ITPR20010066A1

ITPR20010066A1 - Sistema porta utensile per la calibratura ad alta precisione di fori.

Info

Publication number: ITPR20010066A1
Application number: IT000066A
Authority: IT
Inventors: Franco Mazza
Original assignee: Sunnen Italia Srl
Priority date: 2001-10-09
Filing date: 2001-10-09
Publication date: 2003-04-09
Also published as: DE60206518D1; US7134818B2; WO2003031118A1; ATE305840T1; US20040234351A1; EP1434670B1; EP1434670A1; ES2250725T3; DE60206518T2

Description

D E S C R I Z I O N E

annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo: SISTEMA PORTA UTENSILE PER LA CALIBRATURA AD ALTA PRECISIONE DI FORI

Forma oggetto del presente trovato un sistema porta utensile per la calibratura ad alta precisione di fori passanti e non.

Il sistema in oggetto, come ad esempio fa un mandrino, deve svolgere la finizione di porre in rotazione un utensile calibratore d’alta precisione posto su di un albero condotto in posizione disassata rispetto ad un albero conduttore del sistema medesimo.

A causa del disassamento sopra citato dell’albero conduttore rispetto all’albero condotto, devono essere introdotti due giunti cardanici interposti tra detti alberi.

Come noto l’introduzione dei giunti cardanici causa sull’albero condotto forze oscillanti trasversali inaccettabili per il tipo di lavorazione.

Infatti il presente trovato si riferisce a quei tipi di sistemi con attacchi vari atti a portare utensili impiegati per lavorazioni come la calibratura, la tappatura e la radatura di fori verticali che presuppongono il raggiungimento di un grado di precisione micrometrica nell’ordine di un’ampiezza di tolleranza dimensionale pari o compresa tra ITI e IT5 secondo il sistema ISO e tolleranze geometriche dell’ordine 2 Micron di cilindricità e 1 Micron di rotondità e rugosità superficiale inferiore ai 0,2 Ra (tendenziale).

Le lavorazioni di cui sopra si riferiscono ai processi di asportazione di materiali ferrosi e non mediante abrasione.

Nel proseguo della presente descrizione si utilizzerà il termine “mandrino” per indicare genericamente un qualsiasi sistema porta utensile.

Tramite i mandrini ad asse verticale con giunti cardanici di tipo noto attualmente in commercio non si riesce raggiungere il grado di precisione richiesto a causa delle vibrazioni provocate sia dalla lavorazione sia dalla giunzione a cardani tra i due alberi.

Si verificano inoltre fenomeni di risonanza che si innescano a causa di forze esterne come ad esempio le vibrazioni che il mandrino subisce a causa del motore di trascinamento ; si tratta di vibrazioni forzate dovute a spinte periodiche.

Un altro fenomeno di grande disturbo è dovuto al moto di precessione cioè al moto di un corpo cilindrico che ruota attorno alla propria generatrice che cambia continuamente angolazione , rispetto alla verticale, a causa di un momento angolare che agisce sul corpo( tipico esempio di moto di precessione è quello di una trottola il cui asse di rotazione è inizialmente inclinato rispetto alla verticale ).

Per ridurre l’ampiezza delle oscillazioni è stato introdotto un corpo cilindrico esterno o camicia vincolato tramite cuscinetti a sfere all’albero conduttore.

Il corpo cilindrico è bloccato nella rotazione da un vincolo esterno fissato alla struttura fissa della macchina che porta il mandrino, mentre gli è consentito il trascinamento assiale verticale con l’albero conduttore.

Con l’introduzione del corpo cilindrico esterno o camicia si è ridotta l’ampiezza delle oscillazioni ma non in modo tale da rispettare le tolleranze sopra richieste.

Scopo del presente trovato è quello di eliminare i suddetti inconvenienti rendendo disponibile un sistema porta utensile in grado di poter raggiungere i gradi di rifinitura sopra richiesti ed in particolare di potere raggiungere valori di spostamento radiale dell’albero condotto di / - 1 - 1 ,5 mm. e valori di spostamento assiale di /- 10 - 15 gradi.

Solo con i valori di spostamento sopra citati si può raggiungere una calibratura ad alta precisione con pezzo bloccato.

Questi ed altri scopi sono pienamente raggiunti dal sistema porta utensile per la calibratura ad alta precisione, oggetto del presente trovato, che si caratterizza per quanto contenuto nelle rivendicazioni sotto riportate ed in particolare per il fatto che comprende, in combinazione, un corpo cilindrico o camicia avvolgente i giunti e creante una camera in cui viene mantenuto olio di lubrificazione e di refrigerazione, chiusa inferiormente da una bussola di guida oscillante in un piano perpendicolare all’asse di rotazione dell’utensile. Sono previsti mezzi di compensazione delle oscillazioni radiali e assiali dell’albero condotto porta utensile.

Questa ed altre caratteristiche risulteranno meglio evidenziate dalla descrizione seguente di due preferite forme di realizzazione illustrate, a puro titolo esemplificativo e non limitativo, nelle unite tavole di disegno, in cui:

- la figura 1 illustra il sistema porta utensile in una sezione longitudinale e secondo una prima forma di realizzazione;

- la figura 2 illustra un particolare dell’albero condotto con inserito il diagramma delle oscillazioni la cui ampiezza è contenuta nel diametro di detto albero condotto;

- la figura 3 illustra il sistema porta utensile in una sezione longitudinale e secondo una seconda forma di realizzazione.

Con riferimento alla figura 1, con 1 è stato indicato globalmente nel suo complesso un corpo di mandrino che prevede un albero conduttore 2 ed un albero condotto 3 su cui viene montato, secondo tecniche note, un utensile 4 esemplificativamente costituito da una bussola abrasiva con diverse gradazioni di grana (ad esempio diamantata o a nitruro di boro).

In genere l’albero condotto può ruotare in entrambi i versi. L’albero conduttore è collegato all’albero condotto tramite due giunti cardanici 5

Con 6 è stato indicato un altro corpo cilindrico esterno o camicia che avvolge tutta la zona occupata dai due giunti cardanici creando una camera anulare 7.

Il corpo cilindrico 6 è collegato e supportato dall’albero conduttore tramite due cuscinetti 8 e ne viene impedita la rotazione tramite un tubo 9 che si innesta in un foro 10 che si immette nella camera anulare 7.

Il tubo 9 che serve per addurre in continuazione olio di lubrificazione e raffreddamento nella camera 7, è mantenuto fisso alla struttura della macchina, non illustrata, tramite un’asta di blocco 16.

Il corpo cilindrico 6 è chiuso inferiormente da una bussola di guida 11 a strisciamento e alloggiata in un recesso 13 del corpo cilindrico.

La bussola di guida dell’albero condotto è compensata da una pluralità di molle 12 che esercitano su detta bussola spinte elastiche radiali.

Più precisamente la bussola di guida 11 è libera di spostamenti sul piano ortogonale all’asse di rotazione dell’utensile, ma è tenuta in posizione, nella forma di realizzazione sopra descritta, da quattro molle 12 le quali sono tarabili secondo esigenza.

Tutto il gruppo dei giunti cardanici e dell’albero condotto possono quindi flottare radialmente e le oscillazioni sono compensate da mezzi di compensazione radiali costituita dalle quattro molle.

Anche verticalmente sono previsti mezzi di compensazione assiale costituiti da una ulteriore molla elicoidale 14 posta sopra il giunto cardanico superiore.

L’olio presente nella camera 7, oltre ad avere la funzione di lubrificare e raffreddare gli organi in movimento, ha la funzione di smorzatore idraulico dei movimenti oscillatori.

Come è possibile notare dalla figura 2, con il sistema porta utensile o mandrino sopra descritto è stato possibile ridurre notevolmente l’ampiezza delle oscillazioni, indicate dalla curva 15, che risultano essere contenute nel diametro dell’albero condotto.

Con riferimento alla figura 3, nel caso venga montato sull’albero condotto 2, un utensile ad espansione 17, è previsto altresì un doppio giunto cardanico supplementare 18, come strumento di snodo, posto lungo il corpo centrale del mandrino e coassiale con, l’albero condotto 2 che porta l’utensile, al fine di garantire il corretto smorzamento delle oscillazioni.

Questa soluzione, tecnicamente equivalente alla precedente, prevede un corpo cilindrico stabilizzatore 19 che porta le quattro molle 12 che esercitano le spinte radiali.. Il corpo cilindrico stabilizzatore, mantenuto fisso, è supportato da un corpo cilindrico o camicia ruotante 21 tramite i due cuscinetti 20.

Ovviamente potranno essere previste numerose modifiche è varianti tutte rientranti nell’ambito di tutela delle sotto riportate rivendicazioni, come ad esempio il numero di molle potrà essere diverso da quello descritto così pure potranno essere esercitate spinte elastiche con altri mezzi come tasselli di gomma o altro materiale sintetico elastico o cilindretti ad aria compressa ecc.

Il tipo di molle impiegate potranno essere diverse come ad esempio molle a tazze o di altro tipo.

Con i sistemi porta utensili sopra descritto si ottengono numerosi vantaggi, oltre a quello di raggiungere un grado di rifinitura e di precisione non prima raggiungibile con mandrini a giunti cardanici, come ad esempio:

- possibilità di eseguire anche fori cechi;

- riduzione dei tempi e dei costi di attrezzaggio;

- corretta neutralizzazione del bilanciamento delle masse in movimento da lavorare;

- ridotti ingombri in lunghezza relativamente all’asse verticale di lavoro.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Sistema porta utensile del tipo comprendente un albero conduttore (2) collegato tramite giunti cardanici (5) ad un albero condotto portante l’utensile (4) caratterizzato dal fatto che comprende in combinazione: - un corpo cilindrico esterno o camicia (6) che avvolge la zona dei giunti cardanici e crea una camera (7), chiusa inferiormente da una bussola di guida (11) dell’albero condotto e oscillante in un piano perpendicolare all’asse di rotazione di detto albero condotto, detta camera essendo alimentata da olio lubrificante e refrigerante; - mezzi elastici di compensazione delle oscillazioni radiali dell’albero condotto atti a mantenere in posizione la bussola di guida (11); - mezzi di compensazioni assiali atti a compensare spostamenti in senso verticale dell’albero condotto.
2. Sistema porta utensile secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che comprende almeno un cuscinetto (8) calettato sull’albero conduttore e di supporto del corpo cilindrico (6) mantenuto fisso nella rotazione.
3. Sistema porta utensile secondo la rivendicazione 1. caratterizzato dal fatto che i mezzi elastici di compensazione radiali sono costituiti da una pluralità di molle (12) uniformemente distribuite radialmente nello spessore del corpo cilindrico e atte ad agire sulla bussola di guida.
4. Sistema porta utensile secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che i mezzi di compensazione assiali sono costituiti da una molla (14) posizionata tra albero condotto e albero conduttore sopra il giunto cardanico superiore o sulla bussola.
5. Sistema porta utensile secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che sia i mezzi di compensazione assiale che quelli di compensazione radiale sono tarabili.
6. Sistema porta utensile secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che comprende un tubo di adduzione dell’olio di lavorazione nella camera (7) che funge anche da elemento di blocco alla rotazione del corpo cilindrico (6)
7. Sistema porta utensile secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto i mezzi di compensazione radiale, i mezzi di compensazione assiale e folio presente nella camera (7) concorrono a far si che l’oscillazione dell’albero condotto abbia una ampiezza tale da essere contenuta nel diametro dell’albero condotto stesso.
8. Sistema porta utensile secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che sono previsti giunti cardanici (18) supplementari posti lungo l’albero condotto (2) portante l’utensile, nel caso di utensile ad espansione.
9. Sistema porta utensile secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto comprende almeno un cuscinetto (20) calettato su un di un corpo cilindrico o camicia (21) ruotante e di supporto di un corpo cilindrico stabilizzatore (19) fisso portante i mezzi elastici di compensazione delle oscillazioni radiali.