ES2929336T3 - Portabrocas giratorio con disposición de ranura para refrigerante - Google Patents
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Abstract
Un mandril giratorio (10) incluye una disposición de ranura de refrigerante (26) integralmente a lo largo de un orificio receptor del vástago (16) del mandril giratorio (10). La disposición de ranuras (26) define una trayectoria de flujo en comunicación fluida con los extremos delantero y trasero del orificio (20, 22). La disposición de ranuras (26) incluye una o más porciones de ranuras inclinadas (32) que se abren hacia un extremo de mandril delantero (12) del mandril giratorio (10) y están inclinadas hacia adentro hacia él. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Portabrocas giratorio con disposición de ranura para refrigerante
Campo de la invención
El objeto de la presente solicitud se refiere a portabrocas giratorios que comprenden una disposición de ranura formada integralmente a lo largo de un orificio receptor del vástago configurado para recibir y sujetar el vástago de una herramienta. Más particularmente, una trayectoria de flujo a través del orificio receptor del vástago y que sale del portabrocas giratorio está definida únicamente por el eje de una herramienta y la disposición de ranuras formada en el orificio receptor del vástago.
Antecedentes de la invención
El documento US 2011/0156363 describe portabrocas con disposiciones de ranuras para refrigerante. En algunas modalidades, hay una trayectoria de flujo de refrigerante a través de un orificio receptor del vástago que está definido solo por el eje de la herramienta y la disposición de la ranura.
El documento US 5,358,360 describe un portabrocas con ranuras para refrigerante. Sin embargo, la trayectoria del flujo de refrigerante incluye, además de una herramienta y una disposición de ranura (Figura 3), un componente adicional en forma de un anillo de boquilla desmontable que se ajusta de manera fija en la parte del extremo frontal del portabrocas (columna 2, primer párrafo completo). Se afirma que la capacidad de desmontaje del anillo de boquilla o de las boquillas permite que un usuario dirija ventajosamente el flujo de refrigerante de forma selectiva para una amplia variedad de herramientas (párrafo final de los antecedentes y columna 2, quinto párrafo completo). El documento DE-A-19654010 describe el preámbulo de la reivindicación 1.
Es un objeto de la presente solicitud proporcionar un portabrocas giratorio nuevo y mejorado.
Resumen de la invención
La presente invención se define por el objeto descrito en la reivindicación de la 1 a la 15.
De acuerdo con un primer aspecto del objeto de la presente solicitud, se proporciona un portabrocas giratorio que comprende una disposición de ranura formada integralmente a lo largo de un orificio del portabrocas que recibe el vástago. La disposición de ranura define una trayectoria de flujo que está en comunicación de fluidos con los extremos frontal y trasero del orificio receptor del vástago. La disposición de ranura comprende una o más porciones de ranura inclinada que se abren hacia fuera y se inclinan hacia dentro hacia un extremo frontal del portabrocas. Se debe entender que, a diferencia del documento US 5,358,360, que describe una trayectoria de flujo definida al menos parcialmente con un anillo de boquilla desmontable, los portabrocas giratorios de acuerdo con el objeto de la presente solicitud definen una trayectoria de flujo a través de una disposición de ranura que se forma integralmente a lo largo de un orificio receptor del vástago. Dicho de otro modo, todas las porciones de la disposición de ranura están formadas en una porción del portabrocas giratorio que tiene una construcción unitaria de una sola pieza. De acuerdo con un segundo aspecto del objeto de la presente solicitud, se proporciona un portabrocas giratorio que comprende: un extremo frontal del portabrocas; y un orificio receptor del vástago que se abre hacia el extremo frontal del portabrocas y se extiende hacia atrás desde el mismo; el orificio receptor del vástago definido por una superficie de orificio que se extiende circunferencialmente y: que tiene un eje de orificio que se extiende a través del centro del orificio de recepción del vástago y define las direcciones hacia delante y hacia atrás; y que comprende un extremo de orificio frontal cerca del extremo de portabrocas frontal del portabrocas y un extremo de orificio trasero hacia atrás del extremo de orificio frontal; la superficie del orificio que comprende: una o más subsuperficies de apoyo del vástago que definen un diámetro del orificio; y una disposición de ranura empotrada en el orificio receptor del vástago más allá de la una o más superficies secundarias de tope del vástago desde el eje del orificio central; la disposición de ranura que define una trayectoria de flujo en comunicación de fluidos con los extremos frontal y trasero del orificio y que comprende: una ranura de entrada anular en el extremo trasero del orificio; una o más porciones de ranuras inclinadas que se abren hacia el extremo frontal del portabrocas y están inclinadas hacia dentro; y una o más ranuras intermedias que conectan la ranura de entrada anular y una o más porciones de ranura inclinada; en donde el orificio receptor del vástago, incluida la disposición de ranura, se forma en una parte del portabrocas giratorio que tiene una construcción unitaria de una sola pieza.
Se debe entender que una disposición de ranuras de acuerdo con el objeto de la presente solicitud puede ser ventajosa, por ejemplo, dicha disposición puede facilitar:
- un flujo de refrigerante adecuadamente dirigido que, por un lado, está suficientemente dirigido hacia dentro para contrarrestar las fuerzas centrífugas hacia fuera y, por otro lado, sale del portabrocas giratorio desde una posición lo suficientemente cerca del centro del orificio receptor del vástago de manera que el ángulo inclinado requerido no es
tan grande como para causar una desviación significativa del refrigerante al hacer contacto con una herramienta sujetada por el portabrocas giratorio, lo que permite que se enfríe una porción relativamente mayor de la herramienta; y/o
- fabricación simplificada debido a la menor cantidad de componentes (por ejemplo, desprovisto de un anillo de boquilla desmontable del tipo descrito en el documento US 5,358,360); se debe entender que si bien la formación de porciones de ranuras intermedias e inclinadas que se abren hacia el extremo frontal del portabrocas requiere cierta complejidad de fabricación (lo que puede requerir mecanizar el componente con un centro de mecanizado más raro con 4 grados de libertad en lugar de los tres estándar) se cree que la dificultad de fabricación posiblemente sea menor que la asociada con la fabricación y el montaje de un componente adicional, como un anillo de boquilla. Se cree que tal disposición de ranuras es particularmente beneficiosa para aplicaciones de fresado, especialmente aquellas realizadas con fresas de extremo macizo. Se cree que es especialmente beneficioso para mecanizar materiales de piezas de trabajo como Inconel, que calienta la herramienta de mecanización a una temperatura extremadamente alta.
De acuerdo con un tercer aspecto del objeto de la presente solicitud, se proporciona un portabrocas giratorio que comprende una disposición de ranura formada integralmente a lo largo de un orificio del portabrocas receptor del vástago. La disposición de ranura define una trayectoria de flujo que está en comunicación de fluidos con los extremos frontal y trasero del orificio receptor del vástago. La disposición de ranura comprende una o más porciones de ranura inclinada que se abren hacia fuera y se inclinan hacia dentro hacia un extremo frontal del portabrocas. La disposición de ranuras comprende además porciones de ranuras longitudinales que se extienden desde la superficie del orificio hasta una superficie externa del portabrocas. Dicho de otra manera, las porciones de ranura longitudinal pueden desembocar tanto en una superficie de orificio como en una superficie externa del portabrocas.
De acuerdo con un cuarto aspecto del objeto de la presente solicitud, se proporciona un conjunto de portabrocas que comprende un portabrocas de acuerdo con el aspecto anterior y un portaherramientas configurado para sujetar el portabrocas. El portaherramientas comprende un orificio portaherramientas para recibir el portabrocas. El orificio del portaherramientas comprende una superficie interior del portaherramientas que sella las porciones de ranura longitudinal en la superficie externa del portabrocas.
Se debe entender que el primer y segundo aspecto están dirigidos a portabrocas diseñados para ser sostenidos directamente por una máquina CNC, mientras que el tercer aspecto está dirigido a un portabrocas diseñado para ser sostenido por un portaherramientas que a su vez es sostenida por una máquina CNC.
Para explicarlo mejor, el tercer aspecto difiere de un portabrocas conocido (por ejemplo, un portabrocas cilíndrico con porciones de ranura longitudinal que se abren hacia una superficie externa del mismo) principalmente en que está formado además con porciones de ranura inclinadas hacia dentro. Si bien en el tiempo total de producción se requiere más mecanizado para eliminar material de la superficie del orificio hasta la superficie externa que simplemente eliminar una cantidad comparativamente pequeña de material de la superficie del orificio, esto puede permitir que los portabrocas preexistentes se conviertan para tener ventajas del objeto de la presente solicitud. Por ejemplo, la disposición de ranuras del portabrocas se forma integralmente sin necesidad de un componente adicional, como un anillo de boquilla. Si bien se necesita un portaherramientas para evitar que el fluido salga por las porciones de ranura longitudinal, dicha portaherramientas se requiere en cualquier caso y es un componente estándar (no modificado), por lo que aún se puede lograr un flujo de refrigerante dirigido con una fabricación simplificada.
De acuerdo con todavía un quinto aspecto, se proporciona un método para modificar un portabrocas, que comprende la etapa de fresar una porción de ranura inclinada, preferentemente una pluralidad de porciones de ranura inclinadas, en un extremo de portabrocas frontal del portabrocas.
Se debe entender que lo anterior es un resumen, y que cualquiera de los aspectos anteriores puede comprender además cualquiera de las características que se describen a continuación. En concreto, las siguientes características, solas o combinadas, pueden ser aplicables a cualquiera de los aspectos anteriores:
A. Una o más porciones de ranuras inclinadas pueden inclinarse cada una en un ángulo de inclinación a con relación a la dirección de avance, el ángulo de inclinación a que está dentro del rango: 2° < a < 20°. Preferentemente, el ángulo de inclinación a está dentro del rango: 4° < a < 12°.
B. En un portabrocas giratorio que tiene una pluralidad de porciones de ranuras inclinadas, el ángulo de inclinación a de cada una de las porciones de ranuras inclinadas puede ser el mismo. Incluso aunque el portabrocas giratorio no esté configurado para enfriar porciones diferentes seleccionadas de una herramienta, o ajustable para herramientas de diferentes tamaños, se cree que la simplicidad de fabricación proporcionada por un solo ángulo puede compensar tales desventajas.
C. Una disposición de ranuras puede comprender más porciones de ranuras inclinadas que porciones de ranuras longitudinales. Se debe entender que es más sencillo fabricar porciones de ranura relativamente más pequeñas, y
que están situadas cerca de un extremo de un portabrocas, sin que cada una tenga una porción de ranura longitudinal asociada.
D. Una o más ranuras intermedias pueden comprender una o más porciones de ranura longitudinales que se extienden paralelas a un eje de perforación central. La una o más ranuras intermedias pueden desembocar sólo hacia dentro en la superficie del orificio o tanto hacia la superficie del orificio como hacia una superficie externa del portabrocas giratorio. Más precisamente, en un caso en el que las ranuras intermedias comprendan una o más porciones de ranura longitudinal, la una o más porciones de ranura longitudinal pueden desembocar solo en la superficie del orificio o pueden desembocar tanto en la superficie del orificio como en una superficie externa del portabrocas.
E. Perpendicular a un eje de orificio, cada porción de ranura longitudinal puede tener un área de sección transversal constante. Dicho diseño puede mantener una presión uniforme durante una parte de la trayectoria del flujo de fluido. Una porción de ranura longitudinal junto con una ranura inclinada puede definir una ruta de flujo con una forma "doblada".
F. Una o más ranuras intermedias pueden comprender además una ranura de salida anular en un extremo del orificio frontal en comunicación de fluidos con porciones de ranura inclinadas. La ranura de salida anular también puede estar en comunicación de fluidos con una o más porciones de ranura longitudinal.
G. Una ranura de salida anular puede extenderse radialmente hacia fuera en una superficie de orificio, más allá de la(s) parte(s) de ranura inclinada y/o la(s) parte(s) de ranura longitudinal.
H. Una disposición de ranura puede comprender además una ranura de entrada anular en un extremo trasero del orificio.
I. Perpendicular al eje del orificio, cada porción de ranura inclinada puede tener un área de sección transversal decreciente a medida que aumenta la proximidad al extremo frontal del portabrocas.
J. En un extremo frontal del portabrocas, al menos una, o cada una, porción de ranura inclinada puede tener un área de sección transversal central con una dimensión radial máxima. Al menos una, o cada una, porción de ranura inclinada puede tener un área de sección transversal con una dimensión radial menor que la dimensión radial máxima. Por ejemplo, al menos una, o cada una, porción de ranura inclinada puede comprender un área de sección transversal de extremo que disminuye en área de sección transversal al aumentar la distancia desde el área de sección transversal central. El área de la sección transversal de la extremidad puede ser adyacente al área de la sección transversal central. Puede haber dos áreas de sección transversal de extremidad ubicadas en lados opuestos de un área de sección transversal central.
K. En una vista posterior del extremo frontal del portabrocas, al menos una o cada una de las porciones de ranura inclinada puede tener forma de media luna.
L. En una vista posterior de un extremo frontal de portabrocas, la dimensión radial máxima Dmr de una o cada una de las porciones de ranura inclinada puede estar dentro de un intervalo que cumpla la condición: 0,1 mm < Dmr < 0,9 mm. Preferentemente, la dimensión radial máxima Dmr de una o cada una de las porciones de ranura inclinada está dentro de un intervalo que cumple la condición: 0,1 mm < Dmr < 0,5 mm.
M. En un extremo frontal del portabrocas, cada porción de ranura inclinada puede tener un radio de curvatura que define un círculo imaginario. Cada porción de ranura inclinada puede tener un área de salida definida entre la porción de ranura inclinada y un arco de continuación imaginario de las subsuperficies de tope del vástago. El área de salida puede ser inferior al 20 % del área circular del círculo imaginario.
Un portabrocas puede comprender una o más porciones de ranura inclinadas hacia fuera. Una o cada porción de ranura inclinada hacia fuera puede desembocar en el extremo frontal del portabrocas y estar inclinada hacia fuera hacia el mismo.
Se puede formar una porción de ranura inclinada hacia fuera entre una porción de ranura inclinada hacia dentro y un extremo frontal del portabrocas. Alternativamente, se puede formar una porción de ranura inclinada hacia fuera entre una ranura de salida anular y un extremo frontal de portabrocas.
Cada porción de ranura inclinada hacia fuera puede inclinarse en un ángulo de inclinación hacia fuera P con relación a la dirección hacia adelante. El ángulo de inclinación hacia fuera p de cada una de las porciones inclinadas puede estar dentro del intervalo: 5° < p < 60°. Preferentemente, el ángulo de inclinación hacia fuera p está dentro del intervalo: 10° < p < 40°. Sin estar ligado a la teoría, se cree que los valores más cercanos a 25° pueden proporcionar un mejor rendimiento.
Un portabrocas puede comprender solo porciones de ranura inclinadas hacia dentro. Esta opción es la solución más
efectiva. Alternativamente, un portabrocas puede comprender porciones de ranura inclinadas hacia dentro y hacia fuera. En el último caso, una o algunas o todas las porciones de ranura inclinadas hacia fuera pueden formarse entre una respectiva porción de ranura inclinada hacia dentro y un extremo frontal del portabrocas. Alternativamente, las porciones de ranura inclinadas hacia dentro y hacia fuera pueden estar completamente separadas entre sí.
Sin estar ligado a la teoría, se cree que una pequeña área de sección transversal decreciente, como la definida anteriormente y/o que forma parte de los extremos en forma de media luna, de una porción de ranura inclinada puede proporcionar una neblina de partículas potencialmente beneficiosa en una herramienta que se enfría. De manera similar, sin estar ligado a la teoría, se cree que proporcionar un área de sección transversal que tenga una dimensión radial suficiente, como la definida anteriormente y/o que sea una parte central en forma de media luna, de una porción de ranura inclinada puede proporcionar una corriente de refrigerante beneficiosa en una herramienta que se está enfriando. En consecuencia, se ha descubierto que algunas de las formas de las porciones de ranura inclinadas definidas anteriormente proporcionan una corriente dual de niebla y refrigerante en una herramienta, lo que se cree que es beneficioso
Breve descripción de las figuras
Para una mejor comprensión del objeto de la presente solicitud, y para mostrar cómo se puede llevar a cabo la misma en la práctica, se hará referencia ahora a los dibujos adjuntos, en los que:
La Figura 1 es una vista en perspectiva de un portabrocas de acuerdo con el objeto de la presente solicitud; La Figura 2A es una vista posterior de un extremo frontal del portabrocas de la Figura 1;
La Figura 2B es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea IIB-IIB en la Figura 2A;
La Figura 3A es una vista ampliada de una porción rodeada designada IIIA en la Figura 2A;
La Figura 3B es una vista ampliada de una porción designada IIIB en la Figura 2B;
La Figura 3C es una vista esquemática ampliada de una porción de ranura inclinada en la Figura 3A, junto con porciones de subsuperficies 24 de tope de vástago adyacentes;
La Figura 4 es una vista en sección transversal del portabrocas mostrado en la figura 2B, que incluye además un tornillo preestablecido y una herramienta, el conjunto mecanizando esquemáticamente una pieza de trabajo con flujo de refrigerante;
La Figura 5A es una porción ampliada de otro portabrocas de acuerdo con el objeto de la presente solicitud, esta vista que es similar a la vista de la Figura 3A;
La Figura 5B es una vista lateral y una vista en sección transversal parcial tomada a lo largo de la línea VB-VB del portabrocas de la Figura 5A;
La Figura 5C es una vista ampliada de una porción denominada VC en la Figura 5B; y
La Figura 6 es una vista despiezada ordenada de otra portabrocas y portaherramientas de acuerdo con el objeto de la presente solicitud.
Descripción detallada
Se hace referencia a las Figuras 1 a 2B, que ilustran un portabrocas giratorio 10 configurado para girar alrededor de un eje de rotación AR.
El portabrocas giratorio 10 comprende extremos de portabrocas frontal y trasero opuestos 12, 14.
El portabrocas giratorio 10 también comprende un orificio receptor del vástago 16 que se abre y se extiende hacia atrás desde el extremo frontal del portabrocas 12.
El orificio receptor del vástago 16 se puede definir mediante una superficie de orificio 18 que se extiende circunferencialmente.
El orificio receptor 16 del vástago puede tener un eje de orificio Ab, que puede ser coaxial con el eje de rotación Ar. El eje del orificio Ab se extiende a través del centro del orificio receptor del vástago 16 y define las direcciones hacia adelante y hacia atrás Df, Dr.
El orificio receptor del vástago 16 también puede comprender un extremo de orificio frontal 20 cerca del extremo del portabrocas frontal 12 y un extremo de orificio trasero 22 hacia atrás del extremo de orificio frontal 20.
La superficie del orificio 18 puede comprender una o más subsuperficies de apoyo del vástago 24 que definen un diámetro del orificio Db (Figura 3A).
La superficie del orificio 18 también comprende una disposición de ranura 26 empotrada en el orificio receptor del vástago 16 más allá de la una o más subsuperficies de tope del vástago 24.
La disposición de ranura 26 define una trayectoria de flujo 28 (Figura 4) en comunicación de fluidos con los extremos
frontal y trasero del orificio 20, 22.
La disposición de ranura 26 puede comprender una ranura de entrada anular 30 en el extremo posterior del orificio 22.
La disposición de ranura 26 comprende una o más porciones de ranuras inclinadas 32 que se abren hacia el extremo frontal del portabrocas 12 y están inclinadas hacia dentro hacia el mismo. En el presente ejemplo, que se muestra mejor en la Figura 3A, hay seis porciones de ranura inclinada 32 separadas igualmente circunferencialmente (32A, 32B, 32C, 32D, 32E, 32F).
La inclinación puede tener un ángulo de inclinación a (Figura 3B) con relación a la dirección de avance. En este ejemplo, el ángulo de inclinación a de cada una de las porciones inclinadas es de 10°.
La disposición de ranuras 26 también comprende ranuras intermedias 36.
Las ranuras intermedias 36 comprenden una o más porciones de ranuras longitudinales 38 que se extienden paralelas al eje del orificio central Ab, y pueden comprender una ranura de salida anular 40.
Como se ve en la sección transversal de la Figura 3B, la ranura de salida anular 40 puede extenderse radialmente hacia fuera de las porciones de ranura inclinada 32 y las porciones de ranura longitudinal 38.
En el presente ejemplo, hay tres porciones de ranura longitudinal 38 (38A, 38B, 38C) separadas igualmente circunferencialmente.
Cada porción de ranura longitudinal puede tener un área de sección transversal constante. Para elaborar, en este ejemplo cada una de las porciones de ranura longitudinal 38 (38A, 38B, 38C) tiene una construcción idéntica que incluye la característica de área de sección transversal constante. En consecuencia, en la vista mostrada en la Figura 2B se debe entender que hay una vista lateral y frontal de la primera y segunda porciones de ranura longitudinal 38A, 38B que serían iguales si cualquier porción de ranura longitudinal única fuera vista desde dos perspectivas. Como se muestra, cada sección transversal de las porciones de ranura longitudinal 38A, 38B es constante desde la ranura de entrada anular 34 hasta la ranura de salida anular 40.
Como cada porción de ranura inclinada 32 en el presente ejemplo tiene una construcción idéntica, solo la primera y la segunda porción de ranura inclinada 32A, 32B se describirán en detalle, con los mismos caracteres de referencia para cada subelemento compartido por las porciones de ranura inclinada idénticas.
Con referencia a las Figuras 3A a 3C, se muestra que la primera porción de ranura inclinada 32A está en conexión fluida con la ranura de salida anular 40 pero que no hay porción de ranura longitudinal que se extienda en la dirección hacia atrás Dr desde allí.
También se muestra que en el extremo frontal del portabrocas 12, la primera porción de ranura inclinada 32A tiene un borde en forma de arco 42A que se abre en dirección hacia dentro Di, es decir, hacia el orificio. Se debe entender que, aunque no se muestre, las porciones de ranura longitudinal 38 también pueden tener un borde en forma de arco que se abre hacia el interior Di. Preferentemente, pero opcionalmente, perpendicular al eje del orificio Ab (por ejemplo, la Figura 3), se debe entender que los bordes en forma de arco de las porciones de ranura inclinada pueden ser más estrechos que el borde en forma de arco de las porciones de ranura longitudinal 38. En cualquier caso, ambos pueden ser bordes en forma de arco que pueden fabricarse simple y eficientemente por fresado (por ejemplo, al mover una fresa de extremo sólida, orientada inclinada al eje del orificio Ab, a lo largo de una trayectoria paralela al eje del orificio Ab).
En términos generales, para los fines de la memoria descriptiva y las reivindicaciones, las referencias al área de la sección transversal de las porciones de una disposición de ranuras, como las partes de ranuras inclinadas, deben estar delimitadas por un vástago de una herramienta, que tenga un diámetro correspondiente al diámetro del orificio. Incluso sin el vástago de la herramienta que se muestra en la Figura 3A, se debe entender que dicha delimitación también puede estar constituida por un arco de continuación imaginario de las subsuperficies de apoyo del vástago 24.
Por ejemplo, un área de sección transversal en forma de media luna 42B (también llamada área de salida Oa) de la primera porción de ranura inclinada 32A, en la vista posterior que se muestra en las Figuras 3A y 3C está delimitado por el borde en forma de arco 42A y un arco de continuación imaginario 42C que, de manera similar a las subsuperficies de apoyo del vástago 24, se extiende en el diámetro del orificio Db. El arco de continuación imaginario 42C representa un límite de la primera porción de ranura inclinada 32A, así como también el área de sección transversal 42B de la misma en el extremo frontal del portabrocas 12, cuando se inserta un vástago de herramienta (Figura 4) en el orificio receptor del vástago 16.
En un área central 42D del área de sección transversal 42B, la primera porción de ranura inclinada 32A tiene una dimensión radial máxima (es decir, la más grande) dimensión radial Dmr. Las áreas de la sección transversal de los
extremos 42E, 42F pueden ubicarse en cualquier lado, y en este ejemplo en ambos lados, del centro 42D. El área de la sección transversal de cada extremidad disminuye en el área de la sección transversal al aumentar la distancia desde el centro 42D. Por ejemplo, las dimensiones radiales del primer y segundo extremo De1, De2 son más pequeñas que la dimensión radial máxima Dmr.
Con referencia a la Figura 3A, la segunda porción de ranura inclinada 32B puede tener un radio de curvatura Rs que define un círculo imaginario Ic . Se puede definir un área de salida Oa entre la porción de ranura inclinada 32B, o más precisamente para la forma de ejemplo que se muestra, el arco el borde 42A en forma de ala del mismo, y el arco de continuación imaginario 42C. El área de salida en este ejemplo es aproximadamente el 6 % del área de un círculo Ca.
Con referencia ahora a la Figura 3B, se observa que las porciones de ranura inclinadas 32 tienen un área de sección transversal decreciente a medida que aumenta la proximidad al extremo frontal del portabrocas 12. Por ejemplo, en el punto 44A, la porción de ranura 32A es más ancha que en el punto 44B.
Con referencia de nuevo a la Figura 3B, una o más de las porciones de ranura inclinada (por ejemplo, la porción de surco inclinado 32A) pueden no ser colineales con todas las porciones de surco longitudinal, en la dirección axial. Con referencia también a la Figura 4, se muestra esquemáticamente una herramienta 46, por ejemplo, una fresa de extremo macizo, mecanizando una pieza de trabajo 48, por ejemplo, hecha de Inconel.
La herramienta 46 tiene un vástago 47 con un diámetro de vástago correspondiente al diámetro del orificio Db. La herramienta 46 hace tope con un tornillo preestablecido 50 que determina una posición axial del mismo.
Durante el funcionamiento, el refrigerante 52 sigue la siguiente trayectoria de flujo 28: desde una porción del portabrocas giratorio 10 que está detrás del orificio de recepción del vástago 16, una primera porción de la ruta de flujo 28A se extiende hacia el interior del orificio receptor del vástago 16 y, más particularmente, la ranura de entrada anular 34; desde la ranura de entrada anular 34 una segunda porción de la trayectoria de flujo 28B continúa dentro de las porciones de trayectoria longitudinal 38; desde las porciones de ranura longitudinal 38, una tercera porción de la trayectoria de flujo 28C continúa hacia la ranura de salida anular 40; y desde la ranura de salida anular 40, una cuarta parte de la ruta de flujo 28D continúa hacia las partes de ranura inclinada 32.
Desde las porciones de ranura inclinada 32, el refrigerante 52 se proyecta sobre la herramienta 46 en forma de una o más corrientes 52A que continúan a lo largo de la herramienta 46, y también se forma una niebla de partículas 52B que se muestra esquemáticamente como puntos.
Se hace referencia a las Figuras 5A a 5C, que ilustra otro portabrocas giratorio 100 configurado para girar alrededor de un eje de rotación Ar.
Se puede considerar que el portabrocas giratorio 100 tiene todas las características del portabrocas 10 descrito anteriormente, diferenciándose principalmente en que la disposición de ranura 126 comprende una o más porciones de ranura inclinadas hacia fuera 102 (102A, 102B, 102C, l02D, 102E, 102F) que se abren y está inclinado hacia el exterior hacia el extremo frontal del portabrocas 112.
Cada porción de ranura inclinada hacia fuera 102 se puede inclinar en un ángulo de inclinación p con relación a la dirección hacia adelante. En este ejemplo, el ángulo de inclinación p de cada una de las porciones inclinadas es de 25°.
Como resultado, se ha descubierto que las porciones de ranura inclinadas hacia dentro 132 proporcionan el flujo de refrigerante que se muestra esquemáticamente con la flecha 104 en una herramienta, mientras que la porción de ranura adicional, aún inclinada hacia fuera, 102 puede proporcionar un flujo de refrigerante adicional que se muestra esquemáticamente con la flecha 106 para ayudar a la evacuación de virutas.
Las porciones de ranura inclinadas hacia fuera 102 se pueden formar entre las porciones de ranura inclinadas hacia dentro 132 y el extremo frontal de portabrocas 112.
Alternativamente, las porciones de ranura inclinadas hacia dentro y hacia fuera podrían ubicarse por separado (es decir, alternando alrededor de la circunferencia, por ejemplo, con las porciones de ranura inclinadas hacia dentro 32 que aparecen como en las Figuras 1 a 4). Se debe entender que puede haber cualquier combinación de porciones de ranuras inclinadas (por ejemplo, combinadas, separadas y en cualquier número deseado, según se desee). Haciendo referencia a la Figura 6, se ilustra un portabrocas 200 y un portaherramientas 202 configurados para sujetar el portabrocas 200.
El portabrocas 200 es un tipo de portabrocas diferente de los portabrocas 10, 100 descritos anteriormente, ya que se
configura para ser sostenido por un portaherramientas 202 que a su vez es sostenido por una máquina CNC (no se muestra), en lugar de estar configurado para ser sostenido directamente por una máquina CNC.
El portabrocas 200 difiere principalmente de un portabrocas conocido (y es similar a los portabrocas 10, 100 descritos anteriormente) en que comprende una o más porciones de ranura inclinada 232 en un extremo frontal 212 del mismo. Se debe entender que las porciones de ranura inclinadas 232 podrían ser de cualquier tipo descrito anteriormente (inclinadas hacia dentro, inclinadas hacia fuera o una combinación de inclinadas hacia dentro y hacia fuera).
Puede entenderse que puede ser beneficioso modificar un portabrocas conocido al proporcionar simplemente porciones de ranura inclinadas (por ejemplo, mediante una breve operación de fresado) al final de una disposición de ranura.
En particular, dichas ranuras inclinadas se pueden proporcionar incluso en un portabrocas 200 que comprende porciones de ranura longitudinal 238 que se extienden desde una superficie de orificio 218 del mismo hasta una superficie externa 204 del mismo (es decir, las porciones de ranura longitudinal 238 se abren hacia la superficie de orificio 218 y la superficie exterior 204). Esto puede deberse a que una superficie portaherramientas interior 206 de un orificio portaherramientas 208 del portaherramientas 202 sella las porciones de ranura longitudinal.
La descripción anterior incluye modalidades y detalles ilustrativos, y no excluye modalidades y detalles no ejemplificados del alcance de la reivindicación de la presente solicitud.
Claims (15)
1. Un portabrocas giratorio (10, 100, 200) que comprende:
un extremo frontal de portabrocas (12, 112, 212); y
un orificio receptor del vástago (16) que se abre hacia y se extiende hacia atrás desde el extremo frontal del portabrocas (12, 112, 212);
el orificio receptor del vástago (16) definido por una superficie de orificio que se extiende circunferencialmente (18, 218) y:
que tiene un eje de orificio (Ab) que se extiende a través del centro del orificio receptor del vástago (16) y define las direcciones hacia adelante y hacia atrás; y
que comprende un extremo frontal del orificio (20) próximo al extremo frontal del portabrocas (12, 112, 212) del portabrocas (10, 100, 200) y un extremo del orificio trasero (22) detrás del extremo frontal del orificio (20);
la superficie del orificio (18, 218) que comprende:
una o más subsuperficies de tope de vástago (24) que definen un diámetro interior (Db); y una disposición de ranuras (26, 126) empotrada en el orificio receptor del vástago (16) más allá de la una o más subsuperficies de apoyo del vástago (24) desde el eje del orificio central (Ab);
la disposición de ranuras (26, 126) que define una trayectoria de flujo (28) en comunicación de fluidos con los extremos frontal y trasero del orificio (20, 22) y que comprende:
una ranura de entrada anular (30) en el extremo del orificio trasero (22);
una o más porciones de ranuras inclinadas (32, 132, 232) que se abren hacia el extremo frontal del portabrocas (12, 112, 212) y están inclinadas hacia dentro hacia el mismo; y
una o más ranuras intermedias (36) que conectan la ranura de entrada anular (30) y la una o más porciones de ranura inclinada (32, 132, 232), la una o más ranuras intermedias (36) se abren solo hacia dentro en la superficie del orificio (18, 218) o tanto a la superficie del orificio (18, 218) como a una superficie externa (204) del portabrocas giratorio (10, 100, 200); en donde
el orificio receptor del vástago (16), incluida la disposición de ranuras (26, 126), está formado en una parte del portabrocas giratorio (10, 100, 200) que tiene una construcción unitaria de una sola pieza; caracterizado porque la una o más ranuras intermedias (36) incluyen una o más porciones de ranura longitudinal (38, 238) que se extienden paralelas al eje del orificio central (AB).
2. El portabrocas giratorio de acuerdo con la reivindicación 1, en donde una o más porciones de ranura inclinada (32, 132, 232) están cada una inclinada en un ángulo de inclinación a con respecto a la dirección de avance, el ángulo de inclinación a que está dentro del intervalo: 2° < a < 20°, preferentemente en donde el ángulo de inclinación a está dentro del intervalo: 4° < a < 12°.
3. El portabrocas giratorio de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde una o más porciones de ranura inclinada (32, 132, 232) es una pluralidad de porciones de ranura inclinada; y el ángulo de inclinación a de cada una de las porciones de ranura inclinada es el mismo.
4. El portabrocas giratorio de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la disposición de ranuras comprende más porciones de ranuras inclinadas (32, 132, 232) que porciones de ranuras longitudinales (38, 238).
5. El portabrocas giratorio de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde, perpendicular al eje del orificio (Ab), cada porción de ranura longitudinal (38, 238) tiene un área de sección transversal constante.
6. El portabrocas giratorio de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde una o más ranuras intermedias comprenden además una ranura de salida anular (40, 140) en el extremo del orificio frontal en comunicación de fluidos con las porciones de ranura inclinada (32, 132, 232).
7. El portabrocas giratorio de acuerdo con la reivindicación 6, en donde: la ranura de salida anular (40) también está en comunicación de fluidos con una o más porciones de ranura longitudinal (38, 238).
8. El portabrocas giratorio de acuerdo con la reivindicación 7, en donde la disposición de ranuras (26, 126) comprende más porciones de ranuras inclinadas (32, 132, 232) que porciones de ranuras longitudinales (38, 238).
9. El portabrocas giratorio de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde, perpendicular al eje del orificio (Ab), cada porción de ranura inclinada (32, 132, 232) tiene un área de sección transversal decreciente a medida que aumenta la proximidad al extremo frontal del portabrocas (12, 112, 212).
10. El portabrocas giratorio de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde, en una vista posterior del extremo frontal del portabrocas (12, 112, 212), al menos una porción de ranura inclinada (32, 132, 232) tiene forma de media luna.
11. El portabrocas giratorio de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en donde:
en el extremo frontal del portabrocas (12, 112, 212), al menos una de las porciones de ranura inclinada (32, 132, 232) tiene un área de sección transversal central (42D) con una dimensión radial máxima (Dmr) y al menos un área de sección transversal de una extremidad (42E, 42F) adyacente al área de sección transversal central (42D) que disminuye en área de sección transversal al aumentar la distancia desde el área de sección transversal central (42D).
12. El portabrocas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en donde, en una vista posterior del extremo frontal del portabrocas (12, 112, 212), la dimensión radial máxima Dmr de al menos una de las porciones de ranura inclinada (32, 132, 232) está dentro de un intervalo que cumple la condición: 0,1 mm < Dmr < 0,9 mm, preferentemente en donde la dimensión radial máxima Dmr de al menos una porción de ranura inclinada (32, 132, 232) está dentro de un rango que cumple la condición: 0,1 mm < Dmr < 0,5 mm.
13. El portabrocas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en donde, en una vista posterior del extremo frontal del portabrocas (12, 112, 212), la dimensión radial máxima Dmr de cada porción de ranura inclinada (32, 132, 232) de la una o más porciones de ranura inclinada (32, 132, 232) está dentro de un intervalo que cumple la condición: 0,1 mm < Dmr < 0,9 mm, preferentemente en donde la dimensión radial máxima Dmr de cada porción de ranura inclinada (32, 132, 232) de la una o más porciones de ranura inclinada (32, 132, 232) está dentro de un intervalo que cumple la condición: 0,1 mm < Dmr < 0,5 mm.
14. El portabrocas giratorio de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en donde:
en el extremo frontal del portabrocas (12, 112, 212), cada porción de ranura inclinada (32, 132, 232) tiene un radio de curvatura (Rs) que define un círculo imaginario (Ic) y un área de salida (Oa) definida entre la porción de ranura inclinada (32, 132, 232) y un arco de continuación imaginario (42C) de las subsuperficies de apoyo del vástago (24); y
el área de salida (Oa) es inferior al 20 % del área circular del círculo imaginario (Ic), preferentemente en donde el área de salida (Oa) es inferior al 10 % del área circular (Ic).
15. El portabrocas giratorio de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, que comprende además una o más porciones de ranura inclinadas hacia fuera (102) formadas entre una de dichas porciones de ranura inclinada (132) que se abre hacia el extremo frontal (112) y está inclinada hacia dentro y el extremo frontal, o que están formados por separado de dichas porciones de ranura (132).
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