BRPI0808478A2

BRPI0808478A2 - Ferramenta de remoção de material, método de fabricação da mesma, e, método de usinagem de uma peça de trabalho

Info

Publication number: BRPI0808478A2
Application number: BRPI0808478-5A
Authority: BR
Inventors: Brian Hoefler; Don Azzopardi
Original assignee: Valenite Llc
Priority date: 2007-03-14
Filing date: 2008-03-11
Publication date: 2014-07-01
Also published as: US20080226401A1; JP5330275B2; EP2125303B1; EP2125303A4; KR20100015467A; CN101668615B; CA2679737A1; JP2010521322A; EP2125303A1; US7815403B2; CN101668615A; WO2008112197A1; MX2009009803A

Description

“FERRAMENTA DE REMOÇÃO DE MATERIAL, MÉTODO DE FABRICAÇÃO DA MESMA, E, MÉTODO DE USINAGEM DE UMA PEÇA DE TRABALHO”

CAMPO

A presente exposição refere-se a uma ferramenta de remoção de material e um método de usinagem. Especificamente, a presente exposição refere-se a uma ferramenta de remoção de material incorporando um ou mais espaçadores, tais como uma arruela, um disco ou outro tipo de espaçador, arranjado ao longo de um comprimento da ferramenta. O espaçador pode ser formado de materiais rígidos, por exemplo, carbeto cementado (WC), metal pesado (um compósito de aço-WC) ou carbeto sem ligante, e contribui para a usinagem melhorada de peças de trabalho.

ANTECEDENTES

Na discussão dos antecedentes que segue, referência é feita a certas estruturas e/ou métodos. Todavia, as seguintes referências não devem ser entendidas como uma admissão que essas estruturas e/ou métodos constituem arte anterior. A depositante reserva expressamente o direito de demonstrar que tais estruturas e/ou métodos não qualificam a arte anterior.

A usinagem de peças de trabalho de materiais de alta resistência e, particularmente, grandes componentes estruturais forjados de materiais de alta resistência, geralmente requer muitas horas para completar a usinagem até especificações acabadas. Como um resultado do grande tamanho dos componentes acabados, ferramentas de material de remoção, de longo alcance, montadas em máquinas-ferramentas, são usadas para realizar a usinagem.

Todavia, peças de trabalho de materiais de alta resistência, tais como, por exemplo, titânio, são difíceis de serem usinadas, parcialmente em virtude da força de "impulsão para trás" sobre as ferramentas, que é característica à usinagem de muitos materiais. A combinação de força de “impulsão para trás” e uma ferramenta de longo alcance (flexível) requerer compensação extra de máquina para assegurar que o material seja adequadamente removido. Na prática, até 30% do tempo total gasto na usinagem dessas peças de trabalho é gasto em passagens de salto para trás, 5 isto é, passagens múltiplas sobre a mesma área da peça de trabalho sendo usinada para limpar material deixado atrás devido à deflexão de ferramenta para atingir as especificações finais.

E bem conhecido que materiais de carbeto cementado têm um módulo de Young de aproximadamente o dobro daquele de aço. Tentativas 10 foram feitas para aplicar ferramentas com hastes de carbeto cementado na usinagem de peças de trabalho de materiais de alta resistência. Por exemplo, a figura 1 ilustra uma ferramenta de remoção de material 10 com uma haste de carbeto cementado unitária 12. A haste de carbeto cementado 12 estende-se da extremidade de conjugação 14 da ferramenta de remoção de material 10 15 em direção à extremidade de corte 16 da ferramenta de remoção de material 10 e é formada de uma peça. A haste de carbeto cementado 12 pode ter uma peça de aço, disposta internamente, tal como a barra de aço 18 mostrada na figura I. Na extremidade de conjugação 14 está uma apropriada superfície de conjugação 20 que se adapta à base da máquina-ferramenta de operação (não 20 mostrada). Na extremidade de corte 16, está um acoplamento 22, o qual, em uma primeira extremidade 24, conecta-se à haste de carbeto cementado 12 e que, em uma segunda extremidade 26, tem um conector 28. Tipicamente, uma tampa com insertos de corte montados (não mostrados) é afixada ao conector 28.

A ferramenta de remoção de material, típica da arte anterior,

exibe rompimento catastrófico de uma haste de carbeto cementado. Sem ser restrito a uma teoria de falha, acredita-se que o dobramento, por exemplo, a deflexão da extremidade distai, das ferramentas com hastes unitárias aplica uma carga compressiva em um lado da haste e uma carga de tração no outro lado da haste. Todavia, carbeto cementado é geralmente granulado fino (aproximadamente I Dm a 2 Dm) e o trajeto livre de meio de rompimento é pequeno, características que geralmente facilitam a propagação de fissura e falha. Assim, quando sob forças de tração, a haste de carbeto cementado 5 unitária falha facilmente.

Um exemplo não limitativo de usinagem com ferramentas de material de remoção, de longo alcance, onde o impulsão para trás é observado é a usinagem de grandes componentes estruturais, de peça única, forjados, formados de materiais de alta resistência, predominantemente materiais de 10 alta resistência como titânio. Esses componentes estruturais são usados na indústria aeroespacial, tal como para aeronave comercial, e são muito caros. Por exemplo, esses componentes estruturais podem ser >$200,000 antes de qualquer usinagem ser realizada, e geralmente, muitas horas são requeridas para completar a usinagem até as especificações acabadas. Existe um grande 15 potencial de economia (tempo de máquina & custo de ferramenta) pela minimização de deflexões de ferramenta e a necessidade de passagens de "salto para trás".

SUMÁRIO

Formas de realização de exemplo de uma ferramenta de 20 remoção de material usam uma série de espaçadores empilhados ao longo da extensão da ferramenta. Os espaçadores são formados de um material que tem um módulo de Young (E) que é maior que aço, isto é, maior que 146, 47 quilograma-força por milímetro quadrado (kgf/mm2) ((30 x IO6 libras-força por polegada quadrada (lbf/in )). Os mesmos espaçadores podem ser usados 25 em vários tamanhos, por exemplo, comprimento e/ou diâmetro, de ferramentas com comprimentos variáveis de ferramentas que usam mais ou menos espaçadores em quantidade. A padronização dos espaçadores, combinada com a fabricação em maiores quantidades, permite boas economias. A partir de um ponto de vista técnico, os espaçadores aplicam ao material mais rígido do espaçador em um local de maior resistência, a momentos de flexão (isto é, módulo de seção máximo). Pelo précarregamento opcional, primeiramente com uma porca de pré-carga, e opcionalmente e adicionalmente com uma tampa, se pode obter outra 5 vantagem da resistência compressiva do material de espaçador. Também, são "embutidos" pontos de relevo na metade de tração da ferramenta sob momentos de flexão quando os espaçadores se separam, deslizam ou se movem de outra maneira em relação um ao outro. Em uma forma de realização de exemplo, é possível pré-carregar o sistema de modo suficiente 10 que cargas de tração resultante não seriam experimentadas, quando a ferramenta é usada. Finalmente, partes comuns, tais como um espaçador e uma porca de pré-carga, minimiza partes (baixo custo de fabricação).

Uma forma de realização de exemplo de uma ferramenta de remoção de material compreende um alojamento em uma extremidade de 15 conjugação, uma extensão estendendo-se longitudinalmente do alojamento para uma extremidade distai, uma pluralidade de espaçadores arranjados ao longo da extensão, e uma porca na extremidade distai da extensão, em que a pluralidade de espaçadores é formada de um material que tem um módulo de Young maior que aproximadamente 1,5 vezes aquele de aço.

Uma forma de realização de exemplo de um método de

fabricação de uma ferramenta de remoção de material compreende arranjar uma pluralidade de espaçadores ao longo de pelo menos uma porção de uma extensão, a extensão estendendo-se longitudinalmente de um alojamento da ferramenta de remoção de material para uma extremidade distai, fixar uma 25 porca em uma extremidade distai da extensão, e pré-carregar a pluralidade de espaçadores em compressão, em que a pluralidade de espaçadores é formada de um material que tem um módulo de Young maior que aproximadamente 1,5 vezes aquele de aço.

Uma forma de realização de exemplo de um método de usinagem de uma peça de trabalho compreende remover material a partir da peça de trabalho com Uma ferramenta de remoção de material, em que a ferramenta de remoção de material inclui um alojamento em uma extremidade de conjugação, uma extensão estendendo-se longitudinalmente do alojamento 5 para uma extremidade distai, uma pluralidade de espaçadores arranjados ao longo da extensão, e uma porca na extremidade distai da extensão, e em que a pluralidade de espaçadores é formada de um material que tem um módulo de Young maior que aproximadamente 1,5 vezes aquele de aço.

Deve ser entendido que tanto a descrição geral precedente quanto a seguinte descrição detalhada são exemplificativas e explanatórias e são destinadas a prover ulterior explanação da invenção como reivindicada. BREVE DESCRIÇÃO DO DESENHO

A seguinte descrição detalhada pode ser lida em conexão com os desenhos acompanhantes, nos quais os mesmos números designam os mesmos elementos e nos quais:

a figura 1 mostra uma ferramenta da arte anterior com uma haste unitária de carbeto cementado.

A figura 2 mostra uma vista esquemática, parcialmente desmontada, de uma forma de realização de exemplo de uma ferramenta de remoção de material com espaçadores.

A figura 3 mostra uma vista esquemática, montada, de uma forma de realização de exemplo de uma ferramenta de remoção de material com espaçadores.

As figuras 4A e 4B referem-se à deformação observada 25 quando do uso de uma ferramenta de remoção de material com espaçadores. A figura 4A mostra uma representação esquemática de uma ferramenta de remoção de material com espaçadores de carbeto cementado. A figura 4B é um gráfico de força aplicada como uma função de deformação em duas direções para a ferramenta de remoção de material mostrada na figura 4A. As figuras 5A e 5B referem-se à deformação observada quando o uso de uma ferramenta de remoção de material formada de aço sólido. A figura 5 A mostra uma representação esquemática de uma ferramenta de remoção de material com aço sólido para o comprimento de 5 projeção. A figura 5B é um gráfico de força aplicada como uma função de deformação em duas direções para a ferramenta de remoção de material mostrada na figura 5A.

A figura 6 é um gráfico de torque de flexão aplicado como uma função de angular deformação em duas direções para uma ferramenta de remoção de material com uma extensão de aço sólido e para uma forma de realização de exemplo de uma ferramenta de remoção de material com espaçadores de carbeto cementado.

A figura 7 ilustra uma forma de realização de exemplo de uma ferramenta de remoção de material com espaçadores de carbeto cementado operando para remover material a partir de uma peça de trabalho. DESCRIÇÃO DETALHADA

A figura 2 mostra uma vista esquemática, parcialmente desmontada, de uma forma de realização de exemplo de uma ferramenta de remoção de material com espaçadores A ferramenta de remoção de material 20 200 tem um alojamento 202 em uma extremidade de conjugação 204 e tem uma extremidade de remoção de material 206. Uma extensão 208 estende-se longitudinalmente do alojamento 202 para uma extremidade distai 210. Uma porca 212 é na extremidade distai 210 da extensão 208 e uma tampa 214 é montada na extremidade distai 212 da extensão 208. A tampa 214 inclui uma 25 pluralidade de insertos de corte 216.

Disposta ao longo de pelo menos uma porção do comprimento da extensão 208 está uma pluralidade de espaçadores 218. Os espaçadores 218 são formados de um material que tem um módulo de Young de aproximadamente l,5x, alternativamente aproximadamente o dobro, daquele • 2 6 2 do aço, isto é, aproximadamente 195,29 kgf7mm (40 x 10 lbf/in),

2 6*2 aproximadamente 219,71 kgm/mm (45 x 10 lbf/in ), aproximadamente

244,12 kgf/mm2 (50 x IO6 lbf/in2), aproximadamente 292,94 kgf/mm2 (60 x 6 2

10 lbf/in ) ou mais alta. Em uma forma de realização de exemplo, os 5 espaçadores 218 são formados de carbeto cementado. Os espaçadores 218 podem ter qualquer formato físico que, quando posicionados sobre a ferramenta de remoção de material, coloca o material mais rígido do espaçador em um local de resistência máxima a momentos de flexão (isto é, módulo de seção máximo) da ferramenta de remoção de material. Uma forma 10 de realização de exemplo do formato físico é a forma de uma arruela. Em uma forma de realização de exemplo adicional, o espaçador é uma arruela que tem uma superfície de diâmetro externo e uma superfície de diâmetro interno e o raio da superfície de diâmetro externo varia de aproximadamente 1,33 até aproximadamente 2 vezes o raio da superfície de diâmetro interno.

O número de espaçadores ao longo da extensão varia com base

no comprimento da ferramenta de remoção de material. Como mostrado na vista montada da figura 3, a ferramenta de remoção de material 300 tem comprimento de projeção L, o qual é da linha de gaiola 302 até a extremidade de corte 304, e tem um diâmetro D. A linha de gaiola é o diâmetro máximo da 20 extremidade de conjugação que contata a máquina-ferramenta quando em operação. Em formas de realização de exemplo, uma relação entre o comprimento de projeção e o diâmetro é aproximadamente 2:1 até aproximadamente 18:1. Comprimentos padrão são aproximadamente 2:1, aproximadamente 3:1, aproximadamente 4:1, aproximadamente 5:1, 25 aproximadamente 6:1, aproximadamente 7:1, aproximadamente 8:1 e aproximadamente 12:1. Todavia, qualquer comprimento de projeção e diâmetro podem ser usados, na medida em que o desempenho é melhorado usando os espaçadores revelados. Quando o comprimento da extensão varia entre ferramentas de material de remoção, o número de os espaçadores arranjados ao longo da extensão varia.

A extensão é uma peça interna feita de aço ou outro material de alta resistência. A extensão pode ser fixada ao alojamento por quaisquer dispositivos apropriados. Por exemplo, e como visto na figura 1, a extensão 5 pode ser aparafusada no alojamento. Alternativamente e como mostrado, por exemplo, na figura 2, a extensão pode ser integralmente formada com o alojamento, por exemplo, moldada, forjada ou usinada.

A porca 212 da ferramenta de remoção de material 200 é fixada à extensão 108 por, por exemplo, uma conexão rosqueada 220. Se um 10 conector rosqueado for usado, qualquer tipo de conector rosqueado pode ser usado. Todavia, é preferido que o conector rosqueado seja roscas retificadas. Roscas forjadas ou cortadas podem também ser usadas, mas esses tipos de roscas podem perder pré-carga por fricção.

Um adaptador 222, tais como um rebaixo ou um orifício, pode 15 ser incluído na porca para fixação de uma ferramenta de aperto, tal como uma chave de porcas cilíndricas. Um método alternativo pelo qual é feita a fixação da porca na extensão e pelo qual é estabelecida uma pré-carga sobre o sistema, é fixar a porca por meio de uma técnica de ajuste por contração. Aqui, a fixação da porca à extensão aquecida e expandida estabeleceria uma 20 pré-carga quando do resfriamento, pois a extensão retoma para seu original comprimento.

Quando fixada na extensão 208, a porca 212 aplica uma précarga compressiva opcional sobre a pluralidade de espaçadores 218. Um exemplo de uma pré-carga compressiva apropriada é aproximadamente 75% 25 de uma carga de prova da conexão rosqueada. Outro exemplo de uma précarga compressiva apropriada para uma rosca de aço é atingido pela fixação da porca 212 à extensão 208 com a rosca de M39-4, 7H com um torque de aproximadamente 271,16 até aproximadamente 338,95 N.m (200 até aproximadamente 250 ft.lb), alternativamente aproximadamente 298,28 N.m (225 ft.lb). A pré-carga compressiva contribui para mitigar quaisquer cargas de tensão que ocorrem durante a operação da ferramenta de remoção de material. Quando os espaçadores 218 são colocados em pré-càrga compressiva, a extensão 208 é colocada em pré-carga de tensão.

5 A tampa 214 montada na extremidade distai 210 da extensão

208 inclui uma pluralidade de insertos de corte 216. Cada inserto de corte 216 é montado em uma superfície de assento em uma bolsa formada na tampa 214. Insertos de corte apropriados podem ser de qualquer tipo, por exemplo, fresagem, tomeamento, perfuração. Uma forma de realização de exemplo de 10 insertos de corte apropriados é o inserto de travamento lateral, revelado no Pedido US n.° 11/409.089, intitulado " Side Locking Insert and Material Removal Tool with Same," depositado em 24 de abril de 2006, cujos conteúdos do mesmo são aqui incorporados para referência.

Quando tanto uma porca 212 quanto uma tampa 214 estão 15 presentes na ferramenta de remoção de material 200, a porca 212 é posicionada em tomo da circunferência da extensão 208 na extremidade distai 210 e a tampa 214 é montada em uma seção transversal da extremidade distai 210 da extensão 208. Por exemplo, e como mostrado na figura 2, uma porção rosqueada 224 da tampa 214 pode ser rosqueada em roscas feitas na seção 20 transversal da extremidade distai 210 da extensão 208.

Quando fixada na extensão 208, a tampa 214 pode opcionalmente prover uma pré-carga compressiva sobre a pluralidade de espaçadores 218. Um exemplo da pré-carga compressiva apropriada que resulta da tampa rosqueada na extensão é atingida pela fixação da tampa 214 25 na extensão 208 com um tamanho de rosca de M20-2.5, 7H até um torque de aproximadamente 203,37 N.m até aproximadamente 338,95 N.m (150 até aproximadamente 250 ft.lb), alternativamente aproximadamente 271,16 N.m (200 ft.lb). Quando a tampa 214 provê uma pré-carga compressiva sobre a pluralidade de espaçadores 218, a tampa 214 também provê uma pré-carga de tensão à extensão 208. Quando a porca 212 e a tampa 214 são usadas juntas, a porca 212 provê uma primeira pré-carga compressiva e a tampa 214 provê uma segunda pré-carga compressiva (e, similarmente, para as respectivas précargas de tensão). Alternativamente, a primeira pré-carga compressiva pode 5 ser considerada uma pré-carga primária quando ela for maior que a segunda pré-carga compressiva, e vice versa. Alternativamente, a tampa é montada em uma pré-carga compressiva menor que aquela da porca para permitir a remoção preferencial da tampa sem efeito ou efeito mínimo sobre a porca. Uma tampa de pré-carga também assegura pré-carga adequada e continuada 10 sobre os espaçadores no caso de afrouxamento prematuro de outros aplicadores de pré-carga, tais como a porca, que pode ocorrer durante o uso.

O alojamento 202 na extremidade de conjugação 204 da ferramenta de remoção de material 200 fixa-se à máquina-ferramenta, tal como uma máquina de fresagem HAAS VF6, durante a operação. O 15 alojamento pode assumir qualquer forma apropriada que permite a fixação a uma desejada máquina-ferramenta. In uma forma de realização de exemplo, o alojamento tem uma superfície adelgaçada, por exemplo, adelgaçada para trás ou rumo à extremidade de conjugação 204. Uma peça de transição 226 pode opcionalmente ser incluída em uma extremidade do alojamento 202. Um 20 exemplo de uma peça de transição 226 inclui pelo menos uma característica para conjugação com uma máquina de operação ou com um sistema de armazenamento. Por exemplo, a peça de transição 226 pode incluir uma fenda circunferencial 228. A fenda circunferencial 228, ou estrutura similar, pode prover um ponto de fixação para conjugação da ferramenta de remoção de 25 material 200 com um sistema de armazenamento de carrossel, usado em operações de usinagem para armazenar ferramentas múltiplas de material de remoção. Em outro exemplo, a peça de transição 226 pode incluir uma fendachave 230. A fenda-chave 230, ou estrutura similar, pode prover uma orientação ou uma conjugação com uma característica correspondente na máquina-ferramenta quando a ferramenta de remoção de material é montada para o uso. O uso de componentes separados na ferramenta de remoção de material tem várias vantagens. Por exemplo, uma tampa presentemente revelada para a substituição de componente da tampa sem descartar todo o 5 conjunto da ferramenta de remoção de material. Uma vantagem similar é atingida por se ter a porca, espaçadores, e, se aplicável, a extensão e o alojamento, sendo separadamente substituíveis.

A figura 3 mostra uma vista esquemática, montada, de uma forma de realização de exemplo de uma ferramenta de remoção de material com espaçadores. No uso, a ferramenta de remoção de material 300 observa uma força de impulsão para trás na extremidade de corte 304 que deflete a extremidade de corte 304 na direção P. Isto coloca um lado da ferramenta de remoção de material em compressão Ceo outro lado da ferramenta de remoção de material em tensão T. Todavia, a pré-carga em compressão atua para mitigar a tensão realizada naquele lado da ferramenta de remoção de material. Em adição, porque os espaçadores adjacentes não são restritos em seu movimento, os espaçadores podem divergir, deslizar ou se moverem de outra maneira para longe sob a tensão. Isto é análogo à forma de predeterminados pontos de relevo em tensão e contribui à falha reduzida da ferramenta de remoção de material.

As figuras 4A e 4B se referem à deformação observada quando do uso de uma ferramenta de remoção de material com espaçadores. A figura 4A mostra uma representação esquemática de uma ferramenta de remoção de material com espaçadores de carbeto cementado. Essa ferramenta 25 de remoção de material é substancialmente como mostrada e descrita com respeito às figuras 2 e 3. A figura 4A também mostra a ferramenta de remoção de material 400 com uma força aplicada (F) que simplesmente representa a força de impulsão para trás force. A força aplicada (F) é aplicada na extremidade de corte da ferramenta e produz a lateral deflexão. A deformação angular Deo momento de flexão 402 são, ambos, mostrados na figura 4A. A ferramenta de remoção de material testada 400 tinha uma relação de 5:1. Foi assumido que o suporte 404 era rígido e a deflexão lateral foi medida usando um dinamômetro de Força de Kistler 9255A. A figura 4B é 5 um gráfico de a força aplicada como uma função de deformação em duas direções para a ferramenta de remoção de material mostrada na figura 4A. A ferramenta de remoção de material foi medida a partir de duas direções: a primeira paralela à fenda-chave (ver as figuras 2 e 3) e a segunda 90° na fenda-chave. Como visto na figura 4B, o desempenho resultante da 10 ferramenta de remoção de material é substancialmente o mesmo, isto é, com o erro de instrumento, para ambas as direções paralela e a de 90°.

As figuras 5A e 5B referem-se à deformação observada quando do uso de uma ferramenta de remoção de material formada de aço sólido. A figura 5A mostra uma representação esquemática de uma 15 ferramenta de remoção de material 500 com uma haste de aço sólido. A figura 5 B é um gráfico de a força aplicada como uma função de deformação em duas direções para a ferramenta de remoção de material mostrada na figura 5A. A ferramenta de remoção de material 500 foi testada sob as mesmas condições que aquelas para a ferramenta de remoção de material 400 in a figura 4A, e o 20 mesmo regime de teste foi usado. Como visto na figura 5B, o desempenho resultante da ferramenta de remoção de material são substancialmente os mesmos, isto é, com o erro de instrumento, tanto para a direção paralela quanto a direção de 90°.

Comparando os resultados da figura 4B com aqueles da figura 25 5B, é visto que a ferramenta de remoção de material com espaçadores (figura 4A) requerer mais força para atingir a mesma magnitude de deflexão - 500 Ib (2224,1 N) (para uma deformação de 0,003 polegadas (914,4 micrômetros) para a ferramenta de remoção de material com espaçadores, enquanto somente 300 Ib (1334,5N) de força é necessária para a mesma deflexão na ferramenta de remoção de material com uma haste de aço sólido (figura 5A). Em outras palavras, a ferramenta de remoção de material com espaçadores é aproximadamente uma e meia vezes para aproximadamente o dobro tão rígida quanto a ferramenta de remoção de material com aço sólido. Pode ser concluído que a ferramenta de remoção de material com espaçadores será mais rígida que a ferramenta de remoção de material com aço sólido por aproximadamente a diferença no módulo de Young entre o material dos espaçadores e aquele de aço. Se diferentes materiais forem usados para diferentes espaçadores na mesma ferramenta de remoção de material, então a predição/comparação da rigidez da ferramenta de remoção de material, em comparação com a fermenta de remoção de material de aço, pode ser feita usando as equações de Euler-Bemoulli para vigas de dobramento e considerando o valor de variação de comprimento para o módulo de Young que aparece a partir do valor do módulo de Young dos espaçadores individuais e da relação de distância da linha de gaiola.

A figura 6 é um gráfico de torque de flexão aplicado como uma função de angular deformação em duas direções para uma ferramenta de remoção de material com uma haste de aço sólido (legenda "aço sólido" e curvas indicadas com 600) e para uma forma de realização de exemplo de 20 uma ferramenta de remoção de material com espaçadores de carbeto cementado (legenda "arruelas de carbeto” e curvas indicadas com 602). As medições foram tomadas em paralelo a e em 90° com relação à fenda-chave, como descrito para as figuras 4B e 5B. Aqui, a ferramenta de remoção de material com espaçadores de carbeto cementado exibiu menor deformação 25 com torque de flexão mais alto aplicado, indicativo de uma ferramenta mais rígida. Para a mesma deformação, a ferramenta de remoção de material com espaçadores de carbeto cementado requereu aproximadamente uma e meia vezes o torque de flexão aplicado e é consistente com a diferença em propriedades de material entre a haste de aço sólido e a ferramenta enrijecida com arruela de carbeto cementado.

Com referência à figura 6, a rigidez estática de uma forma de realização de exemplo de uma ferramenta de remoção de material com espaçadores de carbeto cementado foi comparada com aquela de uma 5 ferramenta de remoção de material com uma haste de aço sólido. Rigidez estática foi definida como a quantidade de momento de flexão (medida em in*lb), necessária para criar 1 minuto da deformação de adaptador angular. Os resultados são resumidos na Tabela 1:

Tabela 1: Rigidez Estática

Ferramenta de remoção Ferramenta de remoção de material com Fator de material com aço espaçadores de carbeto cementado sólido 3213 in*lb/min 5528 in*lb/min 1,7 (363,02 N.m/min) (624,6 N.m/min) A figura 7 ilustra uma forma de realização de exemplo de uma

ferramenta de remoção de material com espaçadores 700 operando para remover material a partir de uma peça de trabalho 702. Durante cada passagem da ferramenta de remoção de material com espaçadores 700, material é removido até uma profimdidade-de-corte (DOC) e uma largura-de15 corte (WOC). A profimdidade-de-corte foi determinada para ser a profundidade máxima de material naquela largura que poderia ser removida por uma única passe da ferramenta de remoção de material sem observar "vibrações" - as vibrações que conduzem à deflexão da ferramenta e que tipicamente produzem uma frequência correlacionada com o(s) inserto(s) de 20 corte que saltam para fora da peça de trabalho e então retomando ao contato e usinagem continuada. Cortes de fresagem de comparação foram conduzidos usando uma máquina de fresagem vertical HAAS VF6 (30 HP). Os parâmetros de fresagem foram:

Largura-de-corte: 1,0 polegada (2,54 cm)

Velocidade-de-corte: 400 sfm

Taxa de alimentação: 0,10 polegada por dente (ipt) (0,25 cm) Os resultados deste teste são apresentados na Tabela 2. Tabela 2: Teste de Comparação de Corte por Fresagem

Parâmetro Ferramenta de remoção de Ferramenta de remoção de material com aço sólido material com espaçadores de carbeto cementado Max. DOC 0,040 polegada (0,10 cm) 0,080 polegada (0,20 cm) A ferramenta de remoção de material com espaçadores de

carbeto cementado demonstrou uma profundidade duas vezes maior de corte 5 em um ambiente isento de vibração ou ambiente substancialmente livre de vibração. O Teste de Comparação de Corte por Fresagem indica que a ferramenta de remoção de material com os espaçadores pré-carregados provêm uma capacidade de desempenho mais elevada para ferramentas de material de remoção com relações (comprimento para com diâmetro) de 4:1 a 10 8: 1 e sugere que ferramentas de material de remoção com relações mais altas demonstrarão resultados consistentes, por exemplo, desempenho substancialmente melhorados.

Embora a invenção tenha sido descrita em conexão com formas de realização preferidas da mesma, será apreciado por aqueles especializados na arte que adições, supressões, modificações, e substituições não especificamente descritas podem ser feitas sem fugir do espírito e escopo da invenção como definidos nas reivindicações anexas.

Claims

1. Ferramenta de remoção de material, caracterizada pelo fato de compreender: um alojamento em uma extremidade de conjugação; uma extensão estendendo-se longitudinalmente do alojamento para uma extremidade distai; uma pluralidade de espaçadores arranjados ao longo da extensão; e uma porca na extremidade distai da extensão, em que a pluralidade de espaçadores é formada de um material que tem um módulo de Young maior que aproximadamente 1,5 vezes aquele de aço.

2. Ferramenta de remoção de material de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma porção da pluralidade de espaçadores é formada de carbeto cementado.

3. Ferramenta de remoção de material de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a porca aplica uma pré-carga compressiva sobre a pluralidade de espaçadores.

4. Ferramenta de remoção de material de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que a porca é rosqueada na extremidade distai.

5. Ferramenta de remoção de material de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que a pré-carga compressiva é aproximadamente 75% de uma carga de prova da porca rosqueada.

6. Ferramenta de remoção de material de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que a porca aplica uma pré-carga de tensão sobre a extensão.

7. Ferramenta de remoção de material de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3 ou 6, caracterizada pelo fato de que compreende uma tampa montada na extremidade distai da extensão, a tampa incluindo uma pluralidade de insertos de corte.

8. Ferramenta de remoção de material de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que a tampa aplica uma pré-carga compressiva sobre a pluralidade de espaçadores.

9. Ferramenta de remoção de material de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que os insertos de corte são insertos de travamento lateral.

10. Ferramenta de remoção de material de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 6 ou 7, caracterizada pelo fato de que a extensão é integralmente formada com o alojamento.

11. Ferramenta de remoção de material de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 6, 7 ou 10, caracterizada pelo fato de que os espaçadores são arruelas.

12. Ferramenta de remoção de material de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que as arruelas têm um diâmetro externo e um diâmetro interno e o diâmetro externo varia de aproximadamente 1,33 até aproximadamente 2 vezes o diâmetro interno.

13. Ferramenta de remoção de material de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 6, 7, 10 ou 11, caracterizada pelo fato de que a porca é posicionada em tomo da circunferência da extensão na extremidade distai e a ferramenta de remoção de material compreende uma tampa montada em uma seção transversal da extremidade distai da extensão, a tampa incluindo uma pluralidade de insertos de corte.

14. Ferramenta de remoção de material de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que a porca aplica uma primeira précarga compressiva sobre a pluralidade de espaçadores e a tampa aplica uma segunda pré-carga compressiva sobre a pluralidade de espaçadores.

15. Ferramenta de remoção de material de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 6, 7, 10, 11 ou 13, caracterizada pelo fato de que o material da pluralidade de espaçadores tem um módulo de Young de aproximadamente 1,5 vezes até aproximadamente 2,5 vezes aquele de aço.

16. Ferramenta de remoção de material de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 6, 7, 10, 11 ou 13, caracterizada pelo fato de que o material da pluralidade de espaçadores tem um módulo de Young na faixa de aproximadamente 195,29 kgf7mm2 (40 x IO6 lbf/in2) até aproximadamente 292,94 kgf/mm2 (60 x IO6 lbf/in2).

17. Ferramenta de remoção de material de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 6, 7, 10, 11, 13, 15 ou 16, caracterizada pelo fato de que a ferramenta de remoção de material tem uma relação entre um comprimento de projeção e um diâmetro de aproximadamente 2:1 para aproximadamente 12:1.

18. Ferramenta de remoção de material de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo fato de que a relação é aproximadamente 3:1 até aproximadamente 6:1.

19. Ferramenta de remoção de material de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo fato de que o comprimento de projeção e um número da pluralidade de espaçadores arranjados ao longo da extensão variam entre ferramentas de material de remoção que têm diferentes comprimentos de projeção.

20. Método de fabricação de uma ferramenta de remoção de material, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: arranjar uma pluralidade de espaçadores ao longo de pelo menos uma porção de uma extensão, a extensão estendendo-se longitudinalmente de um alojamento da ferramenta de remoção de material para uma extremidade distai; fixar uma porca em uma extremidade distai da extensão; e pré-carregar a pluralidade de espaçadores em compressão, em que a pluralidade de espaçadores é formada de um material que tem um módulo de Young maior que aproximadamente 1,5 vezes aquele de aço.

21. Método de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma porção da pluralidade de espaçadores é formada de carbeto cementado.

22. Método de acordo com a reivindicação 20 ou 21, caracterizado pelo fato de que pré-carregar a pluralidade de espaçadores em compressão inclui pelo menos uma primeira pré-carga compressiva contra fixação da porca.

23. Método de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que compreende montar uma tampa na extremidade distai da extensão, a tampa incluindo uma pluralidade de insertos de corte, e pré-carregar a pluralidade de espaçadores em compressão inclui uma segunda pré-carga compressiva sobre a pluralidade de espaçadores contra montagem da tampa.

24. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 20, 21 ou 22, caracterizado pelo fato de que a ferramenta de remoção de material tem uma relação entre um comprimento de projeção e um diâmetro de aproximadamente 2:1 para aproximadamente 12:1, e em que o comprimento de projeção e um número da pluralidade de espaçadores arranjados ao longo da extensão variam entre ferramentas de material de remoção que têm diferentes comprimentos de projeção.

25. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 20, 21, 22 ou 24, caracterizado pelo fato de que o material da pluralidade de espaçadores tem um módulo de Young de aproximadamente 1,5 vezes até aproximadamente 2,5 vezes aquele de aço.

26. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 20, 21, 22 ou 24, caracterizado pelo fato de que o material da pluralidade de espaçadores tem um módulo de Young na faixa de aproximadamente 195,29 kgf7mm2 (40 x IO6 IbFin2) até aproximadamente 292,94 kgf/mm2 (60 x IO6 lbf/in2).

27. Método de usinagem de uma peça de trabalho, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: remover material a partir da peça de trabalho com uma ferramenta de remoção de material, em que a ferramenta de remoção de material inclui um alojamento em uma extremidade de conjugação, uma extensão estendendo-se longitudinalmente do alojamento para uma extremidade distai, uma pluralidade de espaçadores arranjados ao longo da extensão, e uma porca na extremidade distai da extensão, e em que a pluralidade de espaçadores é formada de um material que tem um módulo de Young maior que aproximadamente 1,5 vezes aquele de aço.

28. Método de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma porção da pluralidade de espaçadores é formada de carbeto cementado.

29. Método de acordo com a reivindicação 27 ou 28, caracterizado pelo fato de que a porca aplica uma pré-carga compressiva sobre a pluralidade de espaçadores.

30. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 27,28 ou 29, caracterizado pelo fato de que a peça de trabalho é formada de uma liga à base de titânio.

31. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 27,28, 20 ou 30, caracterizado pelo fato de que remover material a partir da peça de trabalho com a ferramenta de remoção de material forma um componente estrutural de um veículo aeroespacial.

32. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 27,28, 29, 30 ou 31, caracterizado pelo fato de que o material da pluralidade de espaçadores tem um módulo de Young de aproximadamente 1,5 vezes até aproximadamente 2,5 vezes aquele de aço.

33. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 27,28, 29, 30 ou 31, caracterizado pelo fato de que o material da pluralidade de espaçadores tem um módulo de Young na faixa de aproximadamente 195,29 kgf7mm2 (40 x IO6 lbf/in2) até aproximadamente 292,94 kgf/mm2 (60 x IO6 IbFin2)..