PT795615E - Processo e dispositivo para o endurecimento indutivo de camadas perifericas de pecas em curso de fabrico - Google Patents

Description

Descrição “Processo e dispositivo para o endurecimento indutivo de camadas periféricas de peças em curso de fabrico” A invenção refere-se a um processo para o endurecimento indutivo das camadas periféricas de peças em curso de fabrico, com quaisquer geometrias periféricas, em especial de veios de cames de motores de combustão interna, com um indutor, que envolve, pelo menos parcialmente, a peça em curso de fabrico. A invenção refere-se, além disso, a um dispositivo para a realização do processo.

No caso do endurecimento indutivo de formas geométricas exteriores que divergem da forma circular, em especial de formas de geometria irregulares, como é o caso dos veios de cames, surgem problemas importantes para obter profundidades de endurecimento através da periferia O pressuposto para obter uma profundidade de endurecimento uniforme é, designadamente, a manutenção de uma zona de endurecimento constante, isto é, uma distância constante ou, respectivamente, pré· -seleccionada entre o indutor e a geometria exterior da peça em curso de fabrico a endurecer. Se a peça em curso de fabrico for rodada em tomo do seu eixo longitudinal, durante a operação de endurecimento, resultam, no caso de uma forma geométrica exterior que se afasta da forma circular, distâncias de acoplamento diferentes e, portanto, profundidades de endurecimento diferentes.

Uma outra possibilidade para o endurecimento de camadas periféricas consiste em aquecer a peça em curso de fabrico no estado de repouso, colocando o indutor, com uma forma em negativo, sobre a peça em curso de fabrico. Neste caso, as duas partes, designadamente a peça em curso de fabrico e o indutor, estão fixas. Mas também no caso de o indutor apresentar a forma em negativo da geométriá exterior da peça em curso de fabrico, devido às circunstâncias físicas não resulta de modo nenhum um aquecedor uniforme e portanto de novo há zonas de endurecimento diferentes.

Na patente DE 40 29 724 AI descreve-se um dispositivo para o endurecimento indutivo de peças em curso de fabrico com uma curva envolvente achatada, em especial dc veios de carnes de motores de combustão interna, com um indutor que envolve a peça em curso de fabrico. Neste caso, a peça em curso de fabrico realiza um movimento de rolamento uniforme. Durante a operação de endurecimento da peça em curso de fabrico, a distância de acoplamento mantém-se constante, o que é obtido por meio de um movimento controlado do indutor. De acordo com o contorno da peça em curso de fabrico a endurecer, é necessário que o indutor execute uma curva de movimento, controlada por CNC, muito complicado. Neste caso, a mesa cruzada do CNC tem de ser guiada, de uma maneira complicada, por um sistema de programas complicado. A presente invenção tem portanto como objectivo um processo e um dispositivo para o endurecimento indutivo de camadas periféricas, com os quais podem assim endurecer-se quaisquer formas geométricas exteriores, de modo que se mantêm distâncias de acoplamento uniformes, ou pré-seleccionadas, e portanto podendo obter-se, quando necessário, também profundidades de endurecimento uniformes e também pretendidas.

De acordo com a invenção, este problema resolve-se de acordo com a parte caractenzante da reivindicação 1.

Por meio do processo de acordo com a invenção, resulta uma distância de acoplamento constante ou, respectivamente, definida parcialmente de maneira 3 .-7 ^ -/ / V* . t / * & * precisa, obtendo-se desse modo uma estrutura de transição homogénea, pela qual se obtém portanto uma profundidade de endurecimento constante. A zona de aquecimento constante tem, além disso, a vantagem de se obter um atraso mínimo do aquecimento da peça em curso de trabalho a endurecer.

Praticamente, o indutor representa uma paralela à curva envolvente do contorno exterior da peça em curso de fabrico ou, respectivamente, é equidistante ao contorno da peça em curso de fabrico, quando se desejar uma distância de acoplamento constante. No caso de se desejarem profundidades de endurecimento diferentes, ao longo da periferia, ou se as relações de massa da peça em curso de fabrico tomassem isso necessário para obter uma profundidade de endurecimento uniforme, pode também alterar-se parcialmente a distância de acoplamento.

De acordo com a invenção, previu-se então que a peça em curso de fabrico, no interior do indutor, rode em tomo de um eixo central (Dl) e, adicionalmente ainda durante uma rotação em tomo de um eixo (D2) numa relação de números inteiros.

Por meio dos movimentos de rotação de acordo com a invenção, em tomo dos eixos de rotação (Dl) e (D2) resulta, de uma maneira simples, um movimento de rolamento uniforme da peça em curso de fabrico no interior do indutor. Cada posição da superfície superior possui uma relação fixa, relativamente a uma posição definida no indutor em repouso. Deste modo, garante-se também que a profundidade de endurecimento, em qualquer ponto da superfície da peça em curso de fabrico, seja comanda individualmente. Pelo processo de acordo com a presente invenção, garante-se que a distância perpendicular à tangente no ponto de intersecção do prolongamento da linha que passa pelos eixos de rotação Dl e D2, com o contorno 4 4

r? Á / ‘p'~* exterior da peça em curso de fabrico, isto é, da distância de acoplamento, se mantém constante.

Numa forma de realização aperfeiçoada, muito vantajosa, da invenção pode prever-se que a distância de acoplamento é ajustada por uma variação da distância entre os dois eixos.

Por meto desta medida, podem escolher-se ou pré-seleccionar-se as profundidades de endurecimento pré-determinadas, que podem também ser mantidas.

Num aperfeiçoamento da invenção, este processo tem também a vantagem de, no caso de variação da potência do indutor ou da alimentação de potência, em zonas escolhidas da periferia, poder influenciar-se a profundidade de endurecimento, em posições radiais desejadas. Relativamente ao endurecimento de um veio de cames isso significa que, por exemplo na zona dos ressaltos, possa obter-se uma profundidade de endurecimento, por meio do comando apropriado da potência do indutor na zona dos ressaltos, maior que na circunferência de base do veio de cames. Para isso é apenas necessário que o indutor seja comandado apropriadamente, relativamente à sua potência a na zona da curva de revolução na qual se situa esta disposição geométrica.

Um dispositivo de acordo com a invenção para a realização do processo, com uma ferramenta em curso de fabrico recebida num dispositivo de fixação e com um indutor, pode consistir em que a peça em curso de fabrico é recebida em pelo menos um órgão de recepção da peça em curso de fabrico, que pode rodar em tomo de um eixo de rotação, sendo o próprio órgão de recepção da peça em curso de fabrico susceptível de rodar num eixo de rotação central e o dispositivo apresentar meios para que o contorno interior do indutor possa corresponder à curva envolvente da peça em curso de fabrico.

Os dois movimentos de rotação, de acordo com a invenção, em tomo dos eixos de rotação Dl e D2 podem, numa forma de realização construtivamente simples, numa forma de realização aperfeiçoada, realizar-se por meio de uma engrenagem de planetários.

Se, numa peça em curso de fabrico, existirem várias zonas de endurecimento, que se situam umas a seguir ás outras na direcção axial, prevê-se uma forma de realização aperfeiçoada que apresenta vários indutores, que apresentam, no lado de dentro, a forma envolvente da peça em curso de fabrico, umas ao lado das outras, ao longo do eixo longitudinal da peça em curso de fabrico. Pode deste modo, se necessário, endurecer-se a peça em curso de fabrico, num passo de trabalho. O indutor pode possuir vários enrolamentos. Isso tem a vantagem de obter um maior grau de eficiência. Assim, por exemplo, pode ajustar-se a largura da sua acção.

Descreve-se a seguir, com mais pormenor, um exemplo de realização da invenção, com referência aos desenhos que representam o princípio da invenção e cujos desenhos representam: A fig. 1, a vista de conjunto de um dispositivo de acordo com a invenção, para o endurecimento indutivo de um veio de carnes; A fig. 2, uma representação ampliada do dispositivo de fixação com os dois eixos de rotação; e A fig. 3, uma representação de princípio do contorno do veio de carnes e do seu contorno envolvente, juntamente com o contorno do indutor. 6

Numa máquina-ferramenta (1), um veio de cames (2) é recebido, nos dois lados de topo, respectivamente, um dispositivo de fixação (3). O veio de cames (2) apresenta, de uma maneira conhecida, coaxialmente em relação ao seu eixo longitudinal (5), secções circulares e ressaltos (4) que se desviam da forma circular. O veio de cames (2) é recebido nos dois dispositivos de fixação (3), de modo que o seu eixo longitudinal (5) se situa coaxialmente com o eixo de rotação (D2). Em tomo do eixo de rotação (D2) roda um órgão (6) de recepção da peça em curso de fabrico, que, no lado de topo, está ligado com o veio de cames (2). Na extremidade traseira do órgão de recepção da peça em curso de fabrico (6), está colocada uma roda dentada (7), que está engrenada numa roda dentada oca O órgão de recepção da peça em curso de fabrico (6) é, por sua vez, recebido num bloco central (10), através rolamentos de rolos (9) e que roda em tomo de um eixo de rotação (Dl). O bloco central (10) é accionado por um motor (12), através de uma transmissão por correia ou por cadeia (11), de uma maneira não representada em pormenor. Por meio de uma ligação, por um veio (13), faz-se com que os dois dispositivos de fixação (13), que têm uma formação idêntica, sejam accionados em rotação em sincronismo. O bloco central (10) está apoiado, através de rolamentos de rolos (14) na caixa do dispositivo de fixação (3).

Um indutor, representado esquematicamente na fíg. .1, com a referência (15), envolve a zona a endurecer do veio de cames (2).

Devido à fixação do veio de cames (2) e à rotação em tomo dos eixos (Dl) e (D2), e à sua disposição mútua, resulta um contorno envolvente do veio de cames (2).

Da fig. 3 resulta a disposição geométrica correspondente, que está representada no exemplo de um ressalto (4) do veio de cames (2). Como pode verse, há uma distância (B) entre o eixo de rotação (Dl) e o eixo da rotação (D2). Quando o veio de cames (2) roda, a sua forma geométrica exterior desloca-se ao longo da sua curva envolvente (16), pré-determinada pela dependência do dispositivo de fixação (3) em relação à engrenagem de accionamento. A referência (17) indica o contorno do ressalto (4). Como pode ver-se, para explicação, indicam--se então três posições diferentes do ressalto (4), na fig. 3, para ilustrar o movimento de rolamento. Devido à dependência da engrenagem de accionamento de que resulta a curva de rolamento (16), garante-se que a distância, na vertical, entre a tangente no ponto de intersecção do prolongamento da linha que passa pelos eixos de rotação (Dl) e (D2), e o contorno do veio de cames ou, respectivamente, do ressalto (4), ao contorno interior pré-determinado correspondentes (18), se mantém constante. Essa distância é a distância de acoplamento (X). O contorno interior (18) do indutor (15) representa uma paralela à curva de rolamento (16) do ressalto (4) ou, respectivamente, o contorno interior (18) é equidistante da curva de rolamento (18).

Devido a este movimento de rotação associado, geometricamente fixo, do veio de cames (2) no interior do indutor (15), para uma velocidade de rotação constante do eixo de rotação (D2) e a uma velocidade de rotação do eixo de rotação (Dl) daí resultante, que tem uma dependência correspondente, resulta um movimento de rolamento uniforme do veio de cames no interior do espaço livre do indutor. Cada posição da superfície exterior possui uma relação fixa, com uma posição definida no indutor (15). Deste modo, pode também garantir-se que a profundidade de endurecimento pode ser comandada, individualmente, em qualquer ponto do ressalto (4).

Um comando individual é, por exemplo, possível variando-se, numa zona periférica desejada, a potência do indutor (15) e, portanto, a profundidade de endurecimento. Pode deste modo, por exemplo, obter-se uma profundidade de endurecimento do ressalto (4), na sua zona de elevação, maior que na sua circunferência de base. Pode obter-se o mesmo resultado também por meio de uma variação parcial da distância de acoplamento.

Por meio de uma variação da distância (B) dos dois eixos de rotação (Dl) e (D2), faz-se portanto também variar a distância de acoplamento (X), isto é, a distância da curva de rolamento (16) ao contorno interior do indutor (15), podendo portanto variar-se então também a profundidade de endurecimento.

Como é evidente, podem, no quadro da invenção, também prever-se vários indutores (15), uns ao lado dos outros axialmente, no veio de carnes (2) a endurecer, na zona dos pontos que se pretende endurecer, desde que, depois de efectuado o endurecimento, não se pretenda deslocar o indutor (15) axialmente.

Uma variação da distância (B) pode obter-se construtivamente de diferentes maneiras. Para isso, por exemplo, pode prever-se como um mecanismo de compensação axial, uma união Cardam ou similares.

Em vez da geração de uma curva de rolamento para o veio de carnes por meio do mecanismo representado, com os eixos (Dl) e (D2), pode obter-se a curva de rolamento de outras maneiras. Assim, por exemplo, pode um veio ser accionado coaxialmente correspondentemente ao bloco central (10), ou deslocar-se os pontos de fixação do veio de carnes (2), em função da rotação, numericamente, em planos x e y. Isto pode fazer-se, por exemplo, por meio por um carrinho porta-ferramenta transversal. Caso seja necessário, pode, por exemplo, também deslocar-se a roda oca 9 (8) colocada na caixa, por meio de um dispositivo de deslocamento na direcção periférica, por exemplo de 120°, para poder compensar um desvio angular do pacote de ressaltos no veio de carnes. Pode deste modo, por exemplo, com um dispositivo de endurecimento por indução, endurecer-se os ressaltos de um cilindro e, em seguida, depois dc um deslocamento da roda dentada oca de, por exemplo 120°, os ressaltos do cilindro seguinte. Por meio da rotação da roda dentada oca (8), pode deste modo considerar-se um desfasamento da sequência da ignição.

Em vez dc uma curva de rolamento (16) para o veio de carnes ou, respectivamente para as carnes (4) do veio de cames, na forma de uma curva fechada, pode laminar-se o contorno do veio de cames (2) horizontalmente. Nesse caso, o veio de cames (2) roda sob si próprio. Para obter a curva de rolamento horizontal, liga-se nesse caso o veio de cames com um pinhão, que colabora com uma cremalheira apropriada Por meio do movimento de rotação do pinhão, em ligação com a cremalheira, resulta o avanço do veio de cames (2) na direcção horizontal, especificamente perpendicularmente ao eixo longitudinal do veio de cames (2). Deste modo, resulta de novo um desenvolvimento do veio de cames (2), que se opõe ao contorno interior do indutor, a uma distância de acoplamento constante. O endurecimento do veio de cames (2) na máquina-ferramenta (1) pode, por exemplo, fazer-se com uma velocidade de accionamento de 120 r.p.m. do motor (12), rodando portanto o órgão de recepção da peça em curso de fabrico, e portanto o veio de cames (2), no exemplo de realização representado, com a velocidade de 240 r.p.m.. O endurecimento pode neste caso fazer-se dentro de 20 segundos, realizando--se durante a rotação do veio de cames (2), correspondentemente por rotação, no 10 caso da distância de acoplamento prevista, em caso um aquecimento de uma zona do veio de cames. Após 20 segundos, e portanto depois de se obter a temperatura de endurecimento desejada, realiza-se, da maneira conhecida, um arrefecimento brusco do veio de cames. Como é evidente, a velocidade de rotação é escolhida de acordo com cada caso de utilização, podendo ser variada. O mesmo se aplica ao tempo de aquecimento.

Lisboa, 30 de Novembro de 2001

Claims (8)

1. Vi 1 Reivindicações 1. Processo para o endurecimento indutivo de camadas periféricas de peças em curso de fabrico, com quaisquer formas geométricas exteriores, em especial de veios de cames, com um indutor que envolve a peça em curso de fabrico, pelo menos parcialmente, caracterizado por a peça em curso de fabrico (2, ou respectivamente 4) executar um movimento de rolamento uniforme, rodando no interior do indutor (15), em tomo de um eixo central (Dl) e adicionalmente ainda, durante uma rotação, numa relação de transmissão de números inteiros, em tomo de um eixo (D2), em tomo de si próprio e, portanto, a uma distância de acoplamento (X) constante, apresentando o contorno interior (18) do indutor (15) uma paralela ao contorno de rolamento (16) da peça em curso de fabrico (2 ou, respectivamente 4).
2. 2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a distância de acoplamento (X) ser ajustada por uma alteração da distância (B) entre os dois eixos (Dl, D2).
3. 3. Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por a potência do indutor (15) ser alterada durante a rotação da peça em curso de fabrico (2 ou, respectivamente, 4).
4. 4. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado por a distância de acoplamento poder ser ajustada, em quaisquer posições, relativamente à peça em curso de fabrico (2 ou, respectivamente 4).
5. 5. Dispositivo para a realização do processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4, com uma peça em curso de fabrico, recebida num dispositivo de fixação, e com um indutor, caracterizado por a peça em curso de fabrico (2 ou, respectivamente 4) ser recebida em pelo menos um órgão de recepção da peça em 2 curso de fabrico, rotativo em tomo de um eixo de rotação (D2), podendo o próprio órgão de recepção da peça em curso de fabrico (6) rodar em tomo de um eixo de rotação central (Dl), e o dispositivo apresentar meios para que as velocidades de rotação das peças que rodam estejam muna relação determinada e, portanto, o contorno interior (18) do indutor (15) corresponda ao contorno de rolamento (17) da peça em curso de fabrico (2 ou, respectivamente 4).
6. 6. Dispositivo de acordo com a reivindicação 5, caractenzado por os dois eixos de rotação (Dl, D2) fazerem parte de uma engrenagem de planetários.
7. 7. Dispositivo de acordo com as reivindicações 5 ou 6, caractenzado por se montarem vários indutores (15), que apresentam no interior o contorno de rolamento (17) da peça em curso de fabrico (2 ou, respectivamente 4), uns ao lado dos outros, ao longo do eixo longitudinal (5) da peça em curso de fabrico a endurecer.
8. 8. Dispositivo de acordo com as reivindicações 5 a 7, caracterizado por o indutor (15) ser constituído por vários rolamentos. Lisboa, 30 de Novembro de 2001