BR0309737B1 - método para produzir um compacto de metal pulverizado em um conjunto de punção e matriz, e cabeça de corte. - Google Patents
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Description
"MÉTODO PARA PRODUZIR UM COMPACTO DE METALPULVERIZADO EM UM CONJUNTO DE PUNÇÃO E MATRIZ, E CABEÇADE CORTE"
Campo da Invenção
Esta invenção diz respeito a ferramentas de corte que têm canaisde refrigerante internos e particularmente a ferramentas de corte, ou cabeças decorte desanexáveis para ferramentas de corte, feita por formação por prensagem esintetização de pós de carbeto.
Fundamentos da Invenção
Em muitas operações de formação de cavaco de trabalho emmetal é desejável fornecer um refrigerante diretamente na aresta de trabalho. Oobjetivo do refrigerante não é apenas resfriar a aresta de trabalho, mas tambémauxiliar na remoção do cavaco. A maneira mais direta e fácil de se fabricar canaisde refrigerante é por meio de furos direcionados axialmente. Isto pode ser feitosimplesmente abrindo-se um furo central, ou dois furos paralelos direcionadosaxialmente na ferramenta. Furos com canais torcidos ou helicoidais também sãousadas. Em furos feitos com pastilhas de corte substituíveis e espaçadas emdiferentes distâncias radiais do eixo de rotação, é desejável direcionar a aberturade saída para as pastilhas de corte. Na patente US 5.676.499 está descrito umprocesso em que furos diretos são abertos em diferentes distâncias radiais em umapeça em bruto cilíndrica. A parte intermediária da peça em bruto é então aquecidae torcida, originando canais formados espiralmente. No final do processo, canaisde saída são perfurados em um ângulo com a linha de centro da perfuração,resultando em aberturas de saída que são espaçadas em diferentes distânciasradiais da linha de centro, nas proximidades das pastilhas de corte.
Um outro método para se obterem canais de refrigerante de formacomplexa é usar um núcleo, tal como cobre ou cera, em um corpo de pó e entãosintetizar. O núcleo pode ter qualquer forma desejada. Durante a operação desintetização, o núcleo desaparece nos poros do corpo pulverizado por meio deinfiltração, deixando uma cavidade com configuração correspondente à forma donúcleo.
Todos os métodos da tecnologia anterior envolvem processos demúltiplos estágios que são tanto demorados como caros.
Portanto, é um objetivo da presente invenção fornecer um métodopara fabricar ferramentas de corte com canais de refrigerante por meio deformação por prensagem e sinterização de pós de carbeto, superando ao mesmotempo as desvantagens supramencionadas.
E também um objetivo da presente invenção fornecer umaferramenta de corte que seja fabricada pelo método da presente invenção.
Sumário da Invenção
De acordo com a presente invenção é provido um método paraproduzir um compacto de metal pulverizado em um conjunto de punção e matriz,o compacto de metal pulverizado tendo um furo, pelo menos um recesso e pelomenos uma abertura que faz a comunicação entre o furo e pelo menos um recesso,o método compreendendo as etapas de:
(i) fornecer um punção superior que tem uma extremidadedianteira com pelo menos um primeiro componente saliente;
(ii) fornecer um punção inferior que tem uma extremidadedianteira com pelo menos um segundo componente saliente;
(iii) posicionar os punções superior e inferior em uma matriz coma extremidade dianteira do punção superior voltada para a extremidade dianteirado punção inferior e com um pó de metal entre eles;
(iv) compactar o pó de metal pressionando os punções superior einferior um em direção ao outro até que pelo menos um primeiro componente
saliente apóie pelo menos um segundo componente saliente em pelo menos umaregião de contato, em que o furo é formado por um volume de espaço delimitadopor pelo menos um segundo componente saliente entre os punções superior einferior e a pelo menos uma abertura é formada na pelo menos uma região decontato; e
(ν) remover o punção superior e ejetar o compacto de pó metálico
da matriz.
De acordo com uma modalidade preferida, o pó metálicocompreende um carbeto cimentado e um ligante.
Tipicamente, o carbeto cimentado é carbeto de tungstênio e oligante é cobalto.
Caso desejado, o método compreende uma etapa adicional desintetizar o compacto de pó metálico.
De acordo com uma aplicação específica, o segundo componentesaliente é cilíndrica, na forma de uma haste.
Ainda se desejado, o método compreende uma etapa adicional deretificar o compacto de pó de metal sintetizado.
Preferivelmente, a etapa adicional de retificar produz arestas decorte em uma parte de corte do compacto de pó metálico.
Caso desejado, a etapa adicional de retificar também produz umarosca de parafuso externa em uma parte de montagem do compacto de pómetálico.
E também provida, de acordo com a presente invenção, umacabeça de corte para uma ferramenta de corte de metal que compreende umcompacto de pó de metal, produzida de acordo com o método apresentado.
Descrição Resumida dos Desenhos
Para um melhor entendimento a invenção será agora descrita,apenas a título de exemplo, com referência aos desenhos anexos, em que:
A figura 1 é uma vista em perspectiva de uma cabeça de cortepara uma ferramenta de corte de metal, produzida a partir de um compacto demetal pulverizado de acordo com a presente invenção;
A figura 2 é uma vista em perspectiva de um compacto de metalpulverizado produzido em um conjunto de punção e matriz de acordo com apresente invenção;
A figura 3 é uma vista seccional transversal em perspectiva lateralde um punção inferior de acordo com a presente invenção;
A figura 4 é uma vista em perspectiva de um punção superior deacordo com a presente invenção;
A figura 5 é uma vista seccional transversal lateral de um conjuntode punção e matriz de acordo com a presente invenção.
Descrição Detalhada da InvençãoA atenção se volta primeiro para a figura 1 que mostra umacabeça de corte 10 para uma ferramenta de corte de metal. Tipicamente, aferramenta de corte compreende um cabo da ferramenta (não mostrado) no qual acabeça de corte 10 é presa. A cabeça de corte tem extremidades dianteira e traseira12, 14 e um eixo longitudinal A que as atravessa. A cabeça de corte 10compreende uma parte de corte 16 formada integralmente com uma parte demontagem 18. A parte de montagem 18 é provida com uma rosca de parafusoexterna 20. Um furo direcionado axialmente 22, tendo uma superfície do furo 24,estende-se de perto da extremidade dianteira 12 até a extremidade traseira 14,abrindo-se na extremidade traseira 14 em uma abertura do furo 26. A parte decorte 16 é provida com seis arestas de corte 28. Cada aresta de corte 28 é formadana interseção da superfície de saída 30 e uma superfície de folga 32. Adjacente acada superfície de saída fica um canal de cavacos 34. Adjacente à extremidadedianteira 12 da cabeça de corte 10 existe associado com cada canal de cavacos 34um recesso da cabeça de corte tipo cunha 36 que se abre no canal de cavacos 34 ena extremidade dianteira 12 da cabeça de corte 10. Em uma parte radialmenteinterna de cada recesso da cabeça de corte 36 existe uma abertura 38. A abertura38 fica adjacente à extremidade dianteira 12 da cabeça de corte 10, masaxialmente deslocada para trás desta. Cada abertura 38 comunica entre o recessoda cabeça de corte 36 e o furo 22, e coincide geometricamente com a superfície dofuro 24. O furo 22 forma um canal de refrigerante e, portanto, o fluido refrigeranteque entra no furo 22 pela abertura do furo 26 atravessará o furo 22 axialmente esairá do furo 22 através das aberturas 38. Conseqüentemente, as aberturas 38formam aberturas de saída do furo 22 para distribuir fluido refrigerante nasproximidades das arestas de corte.
Cada recesso da cabeça de corte tipo cunha 36 compreende umaparede interna 40, duas paredes laterais 42 e uma parede traseira 44. A paredeinterna 40 estende-se da abertura 38 até a extremidade dianteira 12 da cabeça decorte IOe fica alinhada com a abertura 38. A parede traseira 44 estende-se entre asduas paredes laterais 42 e também se estende radialmente para fora da abertura 38.
As paredes laterais 42 estendem-se axialmente da parede traseira 44 até aextremidade dianteira da cabeça de corte 10, e radialmente para fora da abertura38 e da parede interna 40. Os seis recessos da cabeça de corte tipo cunha 36dividem a extremidade dianteira 12 da cabeça de corte 10 em uma estruturasimétrica que tem seis protuberâncias da cabeça de corte tipo cunha idênticas 46,com um recesso da cabeça de corte tipo cunha 36 entre cada par de protuberânciasda cabeça de corte adjacentes 46. Cada protuberância da cabeça de corte 46 temuma superfície dianteira 48 coincidente com a extremidade dianteira 12 da cabeçade corte 10. Uma vez que, para cada recesso da cabeça de corte, a abertura 38coincide geometricamente com a superfície do furo 24 e, uma vez que a paredeinterna 40 estende-se da abertura 38 até a extremidade dianteira 12 da cabeça decorte 10 e fica alinhada com a abertura 38, portanto, uma região circular 50 éformada no centro da extremidade dianteira da cabeça de corte 12. A regiãocircular 50 tem um diâmetro igual ao diâmetro do furo 22.
De acordo com a presente invenção a cabeça de corte 10 éproduzida como um corpo integral a partir de um compacto de metal pulverizado52 por meio de formação por prensagem e sinterização de um pó de metal. Aatenção se volta agora para a figura 2, que mostra o compacto de metalpulverizado 52 obtido por formação por prensagem e sinterização de um carbetocimentado e um ligante. Tipicamente, o carbeto cimentado é carbeto de tungstênioe o ligante é cobalto, A cabeça de corte 10 é obtida a partir do compacto demetal pulverizado 52, retificando-se adequadamente o compacto de metalpulverizado 52, para produzir os canais de cavacos 34, as arestas de corte 28,as características associadas na parte de corte 16, e a rosca do parafuso 20 naparte de montagem 18.
O compacto de metal pulverizado 52 é produzido com recessosmaiores 54, em relação ao tamanho dos recessos da cabeça de corte 36, na suaextremidade dianteira 56. Cada recesso ampliado 54 compreende a parede interna40 e a abertura 38, idênticas a aquelas do recesso da cabeça de corte 36 e paredeslaterais ampliadas 58 e uma parede traseira ampliada 60 similar às paredes lateraise traseiras 42, 44 do recesso da cabeça de corte 36, a única diferença sendo que asparedes laterais e traseira 58, 60 estendem-se radialmente mais do que as paredeslaterais e traseira 42, 44 do recesso da cabeça de corte 36, Cada abertura 38comunica entre um dado recesso ampliado 54 e o furo 22. Percebe-se, comparadoas figuras 1 e 2, que, por causa da retifica dos canais de cavacos 34, uma seçãoradialmente externa dos recessos maiores 54 será removida, por meio do que osrecessos da cabeça de corte 36 serão obtidos.
A atenção volta-se agora para as figuras 3 a 5. Um conjunto depunção e matriz 62 compreende um punção superior 64 e um punção inferior 66localizados em uma matriz 68. O punção inferior 66 tem uma extremidadedianteira 70 que compreende uma haste cilíndrica central 72 que sai de uma basecilíndrica 74 ambas as quais são concêntricas com um invólucro cilíndrico 76. Oinvólucro cilíndrico 76 envolve e apóia a base cilíndrica 74 e sobrepõe uma parteinferior da haste 72. A região de sobreposição 78 entre o invólucro cilíndrico 76 ea haste 72 define a geometria da parte de montagem 18, antes da retifica. Opunção superior 64 tem uma extremidade dianteira 80 que compreende seisprotuberâncias do punção superior tipo cunha espaçadas 82 separadas pelosrecessos do punção superior 84. As protuberâncias do punção superior 82 e a haste72 formam, respectivamente, primeiro e segundo componentes salientes. Ageometria da extremidade dianteira 80 do punção superior 64 é o negativo dageometria da extremidade dianteira 56 do compacto de metal pulverizado 52.Conseqüentemente, durante a prensagem de um pó de metal entre os punçõessuperior e inferior, as protuberâncias do punção superior 82 formarão nocompacto de metal pulverizado 52 os recessos maiores 54, os recessos do punçãosuperior 84 formarão no compacto de metal pulverizado 52 as protuberâncias dacabeça de corte tipo cunha 46. Um recesso circular central 86 no punção superior64 juntamente com a haste 72 formarão a região circular 50 no centro daextremidade dianteira 12 do compacto de metal pulverizado 52. Conformemostrado na figura 5, a haste 72 fica localizada no recesso circular central 86 nopunção superior durante a prensagem do pó de metal. O diâmetro da haste 72 éapenas ligeiramente menor do que o diâmetro do recesso circular central 86 nogeral menos de um centésimo de um milímetro e preferivelmente menos de cercade cinco centésimos de milímetro. Isto garante, por um lado, que a haste 72 podeentrar no recesso circular central 86 e, por outro lado, que as protuberâncias dopunção superior 82 apoiarão a haste 72. Na figura 4, uma linha 88 foi traçada emuma superfície interna 90 das protuberâncias do punção superior 82 para marcar aprofundidade de penetração da haste 82 no recesso circular central 86. Se aprofundidade de penetração for h e a profundidade total do recesso circular central86 for H, então a altura axial da abertura 38 será h e a espessura axial da regiãocircular 80 na entrada da extremidade dianteira do compacto de metal pulverizado52 será H-h. A região de contato 92 entre a haste 72 e a superfície interna 90 deuma dada protuberância do punção superior 92 é a região entre a linha marcada 88e a extremidade dianteira 80 do punção superior 64. As regiões de contato 92definem e criam as aberturas 38, e o volume de espaço delimitado pela haste 72entre os punções superior e inferior 64, 66 define e cria o furo 32. Fica claro queuma ou ambas as superfícies de contato podem ser côncavas na região de contato.Em um caso desses, em vez de uma região de contato existirá uma linha fechadaequivalente de contato, que definirá a abertura.Um método direto para produzir uma cabeça de corte 10 para umaferramenta de corte foi descrito. O método envolve o uso de um punção inferior66 que tem uma haste saliente 72 que cria o furo (canal de refrigerante) 22. Umaabertura típica (abertura de saída para o canal de refrigerante) é formadaprojetando-se o processo de prensagem de uma maneira tal que, quando o pó demetal for compactado, uma região de contato seja criada entre a haste 72 e opunção superior 60. Esta região de contato será a abertura típica 38. Em outraspalavras, a cabeça de corte 10 para uma ferramenta de corte pode ser produzidacom um canal de refrigerante 22 com aberturas de saída 38 simplesmente porformação por prensagem de um pó de metal sem o uso de nenhum dispositivoauxiliar.
Nota-se que o punção superior 64 compreende um primeirocomponente do punção superior 64' e um segundo componente do punçãosuperior 64". O segundo componente do punção superior 64" é conectado a umahaste de empurrar 64" que pode mover-se livremente através de uma regiãocentral do primeiro componente do punção superior 64'. Isto é por conveniência afim de remover qualquer pó compactado que de vez em quando se entope nosrecessos do punção superior 84.
Embora a presente invenção tenha sido descrita com um certograu de particularidade, deve-se entender que várias alterações e modificaçõespodem ser feitas, sem fugir do espírito ou escopo da invenção, na formareivindicada a seguir.
Claims (10)
1. Método para produzir um compacto de metal pulverizado (52)em um conjunto de punção e matriz (62), o compacto de metal pulverizado (52)tendo um furo (22), pelo menos um recesso (54) e pelo menos uma abertura (38)que proporciona comunicação entre o furo (22) e o pelo menos um recesso (54),caracterizado pelo fato de compreender as etapas de:(i) fornecer um punção superior (64) que tem uma extremidadedianteira (80) com pelo menos um primeiro componente saliente (82);(ii) fornecer um punção inferior (66) que tem uma extremidadedianteira (70) com pelo menos um segundo componente saliente (72);(iii) posicionar os punções superior e inferior (64, 66) em umamatriz (68) com a extremidade dianteira (80) do punção superior (64) voltada para extremidade dianteira (70) do punção inferior (66) e com um pó de metal entreeles;(iv) compactar o pó de metal pressionando os punções superior einferior (64, 66) um em direção ao outro até que pelo menos um primeirocomponente saliente (82) apóie pelo menos um segundo componente saliente (72)em pelo menos uma região de contato (92), em que o furo (22) é formado por umvolume de espaço delimitado por pelo menos um segundo componente saliente(72) entre os punções superior e inferior (64, 66) e pelo menos uma abertura (38) éformada na pelo menos uma região de contato (92); e,(v) remover o punção superior (64) e ejetar o compacto de pómetálico da matriz (68).
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o pó de metal compreende um carbeto cimentado e um ligante.
3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelofato de que o carbeto cimentado é carbeto de tungstênio e o ligante é cobalto.
4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o segundo componente saliente (72) é cilíndrico, na forma de umahaste.
5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de compreender uma etapa adicional de sintetizar o compacto de pó metálico.
6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelofato de compreender uma etapa adicional de retificar o compacto de pó de metalsinterizado.
7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelofato de que a etapa adicional de retificar produz arestas de corte (28) em uma partede corte (16) do compacto de pó de metal.
8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelofato de que a etapa adicional de retificar também produz uma rosca de parafusoexterna (20) em uma parte de montagem (18) do compacto de pó de metal.
9.
Cabeça de corte (10) para uma ferramenta de corte de metal,que compreende um compacto de pó de metal produzido pelo método definido emqualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que tem pelomenos um recesso (36) em forma de cunha que compreende uma parede interna(40) rente com uma abertura (38), duas paredes laterais (42) e uma parede traseira(44), a parede interna (40) estendendo-se desde a abertura (38) até umaextremidade frontal (12) da cabeça de corte, a parede traseira (44) estendendo-seentre as duas paredes laterais (42) e também estendendo-se radialmente para fora apartir da abertura (38), e as paredes laterais (42) estendendo-se axialmente a partirda parede traseira (44) até a extremidade frontal (12) da cabeça de corte (12) eradialmente para fora a partir da abertura (38) e da parede interna (40).
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