ITTO20000325A1 - Dispositivo per la levigatura di ingranaggi. - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

del brevetto per Invenzione Industriale

Come è noto la levigatura di dentature è un procedimento di lavorazione estremamente fine. Attualmente viene impiegato spesso e influenza in modo favorevole le caratteristiche di rumorosità degli ingranaggi nei cambi di velocità. La levigatura viene eseguita con ruote di levigatura a denti interni ed esterni le quali, durante la rotazione, lasciano delle tracce di lavorazione sui fianchi del dente del pezzo, che sono vantaggiosi il movimento di generazione durante l'ingranamento . Le ruote di levigatura ingranano il dente del pezzo secondo un certo angolo di incrocio rispetto all'asse trasversale, per cui, durante la rotazione della ruota di levigatura viene generato un movimento relativo sulla superficie del pezzo, il quale viene utilizzato come movimento di taglio.

Il processo di levigatura presenta tuttavia problemi di stabilità dinamiche. Il procedimento genera delle vibrazioni difficilmente evitabili, le vibrazioni in causa sono comunque generalmente di entità modesta. Nel caso di certe inusuali costruzioni di geometria del dente, dimensioni pezzi, di moduli di elasticità degli utensili e dei pezzi, ecc., queste vibrazioni possono comunque raggiungere delle amplitudini inaccettabili e influenzare negativamente la qualità superficiale del pezzo. Le ruote di levigatura vengono .quindi fortemente sollecitate, con conseguente danneggiamento o addirittura rottura dei loro denti. Nel caso di distruzione dell'utensile di levigatura, le vibrazioni provocano pure un sovraccarico sui cuscinetti, ecc., negativo per la durata della macchina. Si è visto che, aumentando la rigidità, il comportamento della macchina alle vibrazione cambia solo in modo trascurabile per quanto riguarda i problemi suddetti, al contrario i picchi di carico sulla ruota di levigatura durante la lavorazione tendono a deteriorare rapidamente la forma dei fianchi del dente dell'utensile, richidendo una frequente ravvivatura.

Da US-A-4 354 328 è noto un utensile di levigatura di forma elicoidale montato su un mandrino in modo da non poter ruotare, ma caricato assialmente e radialmente in modo elastico per mezzo di O-ring. Questo utensile di levigatura produce sull'ingranaggio dei segni di lavorazione sfavorevoli, poiché orientati nel senso della fascia del dente. Il dispositivo presenta l'inconveniente che la posizione angolare dell'utensile di levigatura durante la levigatura è indefinita. Se la posizione angolare dell'utensile di levigatura cambia, per esempio per l'elasticità non uniforme dei due O-ring di supporto radiale, si ha una lavorazione irregolare dei fianchi del dente nella direzione del piede. A seconda della consistenza degli O-ring, la pressione di contatto varia con l'angolo di rotazione. Inoltre, l'elevata frequenza di alternanza del carico sugli O-ring comporta un rapido invecchiamento ed elevate temperature degli O-ring durante la levigatura, il che ne altera le proprietà elastiche e quindi la pressione di contatto durante il processo della levigatura.

La presente invenzione si pone il compito di fornire un dispositivo di levigatura per la levigatura di ingranaggi mediante il quale si possono ridurre gli inconvenienti indicati dei procedimenti di levigatura noti. Questo compito viene risolto mediante la combinazione di caratteristiche delle rivendicazioni.

La presente invenzione si basa sul fatto che, contrariamente ai procedimenti convenzionali, i componenti di massa dell'utensile di levigatura, indotti dal procedimento, vengono ridotti ed inoltre resi indipendenti dal resto della macchina, e precisamente in modo da impedire una flessione angolare dell'utensile di levigatura rispetto all'asse del pezzo. In tal modo da un lato si riducono le forze esercitate sull'utensile e sul pezzo, mentre dall'altro lato, contrariamente ai dispositivi noti, si assicura una riproduzione geometricamente fedele del profilo dell'utensile senza errore angolare sulla superficie del pezzo. Questo viene ottenuto con una opportuna scelta del tipo e disposizione degli elementi elastici e di ammortizzazione, nonché delle guide. Il disaccoppiamento così ottenuto si trova quindi il più vicino possibile al punto di eccitazione. Per mezzo degli elementi di ammortizzazione l'energia meccanica viene estratta dal sistema che oscilla in modo indesiderato, cosicché il sistema viene sedato e stabilizzato.

Poiché gli elementi elastici e di smorzamento sono disposti tra parti non rotanti, si raggiunge una pressione di contatto costante per una data deflessione, indipendentemente dall'angolo di rotazione dell'utensile di levigatura. Gli elementi elastici vengono caricati soltanto staticamente, cosicché, come elementi elastici ed elementi di smorzamento, si possono impiegare ad esempio componenti elastomerici con la caratteristica di smorzamento intrinseca necessaria.

Se il dispositivo viene impiegato anche per utensili di levigatura ravvivabili ripetutamente, la geometria dell'utensile di ravvivatura deve venire trasferita molto accuratamente sull'utensile di levigatura. Questo significa che per l'operazione di ravvivatura (profilatura) il grado di libertà deve essere ridotto o eliminato almeno nella direzione radiale. Si provvede a questo scopo un meccanismo di commutazione mediante il quale gli elementi elastici e di smorzamento possono essere selettivamente attivati o disattivati.

In seguito viene illustrato un esempio di realizzazione dell'invenzione con riferimento ai disegni. In particolare:

la figura 1 è una vista in pianta, e

la figura 2 è una sezione trasversale del dispositivo di levigatura.

Nell'esempio di realizzazione illustrato nelle figure 1 e 2, l'utensile o ruota di levigatura 6 è montato a sbalzo. Questo è vantaggioso per quanto riguarda l'accessibilità per un'efficiente sostituzione dell'utensile. Tuttavia, si potrebbe anche ipotizzare di supportare l'utensile di levigatura in modo simmetrico. Sono anche ipotizzabili differenti angoli di inclinazione dell'utensile di levigatura 6 rispetto al pezzo 2. Questo può, in qualche caso, contribuire ad un'ottimizzazione della capacità di asportazione del materiale e/oppure della finitura superficiale. L'utensile di levigatura 6 è rappresentato come una ruota di levigatura a dentatura esterna. Essa può, tuttavia, anche essere realizzata con dentatura interna.

Con un'azione di avanzamento nella direzione x, il dispositivo di levigatura 1 può essere portato in ingranamento con i denti del pezzo 2, che è montato sul mandrino 3. Il mandrino 3 è trattenuto tra la punta 4 e la pinza 5, ed il comando viene trasmesso dalla pinza 5. L'utensile di levigatura 6 ruota liberamente insieme. Con un avanzamento nella direzione x, si applica la pressione di levigatura necessaria per la lavorazione, che consente di asportare il materiale dalla superficie del pezzo. L'asse di rotazione 7 dell'utensile di levigatura 6 è inclinato rispetto all'asse di rotazione 8 dell'ingranaggio 2.

Il dispositivo di levigatura 1 ha un supporto 10 in cui un mandrino 11, è supportato scorrevole longitudinalmente in direzione z' parallelamente all'asse 7 ma non può ruotare. La direzione z' è ortogonale rispetto alla direzione di avanzamento x. Il mandrino 11 è dotato di una flangia 12 su cui è avvitata una controflangia 13. Tra queste flange 12 e 13 ed il supporto 10 sono inseriti gli elementi elastici e di smorzamento 14, per esempio sotto forma di molle metalliche 15 precaricate ed elementi di smorzamento 16 idraulici o pneumatici. Tra la flangia 12 ed un'altra flangia 17 avvitata sul mandrino 11, vi è un anello cilindrico 18, mobile nella direzione x. L'asse 7 dell'anello 18 è ortogonale rispetto alla direzione x. L'anello 18 non può ruotare rispetto alle flange 12 e 17 mediante guide 20 estendentesi nella direzione x e ingrananti in corrispondenti scanalature nell'anello 18. Tra l'anello 18 e il mandrino 11 vi sono altri elementi di smorzamento 25 sotto forma di molle precaricate 26 e mezzi di ammortizzazione 27.

Sia il movimento dell'anello 18 che il movimento del mandrino 11 possono essere bloccati in una determinata posizione. A questo scopo uno stelo di pistone 30 è scorrevole sul mandrino 11 nella direzione z', ed è precaricato in una posizione di base da una molla 31. Per realizzare il bloccaggio, il pistone 32 dello stelo 30 viene spinto con un mezzo di pressione, cosicché lo stelo 30 avanza alla posizione di bloccaggio illustrata in cui due superfici coniche 33 convergenti e inclinate verso l'asse 7 incontrano le superfici corrispondenti degli elementi di spinta 34 che sono spostabili nella direzione x nel mandrino 11, e le loro superfici anteriori premono contro l'interno dell'anello 18, per cui questo viene fissato rispetto al mandrino 11. Con lo stelo 30 nella sua posizione di base, gli elementi di spinta 34 vengono spinti contro le superfici 33 mediante molle 35, così da liberare il movimento radiale dell'anello 18. Il fissaggio del mandrino 11 rispetto al supporto 10 è rappresentato mediante un cilindro 36, lo stelo 37 del pistone del quale è dotato di una punta conica 38 che, nella posizione di bloccaggio, si impegna in una corrispondente cavità conica 39 nel mandrino 11. Il pistone viene riportato nella posizione non bloccata rappresentata per mezzo di una molla 40.

Sull'anello 18 sono montati gli anelli interni di due cuscinetti a sfere 43, i cui anelli esterni supportano un anello flangiato 44 sul quale è montato, per mezzo di una flangia di bloccaggio 45, l'utensile di levigatura 6.

Invece delle molle 15 e 26 e degli elementi di smorzamento 16 e 27, si possono anche impiegare altri elementi elastici e di smorzamento 14 e 25; per esempio anelli elastomerici con elevata proprietà di smorzamento intrinseco. Questa variante è rappresentata in figura 2 da linee a tratto e punto per gli elementi inferiori 14.

Invece del modo di bloccaggio illustrato nella direzione x, i pezzi di spinta 34 possono anche essere sostituiti da un'asta, fissata all'anello 18 ad entrambe le estremità e dotata di un foro conico coassiale all'asse 7 dell'anello 18 per cui, nella posizione bloccata, la punta conica dello stelo 30 del pistone impegna questo foro. Gli elementi di spinta 34 possono anche essere collegati allo stelo 30 mediante giunti a ginocchiera invece delle superfici coniche 33.

Invece delle guide a strisciamento illustrate tra il mandrino 11 ed il supporto 10 e tra il mandrino 11 e l'anello 18, queste guide possono essere realizzate anche come guide lineari a sfere. Questa soluzione presenta il vantaggio di un minor attrito, così da permettere lo smorzamento delle vibrazioni anche di ampiezza così bassa da non essere sufficiente a superare l'attrito in un cuscinetto a strisciamento. Inoltre i cuscinetti a sfere permettono pure normalmente la guida con un gioco minore.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per la levigatura di ingranaggi, comprendente un primo supporto (10) che può avvicinarsi in una prima direzione (x) verso l'ingranaggio (2) che deve essere levigato, nel primo supporto essendo montati un secondo supporto (11), un terzo supporto (18) portato sul secondo supporto (11) mobile parallelamente a se stesso nella prima direzione (x), almeno un primo elemento elastico e di smorzamento (25) disposto tra il terzo supporto (18) ed il secondo supporto (11), e un utensile di levigatura (6) montato girevole sul terzo supporto (18) l'asse di rotazione (7) del quale è ortogonale rispetto alla prima direzione (x).
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui la posizione del terzo supporto (18) può essere bloccata in una posizione prefissata rispetto al secondo supporto (11) per mezzo di almeno un elemento di bloccaggio (30, 34).
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 2, in cui l'elemento di bloccaggio (30, 34) comprende un'asta (30) spostabile nel secondo supporto (11), per cui l'asta ha almeno una superficie (33) inclinata rispetto all'asse (7) e alla direzione di spostamento dell'asta (11) e sulla quale scorre almeno un elemento di bloccaggio (34) che blocca il terzo supporto (18) rispetto al secondo supporto (11) nella posizione prefissata, oppure in cui l'asta (30) è collegata al terzo supporto (18) per mezzo di un giunto bloccabile a ginocchiera.
4. 4. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni 1 a 3, in cui il secondo supporto (11) è supportato spostabile sul primo supporto (10) parallelamente all'asse (7), e tra il secondo supporto (11) ed il primo supporto (10) è inserito almeno un secondo elemento a molla e di smorzamento (14).
5. 5. Dispositivo secondo la rivendicazione 4, in cui il secondo supporto (11) è bloccabile rispetto al primo supporto (10) in una posizione prefissata per mezzo di un secondo elemento di bloccaggio (37).
6. 6. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni 1 a 5, in cui gli elementi elastici e di smorzamento (14, 25) sono costituiti da una combinazione di molle (15, 26) ed ammortizzatori idraulici o pneumatici (16, 27) oppure da corpi elastomerici con caratteristiche di smorzamento.