PT10121U

PT10121U - Fresa

Info

Publication number: PT10121U
Application number: PT10121U
Authority: PT
Inventors: Vladimir Volokh
Original assignee: Kennametal Inc
Priority date: 1999-07-26
Filing date: 2006-05-09
Publication date: 2007-05-31
Also published as: JP4975207B2; IL131119A0; EP1072345A3; JP2001054812A; EP1072345A2; PT10121T; DE20023770U1; AT9433U1; US6742968B1

Abstract

A FIM DE PROPORCIONAR UMA FRESA COM UMA MAIOR RIGIDEZ, ENQUANTO PERMITE UMA PROFUNDIDADE ADEQUADA DOS DENTES, PARA LIBERTAÇÃO DAS APARAS, SUGERE-SE UMA FRESA COM EXTREMIDADE ROTATIVA, COM MÚLTIPLOS DENTES, NA QUAL A ÁREA TOTAL DA SECÇÃO TRANSVERSAL DO MATERIAL DE CORTE AUMENTA GRADUALMENTE DA EXTREMIDADE DE CORTE PARA A HASTE DE CORTE, SENDO O NÚCLEO DA REFERIDA FRESA DE PREFERÊNCIA DIREITO, CONVEXO OU CÔNCAVO, INCLINADO.

Description

1

Descrição "Fresa" A presente invenção refere-se a uma fresa.

Mais particularmente, a invenção proporciona novas formas para os núcleos de fresas de topo, para produzir uma ferramenta com rigidez melhorada, com aplicações mais versáteis.

As fresas são ferramentas rotativas de forma cilíndrica, cónica ou discoidal, com uma pluralidade de bordos de corte. Tais fresas encontram-se disponíveis em muitas formas, tais como fresas cilíndricas lisas, fresas laterais, fresas centrais e de topo, fresas perfiladas e fresas normais e com perfis especiais. As fresas de aço de alta velocidade são usadas para operações de produção reduzida e as lâminas de carboneto inseridas usam-se muitas vezes para operações longas. A fresa terminal é uma fresa simples, muitas vezes de forma cilíndrica, tendo uma sua extremidade da superfície circular dentes de corte helicoidais e sendo a outra extremidade lisa, para servir de haste, excepto se o corte tiver duas extremidades, caso em que a porção central é presa pela máquina. Proporcionam-se também dentes na face de topo do cilindro. As fresas com quatro estrias são provavelmente as mais comuns, mas usam-se também extensamente as de 2, 3 ou 6 estrias. As fresas de topo são muito usadas porque podem executar uma ampla variedade de operações de fresagem sendo o custo inicial da fresa moderado. São também comummente usadas formas diferentes da cilíndrica. A haste pode ser paralela ou inclinada, não sendo necessariamente de diâmetro igual ao diâmetro dos dentes.

Tem sido levada a cabo muita investigação para determinar o máximo volume possível de metal removido, 2 antes da deterioração da ferramenta, relativamente à velocidade de corte escolhida. No entanto há tantos factores envolvidos, tais como o índice de maquinabilidade da peça trabalhada, que por sua vez é função, quer do tipo de material, quer do tratamento térmico, da forma dos dentes, das dimensões da fresa, do número de dentes e do material da fresa, da potência disponível na máquina--ferramenta e da rigidez da fresa e da máquina-ferramenta, o tipo do líquido refrigerante e o seu caudal, o acabamento da superfície requerido, a velocidade de avanço escolhida e a profundidade e a largura de corte indicada para uma aplicação são difíceis de relacionar com outras aplicações, mesmo que o tipo de trabalho, por exemplo a fresagem de uma face seja igual.

Encontram-se exemplos recentes de aperfeiçoamentos conseguidos em fresas, em especial, na patente US 5 779 399, de Kuberski e US 5 810 517, de Bostic. Estes documentos referenciam muitos desenhos anteriores.

No desenho de uma fresa de topo, o diâmetro total tem de ser atribuído o diâmetro total entre a profundidade dos dentes, dos dois lados do núcleo e o diâmetro do núcleo restante. Um diâmetro grande do núcleo terá a vantagem de uma ferramenta rígida. No entanto, uma profundidade grande dos dentes facilitaria uma boa libertação das aparas e melhoram o acesso do lubrificante ao bordo de corte. Evidentemente, tem de encontrar-se um equilíbrio apropriado entre estes requisitos conflituantes, de preferência na base do uso antecipado da ferramenta. Os inventores da presente invenção proporcionam as relações seguintes como sendo as que melhor satisfazem as operações de fresagem:

Operação Diâmetro do núcleo relativamente ao diâmetro exterior Observações Escateladura 50-65%, em função do material da peça a trabalhar 2 ou 3 dentes de corte 3

Desengrossamento lateral 55-70% 4 dentes Fresagem de acabamento 65-75% 4-6 dentes, cortes pequenos Acabamento lateral profundo 75-95% 5-8dentes Cortes longos, max. rigidez 75-95% A tabela anterior mostra que, quando se muda de tipo de operação de fresagem, por exemplo, quando uma peça a trabalhar deve ser entalhada depois de se ter feito o acabamento dos seus lados, deve também mudar-se de fresa. Não só esta situação gasta tempo, na oficina de reparação de máquinas, como também é necessário ter um estoque de fresas diferentes disponíveis, se se quiser obter resultados óptimos na maquinagem.

Usualmente, quando estiver em funcionamento uma fresa de topo, a força da maquinagem é exercida contra uma aresta do corte. 0 binário resultante é recebido pelo suporte da ferramenta que se aplica rigidamente à haste do corte. Ignorando-se o facto de que a direcção do binário varia continuamente enquando a fresa roda, esta pode considerar--se sujeita a tensões como um cantiléver. Por simplicidade, pode considerar-se a carga como sendo uma carga pontual. A tensão de flexão no cantiléver é: W/Z (I-x), onde W = carga Z = módulo da secção I — a distância entre a extremidade da maxila do suporte da ferramenta e a carga, e x = distância entre a extremidade da maxila do suporte da ferramenta e o ponto onde se mede a tensão.

Evidentemente, o binário de flexão aumenta exponencialmente com o aumento de x. Um núcleo de diâmetro constante prevalente na técnica anterior não é portanto a melhor maneira de atribuir o espaço disponível limitado, no desenho de uma fresa de topo. 4 É necessário acrescentar duas notas às anteriores. 1. A tensão actual, eir. qualquer viga, inclui também tensão de corte, mas como a tensão de corte é constante em toda a secção da viga considerada, é aqui ignorada. 2. A secção da fresa, e portanto Z, não é constante, sendo ela reduzida pelas estrias dos dentes terminam numa inclinação ou numa curva, para evitar a concentração de tensões.

Enquando que a questão da tensão atrás discutida está relacionada com o facto de se evitar a rotura da ferramenta, não menos importante é o requisito de minimizar a flexão da ferramenta, a fim de melhorar a precisão e o acabamento da superfície e reduzir a vibração e o ruído. De um núcleo com um diâmetro constante, resulta uma flexão da ferramenta maior que a necessária, por causa do elemento binário de flexão junto do suporte da ferramenta, e também junto das extremidades das estrias dos dentes mais próximas da haste da fresa, donde resulta a flexão da fresa, em consequência das forças da maquinagem. A deflexão da fresa resultante, na aresta de corte, seria reduzida se o aço de que é feito o núcleo da fresa se distribuísse de uma maneira melhor, atribuindo-se mais metal às secções sujeitas a maiores tensões, à custa da extremidade dentada menos carregada da fresa.

Portanto, um dos objectos da presente invenção consiste em remediar os inconvenientes das fresas de topo da técnica anterior e proporcionar uma fresa que ofereça uma maior rigidez, mantendo no entanto uma profundidade adequada dos dentes, para a libertação das aparas. A presente invenção atinge esse objectivo proporcionando uma fresa de topo rotativa com dentes múltiplos, na qual a área transversal total do material da 5 fresa aumenta gradualmente, a partir da extremidade de corte para a haste da fresa.

Numa forma de realização preferida da presente invenção, proporciona-se uma fresa de topo na qual, numa secção transversal central, ao longo do comprimento da referida fresa, o núcleo da fresa aumenta gradualmente, em diâmetro, da extremidade de corte para a haste da fresa.

Numa forma de realização mais preferida da presente invenção, proporciona-se uma fresa, na qual a largura dos dentes aumenta gradualmente da extremidade de corte para a haste da fresa. Ainda outras formas de realização da invenção serão descritas mais adiante.

Na patente US 5 452 971, descreve-se e reivindica-se, por Nevills, uma ferramenta de corte de topo, rotativa, de grande complexidade, sendo uma das suas características especiais "uma área do núcleo residual inclinada". No entanto, a ferramenta é uma fresa, como se evidencia na descrição e nos desenhos. Em particular, a área do núcleo é muito mais pequena que a que se encontra nas fresas de topo, e a extremidade da ferramenta é configurada para penetrar no interior da peça a trabalhar, por pressão axial, para produzir ou alargar um furo.

Em contradição com isso, a presente invenção refere-se a fresas de topo, que têm um núcleo substancial e dentes laterais destinados a maquinar superfícies planas ou curvas.

Deve por isso compreender-se que a nova fresa de topo da presente invenção serve para proporcionar uma rigidez suficiente para permitir a operação de escateladura, desengrossamento lateral e acabamento, sem a necessidade de mudar de fresa. Como consequência disso, a fresa produz superfícies de melhor qualidade, é mais resistente à rotura e menos susceptível à vibração e à produção de ruído. Ao 6 mesmo tempo, proporciona-se uma profundidade adequada dos dentes, onde ela é mais necessária, isto é, junto da extremidade de corte da fresa, para permitir o acesso ao líquido de refrigeração à área de corte e afastar as aparas geradas.

Descreve-se agora a invenção com mais pormenor, com referência aos desenhos anexos, que representam formas de realização preferidas da invenção. Apresenta-se pormenores estruturais, apenas na medida necessária para uma compreensão, fundamental da mesma. Os exemplos descritos, juntamente com os desenhos, tornarão claro para os especialistas como podem realizar-se outras formas da invenção.

As figuras dos desenhos representam: A fig. 1, uma vista em alçado, com corte parcial, de uma forma de realização da fresa de topo de acordo com a invenção;

As fig. 2 e 3, vistas em alçado, com corte parcial, de outras formas de realização; A fig. 4, uma vista em alçado de uma forma de realização com dentes de largura crescente; A fig. 5, uma vista em corte transversal da fig. 4, feito por (BB); A fig. 6, semelhante à fig. 4, excepto que apresenta um núcleo côncavo parabólico; e A fig. 7, uma vista em corte transversal da fig. 6, feito por (CC).

Na fig. 1, vê-se uma fresa de topo (10), rotativa, com múltiplos dentes.

Considerando-se, quer o núcleo (12), quer os dentes (14) da fresa, a área total da secção transversal do material da fresa, considerado perpendicularmente ao eixo 7 (ΑΑ), aumenta gradualmente da extremidade (16) de corte para a haste (18) da fresa.

Na presente forma de realização, a área crescente da secção transversal é devida a um aumento do diâmetro do núcleo. 0 diâmetro do núcleo é o centro maciço da fresa, que define as raízes das estrias dos dentes.

Na presente forma de realização, o núcleo (12) da fresa, vista no desenho num corte feito ao longo do eixo (AA) da fresa, é inclinado direito. Essa forma é, evidentemente, a mais fácil de fabricar e serve para proporcionar a resistência e a rigidez elevadas, junto da haste (18), e a profundidade do dente adequada, junto da extremidade de corte (16). A fresa pode portanto ser usada em diferentes tipos de operações.

Com referência ao resto das figuras, utilizaram-se números de referência iguais para identificar peças semelhantes.

Fazendo agora referência à fig. 2, vemos nela uma fresa (20), semelhante à representada na fig. 1. Nesta forma de realização, o núcleo (22) da fresa, tem uma forma convexa inclinada parabólica. Esta forma proporciona uma rigidez adicional, enquanto que mantém uma profundidade dos dentes suficiente, na extremidade de corte (24) . Esta forma de realização proporciona a melhor rigidez contra a flexão é utilizada vantajosamente quando a escateladura se limita às áreas próximas da extremidade de corte (24) . Além disso, esta forma de realização está adaptada para realizar da melhor maneira a fresagem lateral e operações de escateladura ligeira. A fig. 3 ilustra uma fresa (26), na qual o núcleo da fresa (28) tem uma inclinação côncava. Vantajosamente, a inclinação côncava tem a forma parabólica. Tal forma corresponde bem ao diagrama de um cantiléver carregado, 8 levando assim o metal do núcleo precisamente para onde é mais necessário e obtendo-se uma boa profundidade dos dentes, num comprimento que se estende ao longo da fresa. Esta forma proporciona a melhora libertação das aparas ao longo, do Ido (30) da v, sendo portanto ideal para a fresagem lateral e para operações de escateladura.

Nas fig. 4 e 5 pode ver-se uma fresa de topo (32), na qual a largura diminui gradualmente da extremidade de corte (34) para a haste da fresa (36) . A forma do núcleo (38) é direita, inclinada, como se ilustra na fig. 1. No entanto, a inclinação do núcleo é um pouco mais rasa, pois o aumento desejado na área, quando se move no sentido da haste, é levada em conta parcialmente pelos dentes (40) da fresa. A presente forma de realização pode aplicar-se para escateladura profunda e para a fresagem lateral.

As fig. 6 e 7 mostram uma fresa (42), idêntica à representada nas fig. 4 e 5, excepto que a forma do núcleo (44) é parabólica convexa ou côncava, por razões explicadas com referência às fig. 2 e 3. O escopo da invenção descrita deve incluir todas as formas de realização dentro do significado das reivindicações anexas. Os exemplos atrás ilustram formas da invenção, mas não devem considerar-se limitativas no seu escopo, já que os especialistas podem imaginar variantes adicionais e modificações da invenção, formuladas sem nos afastarmos do significado das reivindicações anexas.

Lisboa, 9 de Maio de 2006

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Fresa de topo rotativa, com dentes múltiplos, incluindo uma extremidade de corte de forma cilíndrica com uma multiplicidade de dentes de corte helicoidais definidos por estrias em torno de um núcleo de corte e de uma haste da fresa, caracterizada por a área de corte transversal total do núcleo de corte aumentar gradualmente da extremidade de corte para a haste da fresa, por a largura de dente aumentar gradualmente da extremidade de corte na direcção da haste da fresa e por o diâmetro exterior da extremidade de corte se manter constante ao longo do comprimento da extremidade de corte.
2. Fresa de topo de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por num corte transversal central ao longo do comprimento da referida fresa, o núcleo da fresa aumentar gradualmente em diâmetro a partir da extremidade de corte na direcção da haste da fresa.
3. Fresa de topo de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por o referido núcleo da fresa ser direito e inclinado.
4. Fresa de topo de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por o referido núcleo da fresa ter uma inclinação convexa.
5. Fresa de topo de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por o referido núcleo da fresa ter uma inclinação côncava. 1
6. Fresa de topo de acordo com as reivindicações 4 e 5, caracterizada por a referida inclinação convexa ou côncava ter a forma parabólica. Lisboa, 12 de Abril de 2007. 2