Concepções

Uma das últimas etapas do projeto conceitual é a criação das concepções. Com base nessas tabelas e figuras apresentadas, para cada sub-sistema, diversos princípios de solução foram combinados dando origem a diferentes concepções de porta-ferramentas, sendo que cada concepção deve satisfazer a função global. As concepções são apresentadas da Figura 2.8 à Figura 2.15.

Análise das concepções

Cada concepção apresenta diferentes configurações para cada sub-sistema4, sendo que os princípios de solução utilizados podem ser facilmente intercambiados entre uma proposta e outra. Do mesmo modo, o tipo de acionamento foi omitido em algumas propostas, pois muitas das possibilidades descritas na Tabela 2.5 (para uma mesma faixa de operação), podem ser utilizadas para acionar o sub-sistema ajustagem da ferramenta. Um estudo dos acionadores mais utilizados e a aplicação dos mesmos no sub-sistema ajustagem da ferramenta serão apresentados nos Capítulo 4 e 5.

As concepções apresentadas a seguir possuem o objetivo principal de demonstrar os princípios e conceitos em aplicações práticas e didáticas para posteriormente se selecionarem os melhores candidatos. Sendo assim, nesse estágio, as mesmas carecem de muitos detalhes construtivos.

A concepção 1 (Figura 2.8), devido ao seu tamanho é uma concepção para ser utilizada diretamente sobre a base original do torno (rasgos T).

A ajustagem macrométrica da altura da ferramenta é feita através de uma cunha deslizante, sendo que a parte superior do porta-ferramenta se deslocaria em uma guia (não definida no desenho). O interessante dessa proposta é mostrar que uma mesma idéia foi utilizada para duas funções distintas dentro de um mesmo sub-sistema. Nesse caso, guias flexíveis lineares foram usadas para fazer o posicionamento micrométrico da altura e também possibilitar o ajuste da profundidade de corte diretamente na ferramenta.

4 _{Na configuração do torno Moore/LMP com base q o sub-sistema fixação do porta-ferramenta apresenta}

a b c Figura 2.8 – Concepção 1

O sub-sistema fixação da ferramenta usa restrições geométrica para fixar uma ferramenta de seção circular e ainda possui guias de deslizamento que permitem que a quina da ferramenta seja rotacionada, isolando um defeito no gume ou permitindo procurar uma região de maior dureza no diamante. Sendo assim, uma única peça realiza duas funções.

A concepção 2 (Figura 2.9) também é para ser instalada na base original do torno e possui algumas características comuns a diversos porta-ferramentas comerciais. Como destaque, o ajuste grosseiro da altura da ferramenta é feito através de uma guia de deslizamento e o ajuste fino através de uma guia flexível angular.

a b c

Figura 2.9 – Concepção 2

A ferramenta, fixada através de parafusos, está conectada a um dispositivo que permite que a mesma tenha mais liberdade de deslocamento, o que ajuda a isolar uma região do gume.

Essa concepção incorpora uma idéia de redução de movimento tipo atuador-mola e alavanca5. O ajuste grosseiro da altura da ferramenta (através de guias de deslizamento) foi concebido para ser operado com alguma espécie de batente (bloco padrão, parafuso micrométrico) com o objetivo de colocá-la próxima à altura correta. A Figura 2.10 apresenta a concepção montada sobre o torno Moore/LMP

Figura 2.10 – Concepção 2 sobre torno Moore/Lmp

A concepção 3 (Figura 2.11) é uma opção compacta, própria para ser operada por exemplo sobre uma base q. Como características dessa concepção, há o uso novamente de guias de deslizamento para executar o ajuste macrométrico da altura da ferramenta. A diferença nessa concepção é que o atuador (parafuso micrométrico/diferencial) é integrado com o macroposicionamento da altura. Por sua vez, o sistema de ajuste fino, usando guias flexíveis lineares e concebido para operar com um atuador piezelétrico, faz parte da mesma peça (Figura 2.11c). O sistema de fixação da ferramenta (diretamente por parafusos) é simples e do tipo normalmente utilizado em tornos. Apesar de não permitir isolar uma determinada região do gume, pois não rotaciona a ferramenta, o ângulo de saída do cavaco pode ser modificado, pois todo o conjunto de fixação da ferramenta pode ser deslocado angularmente para cima ou para baixo (arfagem).

O inconveniente dessa concepção é que a ferramenta não é instalada simetricamente em relação ao porta-ferramenta, sendo necessário um dispositivo auxiliar para o correto posicionamento da mesma sobre uma base q.

a b c Figura 2.11 – Concepção 3

A Figura 2.12 apresenta a concepção instalada sobre o torno Moore/LMP operando com uma base q.

Figura 2.12 – Concepção 3 sobre torno Moore/LMP com base q

A concepção 4 (Figura 2.13) também é um modelo compacto, bom para a configuração R-q do torno Moore/LMP (Figura 2.14). O ajuste macrométrico da altura é executado por guias de escorregamento e integrado com o atuador. O ajuste micrométrico é feito por uma guia flexível angular e acionado por um atuador piezelétrico. A ferramenta é fixada por meio de restrição geométrica e parafusos e não possui qualquer outro dispositivo de ajustagem.

a b c Figura 2.13 – Concepção 4

Figura 2.14 – Concepção 4 sobre torno Moore/Lmp com base q

Por fim, a concepção 5 (Figura 2.15) ,devido as suas dimensões, é mais apropriada para a base original do torno (ranhuras T).

O ajuste macrométrico da altura é feito através de guias de deslizamento, posicionadas através do uso de parafuso micrométricos ou bloco-padrão. O ajuste micrométrico da altura é realizado por elementos flexíveis lineares (mancal de mola) e acionado por um fuso em contato com um sistema de redução de movimento, que também se encarrega de transformar um movimento horizontal em vertical. O sistema de fixação da ferramenta permite rotação do gume. Essa concepção foi baseada em um modelo comercial de porta-ferramenta projetado para operar em tornos de ultraprecisão (concepção original da Nanotechnology/Moore).