ES2327464T3 - Herramienta de corte. - Google Patents
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Abstract
Herramienta de corte para la mecanización con arranque de virutas con un suministro de una corriente de gas frío para la refrigeración de la zona inmediata de arranque de virutas, caracterizada porque la herramienta de corte presenta un generador de frío (2) integrado en el cuerpo base de la herramienta, así como un sistema de canales internos para el suministro de la corriente de gas frío, estando compuesto el generador de frío (2) de un vórtice tubular (3) extendido para transformar un gas comprimido a temperatura normal, suministrado a través de un arremolinador de gas (4), en una corriente de gas fría y una corriente de gas caliente, y de una salida de gas frío (5) situada en un extremo del vórtice tubular (3), así como de una salida de gas caliente (6) situada en el otro extremo del vórtice tubular (3).
Description
Herramienta de corte.
La invención se refiere a una herramienta de
corte para la mecanización con arranque de virutas con un suministro
de una corriente de gas frío para la refrigeración de la zona
inmediata de arranque de virutas.
Especialmente durante el arranque de virutas de
materiales metálicos, en la zona inmediata de arranque de virutas
se produce una temperatura considerable que puede conducir a un
desgaste prematuro o al fallo de la herramienta de arranque de
virutas. Para mantener limitada esta temperatura y mejorar al mismo
tiempo la evacuación de las virutas de la zona de arranque de
virutas, habitualmente, la zona inmediata de arranque de virutas de
la herramienta de corte se refrigera mediante el suministro de un
refrigerante. El refrigerante puede ser gaseoso o líquido y
conducirse a la zona inmediata de arranque de virutas por suministro
interior a través de la herramienta de corte o por suministro a
través de dispositivos externos.
Una herramienta de corte con suministro interior
para un refrigerante líquido se describe, por ejemplo, en el
documento WO02/068142. Una herramienta de corte según el preámbulo
de la reivindicación 1 se conoce, por ejemplo, por el documento
JP02024040.
En el documento DE19640599A1 se describe una
herramienta de corte con un suministro interior de refrigerante, en
la que el aire refrigerado se usa para refrigerar la zona inmediata
de arranque de virutas. Una desventaja de esta herramienta de corte
es que el aire frío no tiene que producirse dentro de la
herramienta, sino fuera de la herramienta de corte, para lo cual a
su vez tienen que proporcionarse dispositivos externos.
La producción de gases fríos en un generador de
frío que trabaja según el efecto de Joule-Thomson
mediante el suministro de gas comprimido, preferentemente aire
comprimido, también se conoce desde hace mucho tiempo. El principio
de este tipo de generadores de frío se basa en el modo de acción de
un vórtice tubular. Aquí, al vórtice tubular, a través de un
arremolinador de gas en una cámara arremolinadota, se suministra
aire comprimido a temperatura normal y pocos bares y se divide en
una corriente de aire fría y una corriente de aire caliente. El
aire comprimido suministrado al vórtice tubular a través del
arremolinador de gas se mueve de forma circular a alta velocidad a
lo largo de la pared interior del vórtice tubular en dirección hacia
una tobera de gas caliente situada en un extremo del vórtice
tubular. Una parte del aire escapa por la tobera de gas caliente
como corriente de aire caliente. El aire no escapado se reconduce de
forma forzosa, a una velocidad sensiblemente más lenta, en el
sentido contrario, al otro extremo de la rueda arremolinadota,
pasando por el centro de dicha corriente de aire que circula a alta
velocidad por el borde del tubo. Dicha corriente de aire interior
más lenta emite calor a la corriente de aire exterior más rápida, y
hasta su salida por una tobera de gas fría se enfría a temperaturas
de hasta -40ºC.
Este tipo de generadores de frío se describen,
por ejemplo, en el documento US3173273 o US3208229 y se emplean
frecuentemente como dispositivo externo para el suministro externo
de aire frío a la zona inmediata de arranque de virutas de
herramientas de corte.
Una desventaja es que este tipo de dispositivos
tienen que orientarse individualmente a cada herramienta de
arranque de virutas y fijarse de tal forma que incluso durante un
movimiento de avance de la herramienta de arranque de virutas quede
garantizado el suministro enfocado de la corriente de aire
refrigerante a la zona inmediata de arranque de virutas. Sin
embargo, para conseguir esto es preciso un trabajo considerable.
Por lo tanto, el objetivo de la presente
invención es una herramienta de corte con refrigeración de la zona
inmediata de arranque de virutas por una corriente de gas frío, en
la cual se suprima el trabajo de instalación para la orientación
exacta de la corriente de gas.
De manera totalmente sorprendente se ha mostrado
que el desplazamiento de un generador de frío, que hasta ahora
estaba previsto sólo para el funcionamiento externo, al interior del
cuerpo base de una herramienta de corte puede realizarse sin
desventajas para su modo de funcionamiento. La conducción de la
corriente de gas frío a la zona inmediata de arranque de virutas se
realiza partiendo del generador de frío, pasando por canales
siguientes en el interior de la herramienta de corte, hasta la zona
inmediata de arranque de virutas, sin tener que realizar un ajuste
y una orientación recurrentes del suministro de refrigerante.
Mediante la realización de una herramienta de corte según la
invención no sólo se refrigera de manera excelente la misma zona
inmediata de arranque de virutas, sino, además, el cuerpo base
completo de la herramienta, por el que se hace pasar el gas frío.
De esta manera, el calor generado durante el arranque de virutas se
desvía de forma muy rápida del inserto de corte, por lo que aumenta
aún más la duración útil del inserto de corte y se reduce la
formación de filos recrecidos.
Una instalación especialmente fácil en el
interior de la herramienta de corte se consigue de tal forma que el
generador de frío completo está incorporado en un taladro de
alojamiento correspondiente del cuerpo base de la herramienta, en
el cual desembocan otros taladros para la conducción del gas frío,
el suministro del gas comprimido y la evacuación del gas
caliente.
Resulta especialmente ventajoso si el suministro
del gas comprimido se realiza a través de un taladro en el cuerpo
base de la herramienta, paralelamente respecto al generador de frío.
Bajo estas condiciones, el suministro de gas puede realizarse de
manera sencilla desde el extremo de la herramienta de corte.
Resulta especialmente favorable usar un
generador de frío que funcione con aire. De este modo, generalmente,
puede emplearse la alimentación de aire comprimido existente en
cualquier producción.
A continuación, la invención se describe en
detalle con la ayuda de figuras.
Muestran:
La figura 1 una herramienta de torno según la
invención, en parte en sección
la figura 2 un detalle de la herramienta de
torno según la figura 1, en una vista aumentada
la figura 3 otro detalle de la herramienta de
torno según la figura 1 en una vista aumentada
las figuras 4 a-b la salida de
gas frío para la herramienta de torno según la figura 1 en
diferentes vistas
la figura 5 la salida de gas caliente para la
herramienta de torno según la figura 1.
En la figura 1 está representada una herramienta
de torno con un cuerpo base 1 de la herramienta, alojado en un
alojamiento 20 para la herramienta. En un taladro 7 realzado en el
cuerpo base 1 de la herramienta está integrado un generador de frío
2. El generador de frío 2 se compone de un vórtice tubular 3 con una
salida de gas frío 5 en un extremo y una salida de gas caliente 6
en el otro extremo. La salida de gas frío 5 que está representada
con mayor detalle en las figuras 2 y 4a a 4b, está realizada en una
sola pieza, como pieza en forma de cilindro hueco con dos tramos
escalonados uno respecto a otro, con distintos diámetros exteriores.
El tramo con el mayor diámetro exterior limita directamente con el
vórtice tubular 3, y junto con un taladro que corresponde
aproximadamente al diámetro interior del vórtice tubular 3 forma una
cámara arremolinadota 14. El extremo de la salida de gas frío 5,
adyacente al vórtice tubular 3, finaliza con una superficie anular
con hendiduras 18 adyacentes tangencialmente a la cámara
arremolinadota 14, que constituyen el arremolinador de gas 4. El
tramo con el menor diámetro exterior de la salida de gas frío 5
presenta un taladro 21 adyacente a la cámara arremolinadota 14, que
se ensancha cónicamente hacia fuera. El tramo con el mayor diámetro
exterior presenta un diámetro algo menor en comparación con el
taladro de alojamiento 7 en el cuerpo base 1 de la herramienta, por
lo que queda formada una cámara anular 9. En dicha cámara anular 9
desemboca un taladro 8 para el suministro de un gas comprimido,
preferentemente en forma de aire comprimido. El taladro 8 que
inicialmente se extiende de forma paralela con respecto al vórtice
tubular 3 se desvía a un tramo que se extiende perpendicularmente
con respecto a la cámara anular 9. Por razones de la técnica de
producción, este tramo atraviesa la totalidad del cuerpo base 1 de
la herramienta y está cerrado hacia el lado exterior de la
herramienta con un tornillo prisionero 16 para evitar en este punto
la salida de aire comprimido al exterior. El taladro 21 ensanchado
cónicamente de la salida de gas frío 5 desemboca en un taladro 17
del cuerpo base de la herramienta, que conduce el aire frío hasta
la proximidad inmediata del inserto de corte 22. El vórtice tubular
3 y la salida de gas frío 5 están estanqueizados con juntas
anulares 10 con respecto al taladro de alojamiento 7. La salida de
gas caliente 6 en el otro extremo del vórtice tubular 3 se compone
de un cuerpo base cilíndrico con rosca exterior así como con un
taladro interior 13 que está previsto para la evacuación del aire
caliente y que está desviado lateralmente y cerrado hacia atrás por
un tornillo prisionero 15. La salida de gas caliente 6 se enrosca
en el taladro de alojamiento 7 que en este punto está provisto de
una rosca interior, hasta que esté en contacto con el extremo del
vórtice tubular 3. Para la estanqueización, entremedias están
dispuestas juntas anulares 10. Centralmente, la salida de gas
caliente 6 presenta un cono de compresión 11 que entra, a una
pequeña distancia del borde, en el taladro del vórtice tubular 3. En
la salida del cono de compresión 11, éste presenta calados 12, a
través de las cuales el aire caliente llega al interior del taladro
13 para ser evacuado al exterior.
El modo de funcionamiento del generador de frío
2 es tal que, inicialmente, a través de dispositivos de suministro
adecuados en el alojamiento 20 para la herramienta y, después, a
través del taladro 8 de la herramienta de torno, se suministra aire
comprimido a una presión de aproximadamente 5 bares y a temperatura
ambiente a la cámara anular 9 del generador de frío 2. En la cámara
anular 9 se establece entonces una presión más elevada que hace
pasar el aire a presión al vórtice tubular 3, a través de las
hendiduras 18 del arremolinador de gas 4. La corriente de aire se
hace moverse de forma circular por las hendiduras 18 dispuestas
tangencialmente y se mueve a alta velocidad a lo largo de la pared
interior del vórtice tubular 3 hacia la salida de gas caliente 6
situada en el extremo del vórtice tubular 3. Por la zona de salida
estrechada por el cono de compresión 11 de la salida de gas
caliente 6, a través de los calados 12 puede escaparse sólo una
parte del aire caliente. El aire que no se escapa se reconduce de
manera forzosa a una velocidad sensiblemente menor en dirección
hacia la salida de gas frío 5, pasando por el centro de la
corriente de aire a alta velocidad, durante lo cual emite
constantemente calor a la corriente exterior de aire a alta
velocidad. Cuando la corriente de aire interior sale por la salida
de gas frío 5 ha alcanzado una temperatura muy baja de
aproximadamente -40ºC.
Claims (4)
1. Herramienta de corte para la mecanización con
arranque de virutas con un suministro de una corriente de gas frío
para la refrigeración de la zona inmediata de arranque de virutas,
caracterizada porque la herramienta de corte presenta un
generador de frío (2) integrado en el cuerpo base de la herramienta,
así como un sistema de canales internos para el suministro de la
corriente de gas frío, estando compuesto el generador de frío (2)
de un vórtice tubular (3) extendido para transformar un gas
comprimido a temperatura normal, suministrado a través de un
arremolinador de gas (4), en una corriente de gas fría y una
corriente de gas caliente, y de una salida de gas frío (5) situada
en un extremo del vórtice tubular (3), así como de una salida de gas
caliente (6) situada en el otro extremo del vórtice tubular
(3).
2. Herramienta de corte para la mecanización con
arranque de virutas según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizada porque el generador de frío (2) está
incorporado de forma estanqueizada en un taladro de alojamiento (7)
del cuerpo base (1) de la herramienta.
3. Herramienta de corte para la mecanización con
arranque de virutas según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizada porque, para el suministro del gas comprimido,
el cuerpo base (1) de la herramienta presenta un taladro (8)
paralelo al generador de frío (2).
4. Herramienta de corte para la mecanización con
arranque de virutas según una de las reivindicación 1 a 3,
caracterizada porque el generador de frío (2) se hace
funcionar con aire.
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