PT78197B

PT78197B - Drill point milling machine and method

Info

Publication number: PT78197B
Application number: PT78197A
Authority: PT
Original assignee: Illinois Tool Works
Priority date: 1983-03-02
Filing date: 1984-03-02
Publication date: 1986-04-22
Also published as: ES530152A0; JPH0234731B2; FI840829A; JPS59196109A; AU575554B2; EP0121333A3; NO164756B; SG68690G; ZA841434B; DK131684A; FI87428C; NZ207266A; EP0121333B1; DK131684D0; DK166262C; DK166262B; NO840782L; EP0121333A2; ATE46641T1; DE3479871D1

Description

DESCRIÇÃO DO INVENTO

Este pedido de patente é uma continuação parcial e um pedido divisionário de um pedido originário, no. de série 097.460, apresentado em 26 de Novembro de 1979.

A presente invençSo diz respeito a um processo e aparelho para a produção de brocas e mais particularmente a um novo processo e aparelho para produzir repetidamente brocas de alta qualidade.

A presente invenção pode ser considerada um apejr feiçoamento de um processo e aparelho que é objecto da Patente norte-americana NS. 3 280 412, na qual são descritas muitas das técnicas fundamentais utilizadas na presente in venção. 0 conteúdo da Patente norte-americana N2. 3 280 412 está incorporado na presente por referência. A técnica da fabricação de pontas de broca serrilhadas em brocas perfuradoras tem incluído em geral uma estrutura básica que des. loca um transportador ou cabeçote que ê apropriado para deslocar hastes de brocas sucessivas para diversas estações de trabalho. As hastes de brocas têm fustes alongados expostos sob o cabeçote. E sobre estas hastes expostas que se efectuam diversas operações. Os processos e aparelhos da técnica anterior utilizam geralmente serras de serrilhar. Esses processos e aparelhos tiveram êxito, de maneira geral, e permitiram produzir brocas comercialmente aceitáveis de maneira eficiente.

A presente invenção compreende um novo processo e aparelho para serrilhar pontas perfuradoras em hastes de brocas. Fazem-se rodar cortantes de fresagem em relevo com velocidades invulgarmente grandes para produzir brocas de alta qualidade com velocidades de produção maiores. Os cortantes podem ser ajustados de maneira simples para se

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-3obterem variaçães da geometria da ponta perfuradora, e a velocidade dos cortantes pode ser regulada para manter cui dadosamente a qualidade dos produtos e maximizar a vida dos cortantes·

Um objecto importante da presente invenção ê pro porcionar um processo e aparelho para a produção de brocas perfuradoras com maior exactidão e melhores velocidades de produção.

Outro objecto da presente invenção ô proporcionar um processo e aparelho que permite a produção de porcas pe.r furadoras que têm pontas perfuradoras com geometrias diversas.

Um objecto mais específico da presente invenção ê proporcionar um aparelho do tipo descrito acima com meios novos para formar pontas perfuradoras que têm superfícies curvilíneas serrilhadas.

Outros objectos e vantagens da presente invenção vão tornar-se evidentes com a descrição que se segue, lida conjuntamente com os desenhos anexos.

As Figuras 1 e 2 são vistas em alçado de uma pojr ção de um aparelho que apresenta algumas das características da presente invenção;

As Figuras 3 e 4 são vistas em alçado ampliadas que representam uma broca e um cortante de fresagem rotativo ajustado para formar pontas perfuradoras de acordo com a presente invenção;

A Figura 5 é uma vista em alçado que representa

cortantes de fresagem utilizados para formar estrias numa

haste de acordo com a presente invenção;

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a

-4A Figura 6 é uma vista em corte tirada pela linha

6-6 da Figura 5;

As Figuras 7 e 8 são vistas em alçado de um cortante de fresagem utilizado para formar as pontas de brocas perfuradoras de acordo com a presente invenção;

As Figuras 9 e 10 são vistas em alçado de um cortante de fresagem utilizado para formar as estrias de brocas perfuradoras de acordo com a presente invenção;

As Figuras 11 e 12 são vistas em alçado ampliadas de formas de realização alternativas de cortantes de frBsagem utilizados para formar pontas perfuradoras em hastes de brocas de acordo com a presente invenção;

A Figura 13 é uma vista em corte parcial tirada pela linha 13-13 na Figura 5 que representa uma forma de realização alternativa de um cortante de fresagem utilizado para formar estrias numa haste de broca de acordo com a pre sente invenção.

Fazendo agora referência aos desenhos, nos quais peças iguais são designadas pelos mesmos números nas divej? sas figuras, a Figura 1 representa uma porção de uma tnâqui na de fabricação de pontas perfuradoras com um conjunto unidade de formação de ponta 10 montada numa bate 12 contl gua a um cabeçote indexável 14. 0 conjunto 10 compreende

um cartucho 16 de veio axialmente ajustável que desleca um cortante de fresagem 18. Um motor eléctrico 20 S apropria do para accionar o cortante 18 por meio de uma corrente de roletes 22. 0 conjunto 10 está preparado para girar em

torno de um ponto 24 a fim de fazer com que o cortante 18

encoste a uma haste de broca 26 montada no cabeçote 14. 0

conjunto 10 inclui também uma porca 28 ajustadora vertical

apropriada para fazer subir e descer a altura do cortante

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18. A posição do cortante 18 ao longo do seu eixo pode ser regulada por meio dos anéis 32 de ajustamento de veio. 0 conjunto unidade de formaçao de ponta 10 inclui preferivelmente um controlo variável 30 que é utilizado para fazer variar a velocidade com a qual o motor 20 faz rodar o cortante 18. Deve observar-se também que o movimento de arti culaçao do conjunto 10 ê regulado por um elemento excêntri co (η3ο representado) debaixo do suporte 12. 0 movimento

da unidade 10 e o movimento lateral resultante do cortante 18 estâ cronometrado de maneira que o cortante 18 atinge o fundo da haste 26 entre movimentos indexadores do cabeçote

14. Visto que o movimento da unidade é accionado por excêjn tricô, a velocidade com a qual o cortante encosta à haste 26 varia conforme a produção desejada de toda a máquina de fabricação de brocas.

Por meio da regulação da velocidade de rotação do cortante 18 com o regulador 30, e regulando a velocidade com que o conjunto 10 gira para encostar à haste 26, um op,e rador pode manter um controlo praticamente completo do corte por dente do cortante de fresagem 18. Isto é significativo, porque as variaçães da qualidade do material que cons titui a haste 26 provocam frequentemente variaçães na manei, ra como se formam rebarbas. Observou-se que colocando estrategicamente as rebarbas provocadas pela operação de fre sagem, se pode obter um resultado melhor, conforme a medida em que a broca ê revestida e o material utilizado no re vestimento. 0 pedido copendente da requerente nS. 279 103, apresentado em 30 de Junho de 1981, diz respeito à formação de rebarba e é incorporado na presente por referência. Outra característica notável, que resulta da possibilidade de regular o corte por dente dos cortantes de fresagem 18, ô a possibilidade de maximizar a vida útil do cortante, ao mesmo tempo que se maximiza a produção. Visto que a dureza das matérias primas pode variar, pode ser desejável diminuir ou aumentar o corte por dente dos cortantes à custa da

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-6produção, a fim de fazer a melhor utilização dos cortantes.

A Figura 2 representa mais claramente o cartucho 16 de veio de fixação de cortante. A posição axial do cojç tante 18 pode ser ajustada ao longo do eixo do cortante fa zendo rodar os anéis 32 de ajustamento de veio. A posição vertical do cortante 18 pode ser ajustada fazendo rodar a porca 28, porque a rotação da porca faz subir ou descer vejç ticalraente todo o cartucho 16.

As Figuras 3 e 4 mostram a importância da possibi lidade de variar a localização axial do cortante 18, particularmente era ligação com o emprego de um cortante de fresa gem côncavo. Formando uma ponte de perfuração 17 na haste 26 com a porção superior 18a do cortante de fresagem cônca vo 18, o comprimento da porção inferior 34 ô maximizado e o ângulo incluído "A" formado pelas tangentes à porção inferior na extremidade 36 da ponta 17 é minimizado. Em cori trapartida, a Figura 4 mostra a formação da extremidade 17 com a porção inferior do cortante de fresagem côncavo 18. Neste caso, o comprimento da porção inferior 34 é minimizado e o ângulo incluído ”B" da ponta 17 ê maximizado. Deve observar-se que isto se faz facilmente por meio de simples deslocação do cortante 18 ao longo do seu eixo nas direcções das setas nas Figuras 3 e 4, ajustando os anéis 32 de ajustamento de veio, e, nalguns casos, ajustando as posições verticais do cortante com a porca de ajustamento 28. Deve observar-se que a expressão "ponta perfuradora", utilizada na presente especificação, pretende incluir a combi nação de superfícies de estria e porção inferior.

As Figuras 5 e 6 representam porções de um apare

lho utilizado para formar as porções de estria de brocas

perfuradoras de acordo com a presente invenção. Nestas fi

guras utilizam-se cortantes 19 de fresagem convexos para

formar superfícies curvas na haste de broca 26. Utilizan62 440

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do cortantes com um perfil côncavo, e geometria da ponta 17 é constituída por superfícies compostas 38 constituídas por porçSes curvas 39 e porçães rectas 40. A formaçSo de estrias em brocas perfuradoras era efectuada, no passado, por meio de serras serrilhadoras perfiladas esseneialmente planas. Utilizando cortantes de fresagem convexos, podem evitar-se as descontinuidades da configuração em corte transversal de estrias da técnica anterior. Como consequência, pode obter-se uma ponta perfuradora com geometria significativamente mais forte, utilizando cortantes de fresagem de acordo com a presente invenção. Deve observar-se, no entanto, que a utilização de cortantes de fresagem exige forças verticais descendentes significativamente maiores pa ra impedir a deslocação da haste durante a operação de fresagem. Ambos os cortantes de estrias 19 fazem contacto com a haste exercendo uma força esseneialmente vertical e descendente, mas, como fazem ângulos de cerca de 15 graus em relação à vertical, e visto que estão em contacto com lados opostos da haste, as suas componentes horizontais combinam-se para imprimir uma força rotativa importante à has. te. E dado que hâ relativamente poucos dentes nos cortantes, em comparação com as serras utilizadas na técnica anterior, observou-se que é preciso mais do que o dobro de força vertical de cima para baixo. Descobriu-se que podem ser necessárias forças verticais descendentes entre 91 e 159 kg (200 e 350 libras), conforme a velocidade de rotação dos cortantes e o número de dentes cortantes do cortari te. Na forma de realização preferida, utiliza-se um perno de fixação accionado por pressão de ar, para manter a haste de broca numa pinça de torno. 0 perno faz parte de um êmbolo montado num cilindro que estâ ligado a um canal de pressão que pode exercer as forças descendentes de fixação necessárias. Como alternativa, podem utilizar-se meios de retenção mecânicos ou hidráulicos, em vez dos meios pneumá ticos discutidos acima.

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As Figuras 7 e ^representam a forma preferida de cortante de fresagem 18 utilizado para formar as porções inferiores de hastes de brocas, enquanto que as Figuras 9 e 10 represdntam a forma preferida de cortantes de fresagem utilizados para formar estrias em hastes de brocas. Os dentes 50 têm porções em relevo 51 para evitar atrito, boje das cortantes curvas 52 para criar as formas desejadas nas hastes de brocas, e espaços importantes 53 entre os dentes para evitar acumulação de material extraído. Observou-se que utilizando cortantes com 20 a 32 dentes e diâmetros en tre 50,8 e 88,9 mm (2,0 e 3,5 polegadas) e regulando cuida dosamente a velocidade de rotação, e, por este meio, o cox te por dente dos cortantes de fresagem, pode maximizar-se a duração de vida útil dos cortantes; enquanto ao mesmo tempo se pode melhorar a qualidade do produto final quanto a exactidão, repetibilidade de execução, e pode melhorar-se a produção da máquina de fabricação de pontas perfuradoras. Isto resulta, pelo menos em parte, do facto de que à medida que a produção da máquina aumenta, a velocidade em que os cortantes se deslocam em contacto com a haste e o corte por dente resultante seriam excessivos se não fosse possivel ajj raentar a velocidade de rotação dos cortantes para compensar o aumento de quantidade de material cortado pelo dente. Ter» do relativamente poucos dentes no perímetro do cortante, a medida em que cada dente pode ser afiado aumenta, porque a afiação dos cortantes se efectua mais com a rectificação das faces dos dentes do que por rectificação de perfil.

Observou-se tambám que a interferência potencial entre os cortantes de estrias 19 e o cabeçote 14 torna desejável a utilização de cortante com diâmetro cortante, es. pecialmente na fresagem de hastes de broca pequenas, porque, nesses casos, apenas uma pequena porção da haste de broca estâ exposta. Determinou-se que os cortantes descri, tos acima com diâmetros pequenos de 52,7 mm (2,05 polegadas) podem ser utilizados com resultados satisfatórios quanto

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Z»

-9ã vida útil do cortante e à formação de rebarba, assim como â velocidade de produção e controlo de qualidade com brocas pequenas com o comprimento de 7,9 mm (5/l6 polegadas).

Utilizando cortantes de fresagem em relevo com diâmetro pequeno e relativamente poucos dentes, e fazendo rodar os referidos cortantes com velocidades invulgarmente grandes, que se aproximam de 300 metros (1000 pés) na peri feria por minuto, pode fazer-se uma utilização éptima dos cortantes e podem obter-se maiores velocidades de produção sera prejudicar a qualidade.

Deve observar-se também que nalguns casos pode ser desejável incluir um dispositivo para a quebra de lascas no cortante de ponta 18 ou no cortante de estrias 19.

As Figuras 11 e 12 representam cortantes de ponta 18 com nervuras 41 em cada dente. As nervuras estão alinhadas no cortante para formar uma caleira única 42 em cada porção in ferior 34 da ponta 17 da haste 26. I\lo entanto, na forma de realização preferida de uma broca que compreende um disposi. tivo para quebra de lascas nas porçães inferiores, as cale.i ras em porçães inferiores opostas não estão equidistantes do centro da haste, de maneira que numa peça trabalhada, o bordo cortante num lado de broca retira a nervura formada pela caleira no lado oposto da broca. Deve observar-se que colocando uma nervura numa posição descentrada no cortante de ponta e utilizando cortantes da maneira representada nas Figuras 11 e 12 em que a nervura 41 estâ na porção superior quando se forma uma porção inferior e a nervura 41 está na porção inferior quando se forma a outra porção, pode utilizar-se uma forma única de cortante, sem necessidade de formas direita e esquerda.

A Figura 13 representa um cortante 19 utilizado

para formar um dispositivo para quebrar lascas nas estrias

40 de uma haste 26. Utiliza-se uma nervura 43 para formar

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uma caleira 44 na estria 40. A nervura 43 é constituída por vários segmentos alinhados nos dentes do cortante 19. Como alternativa, poda formar-se uma caleira no cortante para formar uma nervura na estria. Analogamente, pode uti lizar-se uma técnica alternativa na formação do dispositivo para quebra de lascas na parte inferior da haste.

Utilizando cortantes de fresagem, aparelho e processos para a fabricação de pontas perfuradoras de acordo com a presente invenção, podem produzir-sa brocas perfurado, ras de alta qualidade dentro de tolerâncias rigorosas, com velocidades de produção significativamente maiores que aque las que podiam ser obtidas anteriormente.

Embora tenha sido representada e descrita a forma de realização preferida da presente invenção, deve entendeij -se que se prevôem variaçães de estrutura, óbvias para aque les que tenham um conhecimento corrente da técnica, as quais deverão ser consideradas abrangidas pelo espírito e pelo âmbito das reivindicações anexas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1 - Aparelho para produzir repetidamente brocas dentro de tolerâncias rigorosas, brocas estas que têm pontas perfuradoras com pelo menos duas estrias, e aparelho este que compreende meios para transportar intermitentemen te hastes de brocas sucessivas que têm dois fustes expostos ao longo de um percurso e meios cóntíguos ao referido percurso para montar ferramentas de corte rotativas utilizadas para formar as referidas pontas perfuradoras, caracterizado pelo facto de o aperfeiçoamento compreender:

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(a) meios para formação das referidas pontas per, furadoras que incluem uma pluralidade de cor; tantes de fresagem em relevo e,

(b) meios para fazer rodar os referidos cortantes com uma velocidade de aproximadamente 300 metros por minuto na periferia e,

(c) meios para segurar firmemente as referidas hastes de brocas contra forças ascendentes e rotativas resultantes de interacção entre as referidas hastes e os referidos cortantes, sendo os referidos meios de fixação ca pazes de exercer uma força axial vertical descendente nas referidas hastes entre 91 e 159 quilos.
2 - Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de compreender meios para regular o corte por dente das referidas ferramentas de corte em que a duração dos referidos cortantes pode ser maximizada, mesmo com variaçães no material inicial, e em que a dimensão e a forma de rebarbas resultantes da formação das referidas poji tas pode ser regulada.
3 - Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de os meios de regulação do corte por dente dos referidos cortantes incluirem meios para ajus tar a sua velocidade de rotação.
4 - Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de os referidos cortantes terem aprja ximadamente entre 20 e 32 dentes cada um e terem diâmetro entre 50,8 e 88,9 mm.
5 - Aparelho de acordo com a reivindicação 1, ca-

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racterizado pelo facto de dois dos referidos cortantes de fresagem terem perfis côncavos e serem apropriados para ses rem deslocados ao longo dos seus eixos de rotação respecti vos a fim de regular com precisão a dimensão e orientação das porções de pê das referidas pontas perfuradoras.
6 - Processo de produção de brocas com cabeças perfuradoras, do tipo que compreende as fases de transporte intermitente de hastes de brocas sucessivas com porções de cabeça e porções de fuste que se prolongam axialmente ao longo de um percurso com os referidos fustes expostos,

e de formação das pontas perfuradoras das referidas hastes de brocas com cortantes de fresagem rotativos em posições de trabalho determinadas de antemão, o aperfeiçoamento que compreende!

(a) utilização de cortantes de fresagem em rele vo₃para formar as referidas pontas perfuradoras, e,

(b) ajustamento variável do corte por dente dos referidos cortantes, e

(c) aplicação de uma carga axial vertical exercida de cima para baixo entre 91 e 159 quilos às referidas hastes sucessivas a fim de impedir o seu movimento rotativo e axial,

caracterizado pelo facto de a duração dos referidos cortantes poder ser maximizada e de a dimensão e forma de rebarbas resultantes da formação das referidas pontas poder ser rigorosamente regulada.
7 - Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo facto de o ajustamento do corte por dente ser feito por meio de regulação da velocidade de rotação dos referidos cortantes.

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-138 - Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo facto de o aperfeiçoamento compreender tam bém as fases de utilização de cortantes com perfis côncavos para formar a porção de pê das referidas pontas, e de deslo cação dos referidos cortantes côncavos numa direcção essencialmente paralela aos seus eixos respectivos a fim de requ lar com precisão a dimensão e orientação das porçães de pê das referidas pontas perfuradoras.
9 - Cortante de fresagem em relevo rotativo para formar uma ponta perfuradora numa haste de broca, cortante este que compreende um corpo cortante rotativo em torno de um seu eixo central, tendo o referido cortante aproximadamente 20 a 32 dentes, cada um deles com perfis encurvados, tendo o referido cortante um diâmetro exterior de aproxima damente 50,8 a 88,9 mm, sendo o referido cortante apropria do para ser mergulhado numa extremidade livre exposta de uma haste de broca com uma velocidade de rotação suficiente para cortar a uma velocidade de aproximadamente 300 metros por minuto na periferia.
10 - Cortante de acordo com a reivindicação 9, cai racterizado pelo facto de ter meios para formar uma caracte rística de quebra de lascas na referida haste de broca.
11 - Cortante de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo facto de os referidos meios compreenderem estrias na periferia exterior dos referidos dentes, es, tando as referidas estrias alinhadas para formar uma calei, ra na referida haste.