IT9044819A1 - Attrezzo con utensile flottante per effettuare operazioni di foratura, alesatura, svasatura e simili a profondita'controllata, con l'uso di maschere. - Google Patents

Description

ATTREZZO CON UTENSILE FLOTTANTE PER EFFETTUARE OPERAZIONI DI FORATURA, ALESATURA, SVASATURA E SIMILI A PROFONDITA'CONTROLLATA, CON L'USO DI MASCHERE.

La presente invenzione propone un attrezzo con utensile flottante

per effettuare operazioni di foratura, alesatura, svasatura ed

altre operazioni con l’uso di maschere, che richiedono il preciso

controllo della profondità di lavorazione.

Più in particolare l’invenzione riguarda un attrezzo da applicare

a macchine automatiche a controllo numerico, preferibilmente a 5 o

più gradi di libertà, per effettuare ad esempio operazioni di

foratura, svasatura e simili nello spazio, che richiedono, in

particolare nel settore delle costruzioni aeronautiche, l’uso di

un attrezzo in grado di compensare eventuali imprecisioni di posizionamento dell’utensile rispetto all’asse del foro della

maschera e che consente di controllare entro strettissimi limiti

di tolleranza la profondità di lavorazione.

Le macchine alle quali si prevede di applicare l’attrezzo sono già

note, ad esempio, dalla domanda di brevetto italiana 44804 A/88 e

comprendono un supporto mobile lungo una terna di assi cartesiani

sul quale è montata una testa porta-utensili, a sua volta mobile

in rotazione attorno ad una coppia di assi ortogonali.

Preferibilmente l'utensile può traslare lungo il proprio asse, per

effettuare le operazioni richieste.

L’invenzione riguarda in particolare· anche se non esclusivamente il settore delle costruzioni aeronautiche ed è volta a consentire di automatizzare numerose operazioni, inserendo una lavorazione a controllo numerico computerizzato in sostituzione delle precedenti lavorazioni manuali, mantenendo però la completa compatibilità con esse.

In sostanza, scopo dell’invenzione è quello di fornire un attrezzo in grado di effettuare automaticamente alcune operazioni in precedenza manuali, ovviando ad eventuali errori di posizionamento dell’utensile.

Come detto sopra, uno dei settori principali nei quali è prevista l’applicazione dell’attrezzo secondo l'invenzione è quello delle costruzioni aeronautiche, ove per l’assemblaggio dei componenti è necessario effettuare numerosi fori con svasatura, mantenendosi entro tolleranze estremamente ristrette, spesso non superiori a pochi centesimi di millimetro.

Le parti da sottoporre a lavorazione, inoltre, sono spesso curve e questo complica ancora di più le cose, al punto che finora la gran parte di questi fori veniva effettuata manualmente, aiutandosi con maschere ed utensili speciali.

Secondo questi sistemi noti, al pezzo da lavorare si applicava una maschera sulla quale erano riportati una serie di bussole atte a guidare l’utensile, dopo di che un operatore eseguiva manualmente le diverse operazioni.

E’ chiaro però che un sistema di questo genere, per quanta cura e solerzia si posea porre nel lavoro, non garantisce la perfetta ripetibilità dei risultati nè un’esecuzione del lavoro nei tempi previsti, dipendendo sia dalle capacità che dalle condizioni dell’operatore.

Comportai inoltre, tempi di lavorazione piuttosto lunghi.

D’altra parte non è neppure conveniente, specie per la produzione di parti destinate a sostituire quelle in precedenza lavorate con maschere, eseguire queste operazioni in maniera completamente automatica sia perchè la predisposizione della macchina, con lo studio dei programmi ecc. risulterebbe estremamente onerosa, sia perchè sarebbe necessario procedere nuovamente alla certificazione dei vari pezzi, con notevole dispendio di tempo e denaro.

E’ però sentita, nel settore, la necessità di poter disporre di un'apparecchiatura in grado di effettuare automaticamente queste operazioni, mantenendo l’uso delle maschere.

Le difficoltà pratiche che si incontrano sono numerose e legate da un lato alla necessità di posizionare accuratamente l’utensile in asse con il foro e, dall’altro, alla necessità di controllare con precisione la corsa dell’utensile rispetto alla superficie da lavorare, la cui posizione, anche rispetto alla maschera, non è nota a priori.

Per risolvere il problema indicato la presente invenzione propone un attrezzo con utensile flottante da applicare a macchine automatiche a controllo numerico, in grado di aggiustare automaticamente la posizione dell'utensile, così da portarlo esattamente in asse con il foro e nel quale sono previsti mezzi che permettono di controllare la profondità di foratura con la massima precisione.

L’attrezzo secondo l’invenzione viene equipaggiato con un utensile a forare del tipo di quelli attualmente utilizzati per eseguire le stesse operazioni manualmente.

Questi utensili sono noti e comprendono un corpo con un pressore che viene appoggiato manualmente contro una superficie da lavorare ed una punta a forare che può compiere, rispetto a questo pressore, una corsa predeterminata regolabile per mezzo di una ghiera.

Nelle operazioni manuali l’operatore dispone l’utensile in asse con il foro, infila il guidapunte nella bussola fino ad appoggiare il pressore contro la superficie del pezzo e fa avanzare l’utensile che contemporaneamente ruota, per effettuare la foratura e la svasatura.

Questi utensili sono prodotti dalla ditta Recouls et Fila S.A. di Ozoìr la Ferrière (Francia), contraddistinti con la sigla RB 406. L’attrezzo secondo l’invenzione è concepito in modo da poter utilizzare questi utensili già disponibili sul mercato, semplificando così il lavoro degli utilizzatori che vengono sollevati dalla necessità di dover studiare nuovi utensili appositi e rendendo cosi immediatamente disponibile un processo automatico con l’attrezzatura e gli utensili esistenti.

Per poter effettuare automaticamente le lavorazioni previste è quindi necessario abbinare questo utensile, che consente di preimpostare la profondità di foratura, ad un attrezzo flottante, in grado di centrarlo automaticamente.

Conformemente con l’invenzione BÌ è allora realizzato, attorno a questo utensile, un corpo atto ad essere accoppiato alle macchine utensili in generale ed a quelle a controllo numerico in particolare, che consente all’utensile di avanzare, ruotando e di flottare sia muovendosi su un piano ortogonale al proprio asse che compiendo limitati spostamenti angolari rispetto a detto asse. La presente invenzione sarà ora descritta dettagliatamente, a puro titolo esemplificativo, con riferimento alle figure allegate in cui

La figura 1 illustra, in sezione, l’attrezzo secondo l’invenzione con l’attrezzo montato;

la figura 2 è una vista dell’attrezzo di figura 1 in direzione della freccia A;

la figura 3 è una vista laterale dell’attrezzo.

Con riferimento alla figura 1, con 1 si indica il corpo dell'utensile commerciale, provvisto di una punta 2 e dotato di un attacco 3 per un codolo prismatico, in particolare un codolo quadrato 4. La punta ruota quindi all’interno del corpo 1.

L’utensile 1 è provvisto di un guida-punte indicato con 5 che si inserisce in una bussola guidautensile 6 applicata alla maschera 7, per guidare esattamente l’utensile ad effettuare la lavorazione del pezzo, indicato con 100.

La profondità di foratura o di svaso viene quindi controllata dall’utensile sul quale è presente una ghiera, non illustrata, tramite la quale è possibile preimpostare la corsa della punta e, di conseguenza, la profondità di lavorazione, ad esempio foratura, svasatura ecc.

Siccome però non è possibile conoscere con precisione a priori la posizione della superficie del pezzo rispetto alla maschera, sia perchè il pezzo può avere una curvatura differente oppure perchè ha una superficie rugosa - ad esempio nel caso di pezzi in fibra di carbonio - occorre compensare queste eventuali differenze.

Questo è possibile con l’attrezzo secondo l’invenzione, che è composto da due parti in grado di scorrere l’una rispetto all’altra ed all’interno del quale è montato l’utensile.

Si fa compiere a questo attrezzo una corsa superiore a quella necessaria per la foratura, così da essere sicuri da giungere alla profondità richiesta e, per evitare che la profondità di foratura vada oltre il limite previsto, questi pezzi possono scorrere l'uno rispetto all’altro e questo scorrimento inizia una volta che la punta è giunta alla profondità massima prevista, come apparirà chiaro dalla descrizione.

Come detto, l’attrezzo sul quale viene montato l’utensile 1 è sostanzialmente costituito da due parti, indicate nel loro complesso con 8 e 9, delle quali una è provvista dei mezzi di attacco alla macchina utensile e l’altra funge da pressore contro il pezzo da lavorare.

Le parti 8 e 9 possono scorrere l’una rispetto all’altra.

La parte 8 comprende un corpo 10 sul quale è montato, a mezzo di cuscinetti 11, un attacco conico 12 normalizzato, per collegamento alla macchina utensile.

Sul corpo 10 sono montati tre cilindri pneumatici 13, uno solo dei quali è illustrato in figura 1, al cui interno scorrono altrettanti stantuffi 14, spinti in avanti dalla pressione che viene preimpostata con un regolatore di tipo noto 24 e letta su un manometro, in funzione del carico desiderato.

Una molla elicoidale 15 o simili serve a sostenere l’equipaggiamento mobile quando viene a mancare l’alimentazione pneumatica, ad esempio in fase di deposito dell’attrezzo.

Agli steli 16 degli stantuffi 14 è fissata una flangia 17 sulla quale sono montati una coppia dì blocchetti 19 solidali al guidapunta 5 e nei quali sono ricavati condotti per alimentare i liquidi refrigeranti al tagliente .

I blocchetti 19 possono scorrere rispetto alla flangia 17, assieme al guidapunta 5, in contrasto a molle 18.

Al guidapunta 5, solidale ai blocchetti 19, viene avvitato il corpo 1 dell’utensile, corpo che è cosi impedito dal ruotare.

II corpo 12 con l’attacco alla macchina utensile è internamente cavo ed in esso è montata scorrevolmente una boccola 20 con almeno una scanalatura 21, che impegna un dente 22 solidale al corpo 12. Di conseguenza il corpo 12 trascina in rotazione la boccola che ha comunque possibilità di scorrere assialmente rispetto ad esso.

L’utensile 1 è montato all’interno delia boccola 20 ed il codolo prismatico 4 si inserisce in una corrispondente apertura ricavata nella parete di fondo della boccola, apertura avente dimensioni leggermente maggiori di quelle del codolo, ad esempio 1 o 2 mm in più, eoeì da permettere al codolo di oscillare o spostarsi leggermente al suo interno, pur mantenendolo vincolato in rotazione.

La boccola 20 quindi, tramite il codolo 4, trascina in rotazione la punta, mentre il corpo 1 dell'utensile, avvitato al guidapunta 5, è impedito dal ruotare.

Una eerie di pressori a molla 23 agisce sulle diverse facce del codolo prismatico, tendendo a mantenerlo centrato.

Il diametro esterno dell’utensile 1 è inferiore al diametro interno della boccola 20, così da permettere all’utensile di compiere limitati spostamenti consentiti dalle caratteristiche di costruzione.

Il guidapunta 5 può scorrere rispetto ad una flangia 25, la quale è disposta all’interno del corpo 9 con un certo gioco, così da potere anch’essa oscillare lungo un piano ortogonale all’asse dell’utensile.

Una serie di molle 26 tende a mantenere centrata la flangia 25 Nella parte posteriore dell’attrezzo (fig. 3) sono previsti attacchi 27 per i liquidi refrigeranti e per l’aria diretta a cilindri 13, oltre ad un sensore 28 collegato ai dispositivi di controllo della macchina, in grado di arrestarne il funzionamento.

Quest'ultimo dispositivo serve ad evitare di eggiare il pezzo qualora l’operatore sbagli ad impostare la profondità di foratura. Nel caso venisse impostata una profondità eccessiva, infatti, una volta giunti al termine della corsa si verificherebbe un rinculo del complesso dell’attrezzo rispetto alla macchina, con il conseguente azionamento del sensore 28 ed il blocco delle operazioni .

Il funzionamento avviene nel modo seguente.

Si predispone dapprima la profondità di foratura, regolando opportunamente l’utensile 1, che viene euccessivamente montato all’interno dell’attrezzo, inserendo il codolo 4 nel foro della boccola 20.

Si regola quindi la pressione dell’aria nei cilindri 10 a mezzo del regolatore 24 montato sull’attrezzo controllandone il valore sul manometro in modo da ottenere una spinta superiore alla forza esercitata dalle molle 18, ma non eccessiva, per evitare di danneggiare il pezzo da lavorare.

Montato l'attrezzo sulla macchina, lo si porta sul foro, cercando di allinearlo quanto più possibile con l’asse dello stesso.

A questo punto la macchina comincia ad avanzare, inserendo il guida-punta nella boccola 6 presente sul foro della maschera.

La forza esercitata dalle molle 18 è sufficiente a vincere gli attriti, fino a portare il guida-punta a contatto con la superficie del pezzo da lavorare.

In caso di posizionamento o allineamento non perfetto dell’utensile la posizione di quest'ultimo si aggiusta automaticamente grazie alla possibilità che ha di flottare.

In caso di allineamento non perfetto, infatti, il guida-punte, guidato dalla bussola 6, provvede ad allineare l’utensile con l’asse del foro, facendogli compiere limitati spostamenti, in contrasto con la forza esercitata dalle molle 23 e 26.

Sia il codolo 4 che la flangia 25 disposta nella parte anteriore dell'utensile possono infatti compiere limitate traslazioni lungo un piano ortogonale all’asse dell’utensile e questa possibilità consente anche all’utensile di inclinarsi leggermente, compensando eventuali disassamenti.

Quando il guida-punte è giunto contro la superficie del pezzo da lavorare, il continuo avanzamento della macchina fa sì che la punta inizi il lavoro di foratura.

Durante questa fase il corpo anteriore 9 dell’attrezzo resta fermo mentre il corpo 8 continua ad avanzare. Si verifica quindi uno spostamento relativo fra i due corpi 8 e 9, in contrasto con forza esercitata dagli stantuffi 14.

Il moto di rotazione è trasmesso dal corpo 12 alla bussola 20 attraverso il dente 22.

La bussola 20 trascina in rotazione il codolo 4 dell’utensìle che fa ruotare la punta, mentre il corpo 1 rimane fermo.

Se si fosse sempre certi della esatta posizione della superficie da lavorare, sarebbe sufficiente controllare numericamente l’avanzamento della macchina.

Siccome però non è detto che la superfici da lavorare ala sempre a contatto con la maschera, è necessario che la macchina sia in grado di effettuare una corea superiore alla profondità di foratura (che, come detto, viene controllata unicamente dall’utensile 1) senza però rischiare di danneggiare il pezzo. Per questa ragione la corsa degli stantuffi 14 è superiore di qualche millimetro alla profondità di foratura stessa.

La macchina allora avanza fino a quando il guida-punte non impegna la superficie da lavorare, dopo di che continua il suo avanzamento per forare e svasare la parte.

A questo punto l’utensile si arresta, mentre il corpo 8 continua ad avanzare fino al termine della corsa prevista.

In questa fase l’avanzamento avviene in contrasto con la forza esercitata dall’aria sugli stantuffi 14, mentre si verifica uno spostamento relativo fra il corpo dell’utensile 1 e la boccola 20, che avanza assieme al corpo 8.

E’ chiaro, allora, che con il sistema descritto è possibile allineare automaticamente l’utensìle con l’asse del foro, compensando eventuali piccole differenze ed è possibile controllare con precisione la profondità di foratura, pur non conoscendo con precisione la quota della superficie da forare rispetto alla punta dell’utensile.

Un esperto del ramo potrà poi prevedere numerose modifiche e varianti, che dovranno però ritenersi tutte comprese nell’ambito del presente trovato.

Claims (3)

1. RIVENDICAZIONI 1) Attrezzo per eseguire lavorazioni nello spazio a profondità controllata mediante l’uso di maschere, comprendente: - un corpo costituito da due parti scorrevoli in contrasto a mezzi elastici ed atte ad accogliere con un certo gioco un utensile a forare, una parte essendo dotata di attacchi per il montaggio su una macchina utensile, l’altra di un pressore con un guida-punta; - mezzi elastici atti ad impegnare detto utensìle per mantenerlo centrato rispetto a dette parti; caratterizzato dal fatto che la corsa relativa fra dette due parti scorrevoli è maggiore della corsa a forare dell’utensile.
2. 2) Attrezzo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di prevedere, sul pressore, un guida-punte mobile in contrasto a mezzi elastici, la forza esercitata da detti mezzi elastici sul guida-punte essendo inferiore alla forza esercitata fra dette parti componenti l’attrezzo.
3. 3) Attrezzo secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi elastici agenti su dette parti scorrevoli sono costituiti da stantuffi pneumatici, la forza esercitata da detti stantuffi essendo maggiore della forza di reazione esercitata dall’utensile durante la foratura, ma inferiore alla forza necessaria a deformare le parti da sottoporre a lavorazione. 4) comprendente: - un supporto da applicare ad una macchina a controllo numerico; - una boccola provvista di mezzi atti a trasmettere il moto all’utensile , nontata scorrevolmente a l' interno di detto supporto; - un utensile, montato con un certo gioco all’interno di detta boccola e soggetto all’azione di molle atte a mantenerlo centrato; - un pressore montato con possibilità di rotazione su detta boccola e collegato agli steli di un serie di stantuffi pneumatici solidali a detto supporto; - un guida-punta montato scorrevolmente in contrasto a mezzi elastici su detto pressore; essendo previsti mezzi atti a regolare la forza esercitata da detti stantuffi pneumatici. 5) Attrezzo per effettuare fori con svasatura a profondità controllata mediante l’uso di maschere a forare, caratterizzato dal fatto di comprendere un supporto (10) da applicare alla testa porta utensili di una macchina a controllo numerico, al cui interno è montato, un con possibilità di sola rotazione, un corpo (12) nel quale è montata, con possibilità di solo scorrimento assiale, una bussola (20) contenente il supporto (1) di un utensile (2) montato con possibilità di rotazione su detto supporto (1). 6) Attrezzo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detto supporto (1) dell’utensile è montato all’interno di detta bussola (20) con un certo gioco, essendo previsti mezzi elastici atti a mantenere detto supporto (1) centrato rispetto a detta bussola. 7) Attrezzo secondo le rivendicazioni 5 o 6, caratterizzato dal Fatto di prevedere un guidapunta (5) montato su detto supporto (10) con possibilità di compiere spostamenti assiali superiori alla corsa di lavoro dell’utensile, essendo previsti mezzi pneumatici atti ad agire su detto guidapunta. 8) Attrezzo come descritto e illustrato.