BR102023000753A2 - Inserto de perfuração, sistema de perfuração e método de dispersão de líquido de refrigeração em uma operação de perfuração com uso de uma ferramenta de perfuração - Google Patents

Abstract

É fornecido um inserto de perfuração para perfurar materiais metálicos ou outros materiais, compreendendo um corpo de inserto com primeiro e segundo pousos no diâmetro externo do corpo que faz interface com a parede de um furo perfurado. É fornecido um arranjo de relevo de líquido de refrigeração no diâmetro externo do inserto por uma pluralidade de sulcos que se estendem entre a borda de ataque e a borda de fuga da interface, para fornecer relevo de líquido de refrigeração ao diâmetro externo do inserto na interface com o furo perfurado. Os insertos de perfuração da invenção fornecem atrito e geração de calor reduzidos, mantendo alta estabilidade, e operam para evitar o acúmulo de materiais nas superfícies dos insertos de perfuração no diâmetro externo do inserto. Isso permite taxas de penetração e velocidades de operação mais altas ao mesmo tempo em que se mantém a integridade dos insertos de perfuração.

Description

INSERTO DE PERFURAÇÃO, SISTEMA DE PERFURAÇÃO E MÉTODO DE DISPERSÃO DE LÍQUIDO DE REFRIGERAÇÃO EM UMA OPERAÇÃO DE PERFURAÇÃO COM USO DE UMA FERRAMENTA DE PERFURAÇÃO CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção se refere a insertos de perfuração e conjuntos de ferramentas de perfuração e métodos para perfuração de materiais metálicos ou outros materiais, para fornecer melhor desempenho na usinagem de diferentes tipos de materiais modernos usados na fabricação de mercadorias. O inserto de perfuração da invenção proporciona alívio de líquido de resfriamento para o diâmetro externo do inserto na interface com o furo perfurado. Os insertos de perfuração da invenção proporcionam atrito reduzido e geração de calor enquanto mantêm alta estabilidade e evitam o acúmulo de materiais nas superfícies dos insertos de perfuração. Isso permite taxas de penetração e velocidades de operação mais altas ao mesmo tempo em que se mantém a integridade dos insertos de perfuração.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] Na usinagem de furos em materiais metálicos, tem sido costume empregar brocas de torção sólida ou insertos de perfuração de pá. Com referência às figuras 1 a 3, um inserto de perfuração de pá anterior 10 é construído como uma placa plana, geralmente retangular, de material duro, tal como carboneto de tungstênio, que é transmitida com um ponto e bordas de corte 12 em seu lado dianteiro. As bordas externas 14 que formam o diâmetro externo do inserto 10 formam uma interface com o lado do furo perfurado. O inserto de pá 10 é montado em um suporte 20 com uma extremidade frontal para receber o inserto de pá 10. Como visto na figura 2, o suporte 20 pode ter uma ranhura reta 22 em cada lado, associada a duas bordas de corte 12 do inserto 10, ou ranhuras helicoidais associadas às bordas de corte. As ranhuras 22 evacuam lascas depois de ser formadas nas bordas de corte em conjunto com um fluido de resfriamento fornecido à extremidade dianteira do suporte 20 através de um fornecimento e saídas de líquido de resfriamento de ferramenta passantes 24. À medida que o inserto 10 se desgasta com o uso, o inserto pode ser rápida e economicamente substituído por outro inserto 10. Em muitas aplicações, isso é preferível às brocas de torção convencionais, que são caras de se substituir ou devem ser afiadas novamente por meio de um processo demorado. Insertos também são usados em outras ferramentas de corte para usinagem de peças de trabalho, como em processos de torneamento, perfuração, aplainamento, modelagem, usinagem e escareamento, por exemplo, e problemas semelhantes podem ser encontrados em tais aplicações.

[003] Na indústria de perfuração de metais, o líquido de refrigeração é usado para se obter um melhor desempenho da ferramenta. O uso de líquido de refrigeração fornece lubrificação, dissipação de calor da ferramenta e ajuda na evacuação de lascas. Isso resulta em uma ferramenta que pode operar mais rápido e alcançar uma vida útil mais longa. Embora o uso de líquido de refrigeração em produtos de perfuração para várias indústrias seja típico, ainda existe na indústria de ferramentas de perfuração uma necessidade de um método de fornecimento de líquido de refrigeração aprimorado que forneça alívio de refrigeração a certas áreas da ferramenta onde problemas, como geração de calor, acúmulo de material ou outros problemas, podem ocorrer. Embora tais insertos de perfuração anteriores sejam funcionais, as áreas de interface nas superfícies de pouso 14 no diâmetro externo do inserto de perfuração 10 são suscetíveis à geração de calor e atrito significativos, que podem causar adesão de materiais, como limalha ou aparas, às superfícies adjacentes às interfaces durante o processo de perfuração. Como visto na figura 3, o material 30 pode aderir e se acumular adjacente à interface no diâmetro externo 14 do inserto 10, levando à degradação do desempenho na operação de perfuração. O problema de adesão de materiais cortados nesses locais no inserto 10 é exacerbado por materiais de modem usados na fabricação de produtos, que são projetados com uma variedade de propriedades para atingir características particulares de desempenho. Tais materiais podem criar calor, atrito e/ou adesão indesejáveis, como visto na figura 3. Esses efeitos indesejáveis são amplificados pelo crescente desejo de se perfurar furos mais rapidamente em ambientes de alta produção. Há, portanto, uma necessidade de se amenizar os problemas associados ao diâmetro externo do inserto de perfuração que são encontrados em muitas aplicações e com diferentes materiais.

RESUMO DA INVENÇÃO

[004] A invenção, portanto, refere-se a uma ferramenta de perfuração que atinge os efeitos benéficos de se minimizar o calor, o atrito e a adesão indesejáveis de materiais na região do diâmetro externo das ferramentas de insertoo de perfuração desse tipo. A invenção de acordo com um exemplo fornece um inserto de perfuração compreendendo um corpo de inserto de perfuração tendo uma primeira extremidade oposta a uma segunda extremidade, os primeiro e segundo lados localizando superfícies e uma primeira superfície de pouso oposta a uma segunda superfície de pouso no diâmetro externo do corpo. A primeira extremidade do corpo de inserto de perfuração tem bordas de corte associadas ao mesmo, e a primeira e a segunda superfícies de localização juntas localizando o inserto em relação a um suporte de inserto de perfuração e ranhuras de evacuação de lascas associados ao suporte de inserto de perfuração. O primeiro e o segundo pousos têm bordas de ataque e de fuga e formam uma interface com a lateral de um furo perfurado. O primeiro e o segundo pousos incluem uma pluralidade de sulcos espaçados que se estendem entre as bordas de ataque e de fuga das interfaces para permitir que o fluido de resfriamento flua adjacente à borda de fuga das interfaces nos primeiro e o segundo pousos e no diâmetro externo do inserto.

[005] Em outro exemplo, o inserto de perfuração compreende um corpo com um eixo de rotação, uma superfície inferior, primeira e segunda superfícies laterais e uma superfície frontal e pelo menos duas superfícies externas formando o diâmetro externo do corpo e definindo as interfaces entre o corpo e o lado do furo sendo perfurado. São fornecidas bordas de corte associadas à superfície frontal que se estende a partir do eixo de rotação do corpo até as pelo menos duas superfícies externas. Cada uma das pelo menos duas superfícies externas tem uma pluralidade de sulcos no corpo que se estende lateralmente através da interface das pelo menos duas superfícies externas com o lado do furo, a pluralidade de sulcos disposta em um ângulo de orientação para o líquido de refrigeração entrar a partir do fundo do furo perfurado e ser disperso líquido de refrigeração na área adjacente ao lado de fuga das interfaces.

[006] O inserto de perfuração se encaixa com um suporte tendo um eixo de rotação e primeiro e segundo braços de preensão que podem formar uma fenda de montagem, por exemplo, à qual as superfícies de localização do inserto de perfuração são fixadas. Um suprimento de líquido de refrigeração da ferramenta de passagem associado ao suporte, para fornecer líquido de refrigeração na extremidade dianteira do suporte adjacente ao inserto de perfuração. As lascas formadas pelas bordas de corte são movidos pelo líquido de refrigeração para uma ranhura no suporte para evacuação. A pluralidade de ranhuras formadas em relação a cada interface de diâmetro externo do inserto de perfuração é disposta para remover materiais que podem aderir às superfícies adjacentes às interfaces do inserto com o lado do furo formado e dissipar calor e atrito nas interfaces. Ao reduzir o calor, o atrito e a adesão, a disposição permite um desempenho aprimorado em velocidades mais altas em relação a disposições de perfuração anteriores. Esses efeitos benéficos são alcançados pela disposição que fornece alívio no diâmetro externo que permite que o líquido de refrigeração da borda de ataque da ranhura seja direcionado através da área de contato de superfície do diâmetro externo. A disposição permite a entrada de líquido de refrigeração pela borda de ataque da ranhura, ao mesmo tempo em que quebra a área de contato da superfície do diâmetro externo com a parede do furo para reduzir ainda mais o atrito. Ao mesmo tempo, a disposição mantém uma área de contato linear substancial em toda a região de interface para maior estabilidade durante a perfuração.

[007] A invenção também fornece um método de fornecimento de líquido de refrigeração para a área das interfaces entre um inserto de perfuração e a parede do furo perfurado em uma operação de perfuração. Uma ferramenta de perfuração compreendendo um suporte tendo primeira e segunda extremidades e um eixo de rotação, e um inserto de perfuração com bordas de corte montadas no suporte, o inserto de perfuração tem pelo menos duas interfaces que se engatam na parede do furo perfurado. Uma pluralidade de sulcos se estende através de cada uma das pelo menos duas interfaces com a parede do furo. O inserto de perfuração é girado para cortar um furo em uma peça de trabalho, com líquido de refrigeração fornecido sob pressão em direção ao fundo do furo com a pluralidade de sulcos dispostos para permitir que o líquido de refrigeração flua através das interfaces para as áreas adjacentes a ambos os lados da interface.

[008] As melhorias e vantagens acima, junto a outros objetos e vantagens da presente invenção, se tornarão prontamente evidentes a partir de uma leitura da descrição de vários exemplos tomados em conjunto com os desenhos e as reivindicações.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[009] A invenção e suas características são descritas em mais detalhes a seguir a título de exemplos com referência aos desenhos, nos quais:
A figura 1 é uma vista de um inserto de perfuração do estado da técnica;
A figura 2 é uma vista do inserto de perfuração do estado da técnica da figura 1 em um suporte;
A figura 3 é uma imagem do diâmetro externo de um inserto de perfuração, tal como mostrado na figura 1 após o uso na formação de um furo em uma peça de trabalho de metal;
A figura 4 é uma vista do inserto de perfuração de acordo com um primeiro exemplo da invenção;
A figura 5 é uma vista parcial do inserto de perfuração do exemplo da figura 4;
A figura 6 é uma imagem do diâmetro externo de um inserto de perfuração, tal como mostrado no exemplo da figura 4 após o uso na formação de um furo em uma peça de trabalho de metal;
A figura 7 é uma vista lateral de outro exemplo de um inserto de perfuração de acordo com a invenção;
A figura 8 é uma vista lateral de outro exemplo de um inserto de perfuração de acordo com a invenção;
A figura 9 é uma vista lateral de outro exemplo de um inserto de perfuração de acordo com a invenção;
As figuras 10 e 11 são vistas laterais de superfícies de pouso opostas no inserto de perfuração de acordo com outro exemplo da invenção;
As figuras 12 e 13 são vistas laterais de superfícies de pouso opostas no inserto de perfuração de acordo com outro exemplo da invenção;
As figuras 14 e 15 são vistas mostrando a orientação de sulcos em exemplos de um inserto de perfuração de acordo com a invenção;
As figuras 16 e 17 são vistas mostrando a trajetória de sulcos em exemplos de um inserto de perfuração de acordo com a invenção;
A figura 18 é uma vista relativa a uma configuração de sulco alternativa formada nos insertos de perfuração de acordo com a invenção;
As figuras 19 a 21 mostram vistas relativas a configurações alternativas de superfície e margem de pouso com uma pluralidade de sulcos formados nas mesmas em outros exemplos de insertos de perfuração de acordo com a invenção.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[010] Voltando agora aos exemplos da invenção, notar-se-á que as configurações de fornecimento de líquido de refrigeração fornecem vantagens distintas em associação com ferramentas de perfuração usadas para se fazer furos. Configurações de líquido de refrigeração conhecidas para brocas podem incluir brocas de líquido de refrigeração passantes que são projetadas com líquido de refrigeração saindo do suporte de inserto adjacente às bordas de corte do inserto em direção ao fundo do furo perfurado. Embora o líquido de refrigeração flua a partir do fundo do furo em direção às ranhuras do suporte, o diâmetro externo do inserto não é fornecido com líquido de refrigeração para amenizar o calor e o atrito nas interfaces do inserto com a parede do furo perfurado, e os materiais podem se aderir ao inserto, como observado em relação à figura 3 acima. Nos exemplos da invenção, a disposição do fornecimento de líquido de refrigeração cria uma dissipação de líquido de refrigeração superior para melhor alvejar toda a área das interfaces no diâmetro externo do inserto e reduzir o atrito e acúmulo de calor ou adesão de materiais ao inserto. Os exemplos se referem a sistemas e métodos de distribuição de líquido de refrigeração aprimorados para melhorar o desempenho de perfuração.

[011] Voltando às figuras 4 a 5, é ilustrado um primeiro exemplo de um conjunto de inserto de perfuração indicado, de modo geral, em 100. O inserto de perfuração 100 é configurado para ser posicionado em um suporte, como observado em relação à figura 2, por exemplo, com o suporte tendo uma fenda de preensão ou localização na qual o inserto de perfuração 100 está posicionado e fixado. O inserto de perfuração 100 é posicionado com precisão em relação ao suporte para executar a função de perfuração desejada em conjunto com o suporte e permite a substituição do inserto 100 quando desgastado. O inserto 100 tem uma geometria de perfuração eficaz dupla com uma geometria de ponta compreendendo uma pluralidade de bordas de corte 102 que são precisamente posicionadas em relação ao eixo de rotação do suporte para minimizar erros em uma operação de perfuração resultante.

[012] O inserto de perfuração 100 pode estar na forma de uma lâmina de perfuração de pá, com bordas de corte 102 nas superfícies de localização de extremidade frontal e lateral 104 da lâmina sendo geralmente paralelas ao eixo de rotação de um suporte, tal como mostrado na figura 2, uma vez que o inserto de perfuração 100 é posicionado e fixado com o mesmo. O inserto de perfuração 100 tem uma espessura e inclui pelo menos duas superfícies de pouso 106 com pelo menos uma porção que se engata na parede de um furo perfurado durante a perfuração. As pelo menos duas bordas de corte 102 no inserto de perfuração 100 se estendem a partir do centro axial para o diâmetro externo nos pousos 106. As bordas de corte 102 podem incluir uma pluralidade de seções de perfuração, podem ser retas ou curvas e podem incluir quebradores de cavacos 108 ou outras estruturas para criar cavacos menores em associação com as bordas de corte 102. As bordas de corte fornecem corte eficaz duplo do material quando acionadas rotacionalmente em conjunto com um suporte. Os furos de montagem 110 permitem a conexão aos braços de fixação de um suporte, por exemplo, para localizar adequadamente o inserto 100 em relação ao suporte.

[013] Nesse exemplo, a disposição das pelo menos duas superfícies de pouso 106 permite a aplicação e o fluxo de líquido de refrigeração lubrificante diretamente para as áreas adjacentes à interface entre as superfícies de pouso 106 e a parede do furo perfurado. Cada superfície de pouso 106 define uma interface com a parede do furo perfurado, que, como observado, está sujeita a atrito e geração de calor, bem como possível adesão de materiais cortados nas áreas adjacentes à interface das superfícies de pouso 106. Nesse exemplo, as superfícies de pouso 106 incluem margens 112 que definem a interface com o lado do furo perfurado. Cada margem 112 inclui uma pluralidade de áreas de relevo, sendo sulcos 120 que interrompem a interface da margem 112 com a parede do furo perfurado. A pluralidade de sulcos 120 é espaçada ao longo da margem 112 e orientada transversalmente às margens 112 para se estender através da margem 112 no diâmetro externo do inserto 100. A pluralidade de sulcos 120 está aberta em cada extremidade para a borda de ataque e para a borda de fuga da ranhura associada ao inserto 100 e ao suporte em que é montado. As extremidades abertas da pluralidade de sulcos 120 permitem que o líquido de refrigeração entre e flua através dos sulcos 120 durante o ciclo de perfuração, proporcionando, assim, resfriamento e lubrificação aprimorados na área da interface de cada pouso 106. Os pousos 106 têm folga atrás das margens 112, e o fluxo de líquido de refrigeração através da pluralidade de sulcos 120 efetivamente dispersa quaisquer materiais de corte que de outra forma possam tender a se aderir a essa superfície de folga ou na área adjacente à interface. Esse é particularmente o caso de materiais como aços inoxidáveis austeníticos, aços de baixo carbono ou outros aços ou materiais que tendem a se aderir e se acumular em bordas de corte ou outras áreas do inserto de perfuração. A disposição da invenção usando vários sulcos pequenos 120 em toda a região do diâmetro externo cria múltiplas áreas de contato de margem 114 espaçadas por toda a região do diâmetro externo para dissipação de calor melhorada, mantendo a estabilidade da perfuração em relação aos projetos de pouso anteriores. Para várias aplicações ou materiais, a porcentagem da margem 112 que é relevada pela pluralidade de sulcos 120 pode estar entre 30 e 70% da área total da margem. O tamanho e a localização da pluralidade de sulcos 120 são definidos de forma a permitir e promover o fluxo de líquido de refrigeração através dos mesmos enquanto bloqueia a entrada de limalha na região. Isso é fornecido pela disposição da pluralidade de sulcos 120 em um ângulo transversal que promove a dispersão do líquido de refrigeração conforme desejado, enquanto minimiza a capacidade de entrada de limalhas ou lascas, pois o tamanho dos sulcos na interface é muito pequeno. A pluralidade de sulcos 120 pode ser formada como um raio com bordas superiores em um ângulo obtuso em relação ao diâmetro externo ou em outro formato ou configuração adequados. Alternativamente, as áreas de relevo podem ser formadas como furos que se estendem através do corpo de inserção adjacente às margens 112. Os furos podem se estender através da interface da borda de ataque para a borda de fuga da interface para manter a estabilidade da margem enquanto dispersa o líquido de refrigeração para a borda de fuga para fornecer os benefícios desejados. Tais áreas de relevo alternativas, tais como furos, podem ser posicionadas para direcionar o líquido de refrigeração para áreas particulares adjacentes à interface, conforme desejado, e podem ser usadas em conjunto com sulcos 120 ou semelhantes.

[014] Nesse exemplo, a pluralidade de sulcos 120 se estende através da margem 112 para se abrir adjacentes à superfície de relevo 118 na superfície de pouso 106. Um primeiro sulco 120 é posicionado em relação espaçada predeterminada às bordas de corte 102, tal como na interface da superfície da aba de corte 103 formada abaixo das bordas de corte 102 com a margem 112. Essa disposição deixa margem 114 suficiente no local adjacente às bordas de corte 102 para manter a estabilidade durante a perfuração, enquanto permite o fluxo de líquido de refrigeração nessa região da interface da margem 112 com a parede do furo perfurado. A porção de margem superior 114 adjacente às bordas de corte 102 é dimensionada para ser maior do que as áreas de margem 114 entre os sulcos 120 ao longo da margem 112. Essa localização mais próxima das bordas de corte 102 é suscetível à possível adesão de materiais devido à proximidade das bordas de corte 102. O primeiro sulco ou sulco superior 120 pode, portanto, ser particularmente posicionado para se alinhar com a interseção do lado traseiro da aba de corte 103 e a espessura do inserto para evitar a adesão de materiais nessa área enquanto ainda fornece estabilidade suficiente durante a perfuração. De modo geral, deseja-se que a distância entre o primeiro sulco 120 da borda de corte 102, que pode incluir um grampo de canto 107 associado ao canto externo da borda de corte, seja de pelo menos cerca de 0,015”, mas essa distância pode variar dependendo do material ou da aplicação, por exemplo. Uma distância entre 0,025” e 0,040” pode fornecer estabilidade de margem adicional na região mais próxima da borda de corte 102. A distância ou o espaçamento entre a primeira dentre a pluralidade de sulcos de um sulco adjacente 120 é geralmente menor do que a distância da borda de corte 102 para o primeiro sulco 120.

[015] Depois de se posicionar o primeiro sulco 120 na posição desejada em relação à borda de corte 102 e à porção da margem 112 adjacente às bordas de corte 102, sulcos adicionais 120 são fornecidos espaçados em relação ao primeiro sulco ao longo do comprimento da margem 112. As áreas de margem restantes 114 entre os sulcos 120 são dimensionadas para minimizar calor, atrito e desgaste aumentado resultante indesejados das áreas de margem 114, enquanto mantêm a estabilidade da ferramenta durante a perfuração. Isso permite que taxas de penetração mais altas sejam alcançadas na operação de perfuração. O espaçamento entre os sulcos 120 que formam as áreas de margem adicionais 114 é de pelo menos 0,005”, mas pode ser aumentado com base no tamanho do inserto e/ou dos materiais ou aplicações nos quais o inserto 100 é usado. Por exemplo, o espaçamento entre os sulcos 120 pode estar na faixa de 0,010” a 0,025” e o espaçamento pode variar entre os sulcos individuais 120.

[016] As saídas de líquido de refrigeração em um suporte fornecem líquido de refrigeração direcionado ao fundo do furo que, então, é direcionado para fora do furo através das ranhuras do suporte associadas a cada borda de corte 102 para facilitar a remoção de cavacos. A disposição da pluralidade de sulcos 120 permite o fluxo de algum líquido de refrigeração através da interface nas margens 112 pela força do líquido de refrigeração após atingir o fundo do furo e devido à rotação do inserto de perfuração 100 durante a perfuração. Essa dispersão de líquido de refrigeração no diâmetro externo interrompe ou desaloja partículas de se aderirem às superfícies de inserção adjacentes às interfaces de margem. A orientação da pluralidade de sulcos 120 está em um ângulo para promover a dispersão do líquido de refrigeração nas áreas adjacentes às interfaces e através das interfaces. Como visto na figura 6, o arranjo da pluralidade de sulcos 120 impede substancialmente a adesão de materiais na área da interface de margem no inserto 100.

[017] O número e a posição dos sulcos 120 na interface da margem 112 podem variar dependendo do tamanho do inserto, materiais sendo perfurados ou aplicação particular como pode ser desejado, e os sulcos 120 podem ser uniformemente ou não uniformemente espaçados ao longo do comprimento da margem 112, como mostrado na figura 7. Como visto neste exemplo, os sulcos se estendem entre a borda de ataque da margem 112 e através da borda de fuga em um ângulo de orientação em relação ao plano da margem 112. O sulco mais inferior 120 pode se estender entre a borda de ataque da margem 112 e a superfície de localização inferior 109 do inserto 100. Alternativamente, o espaçamento dos sulcos 120 pode ser aumentado a partir da extremidade frontal da margem 112, como visto na figura 8, ou diminuído a partir da extremidade frontal da margem 112, como visto na figura 9. O espaçamento dos sulcos 120 também pode diferir de um pouso 106 para outro, como mostrado nas figuras 10 e 11, que mostram os pousos opostos 106 de um inserto 100. Além disso, o número de sulcos 120 pode variar dependendo do comprimento da margem 112 ou da aba de corte 103 do inserto 100. Como visto nas figuras 12 e 13, que mostram as superfícies de pouso opostas 106 de um inserto 100, por exemplo, o número de sulcos 120 também pode variar de uma superfície de pouso 106 para a outra. A capacidade de se posicionar os sulcos 120 em relação às interfaces em cada pouso 106 e entre si nesses vários arranjos permite otimizar o desempenho para uso com um material específico ou em uma aplicação específica, controlando-se o fluxo de líquido de refrigeração da borda de ataque para o borda de fuga da margem 112 em relação às bordas de corte 102 e fundo do furo. A dispersão de líquido de refrigeração através da interface das margens 112 de uma maneira desejada minimiza o atrito e a geração de calor e solta quaisquer materiais para evitar a adesão às superfícies no diâmetro externo do inserto 100.

[018] O ângulo de orientação dos sulcos 120 está disposto para facilitar a dispersão do líquido de refrigeração através da interface das margens 112 de uma maneira desejada para minimizar o atrito e a geração de calor e soltar quaisquer materiais para evitar a adesão às superfícies no diâmetro externo do inserto 100. Como visto no exemplo das figuras 4 e 5, por exemplo, o ângulo dos sulcos 120 é inclinado em cerca de 25° em relação à espessura do inserto e ao plano da interface da margem 112 a partir das bordas de corte 102 em direção ao fundo do inserto 100. A orientação dos sulcos 120 em relação à espessura do inserto 100 pode variar, de modo geral, entre cerca de 15° e menos de 90°, conforme mostrado nas figuras 14 e 15, por exemplo. Para algumas aplicações, um ângulo entre 20° e 30° foi considerado eficaz, com a orientação dos sulcos 120 facilitando o movimento do líquido de refrigeração a partir do fundo do furo para a interface, com algum direcionado para dentro e movendo-se através dos sulcos 120 para o lado de fuga da interface. Como alternativa, os sulcos 120 também podem estar em diferentes orientações um em relação ao outro, para dispersar o líquido de refrigeração de uma maneira desejada, de modo a facilitar o alvejamento de uma área particular nas interfaces do inserto no diâmetro externo.

[019] O tamanho e a posição dos sulcos 120 na interface entre a margem 112 e a parede do furo perfurado também permitem que o volume desejado de líquido de refrigeração seja disperso através do limiar da interface. O líquido de refrigeração pode ser fornecido sob pressão de cerca de 1.000 psi ou mais, por exemplo, mas outras pressões podem ser adequadas ou preferidas, dependendo da aplicação e dos materiais que estão sendo usinados. O líquido de refrigeração sob pressão é, assim, forçado para a área das interfaces das margens 112 e parte flui através da interface através dos sulcos 120. Como observado acima, o ângulo de orientação dos sulcos 120 facilita o controle de como o líquido de refrigeração se move entre os lados de ataque e de fuga da interface nas margens 112. O ângulo de trajetória dos sulcos 120 em relação à interface também pode facilitar o controle e a dispersão do líquido de refrigeração no local das interfaces. Como visto na figura 16, por exemplo, os sulcos 120 podem ser formados em um ângulo que é substancialmente tangente à interface nas margens 112, conforme mostrado em 113, para prosseguir através da interface aproximadamente na mesma profundidade desde a borda de ataque até a borda de fuga das margens 112. O tamanho das aberturas na borda de ataque e/ou de fuga é controlado pela largura e profundidade dos sulcos 120, que podem estar entre 0,002” e 0,015”, por exemplo, mas são geralmente configuradas como entre 0,005” e 0,10”. As margens 112 podem ser formadas em um ângulo de cerca de 100° medido normal à linha central do inserto 100, por exemplo, como mostrado na figura 16. Alternativamente, como mostrado na figura 17, os sulcos 120 podem ser formados em um ângulo que é substancialmente normal à linha central do inserto 100 para formar um sulco cuja profundidade aumenta a partir da borda de ataque até a borda de fuga das margens 112 através da interface, como mostrado em 115.Os sulcos 120 também podem ser formados para ter uma profundidade decrescente a partir da borda de ataque para a borda de fuga, o que causará um aumento na pressão do líquido de refrigeração à medida que ele sai do sulco. Os sulcos 120 também podem ser formados para ter uma largura crescente ou decrescente ou uma porção com uma largura alterada à medida que os sulcos 120 prosseguem a partir da borda de ataque para a borda de fuga da interface. Os sulcos 120 podem ser formados para seguir a curvatura da superfície da margem na interface, se desejado. O ângulo da trajetória do sulco pode estar entre 60° e 120° em relação à linha central do inserto 100, por exemplo, para permitir dispersão e fluxo de líquido de refrigeração na área das interfaces conforme desejado. Para facilitar a dispersão do líquido de refrigeração para interromper a adesão dos materiais, as aberturas dos sulcos 120 na borda de fuga da interface podem ser alargadas para fazer com que o líquido de refrigeração se espalhe à medida que sai dos sulcos 120. Alternativamente, as aberturas de saída dos sulcos 120 podem ser orientadas para direcionar o fluido de refrigeração de uma maneira particular, ou estruturas de desvio de fluxo de líquido de refrigeração podem ser fornecidas em associação com a abertura no lado de fuga da interface para controlar o fluxo e a dispersão do líquido de refrigeração em o diâmetro externo do inserto, como para anvejar áreas de superfície específicas, por exemplo. Como uma alternativa adicional, como mostrado na figura 18, os sulcos 120 podem ser curvos, tal como formados como sulcos helicoidais 120, com profundidade uniforme ou variável desde a borda de ataque até a de fuga das margens 112 através da interface nas margens 112, como mostrado em 117. Assim, em operação, a formação dos sulcos em relação às interfaces no diâmetro externo pode variar para permitir a dispersão desejada e o movimento do líquido de refrigeração nas regiões das interfaces.

[020] A configuração do inserto de perfuração 100 de acordo com a invenção pode variar para várias aplicações e materiais, e os pelo menos dois pousos associados ao inserto podem variar de forma semelhante, junto à interface com a lateral do furo perfurado. Em outros exemplos, tal como mostrado na figura 19, o pouso 106 do inserto de perfuração 100 pode ter uma margem cilíndrica 122 que se engata na lateral do furo perfurado sobre uma porção do mesmo. A pluralidade de sulcos 120 é formada para se estender da borda de ataque até a borda de fuga da interface com a parede do furo perfurado. Alternativamente, como visto nas figuras 20 e 21, o pouso 106 pode ser formado para ter uma margem helicoidal 124 com a pluralidade de sulcos 120 formada para se estender a partir da borda de ataque da margem helicoidal 124 até o lado de fuga da interface com a parede do furo perfurado criado por ela. Outras configurações de margens 124 podem ser usadas, e é também possível que os insertos 120 possam empregar uma pluralidade de margens que fazem interface separadamente com a parede do furo perfurado nas superfícies de pouso. A pluralidade de sulcos pode ser formada para se estender da borda de ataque até a borda de fuga da interface da pluralidade de margens ou em relação a cada margem fornecida. Nesses exemplos, a pluralidade de sulcos 120 estende-se a partir de uma porção de ranhura 126 formada no corpo do inserto 100, que coincide com uma ranhura no suporte ao qual o inserto 100 está fixado. Em relação à configuração de margem e interface com o lado do furo perfurado, a pluralidade de sulcos 120 fornece a dispersão e o movimento desejados do líquido de refrigeração no local do diâmetro externo dos insertos, e as variações observadas anteriormente podem ser incorporadas em tais insertos alternativos 100.

[021] Embora esta invenção tenha sido descrita com referência a exemplos da mesma, deve ser entendido que tal descrição é apenas a título de ilustração e não deve ser interpretada como limitando o escopo da invenção reivindicada. Consequentemente, o escopo e o conteúdo dos exemplos devem ser definidos apenas nos termos das reivindicações a seguir. Além disso, entende-se que as características de qualquer exemplo discutido neste documento podem ser combinadas com uma ou mais características de qualquer um ou mais exemplos de outra forma discutidos ou contemplados neste documento, a menos que indicado de outra forma.

Claims (10)

1. Inserto de perfuração, caracterizado pelo fato de que compreende um corpo de inserto de perfuração tendo uma primeira extremidade de corte oposta a uma segunda extremidade de montagem, a primeira e a segunda superfícies de localização laterais e uma primeira superfície de pouso opostas a uma segunda superfície de pouso no diâmetro externo do corpo e um eixo de rotação,
   a primeira extremidade de corte do corpo de inserto de perfuração tendo bordas de corte associadas ao mesmo, e a primeira e a segunda superfícies de localização laterais juntas localizando o inserto em relação a um suporte de inserto de perfuração,
   a primeira e a segunda superfícies de pouso, cada uma formando uma interface com o lado de um furo perfurado sobre pelo menos uma porção do mesmo, as interfaces tendo bordas de ataque e de fuga, e em que uma pluralidade de sulcos espaçados se estendem através das interfaces a partir da borda de ataque para a borda de fuga das interfaces para permitir que o fluido de refrigeração flua através das interfaces e adjacente à borda de fuga das interfaces no diâmetro externo do corpo de inserto de perfuração.
2. Inserto de perfuração, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que há uma aba de corte associada às bordas de corte que se estende até o diâmetro externo do inserto, e o primeiro sulco é posicionado com a abertura na interface da aba de corte no diâmetro externo do inserto.
3. Inserto de perfuração, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de sulcos é direcionada para longe da primeira extremidade de corte em um ângulo de orientação em relação à espessura do inserto de perfuração.
4. Inserto de perfuração, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de sulcos é direcionada a um ângulo de trajetória em relação às interfaces para controlar a dispersão de líquido de refrigeração na borda de fuga das interfaces.
5. Inserto de perfuração, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o espaçamento entre a pluralidade de sulcos em cada superfície de pouso é uniforme ou não uniforme.
6. Inserto de perfuração, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o mesmo número ou um número diferente de sulcos é fornecido em cada superfície de pouso.
7. Inserto de perfuração, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a primeira e a segunda superfícies de pouso incluem pelo menos uma superfície de margem que forma a interface com a parede do furo perfurado, a pelo menos uma superfície de margem configurada em um formato selecionado dentre cilíndrico ou helicoidal em relação ao eixo de rotação do inserto de perfuração e a pluralidade de sulcos se estende entre os lados de ataque e de fuga da pelo menos uma margem em cada superfície de pouso.
8. Inserto de perfuração, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dentre a pluralidade de sulcos tem uma configuração curva.
9. Inserto de perfuração, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o ângulo de orientação de pelo menos um dentre a pluralidade de sulcos é diferente do ângulo de orientação de pelo menos um outro dentre a pluralidade de sulcos.
10. Método de dispersão de líquido de refrigeração em uma operação de perfuração com uso de uma ferramenta de perfuração caracterizado pelo fato de que compreende um suporte tendo primeira e segunda extremidades e um eixo de rotação, com um inserto de perfuração configurado para ser fixado em associação com a primeira extremidade e a segunda extremidade do suporte configurado para ser fixado em uma máquina de perfuração, e em que o inserto de perfuração inclui primeira e segunda bordas de corte que se estendem a partir do eixo de rotação e primeira e segunda superfícies de pouso no diâmetro externo do inserto com pelo menos uma porção das superfícies de pouso formando uma interface com a parede de um furo perfurado, em que uma pluralidade de sulcos espaçados se estende através das interfaces desde as bordas de ataque até as bordas de fuga das interfaces e girando o inserto para usinar uma peça de trabalho enquanto direciona uma quantidade de líquido de refrigeração sob pressão em direção ao fundo de um furo perfurado, em que a pluralidade de sulcos permite que o fluido de refrigeração flua através das interfaces e adjacente à borda de fuga das interfaces no diâmetro externo do inserto de perfuração.

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