que, distinto do tanque (1), constitui o suporte de peça; e, caracterizado por compreender um segundo meio funcional (60) para impor ao órgão (100), que constitui o suporte de peça, pelo menos um outro primeiro movimento oscilatório (A) escolhido de tal modo que este movimento do órgão (100) se combina com o movimento do tanque (1) para reforçar a acção de polimento.

6. Dispositivo de polimento de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por compreender um primeiro meio funcional (50) para impor a pelo menos um dos dois elementos, que são o referido suporte e o produto de polimento, dois movimentos oscilatórios em que: um primeiro movimento oscilatório (A) realizado num primeiro plano de orientação determinado em relação a um plano horizontal, um segundo movimento oscilatório (D) realizado pelo menos numa direcção de orientação determinada em relação ao primeiro plano, e em que as amplitudes e frequências destes primeiro e segundo movimentos são previamente predeterminados de maneira a provocar no referido produto de polimento (10) 4 pelo menos um movimento induzido (B, C) que gera a sua deslocação para contacto com a peça (2).

7. Dispositivo de polimento de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado por compreender uma estrutura (30) e pelo menos um dos referidos primeiros e segundos meios funcionais (50, 60) , em que pelo menos um destes meios funcionais (50, 60) compreende meios de arrastamento em rotação (32) de um eixo sensivelmente vertical (33), sendo uma porção de extremidade (33A) do referido eixo mantida por um primeiro dispositivo de rolamento (34) cuja caixa exterior é fixada à estrutura (30), sendo a outra extremidade (33B) do referido eixo saliente através de uma abertura da face superior da estrutura e suportando um prato oscilatório (36), disposto horizontalmente, por intermédio de um segundo dispositivo de rolamento (35) cuja caixa exterior é fixada ao referido prato, sendo o referido prato ligado, por outro lado à estrutura por meios de mola (37) e dotado de meio de fixação de um suporte de peça (2) tal como o tanque (1) ou o órgão de suporte (100).

8. Dispositivo de polimento de acordo com a reivindicação 7 caracterizado por o eixo sensivelmente vertical (33) compreender uma massa de desequilíbrio (38) disposta na proximidade da sua extremidade superior (33B).

9. Dispositivo de polimento de acordo com uma das reivindicações 7 ou 8, caracterizado por o eixo sensivelmente vertical (33) ser constituído por duas porções de eixo (33A, 33B) no prolongamento uma da outra e podendo deslizar uma em relação à outra na direcção axial. 5

10. Dispositivo de polimento de acordo com uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado por os meios motorizados (32) serem aptos a arrastar o eixo (33), respectivamente o prato oscilatório (36) e o tanque de polimento (1) segundo dois sentidos de rotação.

11. Dispositivo de polimento de acordo com uma das reivindicações 6 a 10, caracterizado por compreender, além disso, meios de comando automático (39A, 39B) de ciclos de polimento.

12. Dispositivo de polimento de acordo com uma das reivindicações 6 a 11, caracterizado por compreender um meio de deslocamento (101) comandado multi-direccional de pelo menos uma parte do braço (100) que suporta pelo menos uma peça (2), de modo a constituir um meio de manipulação de pelo menos uma tal peça (2) e permitir a manipulação mecânica de pelo menos uma peça (2) tendo em vista o seu carregamento e descarga no tanque (1), a saber, designadamente, no principio e no fim do ciclo de polimento, assim como no decurso do ciclo para a realização de um controlo no decurso do referido ciclo. Lisboa, 28 de Novembro de 2006