IT202000008815A1

IT202000008815A1 - Metodo per la produzione di utensili per la fresatura di manufatti in materiali duri, in particolare metallici ed utensili cosi’ ottenuti

Info

Publication number: IT202000008815A1
Application number: IT102020000008815A
Authority: IT
Inventors: Ivan Cuscov
Original assignee: Cerin S P A
Priority date: 2020-04-23
Filing date: 2020-04-23
Publication date: 2021-10-23

Description

D E S C R I Z I O N E

annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo:

?METODO PER LA PRODUZIONE DI UTENSILI PER LA FRESATURA DI MANUFATTI IN MATERIALI DURI, IN PARTICOLARE METALLICI ED UTENSILI COSI? OTTENUTI?

CAMPO DI APPLICAZIONE

La presente invenzione riguarda un metodo per la produzione di utensili per la fresatura di manufatti in materiali duri, in particolare utensili del tipo a ?T? per la fresatura di materiali metallici, e gli utensili cos? ottenuti mediante tale metodo.

In particolare l?invenzione in oggetto intende risolvere alcune problematiche inerenti ai limiti degli utensili a ?T? integrali, ovvero da un lato alle basse prestazioni degli utensili economici e dall?altro all?eccessiva onerosit? dei tradizionali utensili di alta gamma, nel primo caso inerenti alla scarsa qualit? dei materiali utilizzati nel processo di produzione e nel secondo all?utilizzo di materiali di produzione molto costosi che vengono impiegati sia per la realizzazione del corpo utensile che per la testa di lavorazione.

Secondo l?invenzione ? invece previsto che l?utensile del tipo a ?T? venga realizzato mediante un processo di produzione che prevede il particolare abbinamento tra il corpo dell?utensile realizzato in materiale economico, non essendo necessaria in questo settore la durezza del metallo, e la testa dell?utensile realizzata in materiale di elevata qualit? e durezza, ottenendo in definitiva un?utensile estremamente performante e dai costi contenuti.

Il presente trovato ? vantaggiosamente applicato nel settore degli utensili di fresatura, in particolare del tipo a ?T?, adibiti alla lavorazione di materiali ed in particolare per la realizzazione di scanalature su tavole porta pezzo o simili.

STATO DELLA TECNICA

? noto nella tecnica l?utilizzo di varie tipologie di utensili che generalmente sono applicati su macchine per la fresatura o tornitura di manufatti.

Gli utensili consentono di realizzare operazioni di fresatura o tornitura di manufatti ed in alcuni casi nell?industria meccanica vi ? la necessit? di realizzare le cosiddette ?cave a T?, ovvero cave realizzate all?interno di componenti come piastre od altro, che hanno una forma a ?T?. Ad esempio ? noto l?utilizzo di tavole o piastre di base, mobili o fisse, di molte postazioni di lavoro su cui vengono fissati, tramite morse, i pezzi da lavorare.

Queste cave a ?T? vengono realizzate tramite utensili da taglio (o da fresatura) opportunamente sagomati per ottenere la forma a ?T?. L?operazione avviene necessariamente in almeno due fasi, in quanto non vi ? la possibilit? tecnica di realizzare la fresatura con un unico utensile, con la forma della cava finita, che possa fresare in modo performante.

Quindi, tipicamente, per una cava con le dimensioni caratteristiche sotto riportate, la successione delle operazioni, facendo riferimento alle figure A, B, C e D, ? la seguente:

? Realizzazione di un ?corridoio? dritto, o imbocco, con un primo utensile standard (figura C) o fresa cilindrica di diametro ?G pari all?imbocco della cava, e lunghezza minima fuori pinza pari alla profondit? totale del corridoio (figura A). L?utensile deve tagliare la cava del ?corridoio? per la lunghezza in senso longitudinale desiderata.

? Realizzazione del profilo finale a sottosquadro della cava tramite un secondo utensile sagomato a ?T? (figura D), con diametro del gambo (o del codolo) minore di ?G (per non strisciare sulla parete interna e rischiare di rompersi), diametro di taglio ?M pari al diametro maggiore della cava e lunghezza minima fuori pinza pari alla profondit? totale della cava. Il problema riscontrato attuando questa tecnologia ? quello che riguarda sia i tempi che i costi di realizzazione. Infatti ? necessario disporre di due utensili, il primo cilindrico ed il secondo con testa a ?T?, che devono effettuare due distinte operazioni in successione.

I criteri costruttivi di un tradizionale utensile a ?T? possono essere diversi, in particolare:

? Utensile integrale: l?utensile (testa diam. ?M e gambo ?G) ? un pezzo unico, tutto dello stesso materiale. In particolare i materiali utilizzati possono essere:

- Acciaio da utensili (o HSS);

- Metallo duro (o carburo di tungsteno e cobalto). ? Utensile saldobrasato: i taglienti sono realizzati in metallo duro e saldobrasati su corpo fresa in acciaio.

L?utilizzo di questi tradizionali utensili noti nella tecnica ha evidenziato che da un lato l?utilizzo dell?acciaio da utensili (o HSS) si ? rivelato non performante a causa della economicit? del materiale ed alla sua scarsa resistenza all?usura, mentre dall?altro l?utilizzo dell?utensile realizzato totalmente in metallo duro (o carburo di tungsteno e cobalto) si ? rivelato eccessivamente oneroso dati elevati costi della materia prima utilizzata per realizzare l?intero corpo dell?utensile.

Inoltre l?adozione di un corpo unico per testa e gambo impone la realizzazione di un oggetto sbozzato, prodotto con elevata asportazione di materiale e costi di lavorazione elevati. Quindi per effettuare operazioni tutto sommato piuttosto semplici che per? richiedono la realizzazione di sottosquadri, ? necessario disporre di utensili o scadenti, in quanto estremamente economici, oppure performanti ma molto costosi.

Tutto questo richiede notevoli investimenti sugli utensili utilizzati e sulla mano d?opera da parte degli operatori che devono provvedere anche alla sostituzione degli utensili eventualmente danneggiati, impiegando tempi di esecuzione prolungati sia in fase di lavorazione degli utensili che in fase di lavorazione del manufatto da trattare, con tutti i notevoli costi che ne derivano.

In alcuni casi sono stati realizzati utensili mediante l?abbinamento di due o pi? componenti, ad esempio taglienti saldo brasati in forma di placchette sagomate, che consentono l?ottenimento di un corpo in materiale composito, ma con forti limitazioni sulla geometria di taglio, legate prevalentemente alla impossibilit? di eseguire numero di taglienti ed angoli d?elica e di taglio di qualsiasi genere, pertanto realizzati con una tecnologia poco soddisfacente per questa specifica tipologia di prodotto.

DESCRIZIONE DELL?INVENZIONE

La presente invenzione si propone di mettere a disposizione un metodo per la produzione di utensili per la fresatura di manufatti metallici o simili, in particolare utensili del tipo a ?T?, ed utensili cos? ottenuti, utilizzando una tecnologia in grado di eliminare o quantomeno ridurre gli inconvenienti sopra evidenziati.

L?invenzione si propone in particolare di fornire un metodo per la produzione di utensili del tipo a ?T? per la fresatura di materiali metallici che prevede la realizzazione di un corpo realizzato in materiale diverso rispetto alla testa la quale viene realizzata a partire da un corpo sostanzialmente cilindrico dotato di foratura cieca coassiale.

Secondo l?invenzione ? previsto che il corpo o gambo della fresa, costituito da uno stelo sostanzialmente cilindrico, od eventualmente anche prismatico con qualsiasi numero di lati, venga inserito in detta foratura cieca coassiale previa interposizione di materiale saldo brasante, in modo che l?accoppiamento possa essere sottoposto a fusione per ottenere la stabile congiunzione tra le due parti. Durante la fusione il materiale, inizialmente appoggiato al fondo della cava, riempie anche l?intera ?intercapedine? fra gambo e cava, realizzando un?ampia superficie di tenuta.

La presente invenzione, inoltre, diversamente da altre soluzioni che prevedono l?impiego di utensili compositi, non impone particolari limitazioni sulla cosiddetta geometria di taglio (eliche, angoli di spoglia, numero di taglienti), ma offre massima libert? al progettista dell?utensile.

Ci? ? ottenuto mediante un metodo per la produzione di utensili in materiali compositi in particolare utensili del tipo a ?T? per la fresatura in sottosquadro di materiali metallici le cui caratteristiche sono descritte nella rivendicazione principale.

Le rivendicazioni dipendenti della soluzione in oggetto delineano forme di realizzazione vantaggiose dell?invenzione.

I principali vantaggi di questa soluzione riguardano sostanzialmente la possibilit? di ottenere industrialmente frese del tipo a ?T? ad elevate prestazioni e con costi relativamente contenuti.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI

Altre caratteristiche e vantaggi dell?invenzione risulteranno evidenti, alla lettura della descrizione seguente di una forma di realizzazione dell?invenzione, fornita a titolo esemplificativo, non limitativo, con l'ausilio dei disegni illustrati nelle tavole allegate, in cui:

- le figure dalla A alle D illustrano viste schematiche di un sistema di realizzazione tradizionale di cavit? longitudinali dotate di sottosquadri;

- la figura 1 rappresenta una vista schematica evidenziante una prima fase di lavoro per l?ottenimento dell?utensile a ?T? secondo l?invenzione, nella quale i componenti sono distanziati;

- la figura 2 illustra una vista schematica dell?utensile secondo l?invenzione assemblato, prima dell?affilatura;

- le figure 3 e 4 mostrano viste schematiche della testa dell?utensile rispettivamente dal basso ed in assonometria, prima dell?affilatura;

- la figura 5 rappresenta una vista particolareggiata della testa dell?utensile associata al corpo mediante saldobrasatura;

- le figure 6 e 7 illustrano viste schematiche ed assonometriche dell?utensile in una prima ed una seconda fase di lavorazione;

- la figura 8 mostra una vista schematica ed assonometrica dell?utensile finito con la testa di lavorazione lavorata e pronta all?uso;

- le figure 9, 10 ed 11 rappresentano viste schematiche evidenzianti tre possibili diverse conformazioni della testa dell?utensile.

DESCRIZIONE DI UNA FORMA DI REALIZZAZIONE DELL?INVENZIONE Facendo riferimento alle figure allegate, ed inizialmente in particolare alla figura 1, con 10 si indica generalmente il corpo o gambo e con 11 la testa a tagliente di un?utensile di fresatura del tipo a ?T?.

Secondo l?invenzione ? previsto che il corpo o gambo 10 dell?utensile presenti una conformazione sostanzialmente cilindrica con l?estremit? 12 cilindrica avente un diametro corrispondente a quello di una sede 14 ricavata da una foratura cieca posta al centro della testa 11 a tagliente dell?utensile di fresatura del tipo a ?T?.

Pi? precisamente secondo la forma di realizzazione rappresentata delle figure da 1 a 4, la testa di fresatura 11, illustrata senza taglienti in quanto vengono ricavati in una successiva fase di lavoro, presenta una cavit? cieca 14 coassiale con la testa di fresatura 11.

Come ? rappresentato in figura 1, la giunzione tra il corpo o gambo 10 dell?utensile e la testa a tagliente 11 di un?utensile di fresatura del tipo a ?T?, avviene inserendo nella cavit? cieca 14 del materiale brasante, che pu? essere sotto forma di dischetto 16, od altre conformazioni o tipologie, e successivamente inserendo pure l?estremit? 12 del corpo 10 nella stessa cavit? cieca 14 della testa 11.

Durante la fusione il materiale di saldatura 16, inizialmente appoggiato al fondo della cava, riempie anche l?intera ?intercapedine? fra gambo e cavit? cieca, realizzando una superficie di tenuta molto ampia e solida.

Secondo la forma di realizzazione rappresentata in figura 5, viene posta in evidenza la zona di tenuta realizzata dalla brasatura del materiale saldante 16.

La profondit? di inserimento dell?estremit? 12 nella sede della cavit? cieca 14 ? in relazione al diametro del foro medesimo.

Ad esempio, a titolo puramente indicativo, il rapporto fra la profondit? di inserimento ed il diametro del gambo ? maggiore o uguale a 0,1, ovvero il 10%.

Il gambo pu? comunque avere, in zone non interessate alla giunzione con la testa 11 nella cava 14, anche diametri diversi.

Secondo ulteriori forme di realizzazione ? pure previsto che la congiunzione tra il corpo o gambo 10 dell?utensile e la testa a tagliente 11 di un?utensile di fresatura del tipo a ?T?, avvenga inserendo nella cavit? cieca 14 del materiale adesivo od altro materiale che consente la saldatura dei due componenti anche non a caldo.

Le fasi che, secondo l?invenzione, consentono di ottenere l?utensile di fresatura sono dunque le seguenti:

A) realizzazione di un corpo o gambo 10 con estremit? 12 di conformazione approssimativamente cilindrica o prismatica avente dimensioni predefinite e di una testa tagliente 11 di conformazione sostanzialmente cilindrica o conica, tronco-conica o simili e di diametro maggiore rispetto a quello del corpo o gambo 10, detta testa tagliente 11 comprende una cava cieca 14 coassiale avente conformazione corrispondente a quella dell?estremit? 12 del corpo 10, o leggermente maggiore per favorire l?inserimento;

B) posizionamento all?interno della cavit? cieca 14 della testa di tagliente 11 di materiale saldante 16;

C) introduzione dell?estremit? 12 del corpo 10 nella cavit? cieca 14 della testa di tagliente 11 in cui ? inserito il materiale saldante 16;

D) congiunzione a caldo od a freddo tra il corpo 10 e la testa 11 per la realizzazione della giunzione; E) realizzazione dei taglienti mediante idonea lavorazione della testa 11.

Nelle figure 9, 10 ed 11 vengono illustrate tre possibili utensili provvisti di diverse conformazioni della testa.

In particolare in figura 9 viene rappresentato un?utensile con testa di tipo cilindrico, in figura 10 con testa tronco-conica con svasatura rivolta verso l?interno ed in figura 11 un?utensile con testa di tipo tronco conica e svasatura rivolta verso l?esterno.

Come ? possibile notare il metodo secondo l?invenzione consente di realizzare utensili del tipo a ?T? per la fresatura di materiali metallici mediante la congiunzione tra un gambo realizzato in materiale diverso rispetto alla testa. Ancora pi? in particolare il gambo pu? essere realizzato in materiale pi? economico come in acciaio da utensili (HSS) e la testa in metallo duro, ovvero carburo di tungsteno e cobalto.

Come detto la congiunzione tra i due materiali consente di ottenere la massima affidabilit? e prestazione dell?utensile e contemporaneamente un contenimento dei costi di produzione e di conseguente commercializzazione, rendendo l?utensile potenzialmente molto appetibile sul mercato.

L?invenzione ? stata precedentemente descritta con riferimento ad una sua forma di realizzazione preferenziale. Tuttavia ? chiaro che l?invenzione ? suscettibile di numerose varianti che rientrano nel proprio ambito, nel quadro delle equivalenze tecniche.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Utensile (10, 11) del tipo a ?T? adibito alla fresatura di componenti metallici, come per la realizzazione di scanalature con sottosquadri su manufatti metallici o simili, detto utensile comprendendo un corpo o gambo (10) a cui ? associata una testa a tagliente (11), caratterizzato dal fatto di essere realizzato in due parti indipendenti, ossia dal gambo (10) e dalla testa di fresatura (11) e dal fatto che detto gambo (10) e detta testa di fresatura (11) sono associabili tra loro mediante saldatura a caldo od a freddo previo utilizzo di materiale saldante o sigillante collocabile in una zona di incastro tra un?estremit? (12) del gambo (10) ed una cavit? cieca (14) ricavata al centro della testa di fresatura (11), in modo tale che l?estremit? (12) di detto gambo (10) rimanga bloccata in detta cavit? cieca (14) ottenendo una solida congiunzione tra le parti.
2. Utensile (10, 11) del tipo a ?T? secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che il gambo (10) dell?utensile presenta una estremit? (12) avente conformazione cilindrica o prismatica corrispondente a quella di detta cavit? cieca (14) posta al centro della testa (11) a tagliente dell?utensile di fresatura del tipo a ?T?.
3. Utensile (10, 11) del tipo a ?T? secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la testa di fresatura (11) presenta una cavit? cieca (14) avente asse centrale posto sullo stesso asse rispetto alla testa di fresatura (11) stessa che ? a sua volta coassiale a detto gambo (10).
4. Utensile (10, 11) del tipo a ?T? secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto materiale saldante (16) ? rappresentato da materiale saldo basante adatto alla congiunzione a caldo.
5. Utensile (10, 11) del tipo a ?T? secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto materiale saldante (16) ? rappresentato da materiale adesivo adatto alla congiunzione a freddo tra le due parti.
6. Utensile (10, 11) del tipo a ?T? secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la profondit? di inserimento dell?estremit? (12) del gambo (10) nella sede della cavit? cieca (14) ? maggiore o uguale al 10% del diametro.
7. Utensile (10, 11) del tipo a ?T? secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto gambo (10) e detta cavit? cieca (14) hanno la medesima sezione circolare o prismatica con qualsiasi numero di facce.
8. Metodo per la realizzazione di utensili del tipo a ?T? per la lavorazione di manufatti da cui ricavare scanalature con sottosquadri, caratterizzato dal fatto di comprendere le seguenti fasi: a) realizzazione di un corpo o gambo (10) con estremit? (12) avente forma predefinita e di una testa di tagliente (11) di conformazione sostanzialmente cilindrica o tronco-conica o simili e di diametro maggiore rispetto a quello del corpo (10), in detta testa (11) essendo realizzata una cavit? cieca (14) centrale avente forma corrispondente a quella dell?estremit? (12) del corpo (10); b) introduzione all?interno della cavit? cieca (14) della testa di tagliente (11) di materiale saldante (16); c) introduzione dell?estremit? (12) del corpo (10) nella cavit? cieca (14) della testa di tagliente (11) in cui ? inserito il materiale saldante (16); d) realizzazione dei taglienti mediante idonea lavorazione della testa (11).