ES2274240T3

ES2274240T3 - Herramienta fresadora.

Info

Publication number: ES2274240T3
Application number: ES03732399T
Authority: ES
Inventors: Dirk Kammermeier; Peter Mergenthaler
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2002-05-17
Filing date: 2003-05-16
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2023-05-16
Also published as: DE10222040A1; WO2003097283A1; DE50305267D1; US7311481B2; CA2486150A1; US7665937B2; EP1506070B1; US7509897B2; EP1506070A1; JP4152942B2; US20080095589A1; JP2005532917A; US20050129476A1; ATE341414T1; US20080069651A1

Abstract

Herramienta fresadora (1), que puede rotar alrededor de un eje longitudinal de la herramienta (A), con * un vástago en forma de manguito (2) con un canal interno de extracción de astillas (11), extendido paralelamente al eje longitudinal de la herramienta (A) y un orificio de extracción (12), * un cabezal de fresado (3, 3a, 3b, 3c) coaxial respecto al eje longitudinal de la herramienta (A) y al vástago (2), al que se sujeta, con un filo frontal (7) y un filo perimetral (9) como filos (7, 9), formando por lo menos un filo (7, 9) en el perímetro del cabezal de fresado (3, 3a, 3b, 3c) un ángulo positivo de ataque (gamma a, gamma r), caracterizada porque el eje (2) está diseñado de doble pared con un vástago interno (2b) y un vástago externo (2a).

Description

Herramienta fresadora.

La presente invención se relaciona con una herramienta fresadora, particularmente para el mecanizado de aleaciones ligeras, con un vástago y un cabezal de fresado, según el concepto general de la Reivindicación 1. Una de estas herramienta fresadora se conoce, por ejemplo, gracias a la US-A-5,759,185.

La herramienta fresadora conocida gracias a la US-A-5,759,185 es una herramienta especial para fines quirúrgicos. En este contexto, se prevé un canal que transcurre centralmente en la herramienta para la extracción de astillas de huesos.

Gracias a la US-A-2,437,668 se conoce otra herramienta fresadora, que presenta las características del término genérico de la Reivindicación 1. Esta herramienta está prevista para el procesamiento de la madera y presenta un gran número de dientes individuales sobre un vástago hueco, rotatorio, que sirve, al mismo tiempo, para la extracción de astillas.

Una herramienta fresadora con una mayoría de filos insertados frontalmente dispuestos y un canal interno de extracción de astillas, simétrico respecto al eje longitudinal de la herramienta, se conoce, por ejemplo, gracias a la JP 2002-166320 A. Las astillas producidas por los filos insertados se succionan en este contexto mediante una corriente de aire en el canal de extracción de astillas.

Una herramienta fresadora para el mecanizado de aleaciones ligeras, aunque sin canal central de extracción de astillas, se conoce, por ejemplo, gracias al catálogo "Rotating Tools Catalogue", febrero 2001, Sandvik Coromant UK, Halesowen, Inglaterra. La geometría de los filos de esta herramienta está especialmente adaptada a los requisitos del mecanizado de aleaciones de aluminio.

Las piezas de trabajo de metal ligero, por ejemplo aleaciones de magnesio, se elaboran frecuentemente con arranque de virutas. En este contexto se considera, sin embargo, problemática la formación de mezclas de polvo de magnesio-aire. Este problema aparece particularmente en el arranque en seco de virutas de aleaciones metálicas ligeras. Por este motivo, se propone, por ejemplo, en la DE 44 39 114 A1 un procedimiento muy costoso y un mecanismo para el mecanizado en seco con arranque de virutas, es decir arranque de virutas sin alimentación de refrigerante, de una pieza de trabajo de metal ligero, disponiéndose la herramienta de arranque de virutas en una cámara cerrada de mecanizado, en la que se ajusta un gradiente de presión de tal manera, que las virutas de mecanizado se extraigan de la cámara de mecanizado durante el proceso de arranque de virutas. Este mecanismo de extracción de virutas requiere una zona de construcción muy grande. El alto coste en aparatos se justifica mediante el riesgo de explosión, especialmente acentuado por la formación en seco de virutas y polvo de magnesio.

Un riesgo de explosión durante el mecanizado de aleaciones ligeras con arranque de virutas no se puede eliminar, sin embargo, tampoco mediante el empleo de lubricantes refrigerantes. El empleo de emulsiones acuosas como lubricantes refrigerantes no entra en consideración, ya que el magnesio podría reaccionar químicamente con el agua durante el proceso de mecanizado. Por eso se tienen que adoptar lubricantes refrigerantes de base oleica. Estos presentan, sin embargo, el inconveniente de que la nebulización resultante puede ser explosiva - en solitario o junto con polvo de metal ligero. Otro problema es el peligro para la salud de los aerosoles resultantes durante el mecanizado. Además, el lubricante refrigerante es costoso de tratar o de eliminar tras el empleo. Otro problema es, por ejemplo, el polvo de metal ligero depositado sobre o en el ambiente de la máquina de mecanizado, que conlleva un riesgo de explosión no sólo directamente en el proceso de mecanizado sino también mediante un arremolinamiento de polvo en suspensión en un momento posterior. Por lo tanto, los problemas específicos relacionados con el arranque de virutas de metales ligeros, particularmente magnesio y aleaciones de magnesio, no pueden subsanarse tampoco mediante el empleo de lubricantes refrigerantes.

La invención se basa en el objetivo de especificar un mecanismo, que posibilite un arranque de virutas (especialmente conveniente y no crítico en cuanto a seguridad) de metales ligeros, particularmente magnesio y aleaciones de magnesio.

Este objetivo se resuelve conforme a la invención mediante una herramienta fresadora con las características de la Reivindicación 1. En este contexto, la herramienta fresadora presenta un vástago en forma de manguito con un canal interno de extracción de astillas y un orificio de extracción. Presenta un cabezal de fresado coaxial respecto al eje longitudinal de la herramienta y al vástago, al que se sujeta, con por lo menos un filo frontal y por lo menos un filo perimetral como filos. La geometría de filo de por lo menos uno de los filos, preferentemente tanto del filo perimetral como también del filo frontal, es positiva al menos en el perímetro del cabezal de fresado, es decir, el filo frontal y/o el filo perimetral forman un ángulo positivo de ataque, preferentemente un ángulo de ataque de por lo menos 10°. El ángulo de ataque del filo frontal no es necesariamente constante a lo largo de toda la longitud del filo frontal. En caso de que el filo perimetral se una al filo frontal, se aplica mediante el ángulo de ataque del filo frontal al perímetro del cabezal de fresado simultáneamente el ángulo de rayado del cabezal de fresado también designado como ángulo lateral de rayado. La geometría positiva del filo asegura en cada caso un mecanizado, en el caso de ángulos de ataque fuertemente positivos en forma de corte de hélice inversa, con pequeñas fuerzas de arranque de virutas, siendo la herramienta especialmente apropiada para el arranque de virutas de metales ligeros.

La extracción de las virutas originadas durante el mecanizado de una pieza de trabajo se lleva a cabo principalmente, preferentemente de forma exclusiva, mediante el canal de extracción de astillas dispuesto en el vástago, particularmente simétrico respecto al eje longitudinal de la herramienta. El orificio de succión del canal de extracción de astillas se dispone preferentemente en la parte frontal del vástago, encarando al cabezal de fresado. Gracias a la extracción de las virutas con el vástago de la herramienta no se precisa ninguna cámara de mecanizado para la extracción de virutas.

La herramienta fresadora resulta especialmente apropiada para el arranque en seco de virutas de metales ligeros, como el magnesio y sus aleaciones. La herramienta fresadora se puede emplear muy flexiblemente, debido al cabezal de fresado con por lo menos un filo frontal y por lo menos un filo perimetral, por ejemplo para el fresado circular. Aunque se conoce una herramienta con extracción interna de virutas, por ejemplo, gracias a la DE 2 316 762 A, en este contexto no se trata, sin embargo, de una herramienta de fresado sino de una herramienta perforadora. Esta herramienta perforadora se prevé principalmente para la elaboración de taladros profundos. Con la herramienta perforadora no es posible un fresado. Esto pone particularmente en evidencia, que la herramienta perforadora presenta listones de apoyo dispuestos lateralmente, que conducen a la herramienta perforadora en el orificio. En contraste con esto, la herramienta fresadora conforme a la invención presenta un cabezal de fresado, que posibilita tanto un avance en dirección axial, es decir en dirección del eje longitudinal de la herramienta, como también un avance perpendicular al eje longitudinal de la herramienta.

La extracción inmediata de las virutas con el vástago de la herramienta evita, que se depositen virutas sobre la máquina de mecanizado. De este modo se imposibilita una deformación condicionada térmicamente, originada por virutas calientes, de la pieza de trabajo y/o de la máquina de mecanizado. Las virutas se pueden recoger al menos casi completamente y suministrarse a otro aprovechamiento. La renuncia a una extracción externa de las virutas obtenidas en el mecanizado posibilita un cambio rápido y sencillo de la herramienta así como de la pieza de trabajo en la máquina de mecanizado.

El cabezal de fresado se elabora preferentemente en una pieza de un material de corte como el metal duro. El cabezal de fresado es, por tanto, especialmente estable y también apropiado para diámetros menores de la herramienta, por ejemplo, inferiores a 15 mm. El cabezal de fresado no presenta ningún filo insertado separado, por ejemplo, unido por soldadura o atornillable. La conformación completamente en una pieza del cabezal de fresado a partir de un material de corte comprende también modos de ejecución, en los que las regiones volumétricas o superficiales individuales del cabezal de fresado, por ejemplo en forma de recubrimiento, presentan una composición o disposición divergente de otras partes del cabezal de fresado.

El diámetro del cabezal de fresado sobrepasa preferentemente el diámetro del vástago al menos en la zona del vástago incorporada al cabezal de fresado. Con esto se garantiza, que tanto en un mecanizado de perforación como también en un mecanizado de fresado, particularmente un mecanizado de fresado circular, el vástago de la herramienta de fresado no entra en contacto con la pieza de trabajo a mecanizar.

Para la extracción de las virutas por el canal de extracción de virutas, el cabezal de fresado presenta una superficie de abertura en una o varias piezas. Para garantizar una evacuación eficaz de virutas y eliminar el riesgo de retención de virutas, la superficie de abertura del cabezal de fresado asciende preferentemente a por lo menos el 35%, particularmente por lo menos el 50% de la superficie transversal del vástago. La conformación del cabezal de fresado con espesores correspondientemente pequeños de material puede realizarse sin problemas, mientras la herramienta fresadora se destine exclusivamente al arranque de virutas de metales ligeros.

Se facilita una evacuación eficaz de las virutas en el vástago de la herramienta preferentemente por el hecho de que el grosor del cabezal de fresado vale, como máximo, un 50% del diámetro del cabezal de fresado. Por esto se extraen las virutas a muy corto camino de la pieza de trabajo al canal de extracción de virutas. El peligro de una retención de virutas en el cabezal de fresado es, por tanto, extremadamente pequeño.

Acorde a una ordenación preferida, se configura el cabezal de fresado con por lo menos tres aletas, con por lo menos tres filos frontales y por lo menos tres filos perimetrales. Por esto se distribuyen las fuerzas en el arranque de virutas, en contraste por ejemplo con una broca de un solo filo de corte, al menos más o menos simétricamente. La conformación en tres o más aletas, por ejemplo en cinco aletas, del cabezal de fresado presenta además la ventaja de que produce, por ejemplo, en comparación con un modo de ejecución con sólo dos filos frontales, virutas relativamente cortas, fáciles de extraer a través del canal interno de extracción de virutas. Cuanto menor es una viruta es, mayor es su superficie específica. Una viruta pequeña se extrae, por tanto, especialmente bien mediante una corriente de aire en el canal de extracción de virutas. Durante la elaboración de un orificio mediante fresado circular aparecen, independientemente de la forma del cabezal de fresado, virutas más cortas en comparación con el taladrado. La herramienta fresadora es, por tanto, especialmente apropiada para el fresado circular.

Acorde a otra ordenación preferida, el cabezal de fresado no es del todo rotacionalmente simétrico. Antes bien, el filo frontal y/o uno de los filos frontales se extiende desde el perímetro del cabezal de fresado hasta más allá del eje longitudinal de la herramienta, no cortando el filo frontal necesariamente el eje longitudinal de la herramienta. Por esto resulta imposible, que durante el mecanizado permanezca un núcleo, comparable a un núcleo de perforación. A lo largo de prácticamente toda la sección transversal de la herramienta de fresado se mecaniza por arranque de virutas la pieza de trabajo definida, es decir, en la práctica no aparece una simple eliminación de material durante el proceso de mecanizado. Con la herramienta fresadora pueden realizarse largas vidas útiles.

El filo frontal del cabezal de fresado limita preferentemente con un (así llamado) vértice del filo directamente sobre el filo perimetral. El vértice del filo dispuesto en el perímetro del cabezal de fresado posibilita la elaboración de contornos exactos en la pieza de trabajo. El vértice del filo es en este caso preferentemente la parte del cabezal de fresado más separada axialmente del vástago, respecto a la dirección el eje longitudinal de la herramienta, es decir el vértice del filo se dispone dentro de de la herramienta de fresado lo más adelante posible. Si se crea una cavidad en una pieza de trabajo con la herramienta fresadora, por ejemplo, mediante fresado circular, esta cavidad puede elaborarse completamente lisa, ya que el vértice del filo se dispone lo más adelante posible en el cabezal de fresado. Una condición para esto es que exista una libertad de movimiento suficientemente lateral, es decir radial, durante el fresado. Durante el asiento de la herramienta sobre la pieza de trabajo, primero levanta únicamente el vértice del filo una viruta de la pieza de trabajo. Las fuerzas de arranque de virutas son, por tanto, muy pequeñas al comienzo de la operación de arranque de virutas.

Una geometría especialmente favorable del arranque de virutas, particularmente en el arranque de virutas de metales ligeros, se obtiene además preferentemente por el hecho de que el vértice del filo está diseñado en ángulo agudo. Para conseguir una forma en ángulo agudo especialmente acentuada del vértice del filo, tanto el filo frontal como el filo perimetral o radial forman en esta posición preferentemente, en cada caso, un ángulo de ataque positivo, o sea un ángulo axial de ataque o un ángulo radial de ataque. En este contexto se da el ángulo axial de ataque, es decir, el ángulo de ataque del filo frontal, en esta posición, con el ángulo, encerrado por el filo perimetral limitante en el vértice del filo con la superficie de ataque del filo frontal con el eje longitudinal de la herramienta. Este ángulo, que forma un ángulo de rayado o ángulo en espiral del cabezal de fresado, asciende preferentemente a por lo menos 10°, particularmente a por lo menos 30°. Al mismo tiempo se forma en el filo perimetral un ángulo radial de ataque dado en el vértice del filo por la posición del filo frontal, que vale asimismo preferentemente por lo menos 10°, particularmente por lo menos 15º. Con el diseño altamente positivo tanto del filo axial como también del radial, es decir del filo frontal y del filo perimetral, pueden ejecutarse fácilmente tanto los movimientos de avance axiales como también los radiales.

El cabezal de fresado se une con el vástago preferentemente de forma duradera, por ejemplo, por soldadura. En esta ocasión puede obtenerse particularmente una unión especialmente estable, por el hecho de que el vástago rodea parcialmente el cabezal de fresado. Para esto presenta el cabezal de fresado, por ejemplo, aproximadamente en el centro de su altura, un paso periférico, a la que se incorpora en dirección al vástago una zona reducida del cabezal de fresado. Para el mecanizado con arranque de virutas se dispone la parte del cabezal de fresado sobresaliendo por encima del vástago. Para emplear esta parte lo más ampliamente posible para el arranque de virutas, el filo perimetral se extiende preferentemente desde el vértice del filo hasta el paso periférico.

Se puede obtener una mayor estabilidad del vástago, diseñando éste de doble pared con un vástago interno y un vástago externo. Mediante esta conformación de doble pared, también el hueco entre el vástago interno y el vástago externo es particularmente útil. El hueco del vástago se prevé preferentemente para la alimentación de un fluido, particularmente gas comprimido, por ejemplo, aire comprimido; mientras que el vástago interno forma la pared del canal de extracción de virutas. Mediante la alimentación de aire comprimido a través de un orificio de alimentación de fluido previsto para esto, dispuesto preferentemente lateralmente en el vástago externo, se refuerza la extracción de virutas. adicionalmente o alternativamente al aire comprimido puede suministrarse también a través del orificio de alimentación de fluido, por ejemplo, un lubricante refrigerante. El canal de fluido formado entre el vástago interno y el vástago externo presenta preferentemente una forma roscada. Esto presenta la ventaja de que el fluido, por ejemplo, un lubricante refrigerante, conducido en el extremo del vástago sobre el cabezal de fresado y la posición de mecanizado presenta, además de la dirección axial de la corriente, una componente tangencial de corriente y extrae las virutas resultantes inmediatamente hacia el canal de extracción de virutas. La inyección de lubricante refrigerante al cabezal de fresado puede llevarse a cabo, en este caso, al estilo de una bomba de agua tipo Venturi. El canal helicoidal de fluido posibilita además la disposición de los correspondientes elementos de afianzamiento helicoidales entre el vástago interno y el vástago externo y seguir aumentando, por tanto, la estabilidad del vástago.

El canal de extracción de virutas debería dimensionarse generosamente en relación al diámetro de la herramienta de fresado, para garantizar una evacuación las de virutas. El diámetro del canal de extracción de virutas asciende preferentemente a por lo menos un 75% del diámetro del vástago externo. En el caso de un vástago externo de doble pared, el diámetro interno del vástago interno, que define el diámetro del canal de extracción de virutas, asciende a por lo menos un 75% del diámetro externo del vástago externo idéntico al diámetro del vástago. Los espesores de pared del vástago externo y del vástago interno suman, por tanto, en cada caso preferentemente como máximo un 10% del diámetro del vástago. Como la incorporación de al menos la parte principal de las fuerzas de arranque de virutas y de sujeción está provista por el vástago externo, el espesor de pared del vástago externo sobrepasa preferentemente al espesor de pared del vástago interno.

La ventaja de la presente invención radica particularmente en que, con un canal interno de extracción de virutas de una herramienta de fresado, que presenta un cabezal de fresado tanto con por lo menos un filo frontal como también con por lo menos un filo perimetral, se posibilita un mecanizado muy conveniente con avance axial y/o radial, particularmente un mecanizado por fresado circular, de una pieza de trabajo, particularmente de un metal ligero, por ejemplo, magnesio.

A continuación se comentan en profundidad varios ejemplos de ejecución de la invención. Muestran:

Fig. 1ª,B representación en perspectiva de una herramienta fresadora con un canal interior de extracción de virutas,

Fig. 2ª a 2C en diferentes vistas, el cabezal de fresado de la herramienta de fresado acorde a la Fig. 1A,B,

Fig. 3ª a 3E un vástago de una herramienta de fresado con un canal interior de extracción de virutas,

Fig. 4ª a 4E un cabezal de cinco aletas para una herramienta fresadora con interior canal de extracción de virutas,

Fig. 5A a 5E un cabezal de tres aletas para una herramienta fresadora con canal interior de extracción de virutas,

Fig. 6A a 6H un modo alternativo de ejecución de un cabezal de fresado de tres aletas,

Fig. 7 un mandrino hidráulico de expansión con una herramienta fresadora empotrada, y

Fig. 8A a 8D una herramienta fresadora, así como un mecanismo de sujeción y suministro.

Las piezas equivalentes están provistas, en todas las Figuras, con el mismo símbolo de referencia.

Las Fig. 1A, 1B muestran, en vista de conjunto en perspectiva y/o en detalle, una herramienta fresadora 1 con un vástago 2 y un cabezal de fresado 3 esencialmente en forma de disco. En las Fig. 2A a 2C se representa el cabezal de fresado 3, en solitario, en diferentes vistas. En detalle presenta la Fig. 2A el cabezal de fresado 3 desde abajo, es decir mirando desde el vástago 2; la Fig. 2B, el cabezal de fresado 3 desde arriba; y la Fig. 3C, una vista lateral del cabezal de fresado 3. El vástago 2 de la herramienta de fresado 1 se diseña de doble pared con un vástago externo 2a y un vástago interno 2b. En las Fig. 1A, 1B se representa el cabezal de fresado 3 aparte del vástago 2, para la aclaración de esta conformación. El vástago interno 2b se dispone de tal manera excentricamente al vástago externo 2a, que el vástago interno 2a en su perímetro por una zona de contacto 4, que se extiende paralela al eje A de la herramienta de fresado 1 a lo largo del vástago 2, descansa en el vástago externo 4. El vástago interno 2b se une de forma duradera al vástago externo 2a por la zona de contacto 4, por ejemplo, mediante soldadura. Frente a la zona de contacto 4 se forma en el vástago 2, entre el vástago interno 2b y el vástago externo 2ª, un canal de fluido 5 aproximadamente en forma de hoz en la sección transversal. A través del canal de fluido 5 puede suministrarse un fluido, por ejemplo aire comprimido y/o lubricante refrigerante, al cabezal de fresado 3. El cabezal de fresado 3 presenta por su cara frontal 6 un filo frontal 7, así como un filo perimetral 9 que limite con éste por un vértice del filo 8. Una viruta formada en los filos 7, 9, particularmente viruta de metal ligero, aparece a través de una ranura 10 en un canal de extracción de virutas 11 encerrado por el vástago interno 2b y puede extraerse a través de un orificio de extracción 12, dispuesto en el extremo del vástago 13 en una zona engrosada 14 del vástago 2. La zona engrosada, especialmente estable mecánicamente 14 sirve para la incorporación de las fuerzas elásticas que influyen sobre la herramienta fresadora 1 en el mandrino hidráulico de expansión 27 (Fig. 7) o en la carcasa con extracción vertical.

El filo frontal 7 presenta un filo radial 7a, así como un filo inclinado 7b que limite con éste, parcialmente arqueado, relativamente corto en comparación con estos, que limite con el vértice del filo 8. El filo frontal 7 se extiende en total desde un margen 15 del cabezal de fresado 3 de manera esencialmente radial hasta más allá del eje de la herramienta A. El filo perimetral 9 encierra por el vértice del filo 8 con una recta paralela al eje longitudinal de la herramienta A un ángulo de rayado \gamma, constante en este ejemplo de ejecución, de aproximadamente 45°, que se corresponde con un ángulo axial de ataque \gamma_{a} del filo frontal 7 (ver Fig. 6G). Al mismo tiempo, el filo perimetral 9 forma, como puede verse particularmente en la Fig. 2A y Fig. 2B, un ángulo radial de ataque \gamma_{r} de aprox. 15° a 20°, dado en la cara frontal 6 del cabezal de fresado 3 por la posición del filo frontal 7 y no necesariamente constante a lo largo de toda la longitud del filo perimetral 9. En el vértice del filo 8 se origina, por tanto, mediante la posición inclinada del filo y/o secciones de filo 9, 7b, una geometría altamente positiva del filo. La herramienta fresadora 1 resulta especialmente apropiada para el arranque de virutas de metales ligeros, particularmente para el mecanizado de alta velocidad, gracias a esta geometría del filo.

El cabezal de fresado 3 presenta, como puede verse particularmente en la Fig. 2C, un paso periférico 16, mediante el cual se separa una zona reducida 17 de una zona delantera portadora 18 de los filos 7, 9. En la zona reducida 17 se puede unir el cabezal de fresado 3 con el vástago externo 2a por soldadura, soldadura por arco o adhesión. El diámetro D_{S}, presentado por el vástago 2 en su zona contigua al cabezal de fresado 3, es algo menor que el diámetro D_{F} del cabezal de fresado 3, dado por el doble de la distancia máxima del filo perimetral 9 al eje longitudinal de la herramienta.

Las Fig. 3A a 3E presentan, en diferentes representaciones, un vástago 2, que se puede emplear como parte de una herramienta de fresado 1, por ejemplo, con un cabezal de fresado 3 conforme a las Fig. 2A a 2C. El vástago 2 se diseña de doble pared, siendo el espesor de pared W_{A} del vástago externo 2a mayor que el espesor de pared W_{B} del vástago interno 2b (ver Fig. 1A, B). El vástago interno 2b se dispone, en este ejemplo de ejecución (Fig. 3A-E), simétricamente en el vástago externo 2a, cuya zona posterior, que comprende la zona engrosada 14, prevista para la incorporación en una máquina de mecanizado puede perfilarse repetidas veces. Dentro de la zona anular 19 formada entre el vástago interno 2b y el vástago externo 2a se encuentran tres canales helicoidales separados de fluido 5a, b, c. Entre los canales individuales de fluido 5a, b, c se encuentran en la zona anular 19, en cada caso, traversas asimismo helicoidales 20a, b, c. Cada canal de fluido 5a, b, c presenta, en cada caso, en el vástago 2 un orificio de entrada del fluido 21a, b, c; así como, en el extremo delantero 22 del vástago 2 previsto para la incorporación del cabezal de fresado 3, un orificio de salida del fluido 23a, b, c. Los canales de fluido 5a, b, c son particularmente apropiados para alimentar lubricante refrigerante, en forma de lubrificación de cantidades mínimas, al cabezal de fresado 3. Para la alimentación del fluido a presión, una pequeña sección transversal de los canales de fluido 5a, b, c es suficiente, en comparación con toda la sección transversal del vástago 2. La mayor parte de la superficie transversal F del vástago 2 se dispone para la extracción de virutas. En este contexto se entiende por superficie transversal F aquella superficie transversal del vástago 2, que los presenta en su extremo delantero 22 directamente a continuación del cabezal de fresado 3. El diámetro D_{K} del canal de extracción de virutas 11, dado por el diámetro interno del vástago interno 2b, asciende a más del 90% del diámetro del vástago D_{S}, definido por el diámetro externo del vástago externo 2a en la zona de su extremo delantero 22. De este modo se posibilita mediante el canal de extracción de virutas 11, la mezcla de un alto flujo másico de virutas y gas, particularmente aire, en cada caso, con lubricante refrigerante.

Las Fig. 4A-E, 5A-E, 6A-G presentan diversos modos de ejecución de cabezales de fresado 3a, 3b, 3c, elaborados de una pieza a partir de un material de corte, particularmente metal duro, cermet o cerámica, particularmente equipado de materiales PKD- y CBN-, y que pueden unirse, particularmente soldarse, con un vástago 2 acorde a la Fig. 3A-E a una herramienta fresadora. Los cabezales de fresado 3a, 3b, 3c resultan apropiados para diversos tipos de fresado, particularmente para el fresado circular. En el fresado circular, la herramienta fresadora 1 rota en torno al eje longitudinal de la herramienta A y, al mismo tiempo, el eje A alrededor de otro eje paralelo a éste. De este modo puede producirse un orificio, de diámetro mayor que el diámetro D_{F} del cabezal de fresado 3, 3a, 3b, 3c. Por tanto, puede producirse un gran número de taladros con diversos diámetros con un número comparativamente pequeño de herramientas de fresado 1. El mecanizado de fresado circular presenta además la ventaja, en comparación con la elaboración de un orificio con una herramienta perforadora, que durante el arranque de virutas se producen únicamente virutas cortas, fácilmente extraibles de la posición de mecanizado.

El cabezal de fresado 3a acorde a las Fig. 4A-E se diseña con cinco aletas o cinco cuchillas con cinco filos frontales 7 y cinco filos perimetrales 9. Cuatro de los cinco filos frontales 7 se diseñan como (así llamados) filos cortos 24, mientras que uno de los filos frontales 7 se diseña como (así llamado) filo largo 25 está, que se extiende, a diferencia de los filos cortos 24, desde el margen 15 del cabezal de fresado 3a hasta más allá del eje longitudinal de la herramienta o eje corto A. Los filos perimetrales 9 presentan, en el ejemplo de ejecución representado una forma abatida con una delantera zona delantera de cuchillas 9a contigua al vértice del filo 8, que encierra al ángulo de rayado \gamma, que corresponde al ángulo axial de ataque \gamma_{a}, de aproximadamente 30° con el eje longitudinal de la herramienta A, y con una zona posterior de cuchillas 9b, que transcurre paralela al eje longitudinal de la herramienta A. Con la zona delantera de cuchillas 9a dispuesta diagonalmente frente al eje longitudinal de la herramienta A se obtiene una geometría del filo especialmente positiva, particularmente en el vértice del filo 8. Por tanto, se posibilita, particularmente en el mecanizado de aleaciones ligeras, un arranque de virutas con una alta calidad superficial en la pieza elaborada de trabajo y con pequeñas fuerzas de corte. El efecto conseguido con la posición inclinada de la zona delantera de cuchillas 9a del filo perimetral 9 es comparable al efecto obtenido con la posición inclinada del filo inclinado 7b del filo frontal 7, pudiendo llevarse a cabo ambos efectos simultáneamente de manera sinérgica en un cabezal de fresado 3, 3a.

El cabezal de fresado 3a presenta, en vista superior (Fig. 4A, vista inferior), una superficie de abertura 26 en cinco piezas correspondiente al número del filos frontales, a través de la cual pueden extraerse las virutas formadas hasta el canal de extracción de virutas 11. El tamaño de la superficie de abertura 26 varía a lo largo del eje A de la herramienta de fresado 1, ascendiendo, sin embargo, en cada caso a por lo menos el 35% de la superficie transversal F del vástago 2. La altura del cabezal de fresado H_{F} asciende a menos del 50% del diámetro del cabezal de fresado D_{F}. Las virutas formadas se introducen, de ese modo, por un camino muy corto en el canal de extracción de virutas 11. La zona reducida 17 del cabezal de fresado 3a se configura superficialmente de forma cónica, para hacer posible un fácil uso del cabezal de fresado 3a en el correspondiente vástago formado 2 (Fig. 3A-E).

El cabezal de fresado 3b representado en las Fig. 5A-5E se diseña con tres aletas y corresponde en el resto considerablemente a la cabezal de fresado 3a acorde a las Fig. 4A-4E. El cabezal de fresado 3c representado en las Fig. 6A-6H es otro modo de ejecución de un cabezal de fresado de tres aletas con una superficie de abertura 26 especialmente grande. El cabezal de fresado 3c presenta una cavidad 40 en la zona del eje A por su cara frontal 6. El paso periférico 16 se acentúa de forma especialmente clara en el cabezal de fresado 3c. Además, particularmente en la vista lateral acorde a la Fig. 6C, es evidente, que los filos frontales 7 descienden algo desde el margen 15 del cabezal de fresado 3c hasta el eje A, es decir, los filos frontales 7 se encuentran a la máxima distancia axial del vástago 2 en el vértice del filo 8 respectivo. Los ángulos formados en los filos 7, 9, o sea el ángulo axial libre \alpha_{a}, el ángulo axial de filo \beta_{a}, y el ángulo axial de ataque \gamma_{a} en el filo frontal 7, así como el ángulo radial libre \alpha_{r}, el ángulo radial de filo \beta_{r}, y el ángulo radial de ataque \gamma_{r} en el filo perimetral 9 pueden verse en las Fig. 6G y 6H. De aquí se infiere además, que el ángulo axial de ataque \gamma_{a} es mayor que el ángulo radial de ataque \gamma_{r}, lo que posibilita una extracción especialmente fácil de virutas en dirección axial.

La Fig. 7, así como las 8A-8D, presentan una herramienta fresadora 1, empotrada en un mandrino hidráulico de expansión 27 y/o en un dispositivo de fijación y alimentación 28. La herramienta fresadora 1 puede empotrarse, en el ejemplo de ejecución representado, en el dispositivo de fijación y alimentación 28 sin mecanismo hidráulico de fijación, siendo, sin embargo, asimismo posible la integración de uno de estos mecanismos hidráulicos de fijación. El dispositivo de fijación y alimentación 28 posibilita también una alimentación de fluido a los canales de fluido 5a, b, c como también una extracción de virutas y, opcionalmente, de fluido del orificio de extracción 12. El dispositivo de fijación y alimentación 28 presenta para esto una boquilla de alimentación de fluido 29 así como un cono de extracción 30, que pueden conectarse a mecanismos de abastecimiento y eliminación no representados.

A través de la boquilla de alimentación de fluido 29 puede suministrarse aire comprimido y/ o lubricante refrigerante a la herramienta fresadora 1 a través de un anillo de refrigerante 31. Alternativamente pueden proveerse también, por una parte, una boquilla de alimentación de fluido 29, por separado, para la alimentación de aire comprimido y, por otra, la alimentación de lubricante refrigerante. En cada caso, el flujo másico introducido en la herramienta fresadora 1 a través de la y/o las boquilla(s) de alimentación de fluido 29 - sin considerar la masa de las virutas - corresponde aproximadamente al flujo másico succionado desde el orificio de extracción 12 a través del cono de extracción 30, impulsable con una presión negativa. De este modo se garantiza, que se extraigan las virutas completa y directamente tras su formación a través del canal interno de extracción de virutas 11.

El dispositivo de fijación y alimentación 28 presenta una carcasa de cojinetes 32, en la que, con ayuda de un cojinete delantero de bolas 33 y de un cojinete trasero de bolas 34, se introduce un soporte base 35 rotatorio, que mantiene el vástago 2 concéntrico. El soporte base 35 rotacionalmente simétrico, en esencia, está atravesado múltiples veces para hacer posible una alimentación de aire comprimido y/o lubricante refrigerante, así como una extracción de virutas hacia o desde la herramienta fresadora. Sobre la cara delantera de la carcasa de almacenamiento 32 orientada hacia el cabezal de fresado 3, se prevén una tuerca interna de retención 36, una tuerca externa de retención 37, dos barras de arrastre 38 y un anillo de seguridad 39 para el empotramiento y aseguramiento del soporte base 35 y del vástago 2.

Lista de símbolos de referencia

\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 1 \+ herramienta fresadora\cr  2 \+ vástago\cr  2a \+ vástago
externo\cr  2b \+ vástago interno\cr  3a, b, c, d \+ cabezal de
fresado\cr  4 \+ zona de contacto\cr  5a, b, c \+ canal de fluido\cr
 6 \+ cara frontal\cr  7 \+ filo frontal\cr  7a \+ filo radial\cr 
7b \+ filo inclinado\cr  8 \+ vértice del filo\cr  9 \+ filo
perimetral\cr  9a \+ zona delantera de cuchillas\cr  9b \+ zona
trasera de cuchillas\cr  10 \+ ranura\cr  11 \+ canal de extracción
de virutas\cr  12 \+ orificio de extracción\cr  13 \+ extremo del
vástago\cr  14 \+ zona engrosada\cr  15 \+ margen\cr  16 \+ paso
periférico\cr  17 \+ zona reducida\cr  18 \+ zona delantera\cr  19
\+ zona anular\cr  20a, b, c \+ traversa\cr  21a, b, c \+ orificio
de entrada del fluido\cr  22 \+ extremo delantero\cr  23a, b, c \+
orificio de salida del fluido\cr  24 \+ filo corto\cr  25 \+ filo
largo\cr  26 \+ superficie de abertura\cr  27 \+ mandrino hidráulico
de expansión\cr  28 \+ dispositivo de fijación y alimentación\cr  29
\+ boquilla de alimentación de fluido\cr  30 \+ cono de
extracción\cr  31 \+ anillo de refrigerante\cr  32 \+ carcasa de
almacenamiento\cr  33 \+ cojinete de bolas\cr  34 \+ cojinete de
bolas\cr  35 \+ soporte base\cr  36 \+ tuerca de retención\cr  37 \+
tuerca de retención\cr  38 \+ barra de arrastre\cr  39 \+ anillo de
seguridad\cr  40 \+ cavidad\cr \+\cr   \gamma  \+ ángulo de
rayado\cr   \alpha  _{a}  \+ ángulo axial libre\cr   \beta  _{a}  \+
ángulo axial de filo\cr   \gamma  _{a}  \+ ángulo axial de ataque\cr
  \alpha  _{r}  \+ ángulo radial libre\cr   \beta  _{r}  \+ ángulo
radial de filo\cr   \gamma  _{r}  \+ ángulo radial de ataque\cr  A
\+ eje longitudinal de la herramienta\cr  D _{K}  \+ diámetro canal
de extracción de virutas\cr  D _{S}  \+ diámetro eje\cr  D _{F}  \+
diámetro cabezal de fresado\cr  F \+ superficie transversal\cr 
H _{F}  \+ cabezal de fresadoaltura\cr  W _{A}  \+ espesor de
pared\cr  W _{B}  \+ espesor de
pared\cr}

Claims

1. Herramienta fresadora (1), que puede rotar alrededor de un eje longitudinal de la herramienta (A), con

\bullet: un vástago en forma de manguito (2) con un canal interno de extracción de astillas (11), extendido paralelamente al eje longitudinal de la herramienta (A) y un orificio de extracción (12),

\bullet: un cabezal de fresado (3, 3a, 3b, 3c) coaxial respecto al eje longitudinal de la herramienta (A) y al vástago (2), al que se sujeta, con un filo frontal (7) y un filo perimetral (9) como filos (7, 9), formando por lo menos un filo (7, 9) en el perímetro del cabezal de fresado (3, 3a, 3b, 3c) un ángulo positivo de ataque (\gamma_{a}, \gamma_{r}),

caracterizada porque el eje (2) está diseñado de doble pared con un vástago interno (2b) y un vástago externo (2a).

2. Herramienta fresadora acorde a la Reivindicación 1, caracterizada porque el ángulo de ataque (\gamma_{a}, \gamma_{r}) asciende, en el perímetro del cabezal de fresado (3, 3a, 3b, 3c), a por lo menos 10°.

3. Herramienta fresadora acorde a la Reivindicación 2, caracterizada porque tanto el ángulo de ataque (\gamma_{a}) del filo frontal (7) como el ángulo de ataque (\gamma_{r}) del filo perimetral (9) ascienden, en el perímetro del cabezal de fresado (3, 3a, 3b, 3c), a por lo menos 10°.

4. Herramienta fresadora según al menos una de las Reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el cabezal de fresado (3, 3a, 3b, 3c) está formado en una pieza a partir de un material de corte.

5. Herramienta fresadora según al menos una de las Reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el diámetro (D_{S}) del vástago (2) es menor que el diámetro (D_{F}) del cabezal de fresado (3, 3a, 3b, 3c), en al menos una zona contigua al cabezal de fresado (3, 3a, 3b, 3c).

6. Herramienta fresadora según al menos una de las Reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque el cabezal de fresado (3, 3a, 3b, 3c) presenta una superficie de abertura (26) para la desviación de las astillas al canal de extracción de astillas (11), que ocupa, por lo menos, el 35% de la superficie transversal (F) del vástago (2).

7. Herramienta fresadora según al menos una de las Reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque la altura (H_{F}) del cabezal de fresado (3, 3a, 3b, 3c) asciende como máximo al 50% del diámetro (D_{F}) del cabezal de fresado (3, 3a, 3b, 3c).

8. Herramienta fresadora según al menos una de las Reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque el cabezal de fresado (3, 3a, 3b, 3c) está diseñado con por lo menos tres aletas.

9. Herramienta fresadora según al menos una de las Reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque el filo frontal (7) se extiende desde un margen (15) del cabezal de fresado (3, 3a, 3b, 3c) hasta más allá del eje longitudinal de la herramienta (A).

10. Herramienta fresadora según al menos una de las Reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque el filo perimetral (9) limita con el filo frontal (7) en un vértice del filo (8).

11. Herramienta fresadora acorde a la Reivindicación 10, caracterizada porque el vértice del filo (8), relativo a la dirección del eje longitudinal de la herramienta (A), es la parte del cabezal de fresado (3, 3a, 3b, 3c) más distanciada axialmente del vástago
(2).

12. Herramienta fresadora según al menos una de las Reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque el filo perimetral (9) encierra, con el eje longitudinal de la herramienta (A), un ángulo de rayado (\gamma) de por lo menos 10°.

13. Herramienta fresadora según al menos una de las Reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque el cabezal de fresado (3, 3a, 3b, 3c) presenta un paso periférico (16), al que se une en dirección del vástago (2) una zona reducida (17) del cabezal de fresado (3, 3a, 3b, 3c).

14. Herramienta fresadora acorde a la Reivindicación 13, caracterizada porque el filo perimetral (9) limita con el paso periférico (16).

15. Herramienta fresadora según al menos una de las Reivindicaciones 1 a 14, caracterizada por un orificio de alimentación de fluido (21a, 21b, 21c) dispuesto lateralmente en el vástago externo
(2a).

16. Herramienta fresadora según al menos una de las Reivindicaciones 1 a 15, caracterizada por un canal helicoidal de fluido (5a, 5b, 5c) entre el vástago interno (2a) y el vástago externo (2b).

17. Herramienta fresadora según al menos una de las Reivindicaciones 1 a 16, caracterizada porque el diámetro (D_{K}) del canal de extracción de astillas (11) asciende a, por lo menos, un 75% del diámetro del vástago (D_{S}).

18. Herramienta fresadora según al menos una de las Reivindicaciones 1 a 17, caracterizada porque el espesor de pared (W_{a}) del vástago externo (2a) asciende, como máximo, al 10% del diámetro del vástago (D_{S}).

19. Herramienta fresadora según al menos una de las Reivindicaciones 1 a 18, caracterizada porque el espesor de pared (W_{b}) del vástago interno (2b) asciende, como máximo, al 10% del diámetro del vástago (D_{S}).

20. Herramienta fresadora según al menos una de las Reivindicaciones 1 a 19, caracterizada porque el espesor de pared (W_{b}) del vástago interno (2b) es menor que el espesor de pared (W_{a}) del vástago externo (2a).