MX2008014309A - Inserto cortante y herramienta, consistente de un portaherramientas y de un inserto cortante. - Google Patents

Abstract

La invención se relaciona con un inserto cortante que tiene una superficie de apoyo (11) y una superficie cortante a una distancia de esta y al menos un flanco (12) posicionado por un ángulo de despeje, que forma una circunvalación redonda o poligonal de borde cortante, así como al menos un punto del borde cortante (13) a una distancia máxima del plano en que la superficie de apoyo (11) está localizado y que tiene al menos un punto del borde cortante (16, 17) a una distancia mínima del mismo plano. De acuerdo a la invención, la ubicación geométrica de cada punto del borde cortante, pero al menos el punto del borde cortante (16, 17) a una distancia mínima y puntos adyacentes a este, es el punto de intersección entre una superficie envolvente vertical y un plano paralelo a la superficie de apoyo (11), donde la superficie envolvente vertical es perpendicular a la superficie de apoyo (11) y está formada por una pluralidad de líneas verticales (18, 19) que yacen en el plano paralelo a la superficie de apoyo (11) en el que el punto (13) a una distancia máxima del plano de la superficie de apoyo yace y forma un perfil curvo del borde cortante ideal teórico redondo o poligonal.

Description

Inserto cortante y herramienta, consistente de un portaherramientas y de un inserto cortante La invención se relaciona con un inserto cortante que tiene una superficie de apoyo y una cara de barrido a una distancia de esta y al menos un flanco dispuesto en un ángulo de desahogo positivo, formando dicha cara de barrido y el flanco un borde cortante de forma poligonal o redonda en circunvalación, y que tiene al menos un punto del borde cortante a una distancia máxima a partir de un plano en el cual se encuentra la superficie de apoyo, y que tiene al menos un punto del borde cortante a una distancia mínima a partir del mismo plano.

Los insertos cortantes descritos anteriormente incluyen los "insertos cortantes positivos" los cuales en una vista en planta pueden ser circulares, esencialmente triangulares, en forma de cuadrilátero, en particular cuadrados, rómbicos o rectangulares. El borde cortante está formado por la cara de barrido contigua y uno o más flancos. En el caso más simple, la cara de barrido es de diseño plano, es decir, el ángulo de barrido es de 0o. De acuerdo con el arte anterior, se conocen también los insertos cortantes en los cuales una cara inclinada se une al borde cortante en la cara de barrido, formando de esta manera una cara de barrido positiva. El arte anterior incluye también bordes cortantes de diseño ondulado, adjuntas a los cuales hay secciones de la cara de barrido de diseño ondulado.

Finalmente, se conoce el borde cortante redondeado o la disposición de un bisel en un ángulo positivo o negativo para evitar que un borde cortante se astille.

Para mecanizar las superficies de rodadura de las ruedas de ferrocarril, se utilizan insertos cortantes los cuales tienen un borde cortante circular de altura constante y un ángulo de desahogo positivo constante. Los insertos cortantes troncocónicos se usan para el refrentado de las superficies de rodadura. Después del desgaste del inserto cortante utilizado activamente, los insertos cortantes pueden disponerse de tal forma que se puedan desplazar en el portaherramientas mediante un ángulo de giro de 90° o 120° dependiendo de la profundidad de corte original, después de lo cual se puede utilizar una nueva región sin usar del borde cortante.

Los insertos indexables del tipo descrito, que tienen un borde cortante circular de altura constante, tienden desventajosamente a vibrar - a "tabletear" - durante la operación de mecanizado. Debido · a esos movimientos vibratorios incontrolados durante la mecanización, se producen irregularidades (marcas de tableteo) en la superficie de la pieza en elaboración mecanizada. Aparte de esta pobre calidad superficial de la pieza en elaboración mecanizada, se ha comprobado que la vida útil de tales insertos indexables es relativamente corta.

También son conocidos en principio los insertos indexables del tipo mencionado al inicio en los cuales el borde cortante o uno de los bordes cortantes tiene un máximo y bordes cortantes, inclinados en cada caso a partir de estos en ambos lados, hasta un mínimo del borde cortante. Sin embargo, a diferencia del caso de insertos cortantes que tienen un ángulo de desahogo de 0o, el descenso del borde cortante en regiones actúa sobre el flanco existente de forma tal que se cambia la forma original del borde cortante.

De acuerdo con el arte anterior, se conocen también herramientas las cuales comprenden un portaherramientas que tienen al menos una hendidura para alojar y asegurar un inserto cortante del tipo descrito anteriormente. Dependiendo de la operación de mecanizado seleccionada, también se pueden establecer ángulos de barrido efectivos mediante la disposición del inserto cortante en el portaherramientas, cuyos ángulos de barrido pueden variarse dentro de limites en las direcciones axial y radial mediante la inclinación del inserto cortante particular .

El objeto de la presente invención es especificar un inserto cortante y una herramienta, consistente de un portaherramientas y un inserto cortante, el cual tiene un índice de desgaste tan bajo como sea posible y con el cual se puede obtener una calidad superficial mejorada de la pieza en elaboración.

Este objeto se alcanza mediante el inserto cortante como se reivindica en la reivindicación 1 o mediante la herramienta como se reivindica en la reivindicación 10. Las reivindicaciones dependientes describen desarrollos del inserto cortante de acuerdo con la invención.

De acuerdo con la presente invención, la ubicación geométrica de cada punto del borde cortante, pero al menos de los puntos del borde cortante que están a una distancia mínima de la superficie de apoyo o de los puntos del borde cortante adyacente que están a una distancia mínima de la superficie de apoyo, está situada en la intersección entre una superficie envolvente vertical y un plano paralelo a la superficie de apoyo, estando dispuesta la superficie envolvente vertical perpendicularmente a la superficie de apoyo y estando formada por un número de líneas verticales las cuales son paralelas entre sí y que forman un perfil curvo del borde cortante ideal teórico redondo o poligonal en el plano que es paralelo a la superficie de apoyo y en el cual está situado el punto a una distancia máxima del plano de la superficie de apoyo.

Le geometría descrita se explica de modo más simple haciendo referencia a un inserto cortante positivo que tiene una cara de barrido la cual es circular en una vista en planta. Primero que todo, comparado con una forma troncocónica, el diseño de la curvatura del borde cortante se cambia de forma tal que el borde cortante corre a través de al menos dos máximos con mínimos entre ellos, el punto más alto y el más profundo, respectivamente, del perfil del borde cortante que determina la curvatura respectiva del borde cortante. Sin embargo, el borde cortante en los mínimos deseados no se hace descender a lo largo del flanco, sino más bien verticalmente hacia la superficie de apoyo, de forma tal que la cara de barrido en esta región más baja se hace más ancha en relación con la cara de barrido original. El grado de ensanchamiento es mayor mientras mayor sea el grado de profundidad al cual se hace descender el punto cortante. Lo mismo se aplica consecuentemente a los otros puntos del borde cortante los cuales asumen posiciones intermedias correspondientes. Mediante esta medida, el perfil del borde cortante sobre la cara de barrido está adaptado en términos de diseño al perfil curvado del borde cortante de nueva creación, donde se obtiene un labio que actúa exactamente igual que un borde cortante circular en proyección.

El borde cortante efectivo es alargado en comparación con un inserto indexable que tenga un borde cortante que corre en un único plano, como resultado de lo cual se asegura un corte más uniforme (sin tableteo) durante el mecanizado. De acuerdo con esto, la superficie creada en la pieza en elaboración es más lisa. Las vibraciones periódicas del inserto cortante o de la herramienta pueden ocurrir solamente cuando todos los puntos del perfil del borde cortante seleccionados aleatoriamente asumen una posición situacional idéntica en el proceso de formación de virutas . Esto significa que el borde cortante, en todos los puntos del perfil del borde cortante, está sometido simultáneamente a cargas periódicas en la fase de formación de virutas y alivio de carga en la fase de cizallamiento . Si la frecuencia de los periodos coincide con la frecuencia natural de la herramienta, ocurren vibraciones' pronunciadas, el tableteo ya mencionado. Sin embargo, si los puntos aleatorios del perfil del borde cortante encuentran diferentes situaciones en el proceso de formación de virutas, tales vibraciones se suprimen, ya que las fuerzas en el sistema se superponen y al menos se compensan parcialmente una con otra.

El inserto cortante está caracterizado preferiblemente por un perfil del borde cortante circular, esencialmente triangular, cuadrado o rómbico ideal. Es decir que el principio de diseño seleccionado puede aplicarse no solamente a bordes cortantes redondos en el plano de la cara de barrido sino también a bordes cortantes rectilíneos .

El inserto cortante de acuerdo con la invención tiene preferiblemente al menos una forma esencialmente redonda y al menos dos, preferiblemente tres, puntos del borde cortante a una distancia máxima del plano de la superficie de apoyo. Los mínimos del borde cortante están situados entre los máximos del borde cortante. Además, la forma de los insertos cortantes (como se ve en la vista en planta) es preferiblemente de diseño simétrico en rotación. Hay una simetría en rotación de 180° en el caso de dos máximos del borde cortante, una simetría en rotación de 120° en el caso de tres máximos del borde cortante, etc.

El ángulo de desahogo positivo se selecciona para que esté en particular entre 2° y 15°, preferiblemente hasta 10° como máximo.

La distancia vertical, medida en la dirección de la superficie de apoyo, del punto situado a una distancia máxima del punto situado a una distancia mínima es de al menos 0.5 mm y/o de 3 mm como máximo, preferiblemente 2 mm como máximo.

Los ángulos de barrido del inserto cortante pueden ser constantes a lo largo de todo el perfil del borde cortante, en este caso están preferiblemente alrededor de 2° a 25°, o pueden variar a lo largo del borde cortante. De acuerdo con una configuración adicional de la invención, la región anular de la cara de barrido más alejada del borde cortante está situada en un plano paralelo a la superficie de apoyo.

Finalmente, el flanco único puede diseñarse como una superficie lateral de frustum a un ángulo constante, o regiones individuales del flanco pueden diseñarse como planos por debajo del borde cortante. De acuerdo con una realización especial de la presente invención, sin embargo, las regiones del flanco están divididas en dos zonas, de las cuales una está adyacente al borde cortante y la otra está adyacente a la superficie de apoyo. Las dos zonas del flanco definen un ángulo < 180°, es decir, la zona del flanco más alejada del borde cortante está dispuesta en un ángulo de desahogo mayor.

La invención se relaciona también con una herramienta, consistente de un portaherramientas que comprende al menos una hendidura para alojar y asegurar un inserto cortante que tiene una superficie de apoyo y una cara de barrido a una distancia de esta y al menos un flanco dispuesto en un ángulo de desahogo positivo, formando dicha cara de barrido y el flanco un borde cortante de forma poligonal o redonda en circunvalación, y que tiene al menos un punto del borde cortante a una distancia máxima a partir de un plano en el cual se encuentra la superficie de apoyo, y que tiene al menos un punto del borde cortante a una distancia mínima del mismo plano, estando inclinado el inserto cortante en el portaherramientas en un ángulo de asentamiento axialmente y/o radialmente hacia la superficie, que se va a mecanizar, de una pieza en elaboración o una superficie tangencial a esta. De acuerdo con la invención, la ubicación geométrica de cada punto del borde cortante es la intersección entre una superficie envolvente vertical y un plano paralelo a un plano vertical a la superficie, que se va a mecanizar, de la pieza en elaboración o a una superficie tangencial a esta, estando dispuesta la superficie envolvente vertical perpendicularmente a dicho plano vertical y estando formada por un número de líneas verticales las cuales son paralelas entre sí y que forman un perfil curvo del borde cortante ideal teórico redondo o poligonal en el plano que es paralelo al plano vertical y en el cual está situado el punto a una distancia máxima del plano vertical. En principio, lo mismo que se dijo para el inserto cortante descrito anteriormente se aplica a esta herramienta; aquí, sin embargo, la referencia a la superficie de apoyo, siendo esta referencia aplicable solamente a insertos · cortantes posicionados verticalmente, se sustituye por una superficie vertical correspondiente al plano de mecanización de la pieza en elaboración o a una superficie tangencial al punto de mecanización de la pieza en elaboración. En otras palabras, el grado- de inclinación del inserto cortante puede incluirse en la corrección del borde cortante.

A continuación se discuten ventajas adicionales de la presente invención y otras realizaciones con referencia a los dibujos, en los cuales: la fig. 1 muestra un boceto que explica el principio de diseño, la fig. 2 muestra una vista en perspectiva de un inserto cortante de acuerdo con la invención, la fig. 3 muestra una vista lateral del inserto cortante de acuerdo con la fig. 2, y la fig. 4 muestra una vista en planta de la cara de barrido del inserto cortante de acuerdo con la fig. 2.

La configuración de acuerdo con la invención puede verse con más claridad con referencia a la fig. 1, en la cual un inserto troncocónico se adopta como cuerpo matriz, el cual tiene una cara de barrido plana 10, una superficie de apoyo 11 la cual está dispuesta paralelamente a esta, y un flanco 12, dispuesto todo alrededor en un ángulo de desahogo idéntico, como superficie lateral del frustum. El perfil del borde cortante de tal inserto cortante, el cual define el plano 10, es circular.

Con un máximo del borde cortante 13 mantenido, los puntos 14 y 15 del borde cortante se hacen descender ahora hasta el punto 16 ó 17, respectivamente, el cual está situado sobre una vertical 18 ó 19, respectivamente, al plano en el cual está dispuesta la superficie de apoyo 11. De manera correspondiente, los otros puntos del borde cortante entre los puntos 13 y 14 ó 13 y 15 se hacen descender de un modo variable, obteniéndose un borde cortante curvado el cual forma un plano cortante que se ilustra por el número de referencia 20 y el cual, a pesar del contorno no plano del borde cortante, produce un labio que actúa exactamente igual que un borde cortante circular en proyección.

La cantidad de máximos 13 en el perfil del borde cortante puede seleccionarse como se desee, siempre que se mantenga un borde cortante efectivo suficientemente largo. Las dimensiones precisas de la curvatura del borde cortante son el resultado de la relación de diseño la cual se determina por el punto más alto 13 y el punto más bajo 16 ó 17 del perfil del borde cortante. Si una sección horizontal se coloca directamente debajo del punto más bajo del plano del borde cortante, se obtiene un perfil convexo, no circular del contorno exterior, ya que el punto 21 del flanco el cual habría resultado si el flanco se hubiera mantenido en el tamaño original se desplaza hacia afuera hasta el punto 16. En el caso mostrado, en el cual el inserto indexable redondo tiene dos máximos 13 en la vista en planta, la ubicación más estrecha del contorno exterior corresponde a los máximos cortantes 13 y la ubicación más ancha del contorno exterior coincide con la ubicación más profunda del borde cortante (punto 16) , el cual se desvía de esta forma de la forma circular ideal en este plano de sección (paralelo a la superficie de apoyo) .

El principio de diseño descrito anteriormente puede aplicarse a cualquier inserto indexable que tenga bordes cortantes inclinados, es decir también en el caso de insertos indexables cuadrados, rectangulares o rómbicos. La corrección del borde cortante asegura que se produzca un perfil exactamente rectilíneo del borde cortante en la aplicación incluso en el caso de bordes cortantes inclinados .

Las figuras de la 2 a la 4 muestran un inserto cortante el cual es circular en una vista en planta y que tiene tres máximos 13 en el borde cortante y mínimos intermedios del borde cortante. El borde cortante corre de forma curvada en el espacio y está definido o formado por un flanco 22 en circunvalación en un ángulo de desahogo positivo por un lado y por una región de barrido 23, diseñada con inclinación continua, por otro lado.

La región de flanco 24 más baja, la cual está situada encima de la superficie de apoyo 11, está inclinada en un ángulo de desahogo más pronunciado que la región del flanco 22. El inserto cortante tiene un agujero de sujeción 25 para alojar un tornillo de fijación. La dimensión a en la fig. 4 que ilustra la distancia entre el punto 16 del borde cortante y el punto 13 del borde cortante muestra el grado de descenso. Si el diseño del perfil del borde cortante está orientado con referencia al máximo 13 y al punto más bajo 16, el grado de desviación, designado por b, a partir de la forma circular ideal puede reducirse a un mínimo (dentro de un rango de los um) Como se hace claro en particular con referencia a la fig. 2, el trayecto del ángulo de barrido a lo largo del borde cortante depende de si la línea 26 visible en la fig. 3, cuya linea 26 determina el extremo de la región inclinada 23 de la cara de barrido, está situada en un plano - en este caso se obtienen diferentes ángulos de barrido a lo largo del perfil del borde cortante dependiendo del descenso del borde cortante - o si el trayecto de la curva 26 está adaptado al trayecto vertical del perfil del borde cortante construido en el espacio, de forma tal que los ángulos de barrido permanezcan constantes a lo largo de todo el borde cortante.

El inserto cortante es adecuado en particular para el torneado longitudinal de caras planas . Durante un avance del inserto cortante, primero que todo las regiones del borde cortante alrededor del máximo 13 entran en contacto con la pieza en elaboración, siguiendo a las cuales lo hacen de modo sucesivo el resto de las regiones de acuerdo con el ángulo de inclinación del borde cortante a lo largo del perfil del borde cortante. El inserto cortante es por lo tanto puesto en contacto con la pieza en elaboración con más suavidad que si se tratara del caso de un inserto cortante estrictamente troncocónico que tiene una cara de barrido plana.

Claims (10)

Reivindicaciones

1. Un inserto cortante que tiene una superficie de apoyo (11) y una cara de barrido a una distancia de esta y al menos un flanco (12) dispuesto en un ángulo de desahogo positivo, formando dicha cara de barrido y el flanco (12) un borde cortante de forma poligonal o redonda en circunvalación, y que tiene al menos un punto (13) del borde cortante a una distancia máxima de un plano en el cual se encuentra la superficie de apoyo (11), y que tiene al menos un punto (16, 17) del borde cortante a una distancia mínima del mismo plano, caracterizado porque la ubicación geométrica de cada punto del borde cortante, pero al menos el punto (16, 17) del borde cortante a una distancia mínima y puntos adyacentes a este, es la intersección entre una superficie envolvente vertical y un plano paralelo a la superficie de apoyo (11) , estando dispuesta la superficie envolvente vertical perpendicularmente a la superficie de apoyo (11) y estando formada por una cantidad de líneas verticales (18, 19) las cuales son paralelas entre sí y las cuales forman un perfil curvo del borde cortante ideal teórico redondo o poligonal en el plano que es paralelo a la superficie de apoyo (11) y en el cual está situado el punto (13) a la distancia máxima del plano de la superficie de apoyo.

2. El inserto cortante como se reivindica en la reivindicación 1, caracterizado por un perfil curvo del borde cortante circular, esencialmente triangular, cuadrado o rómbico ideal.

3. El inserto cortante como se reivindica en la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por una forma esencialmente redonda y al menos dos, preferiblemente tres, puntos (13) del borde cortante a una distancia máxima del plano de la superficie de apoyo (11) .

4. El inserto cortante como se reivindica en la reivindicación 3, caracterizado porque la forma es de diseño simétrico en rotación.

5. El inserto cortante como se reivindica en una de las reivindicaciones de la 1 a la 4, caracterizado porque el ángulo de desahogo positivo está entre 2° y 15°, preferiblemente hasta 10° como máximo.

6. El inserto cortante como se reivindica en una de las reivindicaciones de la 1 a la 5, caracterizado porque la distancia vertical (a) , medida en la dirección de la superficie de apoyo (11) , del punto que está a una distancia máxima del punto que está a una distancia mínima es de al menos 0.5 mm y/o de 3 mm como máximo, preferiblemente 2 mm como máximo.

7. El inserto cortante como se reivindica en una de las reivindicaciones de la 1 a la 6, caracterizado porque los ángulos de barrido son constantes a lo largo de todo el perfil del borde cortante y son preferiblemente de 2o a 25° . .

8. El inserto cortante como se reivindica en una de las reivindicaciones de la 1 a la 6, caracterizado porque los ángulos de barrido varían a lo largo del borde cortante, donde preferiblemente la región anular de la cara de barrido más alejada del borde cortante está situada en un plano paralelo a la superficie de apoyo.

9. El inserto cortante como se reivindica en una de las reivindicaciones de la 1 a la 8, caracterizado porque una primera región (22) del flanco está dispuesta debajo del borde cortante y una región (24) adicional del flanco que tiene ángulos de desahogo mayores está dispuesta debajo de esta adyacente a la superficie de apoyo (11) .

10. üna herramienta, consistente de un portaherramientas que comprende al menos una hendidura para alojar y asegurar un inserto cortante que tiene una superficie de apoyo (11) y una cara de barrido a una distancia de esta y al menos un flanco (12) dispuesto en un ángulo de desahogo positivo, formando dicha cara de barrido y el flanco (12) un borde cortante de forma poligonal o redonda en circunvalación, y que tiene al menos un punto del borde cortante (13) a una distancia máxima de un plano en el cual se encuentra la superficie de apoyo (11) , y que tiene al menos un punto del borde cortante (16, 17) a una distancia mínima del mismo plano, estando inclinado el inserto cortante en el portaherramientas en un ángulo de asentamiento axialmente y/o radialmente hacia la superficie que se va a mecanizar, de una pieza en elaboración o una superficie tangencial a esta, caracterizado porque la ubicación geométrica de cada punto del borde cortante es la intersección entre una superficie envolvente vertical y un plano paralelo a un plano vertical a la superficie, que se va a mecanizar, de la pieza en elaboración o a una superficie tangencial a esta, estando dispuesta la superficie vertical envolvente perpendicularmente a dicho plano vertical y estando formada por una cantidad de líneas verticales las cuales son paralelas entre sí y que forman un perfil curvo del inserto cortante ideal teórico redondo o poligonal en el plano que es paralelo al plano vertical y en el cual se encuentra el punto a una distancia máxima del plano vertical.