BR0300290B1 - Máquina para superacabamento de peças a serem trabalhadas - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÁQUINA PARA SUPERACABAMENTO DE PEÇAS A SEREM TRABALHADAS". A presente invenção refere-se a uma máquina para o superaca- bamento de peças a serem trabalhadas por afiação ou esmerilhamento com superacabamento de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1.

Para tal são utilizadas máquinas de afiação onde uma ferramen- ta de afiação equipada com um revestimento correspondente (por exemplo, de diamantes ou corundo) é introduzida em um furo e girada simultaneamen- te e movida em vaivém, de modo que a face interna do furo está sendo aca- bada. Para levar em consideração a abrasão das ferramentas de afiação, estas são realizadas, entre outros, de tal modo que possuem réguas de afia- ção equipadas com um revestimento de afiação que podem ser deslocadas em direção radial por meio de uma barra de alargamento que gira junto com a ferramenta de afiação, porém, que é axialmente deslocável dentro da mesma.

Também são utilizadas máquinas do tipo onde uma peça a ser trabalhada precisa ser deslocada em uma direção que é idêntica à direção do eixo do movimento de rotação da ferramenta. Isto tanto podem ser ferra- mentas de afiação (por exemplo, na assim chamada "afiação de mandril") bem como ferramentas de polimento fino. Mas também podem ser ferramen- tas de esmerilhamento de superacabamento para, por exemplo, submeter faces de assentos de válvulas já esmerilhadas a um superacabamento final quando, exatamente definido, apenas são retirados poucos micrometros e ao mesmo tempo precisa ser obtida uma melhoria da superfície.

No caso de máquinas de afiação, até agora em geral o movi- mento de elevação do carro móvel que porta o fuso de afiação ocorre atra- vés de um acionamento hidráulico, enquanto o movimento de rotação do fuso de afiação e com isto também da ferramenta de afiação abrigada nele é feito por um motor elétrico. Durante a afiação surge, em virtude do movimen- to giratório e o movimento de elevação simultâneo da ferramenta de afiação, um padrão de esmerilhamento em cruz típico para este acabamento na su- perfície a ser acabada que é importante para as características de su- porte e de lubrificação da peça a ser trabalhada e para a precisão do ajuste de outros componentes (por exemplo, êmbolos). No acabamento de furos pequenos de apenas alguns milímetros de diâmetro e com o simultâneo au- mento da velocidade de rotação da ferramenta de afiação para encurtar o tempo de processamento, a velocidade de afiação precisa ser aumentada de acordo. Nisto, os acionamentos hidráulicos utilizados para a realização do movimento de elevação esbarram nos seus limites imanentes no sistema e operacionalmente condicionados no que refere-se à velocidade e reversibili- dade. Isto se aplica tanto mais quando também os cursos são pequenos, conforme é o caso quando também a profundidade de processamento dos furos fica na faixa de poucos milímetros. A presente invenção tem a tarefa de eliminar estas desvanta- gens. Especialmente devem ser colocados à disposição meios para a reali- zação do movimento de elevação que permitem velocidades maiores de ele- vação sob manutenção de precisões altas de reversão, de modo que tam- bém furos pequenos e curtos podem ser processados com uma velocidade de rotação alta da ferramenta de afiação mais exatamente e rapidamente do que até então. Esta tarefa inclui também o problema de realizar exatamente com o carro móvel que porta o fuso de afiação caminhos de avanço muito curtos, tais como, por exemplo, no esmerilhamento fino de faces de assen- tos de válvulas. Além disto, deve ser alcançada uma simplificação de toda a construção usando-se um número menor de partes móveis e com isto tam- bém uma redução dos custos.

De acordo com a presente invenção, a solução desta tarefa é obtida com a ajuda dos meios indicados na parte caracterizante da reivindi- cação.

Então, é utilizado um assim chamado motor linear que permite velocidades maiores de elevação e de avanço, possui claramente menos componentes, que pode ser revertido mais exatamente e que permite cami- nhos curtos de avanço com velocidade alta.

Na utilização como máquina de afiação, isto é, na utilização de uma ferramenta de afiação com réguas de afiação radialmente deslocáveis, resulta a simplificação de que então também a barra de alargamento para o ajuste radial das réguas de afiação que é acionada por uma biela disposta na máquina de afiação pode ser providenciada de modo muito mais fácil do que até então por um servomotor, que, de preferência, pode ser fixado coa- xialmente com flange na caixa de embreagem, que por sua vez pode ser disposta em prolongamento linear da caixa de fuso. O ajuste da biela pode então ocorrer de preferência também por meio de um outro acionamento linear. A presente invenção também pode ser utilizada para realizar exata e rapidamente movimentos mínimos, exatamente definidos de avanço de uma ferramenta de esmerilhamento de superacabamento, por exemplo, para o acabamento de um assento de válvula.

Exemplos de execução da presente invenção, são descritos de- talhadamente em seguida fazendo referência aos desenhos anexos. Eles mostram: Figura 1 - uma vista esquematizada de uma máquina de afiação, executada como um exemplo de execução da presente invenção.

Figura 2 - uma apresentação da caixa do fuso de afiação 8 - em comparação com a figura 1 basculada 90 0 - do fuso de afiação 7, do carro móvel 12 e dos trilhos 14 com os quais o suporte 15 portando os trilhos 14 é disposto na armação da máquina 16.

Figura 3 - uma vista em direção das setas III - III na figura 2.

Figura 4 - um corte através da caixa do fuso de afiação 8.

Figura 5 - um corte através da caixa de embreagem 51 fixada com flange na caixa do fuso de afiação 8.

Figura 6 - um corte através da caixa de embreagem 51 com um segundo exemplo de execução da presente invenção que é especialmente apropriada para movimentos pequenos de avanço em direção axial.

Figura 7 - uma vista em direção das setas VII - VII na figura 6.

Figura 8 - uma apresentação esquematizada de uma peça a ser trabalhada 301 e de uma ferramenta correspondente 300 como pode ser utilizada com o exemplo de execução de acordo com as figuras 6 e 7. A figura 1 mostra uma máquina de afiação. Em uma plataforma de processamento 1 é armada uma peça a ser trabalhada 2 cujo furo 3 pre- cisa ser afiado. A ferramenta de afiação 4 que se encontra em um cone 6 no final do fuso de afiação 7 é movida para cima e para baixo com o fuso de afiação 7. Com isto, de modo conhecido, o curso do processo de afiação, como é parte integrante do processo de afiação, é realizado. O deslocamen- to axial do fuso de afiação 7 serve para a geração desta elevação. A ferra- menta de afiação 4 possui réguas de afiação 5 radialmente ajustáveis. O fuso de afiação 7 é acionado por um motor elétrico 9 que é integrado na cai- xa do fuso de afiação 8. Na extremidade superior (figura 1) da caixa do fuso de afiação 8 é fixado coaxialmente com flange uma caixa de embreagem 51, e nesta, um servomotor 10. O servomotor 10 serve para o deslocamento axial de uma barra de alargamento 11, disposta na ferramenta de afiação 4 e que providencia um ajuste radial das réguas de afiação 5 atravessando o fuso de afiação 7 em rotação. A caixa do fuso de afiação 8 é disposta em um carro móvel 12 onde é integrada a parte primária 13 de um motor linear. A parte primária 13 constitui junto com a parte secundária 17 que é integrada no suporte 15 que se estende verticalmente (veja a figura 3) um motor linear 18. Este motor linear 18 providencia o movimento de elevação da caixa do fuso de afiação 8. O suporte 15 é construído na armação da máquina 16. O carro móvel 12 com a parte primária 13 integrada é móvel para cima e para baixo em trilhos 14. Os trilhos 14 estão dispostos fixamente no suporte 15. A parte primária 13 é a parte móvel e a parte secundária 17 é a parte estacionária do motor linear 18. A utilização de um motor linear, cuja parte móvel porta o fuso de afiação e com ele realiza o movimento de elevação com a velocidade e a precisão de reversão necessária, é muito importante. Para fazer o acaba- mento do furo 3, a caixa do fuso de afiação 8 com o fuso de afiação 7 e a ferramenta de afiação 4 disposta nele, é abaixada tanto que as réguas de afiação 5 entram no furo 3. Depois o fuso de afiação 8 é movido simultane- amente em vaivém (para cima e para baixo) e girado. Os dois movimentos são ajustados de tal modo um com o outro que na superfície da peça a ser trabalhada surge o "padrão de esmerilhamento em cruz" típico para a afia- ção com um ângulo de por exemplo, 10° até 50°. Para alcançar isto, no caso de diâmetros pequenos do furo a ser processado e em números de rotações altos é necessário um movimento relativamente rápido para cima e para bai- xo do caixa do fuso de afiação 8 que é garantido com a ajuda do motor linear 18. Com uma máquina de afiação de acordo com a presente invenção, por exemplo, com um comprimento de elevação de 80 mm pode ser realizada uma velocidade de elevação de 50 m/mim a uma precisão de reversão de < 0,05 mm (reversão é a mudança do movimento em uma direção para o mo- vimento na outra direção), ou com um comprimento de elevação de 20 mm, uma velocidade de elevação de 25 m/min com uma precisão de reversão de < 0,04 mm.

Conforme pode ser observado da figura 3, a parte primária 13 do motor linear 18 é fixada no suporte 15 com parafusos 19. Os trilhos 14 são fixados no suporte 15 com parafusos 20. O perfil dos trilhos 14 corresponde ao perfil dos elementos de deslize 21, que estão fixados no suporte 12 atra- vés de parafusos 22. No carro móvel 12 é fixada a parte primária 13 do mo- tor linear 18 com parafusos 23. A construção de motores lineares é conhecida para o técnico.

Portanto, uma descrição detalhada não será necessária aqui. Motores linea- res podem ser obtidos de diversos fabricantes. No caso, trata-se de elemen- tos de acionamento que surgem de um motor trifásico de corrente alternada normal pelo fato de que se "abre com um corte" o estator e o desenrola em um plano. O rotor também é realizado plano, de modo que movimentam-se ao longo da extensão linear do estator, e exatamente de acordo com o cam- po alternado eletromagnético que vai ao longo dos enrolamentos do estator.

No presente caso, a parte primária 13 corresponde ao estator, a parte se- cundária 17 ao rotor de um motor elétrico. Trata-se de uma máquina síncro- na que é realizada como um motor de estator comprido. O controle da velo- cidade é feito por meio de uma variação de freqüência em conversores de um controle conjugado. Um controle - programável - (não-mostrado) permite o ajuste de velocidades correspondentes conforme indicado acima. A suporte 15 é fixada com parafusos 170 dos quais apenas um é visível, uma armação de suporte 171 onde é fixado com parafusos 172 um emissor de valores de medição 173. Ele contém, de modo já conhecido, marcações de medição (não-mostradas) que ao movimentar o carro móvel 12 verticalmente em relação ao plano do desenho da figura 3 sinais de me- dição nos respectivos sensores (não-mostrados) colocados no carro móvel que indicam a posição momentânea do carro móvel 12, transmitindo os ao controle (não-mostrado). A referência 174 é uma placa de cobertura. A construção da caixa do fuso de afiação 8 torna-se visível na figura 4. O motor elétrico 9 é integrado na caixa do fuso de afiação 8. Ele providência a rotação do fuso de afiação e consiste no estator 25 com enro- lamentos 25’ e do rotor 26. O estator 25 é prensado dentro de uma luva 37 que é aparafusada com placas frontais 33, 34 por meio de parafusos 36 (somente mostrado em 34). O rotor 26 é prensado externamente sobre o fuso de afiação 7. A alimentação com energia elétrica do estator 25 é feita através das conexões 27. O rotor 26 é um ímã permanente. A caixa do fuso de afiação 8 é aparafusada com o carro móvel 12 por meio de parafusos 30. O apoio do fuso de afiação 7 na caixa do fuso de afiação 8 é feito através de apoios 31 e 32 respectivamente em uma placa frontal dianteira e traseira respectivamente. As placas frontais 33 e 34 respectivamente são aparafusa- das com a caixa do fuso de afiação 8 por meio de parafusos 35. Na luva 37 encontra-se um canal de refrigeração 38 em forma de espiral ao qual são conduzidos agentes de refrigeração através de uma alimentação de agente de refrigeração 39. A saída do agente de refrigeração não é mostrada. Ela encontra-se no outro lado. A caixa de embreagem 51 radial que no lado esquerdo segue a placa de conexão 34 e o servomotor 10 que serve para o ajuste da barra de alargamento 11 das réguas de afiação 5 da ferramenta de afiação 4 é mos- trada nas figuras 4 e 5. O fuso de afiação 7 possui um furo 40 contínuo, onde a biela 110 é disposta de modo deslocável em direção axial. Na extremidade direita da biela 110 é previsto um furo 112 com rosca fêmea onde a barra de alar- gamento 11 é firmemente aparafusada, de modo que a biela 110 e a barra de alargamento 11 formam uma unidade sendo deslocável juntas em direção longitudinal (direção axial) do eixo giratório. Com isto ocorre um desloca- mento radial das réguas de afiação 5 para fora. Tais ferramentas de afiação 4 são conhecidas. Ela funciona, de tal modo que as réguas de afiação são puxadas radialmente para dentro com a ajuda de molas, possuindo no seu lado interno faces de ajuste diagonais que cooperam com faces de ajuste correspondentes diagonais na extremidade da barra de alargamento 11 de tal modo que em caso de deslocamento axial da barra de alargamento 11 resulta o deslocamento axial das réguas de afiação 5 (mecanismo de sepa- ração). A biela 110 e com ela a barra de alargamento 11 giram juntas com o fuso de afiação 7, mas também são deslocáveis axialmente (em dire- ção longitudinal) dentro dele, conforme mencionado. Isto é realizado pelo fato de que, a biela 110 é atravessada por um pino 46 cujas extremidades são guiadas em extremidades opostas 46’ no fuso de afiação 7. No fuso de afiação 7 o furo 40 tem um escalão 43, contra o qual é apertado um anel 41 através de uma mola 45 que com sua outra extremidade se apóia no pino 46. Em posição de repouso a biela 110 é pressionada pela mola 45 para sua posição externa, superior mostrada na figura 4. A biela 110 pode então ser deslocada contra a força da mola 45 para baixo, e exatamente quando o tu- cho 47 já foi movido para baixo até que com o fundo 48’ do desbaste 48 pressiona para baixo. Então a biela 110 é pressionada para baixo. O tucho 47 é a continuação de uma parte de embreagem 49, em cujo desbaste axial 49’ se estende o eixo de saída 150 do servomotor 10. O acoplamento em direção de rotação com a simultânea capacidade de deslo- camento em direção longitudinal ocorre com a ajuda de uma união de macho e fêmea, constituída por uma ranhura 151 e a cunha ("mola") 152. A caixa de embreagem 51 é aparafusada com a placa frontal dianteira 34 da caixa do fuso de afiação 8. Os parafusos não são mostrados.

Uma luva 52 é encaixada na caixa de embreagem 51. A luva 52 gira junto com a caixa de embreagem 51 e é axialmente deslocável junto com a mes- ma, já que uma sapata 160 aparafusada na luva 52 que se projeta radial- mente sobre a mesma se projeta para dentro de uma ranhura 161 na luva 53, sendo guiado na mesma. Um deslocamento da luva 52 em relação à cai- xa de embreagem 51 pelo curso H torna-se possível então. Na luva 52 a ex- tremidade superior da biela 110 é apoiada de modo girável por meio de mancais 165. As caixas internas dos mancais 165 são firmemente unidas com a biela. Para a proteção do mancai 165, uma tampa 166 é aparafusada com a biela 110.

Na luva 52 há ainda uma luva de ajuste 53 girando com a primei- ra e deslocável e ajustável em direção longitudinal. Esta união também é feita por uma união de macho e fêmea, constituída pela cunha 54 e a ranhu- ra 55. A luva de ajuste 53 é atravessada por um furo que possui uma rosca fêmea 56. Nesta engrena uma rosca externa 56’ do tucho 47. A luva de ajus- te 53 é protegida na luva 52 por uma tampa 167 que é aparafusado com a luva 52. Se agora o servomotor 10 girar e, de acordo com isto, também seu eixo de saída 150, então gira em virtude da união de macho e fêmea 151, 152 também a parte de embreagem 49. Em virtude do engate das roscas 56, 56’ a parte de embreagem 49 se desloca em direção axial e junto o tucho 47 em direção longitudinal (para a direita). Se então o tucho 47 pressionar con- tra o fundo 48’ do desbaste 48, então a biela 110 se desloca para a direita contra a força da mola 45, e com ela a barra de alargamento 11, providenci- ando deste modo dentro da ferramenta de afiação 4 o deslocamento radial das réguas de afiação 5, conforme já mencionado.

Um sensor 170 possui um interruptor terminal que transmite para o controle (não-mostrado) a posição final mostrada da posição final consis- tindo em luva 52, sapata 160, mancai 165 e biela 110 e um sinal de medição correspondente.

Um outro exemplo de execução será explicado em seguida com a ajuda das figuras 6 e 7. No caso, o 10 também é substituído por um motor linear e serve para o avança de uma ferramenta de superacabamento 300, disposta na extremidade da barra 306. Esta é unida com a viela 120. A biela 120 é apoiada de modo girável na luva de ajuste 253 através de mancais 265, sendo que a tampa 266 é aparafusada na luva de ajuste 253, de modo que a biela 120 na verdade é girável na luva de ajuste 253, porém, não- deslocável em direção axial em relação à mesma. Com a lufa de ajuste 253, o rotor, isto é a parte primária móvel 201 de um motor linear 200, é firme- mente unida. O motor linear 200 possui ainda uma parte secundária (não- mostrada). No caso, trata-se de um tipo de construção do motor linear, onde o rotor e o espaço interno do estator são redondos. Tais formas de constru- ção de motores lineares também já são do conhecimento geral. De forma visível precisa-se em virtude do uso de um motor linear também para o mo- vimento de ajuste da biela 110 e com a barra unida com ela 306 muito me- nos componentes que também estão sujeitos a um desgaste muito menor. A figura 7 mostra a suspensão deste outro motor linear 200 com a ajuda de uma placa de aperto 210. O exemplo de execução com o avanço axial da barra 306 de acordo com as figuras 6 e 7 serve para uma tarefa de acabamento que é explicada com a ajuda da figura 8. A ferramenta é um corpo cônico de esme- rilhamento fino 300 e serve para o processamento de uma face de assento de válvula 305. A face de assento de válvula 305 precisa ser esmerilhada por uma medida definida, exemplo de execução, por alguns centésimos de milímetro, o que é calculado, por exemplo, por um sensor. Nisto, simultane- amente devem ser melhoradas forma e superfície. O corpo cônico de esme- rilhamento fino 300 é disposto na barra 306 que na sua extremidade possui um pivô roscado 307. Este é unido com a extremidade da biela 120. Deste motor, os menores caminhos de avanço podem ser realizados com a ajuda do servomotor 10 ou do outro motor linear 200. Isto pode ocorrer ou com um curso ou com vários cursos pequenos que são aplicados intermitentemente, por exemplo, para esfriar depois de relativamente poucas rotações ou para respectivamente depois de um curso lavar com fluido de refrigeração.

Claims (3)

1. Máquina para superacabamento de peças a serem trabalha- das por afiação com um fuso de afiação (7) que é disposto em uma caixa do fuso de afiação (8) acionado por um motor elétrico (9), cujo movimento de elevação é efetuado por um motor linear (18), cuja parte imóvel é disposta na armação da máquina (16) e cuja parte móvel é disposta na caixa do fuso de afiação (8) que porta o carro móvel (12), e na qual está disposta no fuso de afiação (7) uma barra (11) que gira junto e deslocável axialmente por um servomotor (10) no fuso de afiação (7), a qual tem o propósito de alargamen- to das ferramentas de afiação (5) dispostas no fuso de afiação (7), caracte- rizada pelo fato de que o motor elétrico (9) é constituído por um estator (25) integrado na caixa do fuso de afiação (8) e um rotor (26) girável no estator (25), e que o rotor (26) é disposto fora sobre o fuso de afiação (7), e ainda na extremidade do fuso de afiação (8) é fixado coaxialmente uma caixa de embreagem (51) e neste um servomotor (10).

2. Máquina para superacabamento de peças a serem trabalha- das com afiação de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o eixo de saída (50) do servomotor (10) se conecta em uma parte de embreagem (49) e gira a mesma, que a parte de embreagem (49) apresenta um tucho 47 possuindo uma rosca externa (56'), a qual se conecta na rosca interna (56) de uma luva de ajuste (53), a qual se desloca axialmente pela rotação da parte de embreagem (49) em função da conexão de ambas as rosca (56, 56') e com o qual uma luva adicional, axialmente deslocável na caixa de embreagem (51), é conectada de forma não rotativa, em cuja luva (52) uma biela (110) é rotacionalmente disposta, cuja biela (110) forma uma unidade com a barra (11) e, em conjunto com esta, é deslocável em direção axial por rotação do servomotor (10).

3. Máquina para superacabamento de peças a serem trabalha- das por esmerilhamento com um fuso de ferramenta (7) que é disposto em uma caixa do fuso de afiação (8) acionado por um motor elétrico (9), cujo movimento de avanço é efetuado por um motor linear (18), cuja parte imóvel é disposta na armação da máquina (16) e cuja parte móvel é disposta na caixa do fuso de afiação (8) que porta o carro móvel (12), e na qual está dis- posta no fuso de ferramenta (7) uma barra (11), a qual serve como suporte de um corpo de esmerilhamento, gira junto e deslocável axialmente por um motor elétrico adicional (200) no fuso de afiação (7), caracterizada pelo fato de que o motor elétrico (9) é constituído por um estator (25) integrado na caixa do fuso de afiação (8) e um rotor (26) girável no estator (25), que o rotor (26) é disposto fora sobre o fuso de afiação (7), e que na extremidade do fuso de afiação (8) é fixado flangeando coaxialmente uma caixa de em- breagem (51) e um motor linear adicional (200) é fixado flangeando coaxial- mente, com auxilio de uma placa de aperto (210), na caixa de embreagem (51), o rotor (201) cujo motor linear (200) é firmemente conectado a uma lu- va de ajuste (253) em que a biela (120) é disposta de modo a ser rotacioná- vel mas não axialmente deslocável com relação ao mesmo.