BRPI0609780A2 - ferramenta de fresagem orbital - Google Patents

Abstract

FERRAMENTA DE FRESAGEM ORBITAL. A presente invenção refere-se a ferramentas para trabalhar à máquina materiais sólidos, ou seja, uma máquina fresadora de extremidade aperfeiçoada particularmente adequada para o uso em um modo orbital no trabalho à máquina dos rebaixos. A ferramenta de fresagem orbital para cortar aberturas em um material sólido, onde as mencionadas aberturas incluem furos transpassantes cilíndricos normais, furos cegos, furos incluindo rebaixos, furos rosqueados, furos afilados e furos afilados duplos, a mencionada ferramenta tendo uma porção de haste juntando-se a uma porção de corte, o eixo da mencionada porção de corte sendo separadamente espaçado do eixo de fuso de uma ferramenta de máquina na qual o mencionado fuso deve ser preso. A porção de corte tendo uma pluralidade de bordas de corte grosseiras, uma pluralidade de bordas de semi-acabamento separadamente espaçadas de modo axial por meio de uma primeira seção de transição a partir das mencionadas bordas de corte grosseiras e uma pluralidade de bordas de acabamento separadamente espaçadas de modo axial por meio de uma segunda seção de transição a partir das mencionadas bordas de corte de semi-acabamento. O diâmetro máximo das bordas de semi- acabamento sendo maiores do que as mencionadas bordas de corte grosseiras e menores do que as mencionadas bordas de acabamento.

Description

"FERRAMENTA DE FRESAGEM ORBITAL"

Campo e fundamentos da invenção

A presente invenção refere-se a ferramentas para o trabalho à máquina de materiais sólidos.

Mais particularmente, a invenção provê uma máquina fresadora de extremidade particularmente adequada para o uso em um modo orbital na fresagem dos rebaixos.

Máquinas fresadoras de extremidade são amplamente usadas nas operações de fresagem devido a seu alcance versátil de aplicação e devido ao primeiro custo moderado da ferramenta. Máquinas fresadoras de extremidade são freqüentemente de forma cilíndrica, e estão disponíveis até cerca de 80mm de diâmetro. Muitas máquinas fresadoras de extremidade têm extremidades planas; entretanto, outras formas como extremidades cônicas e arredondadas também são usadas. Uma máquina fresadora de extremidade geralmente tem de 2 a 10 dentes, dependendo do diâmetro, tamanho e se configurada para corte preliminar ou acabamento. Os dentes são usualmente de forma espiral, mas podem ser retos paralelos ao eixo. O material de construção e aço inox de alta velocidade, carbono sólido, cermet ou cerâmica, ou combinações dos mesmos.

No texto a seguir, as palavras "máquina fresadora de extremidade" se referem a um cortador feito de aço inox ou de materiais cerâmicos duros ou combinações dos mesmos, se o cortador for laminado com um revestimento duro ou não. Além disso, o termo "máquina de fresagem", como usado no presente texto, deve ser interpretado como também incluindo outras ferramentas de máquina adequadas, como tornos mecânicos, furadeiras e máquinas de perfuração para trabalhos pesados.

Uma máquina fresadora de extremidade normalmente presa em uma máquina de fresagem, quando alimentada uma peça de trabalho, produzirá um furo ou rebaixo de um diâmetro correspondendo ao diâmetro dos dentes de corte da mencionada máquina fresadora de extremidade. Entretanto, onde desejado, é possível trabalhar à máquina um furo de um tamanho maior do que o diâmetro da máquina fresadora de extremidade montando-se a máquina fresadora de extremidade sobre um prendedor de ferramenta de uma maneira onde o eixo do fuso de máquina de fresagem e o eixo da máquina fresadora de extremidade sejam separadamente espaçados e paralelos. Esse círculo orbital fixo é, entretanto, de uso limitado. Usando uma máquina de fresagem de CNC moderna a máquina fresadora de extremidade pode ser montada normalmente e o movimento orbital variável fica disponível, quando necessário, por exemplo, para o trabalho à máquina de furos afilados. Esse arranjo orbital tem sido julgado particularmente útil para o trabalho à máquina dos furos cegos e para o trabalho à máquina de roscas de parafuso fêmeas.

Como é sabido, os ângulos de corte de ferramenta para o trabalho à máquina preliminar exigindo taxas máximas de remoção de metal são diferentes da forma de dente ótima para finalizar o trabalho à máquina onde pequenas quantidades de metal são removidas, mas um bom acabamento de superfície é exigido. Obviamente, é possível mudar a máquina fresadora de extremidade quando da completação do trabalho à máquina preliminar e novamente trocar a máquina fresadora de extremidade para trabalhar à máquina o componente seguinte; ou para trabalhar à máquina preliminarmente um lote que mais tarde é finalizado trabalhado à máquina. Nenhuma opção é desejável, já que muito tempo é perdido tanto na mudança de ferramenta quanto no re-grampeamento de peça de trabalho. Por essa razão foram desenvolvidas ferramentas de duplo propósito onde uma máquina fresadora de extremidade ou outra ferramenta porta pelo menos um dente para o trabalho à máquina preliminar e um segundo dente para acabamento.

As seguintes recentes patentes US proverão uma estimativa da técnica anterior. Na Patente U.S. 5.727.910, Leeb revela uma ferramenta de corte incluindo um inserto tendo uma pluralidade de bordas de corte de geometria formada em V direcionada para dentro. O inserto tem bordas de corte de flanco interno e externo com cantos arredondados. A borda de corte é dividida para dentro por uma borda de cinzel em porções de corte preliminares e de acabamento.

Dois problemas conhecidos com relação aos insertos atarraxáveis são que a alta precisão no posicionamento do inserto é exigida para evitar os furos sobre-dimensionados, e o parafuso que prende o inserto tem uma tendência a afrouxar devido à vibração da ferramenta quando em uso. Ainda um problema adicional com relação às ferramentas usando dois insertos é que a alta precisão é indispensável nos ajustes dos dois insertos que precisam ser idênticos. Devido ao tamanho do inserto, que deve ser grande o suficiente para permitir ajuste e grampeamento, furos pequenos e médios não podem ser trabalhados à máquina.

Um inserto semelhante de algum modo é descrito por Astrom et ai. na Patente U.S. 6.193.446 BI. Sobre as superfícies laterais uma superfície de espaçamento é formada sobre uma porção que se projeta que, através de um espaçamento de degrau se estende para dentro de uma superfície de espaçamento secundária torcida de modo helicoidal, cujo ângulo de lasca aumenta com o aumento de profundidade de corte. O inserto inclui um rompedor de lasca.

Wardell, na Patente U.S. 6.439.811 Bl reivindica uma máquina fresadora de extremidade onde pelo menos uma canelura define uma superfície de corte de ângulo baixo, enquanto uma segunda canelura tem uma superfície de corte de ângulo alto. As duas caneluras se intersectam para formar uma superfície de corte composta.

Kuroda et al. revelam uma máquina fresadora de extremidade de fundo chato com cantos arredondados na Patente U.S. 6.846.135 B2. A configuração de canto descrita é reivindicada para aperfeiçoar a resistência à fragmentação e fratura da máquina fresadora de extremidade.

E conhecido um grande número de formas de dente para máquinas fresadoras de extremidade, incluindo as formas de dente reveladas pelo presente inventor em patentes israelense e estadunidense anteriores. A fim de decidir que forma é melhor seria necessário efetuar testes de trabalho à máquina comparativos e extensivos sobre cortes feitos de acordo com as várias revelações na literatura. Esses testes não foram realizados devido ao alto custo envolvido. Presentemente, muitos inventores testam executar a forma de sua escolha em uma oficina, mas mesmo onde os resultados de teste de trabalho à máquina são publicados, as condições do trabalho à máquina (dureza do material, diâmetro e material de corte, número de dentes, rigidez de máquina, velocidade e alimentação de trabalho à máquina, qualidade de acabamento de superfície, se a máquina fresadora de extremidade é revestida de nitreto ou não, e ainda fatores adicionais) não são padronizadas e não podem ser comparadas. Na ausência de resultados de teste comparativos não é possível avaliar os méritos das revelações de técnica anterior.

A máquina fresadora de extremidade de acordo com a presente invenção foi, entretanto, extensivamente testada e foi descoberto que tem resultados de trabalho à máquina aperfeiçoados quando usada sobre peças de trabalho prático, em comparação com máquinas fresadoras de extremidade padrão anteriormente usadas para essa aplicação.

Objetivos da invenção

E, portanto, um dos objetivos da presente invenção prover uma nova configuração de máquina fresadora de extremidade particularmente adequada para a fresagem orbital.

É um objetivo adicional da presente invenção aperfeiçoar o acabamento de superfície dos rebaixos de seção circular trabalhados à máquina por meio da provisão de pelo menos uma seção de corte de semi- acabamento.

É ainda um alvo adicional da presente invenção prover uma máquina fresadora de extremidade capaz de trabalhar à máquina de modo orbital um furo de diâmetro de 3-5mm e maior.

Sumário da invenção

A presente invenção consegue os objetivos acima provendo uma ferramenta de fresagem orbital para cortar aberturas em um material sólido, onde as mencionadas aberturas incluem furos transpassantes cilíndricos normais, furos cegos, furos incluindo rebaixos, furos rosqueados, furos afilados e furos afilados duplos, a mencionada ferramenta tendo uma porção de haste juntando-se a uma porção de corte, o eixo da mencionada porção de corte sendo separadamente espaçado do eixo de fuso de uma ferramenta de máquina na qual o mencionado fuso deve ser preso, a mencionada porção de corte tendo uma pluralidade de bordas de corte grosseiras, uma pluralidade de bordas de semi-acabamento separadamente espaçadas de modo axial por meio de uma primeira seção de transição a partir das mencionadas bordas de corte grosseiras e uma pluralidade de bordas de acabamento separadamente espaçadas de modo axial por meio de uma segunda seção de transição a partir das mencionadas bordas de corte de semi- acabamento, o diâmetro máximo das bordas de semi-acabamento sendo maiores do que as mencionadas bordas de corte grosseiras e menores do que as mencionadas bordas de acabamento.

Em um modo de realização preferido da presente invenção é provida uma ferramenta em que as mencionadas seções de transição são retas.

Em um modo de realização preferido adicional da presente invenção é provida uma ferramenta em que as mencionadas seções de transição são curvadas.

Em um modo de realização mais preferido da presente invenção é provida uma ferramenta em que o comprimento da mencionada segunda seção é zero.

Será percebido que a forma original da máquina fresadora de extremidade da presente invenção serve para tornar possível o trabalho à máquina de cavidades complexas usando uma máquina de fresagem de CNC.

Além disso, à medida que a pressão de trabalho à máquina é dividida ao longo de uma linha estendida, um bom acabamento de superfície é conseguido junto com boas taxas de remoção de metal.

Devido à evitação de insertos na presente invenção, aberturas tão pequenas quanto 3-5mm podem ser trabalhadas à máquina, isso não é possível quando se usando insertos atarraxáveis.

Breve descrição dos desenhos

A invenção será agora descrita adicionalmente com referência aos desenhos anexos, que representam exemplos de modos de realização preferidos da invenção. Detalhes estruturais são mostrados somente até onde é necessário para um entendimento fundamental dos mesmos. Os exemplos descritos, junto com os desenhos, tornarão visível para aqueles experientes na técnica quantas formas adicionais da invenção podem ser realizadas. Nos desenhos:

a Figura 1 é uma elevação seccional parcial de um primeiro modo de realização preferido da ferramenta de máquina fresadora de extremidade de acordo com a invenção, vista fresando um rebaixo cilíndrico circular;

a Figura 2 é uma elevação seccional parcial de um segundo modo de realização preferido da ferramenta de máquina fresadora de extremidade vista fresando um afilamento em seção circular;

a Figura 3 é uma elevação seccional parcial de um terceiro modo de realização preferido da ferramenta de máquina fresadora de extremidade mostrada fresando um rebaixo de afilamento duplo de seção circular; e a Figura 4 é uma elevação seccional parcial de um modo de realização da ferramenta de máquina fresadora de extremidade, mostrada fresando um rebaixo e simultaneamente cortando uma rosca de parafuso fêmea no mesmo.

Descrição completa da invenção

Vê-se na Figura 1 uma ferramenta de fresagem orbital 10 para trabalhar à máquina as laterais de uma abertura em seção circular 12 em um material sólido 14 como metal, madeira e plástico ou em componentes feitos dos mesmos. A abertura 12 vista na figura é um furo transpassante cilíndrico normal, sendo trabalhado à máquina pela ferramenta 10. Como fica evidente no diagrama, um furo cego também poderia ser produzido, se a porção mais profunda do furo puder ter uma extremidade substancialmente afilada.

A ferramenta 10 tem uma porção de haste 16 juntando-se a uma porção de corte 18. O eixo AA da porção de corte 18 é separadamente espaçado do eixo de fuso BB de uma ferramenta de máquina, não mostrada, na qual a haste 16 é pregada. Para o trabalho à máquina da abertura feita lateralmente paralela 12 a distância entre AA e BB pode ser ajustada e travada. O trabalho à máquina é feito quando a ferramenta de máquina aciona a ferramenta em uma órbita circular acerca do eixo BB, enquanto alimentando a ferramenta descendentemente.

O perfil da porção de corte 18 exibe duas ou mais bordas de corte grosseiras 20, 22, duas ou mais bordas semi-acabadas 24, 26 separadamente espaçadas uma da outra 1800 e separadas das bordas de acabamento 28, 30 por meio de uma primeira seção de transição 32.

Uma segunda seção de transição curvada 34 reúne as bordas de acabamento 28, 30 às bordas de corte de semi-acabamento 24, 26.

Cada seção 20 - 30 tem uma forma de dente ótima para essa tarefa.

Como fica visível a partir da figura, o diâmetro máximo das bordas de semi-acabamento é maior do que as bordas de corte grosseiras e menor do que as bordas de acabamento.

O lugar geométrico 36 do raio da curvatura para a seção de acabamento 28, 30 é visto do lado de fora do perfil máquina fresadora de extremidade.

Entretanto, o lugar geométrico 38 do raio da curvatura da seção de semi-acabamento 24, 26 fica localizado dentro do perfil de máquina fresadora de extremidade.

No presente modo de realização as seções de transição 32, 34 são curvadas.

Um rompedor de lasca (não mostrado), útil durante o trabalho à máquina dos materiais dúcteis como o cobre, aço suave e alumínio, pode ser provido opcionalmente.

Com referência ao resto das figuras, números de referência semelhantes foram usados para identificar partes semelhantes.

Com referência agora à Figura 2, é vista uma ferramenta de máquina fresadora de extremidade 40 geralmente semelhante à ferramenta 10 vista na Figura 1. A ferramenta 40 tem seções de transmissão 42, 44 que são retas.

A ferramenta 40 é vista trabalhando à máquina um furo afilado 46. O diâmetro mínimo possível na extremidade estreita do furo afilado 46 sendo trabalhado à máquina corresponde ao diâmetro máximo da seção de acabamento 48 da ferramenta 40.

Durante a operação de trabalho à máquina mostrada na figura, uma máquina de fresagem de CNC (não mostrada) gradualmente aciona o cabo de ferramenta (não visto) de modo a trazer o eixo AA da ferramenta 40 próximo do eixo de fuso de máquina BB para a ferramenta 10 vista na Figura 1. A ferramenta 50 é vista sendo usada para cortar um rebaixo tendo tanto um afilamento de topo 52 quanto um afilamento de fundo 54. No presente modo de realização, o comprimento da segunda seção de transição 42 é zero. Isso é conseguido pelo ligeiro ajuste do local geométrico dos raios 36, 38.

É vista na Figura 4 uma ferramenta de máquina fresadora de extremidade de propósito especial 56 configurada para fresagem de rosca. A porção inferior 60 da ferramenta 56 é semelhante àquela vista na Figura 1. Um dente em forma de V 62 se projeta a partir da parte superior 66 da porção de corte e corta uma rosca de parafuso fêmea 68 ao mesmo tempo em que o rebaixo 58 está sendo trabalhado à máquina pelos dentes preliminares 72, 74 e pela porção de semi-acabamento 64 da ferramenta.

À medida que as ranhuras da rosca de parafuso 68 seguem um caminho helicoidal, a cabeça da máquina de fresagem de CNC é inclinada em relação à peça de trabalho 70.A inclinação não é vista no diagrama quando a direção da mesma está no eixo Z.

O escopo da invenção descrita é pretendido para incluir todos os modos de realização que surjam dentro do significado das reivindicações a seguir. Os exemplos anteriores ilustram formas úteis da invenção, mas não devem ser considerados como limitando seu escopo, como aqueles experientes na técnica estarão cientes que variantes e modificações adicionais da invenção podem prontamente ser formuladas sem se afastar do significado das reivindicações a seguir.

Claims (8)

1. Ferramenta de fresagem orbital para cortar aberturas em um material sólido, caracterizada pelo fato de que as mencionadas aberturas incluem furos transpassantes cilíndricos normais, furos cegos, furos incluindo rebaixos, furos rosqueados e furos atilados, a mencionada ferramenta tendo uma porção de haste juntando-se a uma porção de corte, o eixo da mencionada porção de corte sendo separadamente espaçado do eixo de fuso de uma ferramenta de máquina na qual o mencionado fuso deve ser preso, a mencionada porção de corte tendo pelo menos uma das bordas de corte grosseiras, uma pluralidade de bordas de semi-acabamento separadamente espaçadas de modo axial por meio de uma primeira seção de transição a partir das mencionadas bordas de corte grosseiras e uma pluralidade de bordas de acabamento separadamente espaçadas de modo axial por meio de uma segunda seção de transição a partir das mencionadas bordas de corte de semi- acabamento, o diâmetro máximo das bordas de semi-acabamento sendo maiores do que as mencionadas bordas de corte grosseiras e menores do que as mencionadas bordas de acabamento.

2. Ferramenta de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as mencionadas seções de transição são retas.

3. Ferramenta de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as mencionadas seções de transição são curvadas.

4. Ferramenta de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o comprimento da mencionada segunda seção de transição é zero.

5. Ferramenta de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de incluir um rompedor de lasca.

6. Ferramenta de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a mencionada porção de corte tem uma canelura unitária.

7. Ferramenta de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a mencionada porção de corte tem uma pluralidade de caneluras.

8. Ferramenta de fresagem orbital, caracterizada pelo fato de ser substancialmente como descrita aqui e com referência aos desenhos anexos.