ES2222637T3 - Insercion de corte orientable para fresa radial. - Google Patents
Insercion de corte orientable para fresa radial.Info
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Abstract
PIEZA INTERMEDIA CORTADORA QUE CONSTA DE UNA SUPERFICIE SUPERIOR PARA VIRUTAS (16), UNA SUPERFICIE INFERIOR (17) Y CARAS LATERALES (18,19) ENTRE ELLAS. LA PIEZA INTERMEDIA TIENE EN CADA UNA DE LAS CARAS EXTREMAS PARTES QUE SOBRESALEN AXIALMENTE (22,23), CADA UNA CON UNA CARA BISELADA (26,27). SE DISPONEN LOS BORDES CORTADORES PRINCIPALES EN LA INTERSECCION ENTRE LA SUPERFICIE PARA VIRUTAS (16) Y LAS LATERALES (18,19). SE DISPONE EN CADA SUPERFICIE LATERAL UNA SUPERFICIE DE HUELGO (30) FORMADA SOBRE UNA PARTE SOBRESALIENTE (31) QUE, MEDIANTE UN HUELGO ESCALONADO SE PROLONGA HACIA UNA SUPERFICIE SECUNDARIA DE HUELGO RETORCIDA EN HELICE, CUYO ANGULO PARA VIRUTAS AUMENTA CON LA PROFUNDIDAD CORTADORA CRECIENTE. VISTA LA PIEZA INTERMEDIA CORTADORA EN PLANTA, LA CARA BISELADA ESTA ORIENTADA EN ANGULO RECTO HACIA EL BORDE PRINCIPAL DE CORTE (24,25). GRACIAS A ESTA EJECUCION DE LA INVENCION SE LOGRA UN ANGULO DE BORDE FUNCIONAL CONSTANTE A LO LARGO DE UNA LINEA DE BORDE EN FORMA DE ONDA QUE, COMBINADA CON EL HUELGO ESCALONADO Y UN GRAN ANGULO POSITIVO AXIAL ( AL ), PERMITE UNA MAYOR PRECISION CUANDO SE MECANICE EL REBORDE DE 90 GRADOS DE UNA PIEZA, LO QUE CONTRIBUYE A UN DESGASTE MAS UNIFORME A LO LARGO DEL BORDE PRINCIPAL DE CORTE Y A UNA VIDA DE LA PIEZA INTERMEDIA MAS LARGA.
Description
Inserción de corte orientable para fresa
radial.
La presente invención se refiere a un nuevo tipo
de inserto de corte prismático alargado para aplicación en fresas
radiales rotativo a fin de mecanizar piezas de trabajo metálicas
según el preámbulo de la reivindicación 1. En particular, la
invención se refiere a un nuevo tipo de inserto de corte para
fresas radiales a fin de permitir mecanizar con mayor precisión un
resalto a 90 grados.
El desarrollo de insertos de fresado para fresas
radiales, generalmente fabricadas a partir de prensado y
sinterización de un material de corte en forma de polvo, se
concentra hoy en bordes de corte con ángulos de saliente positivos,
puesto que éstos mostraron la capacidad de reducir las fuerzas de
corte y el suministro de potencia necesario en una máquina
herramienta, al mismo tiempo que con ello se pueden disminuir las
vibraciones no deseadas. Con frecuencia tiene la finalidad de
proporcionar a la herramienta una geometría que implica un ángulo
axial positivo y simultáneamente un ángulo radial negativo. En
determinados casos, se puede utilizar también una combinación de
ángulo positivo axial y ángulo radial de cero grados a fin de
obtener una viruta helicoidal que da lugar al mejor transporte de
viruta. El inserto de corte se sujeta habitualmente con un tornillo
de enclavamiento central a fin de proporcionar sin problemas las
mejores posibilidades para el transporte de la viruta.
Una de las desventajas de las inserciones
idexables habituales para las fresadoras de extremo ha sido que no
permiten el mecanizado de un resalto a 90 grados de una pieza de
trabajo con la exactitud deseada. El problema con este tipo de
mecanizado es que la pared de la pieza de trabajo no resulta
totalmente perpendicular. Como solución a este problema, se ha
propuesto usar un inserto de corte cuyos bordes de corte estén
curvados en espiral. El documento
EP-A-416 901 muestra y describe una
herramienta de este tipo. Con bordes espirales como éstos, el borde
de corte puede acoplarse con mayor facilidad con la pieza de
trabajo con una curva inclinada de la fuerza de corte hasta un
valor máximo que está por debajo del que se consigue con un borde
de corte recto. La herramienta ha obtenido de esta manera una
estabilidad algo mejor, al mismo tiempo que la tendencia de las
vibraciones de la herramienta se ha reducido en cierto modo.
A la vista de esto, es un objeto de la invención
lograr una herramienta de corte modificada del tipo que se describe
en el documento EP-A-416.901, con
optimización geométrica mejorada, lo cual implica un ángulo
funcional constante combinado con una zona de despeje escalonada a
lo largo de una línea de borde en forma de onda destinada a ser
montada con una inclinación axial grande en la herramienta. Las
características específicas del inserto de corte según la invención
se han definido en las reivindicaciones anexas.
Es otro objeto de la invención conseguir una
herramienta de fresado que resulte útil para el mecanizado de un
resalto a 90 grados que además sea útil para el mecanizado axial, la
denominada rampa de acuerdo, es decir, una herramienta que mecaniza
la pieza de trabajo en ambas direcciones, axial y radial.
La invención se describirá a continuación con más
detalle en relación con los dibujos anexos, en
los cuales
los cuales
La Fig. 1 muestra una vista lateral de un cuerpo
de fresado con un inserto de corte sujeto según la invención.
La Fig. 2 muestra otra vista lateral de la
herramienta según la Fig. 1.
La Fig. 3 muestra una vista en planta del inserto
de corte según la invención.
La Fig. 4 muestra una vista lateral del inserto
de corte de la Fig. 3.
La Fig. 5 muestra una vista en corte a lo largo
de la línea V-V de la Fig. 3.
La Fig. 6 muestra una vista por el extremo del
inserto de corte de la Fig. 1.
La Fig. 7 muestra una vista en perspectiva del
inserto de corte de la Fig. 1.
La Fig. 8 muestra una vista en planta del inserto
de corte.
La Fig. 9 muestra una vista en corte a lo largo
de la línea H-H de la Fig. 8.
La Fig. 10 muestra una vista en corte a lo largo
de la línea L-L de la Fig. 8, y
La Fig. 11 muestra una vista lateral de un cuerpo
de fresado en mecanizado tanto en dirección axial como radial.
En la figura 1-2 se ilustra una
realización de una fresa de extremo, que está provista de una
inserción 13 indexable prismática alargada según la invención. Un
inserto de este tipo se fabrica mediante un método de prensado
directo en el cual primero se da la forma deseada en una prensa a
un polvo de conformación de carburo cementado y luego es sinterizado
en un horno a una temperatura superior a 1000ºC. La contracción
obtenida en la sinterización es algo que debería ser considerado al
dimensionar el dispositivo de prensado. La fresa de extremo
comprende un cuerpo 10 de forma esencialmente cilíndrica, cuya parte
posterior superior (no representada) es cónica y está destinada a
ser agarrada en una mandíbula o husillo de una máquina herramienta
por medio de la cual el cuerpo puede ser puesto en rotación
alrededor de un eje central CL. La parte delantera de la fresa de
extremo tiene un número de entrantes 11 espaciados alrededor de la
periferia, cada uno de los cuales tiene una bolsa 12 confinada por
una superficie 14 de soporte inferior y una o más superficies de
soporte laterales que surgen de la misma para recibir un inserto 13
indexable sujeto en forma que puede desprenderse en una posición de
trabajo en la misma. Alternativamente, se puede apilar axialmente
en bolsas correspondientes en dicho cuerpo de fresado un número de
insertos de corte.
La superficie inferior 14 de dicha bolsa 12 está
dotada de un eje longitudinal que forma un ángulo axial \alpha
positivo al mismo tiempo que está dotada de un ángulo radial
negativo desde un plano radial. El inserto indexable 13 está
destinado preferiblemente a ser sujetado en dicha bolsa 12 por
medio de un tornillo de fijación (no representado) que se recibe a
través de una abertura central 15 del inserto y encajado mediante
rosca en el cuerpo de fresado 10. El tamaño de este ángulo axial
\alpha positivo debería ser escogido en el intervalo de
0-20º, adecuadamente 5-15º. El
ángulo axial \alpha positivo permitirá que las virutas se
levanten con facilidad y se expulsen de la pieza de trabajo.
El inserto indexable 13 está formado
esencialmente por un paralelogramo que incluye dos caras laterales
rectangulares esencialmente paralelas, la cara superior 16 y la
superficie inferior 17, las cuales superficies pueden separarse
angularmente entre sí, tal como se indica en la Fig.
2-3. Entre dichas caras superior e inferior se
extienden dos superficies laterales longitudinales 18,19 y dos caras
extremas 20, 21, esencialmente en forma perpendicular orientadas
desde dichas caras superior e inferior en las que dichas
superficies laterales 18, 19 tienen extensiones longitudinales
considerablemente mayores que las caras extremas 20, 21 que se
extienden lateralmente. Estas superficies laterales 18, 19 están
generalmente inclinadas en ángulo agudo desde la cara superior 16 y
en ángulo obtuso desde la superficie inferior 17. Las caras extremas
situadas en esquinas opuestas diametralmente están previstas de
porciones 22, 23, que sobresales axialmente desde el resto de dicha
inserción. Cada una de las líneas de intersección entre la
superficie lateral 18, 19 y la superficie superior 16 del inserto de
corte forma un borde de corte principal 24 y 25 respectivamente,
mientras que las intersecciones entre dichas porciones 22, 23 y la
superficie superior 16 constituyen caras de chaflán 26 y 27
formadas esencialmente perpendiculares respecto a dichos bordes de
corte principales de dichas partes sobresalientes 22 y 23
respectivamente destinadas a aplanar la superficie mecanizada y
lograr un acabado superficial mejorado. Los bordes de corte
principales y dichas caras de chaflán están separados en cada
esquina mediante bordes de esquina 28 y 29 respectivamente,
redondeados suavemente, cuya curvatura se escoge de tal manera que
durante el mecanizado de la pieza de trabajo se obtiene una porción
curvada con radio de 0,4-6,4 mm. A fin de lograr
esto, los bordes de ángulo 28, 29 tienen una forma tal que el radio
más próximo al borde de corte principal recto y la cara de chaflán
26, 27 es algo mayor que la porción curvada entre ambos.
Como se muestra mejor, por ejemplo en la Fig. 3,
hay una porción 27a de borde curvado suavemente, adyacente a la
cara de chaflán 27. Esta porción de borde 27a está destinada a ser
un borde activo en hacer rampas de acuerdo axiales y en taladrado.
Este radio curvado se hace sucesivamente mayor en las posiciones más
remotas de la cara de chaflán 27. Se dispone un borde X1, X2 de
rampas de acuerdo separado en unión al borde curvado R1 que forma
una transición a la porción 26a. El tamaño del borde de corte R1 y
R2 debería ser de 0.4-6,0 mm.
Es distintivo que las superficies laterales
longitudinales 18, 19 están diseñadas con anchura creciente hacia
la esquina de corte activo de forma que las esquinas de corte
curvado 28, 29 se sitúan en una porción elevada del inserto de
corte. El inserto de corte se forma simultáneamente de tal manera
que tanto las superficies laterales 18, 19 como las caras extremas
20, 21 aparecen con un ángulo de despeje positivo a lo largo de la
totalidad del borde de corte en relación a la cara superior 16 del
inserto de corte. Además, es distintivo que las superficies
laterales 18, 19 del inserto de corte aparecen con las superficies
primarias de despeje 30 en forma de onda a lo largo del borde de
corte principal 24 (en forma similar a lo largo del borde de corte
25), con una gran inclinación axial desde una cara 21 de borde y
hacia abajo hacia la otra cara extrema 20. Debe observarse que esta
superficie primaria de despeje 30 está provista en una porción 31
que sobresale lateralmente del resto del inserto, el cual, mediante
una zona de despeje escalonada con cierto radio, se extiende en una
segunda superficie de despeje secundaria 18 retorcida
helicoidalmente, formada de tal modo que su ángulo de despeje
aumenta con una profundidad de corte creciente. La superficie de
despeje primaria 30 está formada con una anchura esencialmente
constante a lo largo de toda su longitud.
La forma detallada de la cara superior 16 del
inserto aparece más próxima en la Fig. 6-7. En
ella, la cara superior tiene una región central en entrante
alrededor del orificio central 15. Desde esta región y en dirección
hacia ambas caras extremas curvadas se extienden superficies de
inclinación 32 y 33. Tal como se muestra mejor en la Fig. 7, la
cara superior está confinada por un chaflán 34 de refuerzo plano que
se extiende circunferencialmente, cuya anchura ha sido ampliada con
fines de clarificación. Este chaflán 34 forma a lo largo del borde
de corte principal un ángulo agudo con la superficie de despeje
primaria 30 tal como se muestra en la Fig. 8-10,
adecuadamente de una magnitud de 75-90º,
preferiblemente de 84-89º. Sin embargo, el chaflán
34 de refuerzo a lo largo de la cara de bisel 26, 27 debe formar un
ángulo más agudo con la superficie de despeje 21a, situada junto a
la cara de bisel 26, 27. este ángulo más agudo debería situarse en
el intervalo de 70-80º. Las superficies de
inclinación de la cara superior que conectan una intersección con
las superficies laterales longitudinales 18, 19, y la forman,
tienen una forma de superficies planas 35 y 36 inclinadas
oblicuamente hacia arriba. Entre las superficies de inclinación 33 y
35 se dispone una superficie 37 sustancialmente plana que se sitúa
en entrante respecto a las superficies que la rodean, estando
inclinada dicha superficie hacia abajo mientras tiene una anchura
creciente hasta las esquinas y de manera correspondiente existe una
superficie 38 estrecha similar inclinada hacia abajo, hacia el
centro del inserto, en dirección diametralmente opuesta. Ambas
superficies estrechas 37, 38 conectan con una superficie plana en
entrante situada alrededor del orificio central 15 que es plana y
paralela a la superficie inferior 17. Gracias a esta disposición
con partes de superficie alternadas en saliente y en entrante en
casi conexión con la esquina de corte activa, se ha hecho posible
conseguir una forma optimizada de la viruta, de tal manera que se
rompa con mayor facilidad y se pueda retirar más fácilmente de la
pieza de trabajo. Tal como se muestra también en la Fig.
6-7, la parte superior de la cara extrema 20 se
forma como una superficie de despeje 20', la cual bajo ángulo agudo
forma una intersección con el chaflán 34 de refuerzo superior. La
porción 40 de superficie, de la cara extrema 20, la cual conecta al
borde de corte secundario 26, tiene, sin embargo, la forma de una
superficie plana, la cual se extiende como una superficie no
interrumpida desde la cara 16 de la parte superior a la superficie
inferior 17.
En las figuras 8-10 se ilustra el
inserto de corte por un número de vistas en sección, a partir de
las cuales aparecería con mayor detalle el contorno de la cara
superior 16. El contorno retorcido helicoidalmente del chaflán 34 de
refuerzo superior y la superficie 35 de viruta en conexión con el
mismo a lo largo del borde de corte principal 24 aparecerían en la
misma así como una forma retorcida helicoidalmente correspondiente
de la superficie primaria de despeje 30. De esta manera será obvio
que el ángulo \beta constituye el ángulo entre la superficie
primaria de despeje 30 y una normal a la superficie inferior 17.
Varía de manera tal que se hace más pequeño en la sección
H-H y luego aparece con un valor mayor en la sección
L-L. El tamaño del ángulo \beta debería ser
0-25º. Esto significa que después de ser
funcionalmente sujeto en el cuerpo de fresado se obtiene un ángulo
de despeje constante que hace que el desgaste del chaflán sea
uniforme. El ángulo de inclinación \gamma, sin embargo, permanece
constante. Se designa por \theta el ángulo entre las superficies
30 y 35 y se designa por \sigma el ángulo entre las superficies
34 y 30. De aquí se deduce que los ángulos \gamma, \theta y
\sigma permanecen constantes en todas las secciones transversales
a lo largo del borde de corte principal. Con ello se logra siempre
una formación de viruta uniforme a lo largo de cada sección
transversal del borde de corte principal que da una resistencia de
borde aumentada que contribuye a extender la vida de la herramienta
del inserto de corte.
En la Fig. 11 se muestra como la herramienta de
fresado con inserto de corte de acuerdo con la invención resulta
útil para hacer rampas de acuerdo tales que se hace posible la
superficie de rampa de acuerdo con cierto ángulo de inclinación,
oblicuamente hacia abajo a la derecha de la figura. Los bordes de
corte que son operativos se designan más oscuramente en la Fig. 3 y
se denominan X1, X2 así como 27a, 27b.
Gracias a la disposición anterior con ángulo de
borde funcional constante a lo largo de un borde de forma ondulada
combinado con despeje escalonado y un gran ángulo axial \alpha, se
ha hecho posible establecer la precisión deseada cuando se realiza
un resalto a 90º en la pieza de trabajo. Se alcanza un desgaste
uniforme del chaflán a lo largo del borde de corte principal, lo
cual ayuda a prolongar la vida de la herramienta. Simultáneamente,
la formación de viruta resulta favorable y la mecanización puede
efectuarse con fuerzas de corte moderadas. Además, una herramienta
de este tipo ha resultado adecuada para realizar un mecanizado
apropiado por interpolación circular de tal manera que se hace
posible una superficie en rampa de acuerdo con un ángulo de
inclinación hasta de aproximadamente 10º. Otro efecto es que se
limitan los incrementos de la aparición de entallas o de desgaste
con chispas del borde de corte. Por tanto se limita también la
desventaja de fuerzas de corte, de otro modo crecientes, durante el
mecanizado, y contribuye adicionalmente a un aumento en la vida de
la herramienta.
Claims (12)
1. Inserto de corte para mecanizado con formación
de viruta, en particular para fresas radiales, el cual comprende un
cuerpo básicamente en forma de paralelogramo que incluye una
superficie (16) de viruta superior y una superficie plana inferior
(17), en el que las dos superficies laterales longitudinales (18,
19) forman entre las mismas bordes de corte principales (24, 25) y
las dos caras extremas (20, 21) tienen cada una cara de bisel (26,
27), estando previstas estas caras de bisel en porciones (22, 23)
que sobresalen del resto del cuerpo del inserto, las cuales dichas
superficies laterales tienen una anchura creciente hacia la esquina
de corte activa de tal manera que la esquina de corte se encuentra
situada en una porción alzada, caracterizado porque, en
combinación, las superficies laterales longitudinales están
generalmente inclinadas formando ángulo agudo hacia la superficie
superior (16) de viruta y formando ángulo obtuso hacia la
superficie inferior (17), y las porciones de dichas superficies
laterales (18, 19) están dispuestas como superficies primarias de
despeje (30) en forma de onda a lo largo de la totalidad del borde
de corte principal con una inclinación general desde una cara
extrema (21) hacia abajo hacia la segunda cara extrema (20), en el
que dicha superficie de despeje está dispuesta sobre una porción
(31) que se extiende lateralmente desde el resto del inserto de
corte, y porque estas superficies de despeje (30) primarias, a
través de una zona de despeje escalonada, se extienden hasta una
porción inferior de la superficie lateral adyacente (18, 19), la
cual constituye una superficie de despeje retorcida
helicoidalmente, definiendo la porción superior de cada superficie
lateral un ángulo de despeje con una normal a la superficie
inferior, aumentando de tamaño el ángulo de despeje conforme
aumenta una distancia de alejamiento de la esquina de corte activo,
y con el inserto de corte visto en planta dicha cara de bisel (26,
27) está dotada de un ángulo esencialmente recto desde dicho borde
de corte principal (24, 25) mientras se separa se separa de ella
por una porción de borde (28, 29) curvada suavemente.
2. Inserto de corte según la reivindicación 1,
caracterizado porque la superficie primaria de despeje (30)
aparece con una anchura básicamente constante a lo largo de la
totalidad del borde de corte principal y porque las superficies (30)
de despeje se extienden a lo largo de la totalidad de la
superficie lateral entre las dos superficies de extremo opuesto
(20,
21).
21).
3. Inserto de corte según las reivindicaciones
1-2, caracterizado porque la superficie
superior está confinada por una región central en entrante y las
superficies de viruta alrededor de dicha región en la cual las
superficies de viruta enfrentadas a dichas superficies extremas
(20, 21) forman superficies convexas (32, 33) mientras que las
superficies de viruta dirigidas adyacentes a dichas superficies
laterales consisten en superficies (35, 36) esencialmente planas
inclinadas oblicuamente hacia arriba, las cuales se conectan
formando ángulo agudo a las superficies primarias de despeje (30)
situadas adyacentes a los bordes principales de corte.
4. Inserto indexable según cualquiera de las
reivindicaciones 1-3, caracterizado porque
la cara superior (16) y la superficie inferior (17) no son
parale-
las.
las.
5. Inserto indexable según cualquiera de las
reivindicaciones 1-4, caracterizado porque
se dispone un chaflán de refuerzo (34) plano a lo largo de los
bordes de corte principales (24, 25) y a lo largo de la cara de
bisel (26, 27).
6. Inserto indexable según la reivindicación 5,
caracterizado porque el chaflán de refuerzo (34) y la
superficie primaria de despeje (30) forman entre sí un ángulo de
84-89º a lo largo de la totalidad del borde de corte
principal (24, 25).
7. Inserto indexable según la reivindicación 3,
caracterizado porque entre la superficie convexa (32) y las
superficies planas (36) y entre la superficie convexa (33) y las
superficies planas (35) se dispone una superficie en entrante
esencialmente plana (38) y (37) respectivamente con una anchura que
aumenta hacia la esquina.
8. Inserto indexable según la reivindicación 3,
caracterizado porque la parte superior de la cara extrema
está formada como una superficie de despeje (20') inclinada en la
porción adyacente a la superficie de viruta convexa (32, 33)
mientras que la porción de la cara extrema adyacente a la cara del
bisel (26, 27) tiene la forma de una superficie plana (40) que se
extiende como una superficie ininterrumpida entre la cara superior
(16) y la superficie inferior
(17).
(17).
9. Inserto indexable según la reivindicación 5,
caracterizado porque el ángulo entre el chaflán de refuerzo
(34) y la superficie de despeje (21a) de la cara de bisel es menor
que el ángulo entre el chaflán de refuerzo (34) y la superficie de
despeje (30) a lo largo del borde de corte principal (24).
10. Inserto indexable según una cualquiera de las
reivindicaciones 1-9, caracterizado porque
los bordes de esquina (28, 29) tienen cada uno una primera porción
curvada unida al borde de corte (24, 25) principal más cercano, una
segunda porción curvada (26a, 27a) unida a una cara de bisel (26,
27) respectiva, y una tercera porción curvada que interconecta la
primera y la segunda porciones curvadas.
11. Herramienta de fresado para mecanizado
rotativo de piezas de trabajo mecánicas que tiene una forma básica
cilíndrica y es rotativa alrededor de un eje central (CL) y cuya
parte posterior está equipada con una porción de vástago (10)
destinada a ser sujetada en forma rotativa en un plato o husillo de
máquina asociado, y la cual, alrededor de su periferia, está
equipada con un número de entrantes espaciados entre sí, cada uno
de los cuales está confinado por una superficie de soporte inferior
(14) y una o varias superficies de soporte laterales, que surgen de
la misma, extendiéndose en las direcciones axial y radial,
caracterizada porque se sujetan en forma desprendible al
cuerpo de fresado insertos indexables según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes 1-10 de tal manera que
definen ángulos de despeje a lo largo de los bordes de corte (24)
principales y a lo largo de las caras de bisel (26) de los mismos,
y cada inserto de corte del cuerpo de fresado tiene una orientación
de ángulo axial positivo y una orientación de ángulo radial
negativo.
12. Herramienta de fresado según la
reivindicación 11, caracterizada porque los insertos de
corte están sujetos axialmente al cuerpo de fresado (10) de tal
manera que se extienden axialmente más allá del cuerpo del sujetador
hasta tal extremo que un borde (X) de formación de rampas de
acuerdo axialmente orientado puede acoplarse con una pieza de
trabajo mientras que un borde radial (26a, 27a) curvado situado
radialmente dentro de las caras de bisel (26, 27) puede acoplarse
con la pieza de trabajo durante la realización combinada de rampas
de acuerdo y perforaciones.
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