ES2278742T3 - Broca de perforacion. - Google Patents
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Abstract
Broca de perforación, del tipo que posee un cuerpo (2) de forma general cilíndrica, terminado en una cabeza (3) y que dispone, en por lo menos una parte de la longitud de su cuerpo (2), de una o varias gargantas de evacuación (5) generalmente helicoidales, caracterizada porque la o las gargantas de evacuación (5) están delimitadas, en por lo menos una parte de su longitud, por una sucesión de facetas (7) acopladas unas a otras.
Description
Broca de perforación.
La presente invención se refiere de manera
general a las herramientas de perforación rotativas y, más
particularmente, a las brocas de perforación.
Las herramientas de perforación y especialmente
las brocas poseen habitualmente un cuerpo de forma general
cilíndrica, terminado en una cabeza, y disponen en general, en por
lo menos una parte de la longitud de su cuerpo, de una o varias
gargantas de evacuación helicoidales, destinadas a transportar los
residuos (virutas) formados a raíz de la perforación, fuera de la
zona de trabajo de la cabeza y fuera del orificio practicado.
Dichas gargantas están constituidas normalmente por una o varias
rampas lisas helicoidales, que aseguran la evacuación de las
virutas gracias al movimiento de rotación de la herramienta, según
el principio del tornillo de Arquímedes. En este modo de
evacuación, las virutas de perforación son "pasivas"; no
participan en el proceso de evacuación.
Por experiencia se sabe que si la capacidad de
evacuación de las gargantas no es suficiente o bien es ineficaz,
puede tener lugar una acumulación de las virutas en el fondo del
orificio en curso de perforación; en este caso, la granulometría de
estas últimas va disminuyendo y las finas partículas así creadas se
acumulan; entonces obturan los espacios de evacuación en el fondo
del orificio y gastan de manera más importante el inserto de
carburo y el acero presentes en la cabeza de la broca y en el cuerpo
de la herramienta. Además, esa acumulación de virutas engendra en
el fondo del orificio un efecto de presión. Este último fenómeno
puede participar en la evacuación: en efecto, por encima de cierto
valor de la presión hay un fenómeno de expansión (escape) de las
virutas acumuladas, que entonces son evacuadas de la zona de
trabajo. Sin embargo, es preciso evitar efectos de presión
demasiado importantes, disponiendo a nivel de las gargantas de
evacuación una capacidad suficiente para evitar que éstas resulten
obturadas, especialmente cerca de la cabeza de la herramienta; unos
efectos de presión sucesivos muy importantes en el fondo del
orificio provocan golpes en el curso de la perforación, a raíz de
los fenómenos de escape de las virutas acumuladas (expansión); ese
modo de funcionamiento es perjudicial para el funcionamiento de la
broca, en términos de rapidez de perforación por una parte, y en
términos de longevidad por otra parte, porque los efectos de
presión sucesivos a nivel de la cabeza de la broca y/o en el
tallado, generan tensiones que participan en el deterioro de ésta.
Actualmente, en las brocas ese efecto de presión no se canaliza y
se busca al máximo evitarlo practicando simplemente una buena
capacidad de evacuación de las gargantas.
Los documentos DE 3.826.239 A, US 2.322,894 A y
DE 2.013.327 B describen unas brocas de gargantas helicoidales del
tipo aquí implicado, en las cuales una parte o la totalidad de la
superficie de las citadas gargantas comporta unas estrías o
canaladuras, con diversos fines: reducción del frotamiento,
optimización de la operación de corte, optimización del reafilado,
transporte de los residuos por vibración. En todos estos documentos,
las estrías o canaladuras, de reducidas dimensiones, corresponden a
un estado de superficie de una broca ya esbozado, y su efecto es el
de una acción de superficie. La obtención de dichas estrías o
canaladuras puede también representar una operación compleja y
costosa, en la fabricación de las brocas.
Frente a este estado de la técnica, el objeto de
la invención es mejorar los rendimientos de las herramientas de
perforación en términos de rapidez y de longevidad, permitiendo
asimismo una reducción de los costes de realización de las
herramientas implicadas.
A este fin, la invención tiene esencialmente por
objeto una broca de perforación en la cual la o las gargantas de
evacuación se delimitan, en por lo menos una parte de su longitud,
por una sucesión de facetas, unidas unas a otras.
Así, la idea principal de la invención reside en
el hecho de que las gargantas de evacuación de las virutas que
resultan del material perforado por la herramienta no están ya
constituidas por una forma helicoidal continua, sino por pequeñas
caras sucesivas, llamadas "facetas" asociadas una a otra, que
pueden presentar formas diversas. Más
particular-mente, las facetas se obtienen para la
realización de gargantas múltiples según generatrices helicoidales
o no, que siguen una trayectoria que se aleja y se acerca
alternativa-mente, regularmente o no, al eje
longitudinal de la broca. Esas generatrices, que están separadas
angularmente y/o axialmente unas respecto a otras, permitiendo
generar gargantas de evacuación de las virutas. Las formas de las
facetas, que definen las gargantas de evacuación, pueden ser
regulares o no regulares, planas o cóncavas o convexas y más o menos
complejas. Estas facetas pueden asociarse unas a otras por aristas
vivas o por radios de acoplamiento, de forma convexa o cóncava.
Más particularmente, la sucesión de las facetas
está dispuesta de manera que formen, en toda o parte de la longitud
de cada garganta de evacuación, una alternancia de partes de
profundidad y/o de anchura menos importantes, llamadas
"corredores de compresión", y de partes de profundidad y/o de
anchura más importantes, llamadas "cámaras de depresión". Esas
variaciones de profundidad y/o de anchura pueden ser más o menos
regulares o, por el contrario, aleatorias.
Una tal configuración permite, a raíz de la
utilización de la broca, explotar y mantener localmente, en las
gargantas de evacuación, un fenómeno de efecto de presión y
depresión de las virutas de perforación para mejorar su evacuación.
Así, en un primer tiempo, la viruta resulta comprimida a nivel de
los "corredores de compresión", acumulando así energía; después
hay una restitución de esa energía almacenada, a raíz de la
liberación de la viruta a nivel de las "cámaras de depresión".
Además, el control constante del efecto de presión de las virutas
de perforación a lo largo de toda la longitud del cuerpo de la
herramienta, impide que éstas vuelvan a caer en el fondo del
orificio practicado, por efecto de la gravedad.
Está claro que la sucesión de facetas de la
broca de perforación, objeto de la invención, define la
configuración espacial o volumétrica de las gargantas de la broca,
dicho de otra manera: define la forma global de la broca, y ello no
es asimilable a un estado de superficie, tal como el resultante de
las estrías o canaladuras de los documentos anteriores citados más
arriba. Teniendo en cuenta las explicaciones precedentes, parece
también que la sucesión de facetas realiza, en el curso de la
utilización de la broca, una acción volumétrica y no una acción de
superficie.
Esta configuración tiene también como
consecuencia eventual hacer variar el espesor del alma y/o de los
filetes (o cordones de guiado) de la broca, según que el perfil sea
simétrico o no respecto al eje longitudinal de la herramienta. En
ese último caso, las irregularidades a nivel de los filetes permiten
optimizar la función de guiado de la broca (por la presencia de
zonas "anchas") en el orificio, limitando al mismo tiempo el
frotamiento contra las paredes del orificio (por la presencia de
zonas "estrechas"). Además, en las zonas en que el filete es
ancho, se obtiene un soporte de resistencia a la compresión a nivel
de los radios de acoplamiento, o acoplamientos de otra forma, que
constituyen los "corredores de compresión".
Gracias a ese funcionamiento, y principalmente
al efecto de presión/depresión mantenido, el proceso de evacuación
de las virutas se refuerza y puede optimizarse haciendo que el
volumen ofrecido a la evacuación sea suficientemente importante. Se
obtiene así una mejora de la rapidez de perforación, que permite por
sí misma mejorar la longevidad de la broca, la mejor evacuación de
las virutas que limitan los esfuerzos sobre el cuerpo de la
herramienta.
Por lo demás, mientras que las gargantas de
evacuación de las brocas clásicas se obtienen obligatoriamente por
un mecanizado helicoidal continuo, las facetas que delimitan las
gargantas de evacuación de la broca objeto de la invención se
pueden realizar con un paso rectilíneo o no de una o varias
herramientas con arranque de material, pero también con
procedimientos de deformación del material que constituye el cuerpo
de la broca, especialmente por forja, lo cual puede reducir los
costes de fabricación de las brocas implicadas.
La invención se comprenderá mejor con ayuda de
la descripción que sigue, con referencia a los dibujos esquemáticos
adjuntos que representan, a título de ejemplos, algunas formas de
ejecución de esa broca de perforación.
La figura 1 es una vista lateral de una broca
según la invención, en una primera forma de realización.
La figura 2 es una vista parcial en perspectiva,
a escala ampliada, que muestra el detalle de la zona de la cabeza de
la broca de la figura 1.
La figura 3 es otra vista lateral de la broca,
según la flecha F1 de la figura 1.
La figura 4 es una vista en sección transversal
de la propia broca, según IV-IV de la figura 3.
La figura 5 es otra vista en sección
transversal, según V-V de la figura 3.
La figura 6 es una vista lateral de una broca
conforme a la invención, en una segunda forma de realización.
La figura 7 es una vista parcial en perspectiva,
a escala ampliada, que muestra el detalle de la zona de la cabeza
de la broca de la figura 6.
La figura 8 es otra vista lateral de la broca,
según la flecha F2 de la figura 6.
La figura 9 es una vista en sección transversal
de la propia broca, según IX-IX de la figura 8.
La figura 10 es otra vista en sección, según
X-X de la figura 8.
La figura 11 es una vista lateral de una broca
conforme a la invención, en una tercera forma de realización.
La figura 12 es una vista parcial en
perspectiva, a escala ampliada, que muestra el detalle de la zona de
la cabeza de la broca de la figura 11.
La figura 13 es otra vista lateral de la broca,
según la flecha F3 de la figura 11.
La figura 14 es una vista en sección transversal
de la propia broca, según XIV-XIV de la figura
13.
La figura 15 es otra vista en sección
transversal, según XV-XV de la figura 13.
La figura 16 es una vista lateral de una broca
según la invención, en una cuarta forma de realización.
La figura 17 es una vista parcial en
perspectiva, a escala ampliada, que muestra el detalle de la zona de
la cabeza de la broca de la figura 16.
La figura 18 es otra vista lateral de la broca,
según la flecha F4 de la figura 16.
La figura 19 es una vista en sección transversal
de la propia broca, según XIX-XIX de la figura
18.
La figura 20 es otra vista en sección
transversal, según XX-XX de la figura 18.
Las figuras representan diversas formas de
realización de una broca de perforación, que comprende de manera
general un cuerpo de broca 2 de tipo cilíndrico, terminada en un
extremo por una cabeza 3 provista de un inserto de carbura 4,
mientras que el otro extremo (no visible) del cuerpo de broca 2 está
previsto para su apriete de sujeción. En por lo menos una parte de
la longitud del cuerpo de broca 2, a partir de la cabeza 3, se
extienden unas gargantas de evacuación 5, de tipo generalmente
helicoidal, que sirven para la evacuación de las virutas en el
curso de la perforación de un orificio con la broca. Las gargantas
de evacuación 5 están separadas unas de otras por unas partes en
relieve 6, de tipo generalmente helicoidal, designadas normalmente
con el nombre de "filetes".
Según la invención, cada garganta de evacuación
5 está delimitada por una sucesión de facetas 7. Más
particular-mente, en la primera forma de
realización, representada en las figuras 1 a 5, las facetas 5 de las
gargantas de evacuación 5 están asociadas unas con otras por unas
zonas de acoplamiento 8 que presentan un cierto radio de
curvatura.
Los filetes 6 presentan, en cuanto a ellos, una
alternancia regular o irregular de zonas estrechas 9 y de zonas
anchas 10.
En el ejemplo representado en las figuras 1 a 5,
la broca posee dos gargantas de evacuación 5 y 5' y las formas
anteriormente descritas, tanto para las gargantas 5 y 5' como para
los filetes 6, se repiten según un paso P.
En el curso de la utilización de la broca, las
facetas 7 de las gargantas de evacuación 5 y 5' constituyen, con la
pared del orificio perforado, unas "cámaras de depresión",
mientras que las zonas de acoplamiento 8 desempeñan el papel de
"corredores de compresión".
Las dos gargantas 5 y 5', con sus facetas 7 y
sus radios de acoplamiento 8, son aquí realizables con un tallado
multi-gargantas según generatrices helicoidales que
siguen una trayectoria que se aleja y se aproxima alternativamente,
de manera regular o no, del eje longitudinal de la broca, estando
dichas generatrices separadas angularmente y axialmente de una
garganta a otra, para engendrar las formas particulares de las
gargantas de evacuación 5 y 5', con sus facetas 7 y sus radios de
acoplamiento 8.
Las figuras 6 a 10 ilustran una primera variante
de la broca objeto de la invención, correspondiendo sus elementos a
los descritos anteriormente y designándose con los mismos signos
numéricos.
En esa variante, el cuerpo de broca 2 presenta
cuatro gargantas de evacuación 5, 5', 5'' y 5''', de tipo
generalmente helicoidal. Esas gargantas se caracterizan por unas
facetas 7 sucesivas, de perfil redondeado, que se acoplan según
unas líneas 8' formando unas aristas, sin radio de acoplamiento.
Además, de una garganta a otra, las generatrices que definen las
facetas 7 y sus acoplamientos 8' presentan una separación axial,
pero no poseen ninguna separación
angular.
angular.
Las figuras 11 a 15 ilustran una segunda
variante, cercana a la forma de realización de las figuras 6 a 10 y
que comporta aún, en particular, un cuerpo de broca 2 con cuatro
gargantas de evacuación 5, 5', 5'' y 5'''. Las facetas 7 de esas
gargantas comportan, también aquí, unos acoplamientos 8' sin radio,
y están definidas por unas generatrices que presentan una
separación axial, pero no poseen ninguna separación angular de una
garganta a otra. Contrariamente al anterior ejemplo de realización,
las gargantas de evacuación 5 a 5'' no poseen aquí un perfil
redondeado.
En fin, las figuras 16 a 20 ilustran una tercera
variante, en la cual el cuerpo de broca presenta tres grupos de
evacuación 5, 5' y 5'', con facetas 7 que comportan unos
acoplamientos 8' sin radio, y definidas por unas generatrices que
presentan una separación axial, pero sin separación angular de una
garganta a otra. Las gargantas de evacuación 5, 5' y 5'' poseen
aquí un perfil no redondeado.
No se apartaría del marco de la invención, tal
como se ha definido en las reivindicaciones adjuntas,
- modificar el número de gargantas de evacuación
de las virutas, practicadas en el cuerpo de la broca, o la
conformación de la cabeza de la broca o de su inserto de carburo, o
incluso suprimiendo dicho inserto;
- modificar el número de las facetas que
delimitan las pueden gargantas, así como las formas de esas facetas,
que ser sencillas o complejas, extendidas en el sentido de la
longitud o de la anchura, planas o cóncavas o convexas;
- realizar los acoplamientos entre las facetas
según todos los radios de curvatura que pueden ir desde un valor
nulo (correspondiente a una arista viva) a valores elevados;
- realizar las facetas y sus acoplamientos por
cuales- quiera procedimientos de mecanizado y de conformado;
- destinando y adaptando la broca a la
perforación de todo tipo de materiales: piedra, hormigón, metal,
etc.
Claims (7)
1. Broca de perforación, del tipo que posee un
cuerpo (2) de forma general cilíndrica, terminado en una cabeza (3)
y que dispone, en por lo menos una parte de la longitud de su cuerpo
(2), de una o varias gargantas de evacuación (5) generalmente
helicoidales, caracterizada porque la o las gargantas de
evacuación (5) están delimitadas, en por lo menos una parte de su
longitud, por una sucesión de facetas (7) acopladas unas a
otras.
2. Broca de perforación según la reivindicación
1, caracterizada porque las facetas (7) de las gargantas de
evacuación (5)están acopladas unas a otras por aristas vivas
(8').
3. Broca de perforación según la reivindicación
1, caracterizada porque las facetas (7) de las gargantas de
evacuación (5) están acopladas unas a otras por radios de
acoplamiento (8) de forma convexa o cóncava.
4. Broca de perforación según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la sucesión de
las facetas (7) está realizada de manera que forme, en toda o en
parte de la longitud de cada garganta de evacuación (5), una
alternancia de partes de profundidad y/o de anchura menos
importante, llamadas "corredores de compresión", y de partes
de profundidad y/o de anchura más importante, llamadas "cámaras de
depresión".
5. Broca de perforación según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque los filetes (6),
de tipo generalmente helicoidal, que separan las gargantas de
evacuación (5), presentan una alternancia regular o no de zonas
estrechas (9) y de zonas anchas (10).
6. Broca de perforación según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque las generatrices
que definen las facetas (7) y sus acoplamientos (8; 8') presentan
una separación axial y una separación angular entre una garganta (5)
y otra.
7. Broca de perforación según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque las generatrices
que definen las facetas (7) y sus acoplamientos (8; 8') presentan
una separación axial, pero no poseen ninguna separación angular
entre una garganta (5) y otra.
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