PT89012B

PT89012B - Processo de maquinagem de uma peca de obra por meio de uma ferramenta que corta, pelo menos, frontalmente e respectiva ferramenta

Info

Publication number: PT89012B
Application number: PT89012A
Authority: PT
Inventors: Edgar Breuer; Andreas Hauswirth
Original assignee: Strarrfrasmaschinen Ag
Priority date: 1987-11-20
Filing date: 1988-11-16
Publication date: 1993-11-30
Also published as: US5125775A; JPH01159118A; CZ279351B6; DD283572A5; KR890007829A; ATE79578T1; PT89012A; EP0316807A1; CZ757888A3; YU213788A; EP0316807B1; KR960013172B1; DE3873882D1; CH673244A5; RU2061586C1; ES2034116T3

Description

MEMÓRIA DESCRITIVA invento refere-se a um processo de maquinagem por desbaste de uma peça de obra com quaisquer superfícies planas ou cur vas, convexas e/ou côncavas, por meio de uma ferramenta que corta, pelo menos, frontalmente cuja orientação relativamente à superfície da peça de obra é ajustada de modo que a linha recta ou curva de contacto ou o ponto de contacto entre a ferramenta e a superfí cie da peça fabricada estejam na face dianteira da ferramenta, e a uma ferramenta para a execução deste processo.

Dos diversos processos conhecidos para se trabalhar por desbaste as superfícies de uma peça de obra, a fresagem rotativa é indubitavelmente um dos mais adequados para se produzir as melho res superfícies numa peça de obra cilíndrica, quase sempre com foj? ma de rolo ou de roda. As superfícies produzidas por este proces so são iguais em qualidade às superfícies de peças de obra amoladas e polidas, e podem mesmo ser suficientes para aplicações 6pt_i cas. Ds espelhos de metal, os rolos compressores e peças de obra semelhantes são exemplos de tais superfícies.

Quando se pretende obter por fresagem as melhores súperfí, cies, convém, portanto, considerar o processo da fresagem rotativa. Há, porém, a restrição de só interessarem as peças de obra em que se possa trabalhar, com a face dianteira plana de uma ferramenta de fresagem e formas cilíndricas que apresentam uma secção transversal convexa, até contornos no máximo planos. Com este processo não se pode trabalhar as superfícies côncavas de peças de obra. 0 processo conhecido está, portanto, limitado a peças de obra cilíndricas ou muito ligeiramente abauladas de secção transversal convexa. Se houver que trabalhar quaisquer superfíci. es curvas em peças de obra, em particular, que também apresentam partes côncavas, haverá que escolher outro processo de trabalho.

Um processo conhecido de fresagem empregue frequentemente, em tais casos, no qual uma fresa de cabo com extremidade esférica, designada por fresa de cabeça esférica, é conduzida através de pajs sagens planas ou encurvadas na peça de obra, segundo três eixos de movimento de translação, perpendiculares entre si, origina,

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-3transversalmente à direcção da deslocação e também na direcção d_a quela uma superfície relativamente áspera. Em contrapartida, a acessibilidade é muito boa, quer dizer, há poucos problemas de c_o lisão, entendendo-se por isso que as posições reciprocamente perturbadoras entre a fresa com o seu veio e a peça de obra são evejn tualmente evitadas com uma espera.

Um outro processo de fresagem conhecido para se trabalharem quaisquer superfícies de peças de obra é o processo designado por fresagem fina, que é realizado utilizando cinco eixos de mov_i mento. Graças à melhor adaptação, neste processo, das arestas da fresa à superfície da peça de obra, resulta efectivamente uma aspereza lateral nitidamente menor, mas os rastos dos dentes fresadores causam ainda, na direcção da deslocação uma aspereza considerável. A acessibilidade é geralmente suficiente, pois os problemas de colisão são solucionados apenas menos bem que no proces so dos três eixos com fresa de cabeça esférica.

Um outro processo de trabalho para quaisquer superfícies de peças de obra,é a fresagem periférica e lateral, que é executa da com ferramentas de fresagem cilíndricas ou circulares. Na fr_e sagem periférica com ferramenta de fresagem cilíndrica, a desloca^ ção é, numa direcção, essencial mente perpendicular ao eixo da fe_r ramenta de fresagem. Conforme a configuração da fresa pode-se conseguir uma aspereza bastante pequena na direcção da deslocação e também transversalmente a esta. Contudo, como o eixo da fresa tem de estar paralelo ou quase paralelo à superfície da peça de obra, a acessibilidade é fortemente restringida devido ao aparecj. mento de problemas de colisão. A utilização deste processo está por isso limitada a poucas aplicações, por exemplo, à maquinagem das pás de turbinas.

presente invento tem por objectivo estender o dito processo de fresagem rotativa, a quaisquer superfícies, em particular côncavas, de peças de obra, de modo que fases posteriores de maquinagem para melhorar as superfícies, por exemplo amolar ou p_o lir, sejam tornadas supérfluas.

Este objectivo é alcançado de acordo com o invento por o eixo da ferramenta que forma o eixo de rotação ser ajustado, es

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sencialmente, de modo perpendicular à direcção da deslocação, mas com uma inclinação relativamente à superfície da peça de obra, es sencialmente transversal à direcção da deslocação, sendo a superfície frontal da ferramenta formada de acordo com a inclinação, relativamente à superfície da peça de obra ajustada transversalmente à direcção da deslocação.

invento inclui também uma ferramenta com que se pode executar de forma óptima o processo. Este objectivo é alcançado de acordo com o invento por a superfície frontal da ferramenta ter uma forma convexa abaulada ou cónica.

invento está representado no desenho através de exemplos de concretizações e é seguidamente descrito com o auxílio destes, os quais mostram:

na Fig. 1, uma representação esquemática da fresagem rotativa de uma peça de obra cilíndrica com uma face da secção transversal convexa de acordo com o estado da técnica, na Fig. 2, um corte pela linha II—II da Fig. 1, na Fig. 3, uma representação esquemática do processo de fresagem rotativa estendido a uma peça de obra com a superfície da secção transversal parcialmente côncava, na Fig. 4, um corte pela linha IV-IU, na Fig. 5, uma vista de lado do dispositivo da Fig. 3, na Fig. 6, um exemplo de concretização de uma fresa para a realização do processo do invento, na Fig. 7, um exemplo de concretização de uma fresa para se maqu_i nar uma zona de transição arredondada entre duas supejr fícies adjacentes, por exemplo entre a pá e o pé da pá de uma turbina, pelo processo do invento, e na Fig. Θ, um exemplo de execução de uma outra fresa configurada como tronco de cone para a realização do processo do i nve nto.

invento parte do princípio de que o processo da fresagem rotativa pode ser estendido ao trabalho de superfícies côncavas de peças de obra com fresas, mas também com outras ferramentas

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-5de corte. Na Fig. 1 e 2 está representado esquematicamente o pro cesso conhecido de fresagem rotativa. Neste é empregue uma ferra menta cilíndrica 1, cuja superfície frontal plana 3 maquina a superfície de uma peça de obra cilíndrica 2. A peça de obra 2 tem um perfil cuja secção transversal só apresenta partes convexas. Ao assentar-se a ferramenta 1 na peça de obra 2, consegue-se um contacto linear com a forma de uma linha recta de contacto 5. A linha recta de contacto 5 passa entre a ferramenta 1 e a peça de obra 2, pelo eixo 4 da ferramenta. 0 eixo 4 da ferramenta e a normal 6 à superfície da peça de obra 2 coincidem. Há porém um contacto linear efectivo entre a ferramenta 1 e a peça de obra 2, o que dá a melhor qualidade da superfície da peça de obra. E conhecido □ emprego do processo de fresagem rotativa para a maquinai gem de rolos compressores com ferramentas de diamante. Neste caso obtém-se resultados bem melhores em relação à qualidade das sli perfícies do que com qualquer amolação e polimento. Todavia, esse processo fracassa nas partes côncavas do perfil de uma peça de obra.

Nas Figs. 3-5, a fresagem frontal com contacto linear é feita também nos perfis côncavos da secção transversal. Para se conseguir um contacto linear, a superfície frontal 10 da ferramen ta 1 é amolada com uma ligeira conicidade, e a ferramenta é incl_i nada para o lado de acordo com o ângulo de conicidade o( . Também neste caso o eixo da fresa é,essencialmente, perpendicular à direcção da deslocação 7 como nas Figs. 1 e 2. De acordo com as Figs. 3 e 5, a linha recta de contacto 5 inclui também apenas o meio-diâmetro D da fresa, mas continua a haver um contacto linear efectivo. Assim, pode-se trabalhar os raios de curvatura P , ver Fig. 4. 0 raio de curvatura côncava mais pequeno que pode ainda ser trabalhado resulta, em peças de obra cilíndricas, da projecção do contorno da superfície frontal na direcção do eixo da peça de obra com o sinal de referência empregue na Fig. 5 para

Se se trabalhar superfícies de peças de obra duplamente

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-6curvas, como acontece com as pás retorcidas das turbinas, em geral já não se consegue um contacto linear ideal.

Em superfícies de peças de obra com uma curvatura duplamente convexa, pode-se trabalhar com uma ferramenta cónica ou cilíndrica. 0 ajustamento da superfície frontal do utensílio faz-se na direcção da menor curvatura convexa.

Se se trabalhar superfícies curvas convexas e côncavas, pode-se empregar uma ferramenta cónica, tendo a superfície frontal da ferramenta de satisfazer a fórmula acima, com a corresponder ao menor raio de curvatura côncavo existente.

Também é, contudo, possível trabalhar superfícies curvas duplamente côncavas, devendo-se aqui empregar uma ferramenta cuja superfície frontal seja arredondada com um raio do flanco Rp, ver Fig. 6. A superfície frontal da ferramenta tem de ser adaptada às curvaturas em tais casos, podendo-se tomar Rp para o menor raio de curvatura secundário, enquanto que para o menor raio de curvatura primário é válida a fórmula acima. Por raio de curvatij ra primário e secundário entende-se aqui o raio de curvatura pri_n cipal pequeno e grande de uma superfície duplamer.te côncava.

Um caso particular de aplicação do processo descrito é o trabalhar da zona de transição entre duas superfícies contíguas, por exemplo entre uma pá de turbina e a base. Aqui pode-se utiM zar uma ferramenta 1 cuja superfície frontal esteja configurada como um cone 11 com uma cabeça 12 com forma de calote esférica. 0 trabalho, ver Fig. 7, é feito de maneira que sejam trabalhados s_i muitaneamente um raio de arredondamento 13 e uma das superfícies contíguas da peça de obra. Tal como nos casos de aplicação acima descritos, também neste caso se deve averiguar os dados limites, ou seja, o menor valor R^ e o menor ângulo OC num dado diâmetro D, para a ferramenta como acima explicado.

Em determinados casos também se pode utilizar uma ferramenta cuja superfície frontal tenha a forma de tronco de cone com ou sem gume central, ver Fig. Θ.

Com o processo descrito é portanto possível obter-se uma qualidade muito boa das superfícies em peças de obra, como é também o caso da fresagem rotativa. A acessibilidade é sempre muito

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-7boa, pois a ferramenta pode ser inclinada para um lado ou para o outro mas fica sempre essencialmente perpendicular à superfície da peça de obra. Como apenas uma metade da superfície da ferramenta intervém, na maioria dos casos, pode-se ter condiçães de corte constantes, ou seja, um simples percurso único ou um simples percurso inverso.

Com uma direcção de deslocação invariável, tal como na fre sagem circundante semelhante à fresagem rotativa, em passagens d_e lineadoras ou espirais, ou no processo de ciclo de caixa (Box Cycle), obtém-se condições de corte invariáveis mediante uma inclinação invariável da ferramenta, por exemplo vendo na direcção da des. locação - sempre para a direita.

Com uma direcção de deslocação variável, como acontece na fresagem clássica de passagens em vaívem, mantém-se igualmente uma inclinação invariável relativamente à direcção da deslocação. Isto quer dizer que em cada volta de deslocação a direcção da inclj. nação da fresa é virada para o lado oposto.

ataque raso, quase tangencial, do gume da ferramenta no ponto ou linha de contacto, bem como o facto da força de fresagem ser praticamente tangente à superfície da peça de obra - com apenas uma pequena componente perpendicular a ela - dão um corte extraordinariamente suave e estável mesmo em peças de obra não muito estáveis.

Se se trabalhar quaisquer superfícies curvas por amolação, em geral são necessários seis eixos de movimento. No presente processo bastam cinco eixos de movimento, do que resulta uma cons trução mais simples das máquinas e um programa de trabalho mais s imples.

A descrição foca qualquer ferramenta de desbaste, apesar de nas Figuras as ferramentas que estão representadas são fresas. Para o processo descrito prestam-se em particular ferramentas de fresar de diversos tipos, contudo o processo não se limita a este tipo de ferramenta.

Claims

reiuindicaçOes

1 - Processo de maquinagem por desbaste de uma peça de obra com quaisquer superfícies planas ou curvas, convexas e/ou côn cavas, com uma ferramenta que corta, pelo menos, frontalmente cuja orientação relativamente à superfície da peça é dada, de modo que a recta ou curva de contacto ou o ponto de contacto entre ferramenta e peça fique na face frontal da ferramenta, caracterizado por o eixo da ferramenta, que coincide com o eixo de rotação, ser colocado perpendicularmente à direcção da deslocação, mas com uma inclinação relativamente à superfície da peça que seja transversal à direcção da deslocação, sendo a superfície frontal da ferramenta formada em correspondência com a inclinação transversal relativa à direcção da deslocação e de acordo com a superfície da peça de obra.

2 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracteriza do por a direcção da inclinação do eixo da ferramenta ser dada de modo que a face frontal da ferramenta se ajusta à superfície da peça de obra.

3 - Processo de acordo com a reivindicação 2, caracteriza do por a direcção da inclinação do eixo da ferramenta também ser dada por uma componente na direcção da deslocação ou oposta.

4 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizja do por se maquinarem com uma ferramenta de superfície frontal encurvada convexa, as superfícies duplamente côncavas da peça de obra .

5 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracteriza do por a ferramenta ser movida diante da peça de obra, em até ci_n co eixos de movimento.

6 - Ferramenta para realizar o processo de acordo com qualquer uma das reivindicaçães 1 a 4, caracterizada por a superfície frontal (10) ter uma forma convexa abaulada ou cónica.

7 - Ferramenta de acordo com a reivindicação 6, caracter^i zada por apresentar linhas laterais com forma côncava.

8 - Ferramenta de acordo com a reivindicação 6, caracteri

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9 - Ferramenta de acordo com a reivindicação 7, caracteri zada por ser configurada como um tronco de cone na sua superfície frontal (10).

10 - Ferramenta de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizada por ser configurada como um cone (11) com uma cabeça com forma de calote esférica (12), sendo a calote esférica determinada para trabalhar um raio de arredondamento (13) e o cone determinado para trabalhar simultâneamente uma superfície contígua de uma peça de obra.