BR112018006299B1 - Fresa de topo de acabamento - Google Patents

Abstract

fresa de topo de acabamento. uma fresa de topo (10) inclui uma pluralidade de dentes (20) e sulcos (22). os dentes (20) e seus sulcos associadas (22) são configurados de acordo com parâmetros físicos correlacionados. um tal parâmetro correlacionado é que, em um local axial em uma metade dianteira (24) de um comprimento de corte efetivo (le), pelo menos um dente da pluralidade de dentes (22) tem um ângulo de saída (r) menor que um valor médio de ângulo de saída da pluralidade de dentes (22), e, no mesmo local axial, um sulco precedendo cada tal dente tem um ângulo de hélice (h) maior que um valor médio de ângulo de hélice da pluralidade de sulcos (22).

Description

Campo de Invenção

[001] A matéria objeto da presente invenção se refere a uma fresa de topo configurada para fresamento de contorno profundo, e particularmente uma fresa de topo de contorno profundo capaz de prover acabamento superficial de boa qualidade em materiais de alta dureza. A matéria objeto é particularmente voltada para tais fresas de topo tendo dentes e sulcos associados com parâmetros físicos correlacionados.

Fundamentos da Invenção

[002] Fresas de topo projetadas para aplicações de contorno, isto é, fresamento em torno de uma periferia externa de uma peça de trabalho, tipicamente têm um comprimento de corte efetivo máximo de duas vezes o diâmetro da fresa de topo (a seguir “2D”; com dimensões de comprimento similares sendo representadas similarmente, por exemplo, duas vezes e meia o diâmetro será escrito como “2,5D” ou “2,5DE”, etc.). A menos que posto de outra forma, referências a diâmetro da fresa de topo na especificação e reivindicações se referem a um diâmetro da porção de corte na face de extremidade de corte.

[003] Embora na teoria fresas de topo possam ter qualquer comprimento de corte efetivo, na prática é extremamente raro encontrar fresas de topo que podem fresar efetivamente a uma profundidade maior que 2D. Isto se deve ao aumento da profundidade exacerbar vibração da fresa de topo, reduzindo tanto acabamento superficial da peça de trabalho quanto a vida da ferramenta da fresa de topo a padrões inferiores àqueles aceitos pela indústria. Para esmerar, fresas de topo dobram durante fresamento do contorno, uma vez que a fresa de topo é suportada apenas em uma extremidade da mesma e a outra extremidade da mesma é forçada contra uma peça de trabalho rigidamente suportada e impacta a mesma. Tais impactos também causam um efeito tipo resvalo, com este efeito sendo relativamente maior com maior comprimento da fresa de topo.

[004] Similarmente, este efeito é também mais severo durante fresamento de materiais de peça de trabalho relativamente mais duros, uma vez que as forças de fresamento exercidas na fresa de topo são maiores com cada impacto na peça de trabalho dura.

[005] Um outro problema que é exacerbado com a maior profundidade de fresamento é evacuação das lascas. Para esmerar, grande profundidade de sulco é mais crítica próxima à face de extremidade de corte, uma vez que cada lasca primeiramente entra em contato com o dente que começa próximo à face de extremidade de corte à medida que ele primeiramente entra no material. A lasca permanece dentro do sulco próximo à face de extremidade de corte por relativamente mais tempo do que o restante do sulco, uma vez que ele sai do sulco somente quando a fresa de topo tiver girado completamente na peça de trabalho e o sulco sai da peça de trabalho, permitindo que a lasca seja ejetado. Embora não ficando ligado pela teoria, se o sulco for insuficientemente dimensionado para conter a lasca, apoio da lasca (que se salienta no sulco insuficientemente dimensionado) na fresa de topo e peça de trabalho pode aumentar a vibração e mesmo causar quebra da fresa de topo. Entende-se que, com maior distância da porção da haste presa da fresa de topo este efeito será mais significante.

[006] Por causa das exigências de alto desempenho nas indústrias modernas, O que foi antes considerado desafios insignificantes para projeto de fresa de topo são agora capazes de definir se uma fresa de topo é ou não aceitável para os padrões de acabamento superficial e remoção de lasca da indústria. Embora qualquer fresa de topo possa teoricamente usinar qualquer material, somente provendo uma vida da ferramenta competitiva para uma dada taxa de remoção de material e um nível desejado de acabamento superficial que uma fresa de topo pode realmente ser considerada relevante para uma aplicação particular.

[007] É um objetivo da presente invenção prover uma nova e melhorada fresa de topo.

Sumário da Invenção

[008] A fim de produzir uma fresa de topo com capacidade de fresamento de contorno profundo (isto é, a uma profundidade de pelo menos 2,5D) ainda provendo acabamento superficial de boa qualidade em materiais de alta dureza, uma série de recursos para redução de vibração tem sido incorporada em uma única fresa de topo. Acredita-se que cada recurso inventivo, tanto sozinho quanto em combinação, contribui significativamente para redução de vibração e, consequentemente, aumenta a vida da ferramenta e acabamento superficial obtido.

[009] De acordo com um primeiro aspecto da matéria objeto da presente invenção, é provida uma fresa de topo de acabamento compreendendo uma pluralidade de dentes e sulcos; em que, em uma localização axial em uma metade dianteira do comprimento de corte efetivo, pelo menos um dente da pluralidade de dentes tem um ângulo de saída radial menor que um valor médio de ângulo de saída radial e um sulco precedendo cada tal dente (isto é, cada dos ditos pelo menos um dente) tem um ângulo de hélice maior que um valor médio de ângulo de hélice da pluralidade de sulcos.

[0010] Acredita-se que esta geometria reduza vibração pela provisão de dentes com diferentes ângulos de saída radial, ainda compensando pelo menos um dente tendo um ângulo de saída radial relativamente menor com um ângulo de hélice relativamente maior, o maior ângulo de hélice diminuindo a força de corte radial necessária.

[0011] Posto diferentemente, de acordo com um segundo aspecto da matéria objeto da presente invenção, é provida uma fresa de topo de acabamento configurada para girar em torno de um eixo geométrico de rotação central (AR) que define direções axialmente para frente e para trás opostas (DF, DR), e direções rotacionais precedente e sucedente opostas (DP, DS), a direção precedente (DP) sendo a direção de corte, a fresa de topo compreendendo: uma porção da haste; e uma porção de corte se estendendo para frente da porção da haste até uma face de extremidade de corte; a porção de corte compreendendo: um comprimento de corte efetivo (LE); um diâmetro (DE); uma pluralidade de dentes integralmente formados; e uma pluralidade de sulcos alternando com a pluralidade de dentes, cada sulco tendo um ângulo de hélice e uma profundidade de sulco; cada dente compreendendo: uma superfície de saída; uma superfície de folga que sucede a superfície de saída e tendo uma largura da superfície de folga que pode ser medida em um plano perpendicular ao eixo geométrico de rotação (AR); uma aresta de corte formada em um interseção das superfícies de saída e folga; uma aresta de folga espaçada da aresta de corte e formada em uma interseção da superfície de folga e uma superfície de sulco do sulco que sucede o dente; e uma área de dente definida entre uma primeira linha radial que se estende da aresta de corte até o eixo geométrico de rotação central e uma segunda linha radial que se estende do eixo geométrico de rotação central até um ponto mais baixo do sulco que sucede; em que, em uma localização axial em uma metade dianteira do comprimento de corte efetivo: o sulcos tem um valor médio de ângulo de hélice, com um ou mais sulcos tendo um menor valor de ângulo de hélice, e um ou mais sulcos tendo um maior valor de ângulo de hélice; os dentes têm um valor médio de ângulo de saída radial, com um ou mais dentes tendo um menor valor de ângulo de saída radial, e um ou mais dentes tendo um maior valor de ângulo de saída radial; e, pelo menos um dente tem um ângulo de saída radial menor que o valor médio de ângulo de saída radial e o sulco que precede cada tal dente tem um ângulo de hélice maior que o valor médio de ângulo de hélice.

[0012] No primeiro e segundo aspectos, uma vez que pelo menos um ângulo de saída radial do dente é menor que um ângulo de saída radial médio na mesma localização axial, e seu ângulo de hélice do sulco associado é maior que um ângulo de hélice médio na mesma localização axial, o ângulo de saída radial do dente pode ser considerado negativamente correlacionado com seu ângulo de hélice do sulco associado.

[0013] De acordo com ainda um outro (terceiro) aspecto da matéria objeto da presente invenção, é provida uma fresa de topo de acabamento compreendendo uma pluralidade de dentes e sulcos: em que, em uma localização axial em uma metade dianteira do comprimento de corte efetivo, pelo menos um dente da pluralidade de dentes tem uma área de dente maior que um valor médio de área de dente da pluralidade de dentes e uma largura da superfície de folga menor que um valor médio da largura da superfície de folga.

[0014] Acredita-se que esta geometria reduza vibração pela provisão de dentes de diferentes geometrias, ainda compensando fraqueza estrutural de um dente com uma menor largura da superfície de folga apenas reduzindo a largura de dentes com uma área de dente relativamente maior.

[0015] Esta geometria também permite que uma fresa de topo seja provida com um sulco relativamente maior, isto é, o sulco precedente ao dito dente com uma superfície de folga relativamente menor, que também acredita-se reduzir vibração permitindo mais áreas de evacuação da lasca como anteriormente explicado.

[0016] Posto diferentemente, de acordo com ainda um outro (quarto) aspecto da matéria objeto da presente invenção, é provida uma fresa de topo de acabamento configurada para girar em torno de um eixo geométrico de rotação central (AR) que define direções axialmente para frente e para trás opostas (DF, DR), e direções rotacionais precedente e sucedente opostas (DP, DS), a direção precedente (DP) sendo a direção de corte, a fresa de topo compreendendo: uma porção da haste; e uma porção de corte se estendendo para frente da porção da haste até uma face de extremidade de corte; a porção de corte compreendendo: um comprimento de corte efetivo (LE); um diâmetro (DE); uma pluralidade de dentes integralmente formados; e uma pluralidade de sulcos alternando com a pluralidade de dentes, cada sulco tendo um ângulo de hélice e uma profundidade de sulco; cada dente compreendendo: uma superfície de saída; uma superfície de folga que sucede a superfície de saída e tendo uma largura da superfície de folga que pode ser medida em um plano perpendicular ao eixo geométrico de rotação (AR); uma aresta de corte formada em uma interseção das superfícies de saída e folga; uma aresta de folga espaçada da aresta de corte e formada em uma interseção da superfície de folga e uma superfície de sulco do sulco que sucede o dente; e uma área de dente definida entre um primeira linha radial que se estende da aresta de corte até o eixo geométrico de rotação central e uma segunda linha radial que se estende do eixo geométrico de rotação central até um ponto mais baixo do sulco que sucede; em que, em uma localização axial em uma metade dianteira do comprimento de corte efetivo: os dentes têm um valor médio de área de dente, com um ou mais dentes tendo uma menor menor valor da área de dente, e um ou mais dentes tendo um maior valor da área de dente; os dentes têm um valor médio da largura da superfície de folga, com um ou mais dentes tendo um menor valor de largura da superfície de folga, e um ou mais dentes tendo um maior valor de largura da superfície de folga; e, pelo menos um dente tem uma área de dente maior que o valor médio de área de dente e uma largura da superfície de folga menor que o valor médio da largura da superfície de folga.

[0017] Notadamente, a aplicação dos recursos inventivos dos aspectos apresentados é localizada em uma localização axial em uma metade dianteira do comprimento de corte efetivo (isto é, uma metade do comprimento de corte efetivo que é distal de uma haste da fresa de topo) uma vez que o problema de vibração é mais significante com o aumento da distância de uma haste da fresa de topo seguramente mantida. Entende-se que sua efetividade é maior com o aumento da distância da haste (isto é, com aumento da proximidade até a face de extremidade de corte). No entanto, não se diz que isto não teria qualquer efeito em uma metade proximal do comprimento de corte efetivo até a haste.

[0018] No terceiro e quarto aspectos, uma vez que pelo menos a área de dente de um dente tem um maior que valor médio de área de dente e sua superfície de folga associada tem um menor valor médio da largura da superfície de folga, a área de dente do dente pode ser considerada negativamente correlacionada com sua largura da superfície de folga da superfície de folga associada.

[0019] De acordo com ainda um aspecto adicional (quinto) da matéria objeto da presente invenção, é provida uma fresa de topo de acabamento compreendendo uma haste e uma porção de corte; a porção de corte tendo um comprimento de corte efetivo maior que 2,5DE e compreendendo uma pluralidade de dentes e sulcos; a pluralidade de dentes compreendendo pelo menos dois dentes tendo diferentes ângulos de saída radial, pelo menos alguns dos diferentes valores de ângulo de saída radial sendo diferentes de todos os outros valores não idênticos em 2° ou mais; e, cada sulco da pluralidade de sulcos tem uma profundidade crescente com o aumento da distância da haste.

[0020] Por um lado, esta geometria provê um comprimento de corte efetivo atipicamente grande ainda compensando maior vibração associada com o maior comprimento de corte combinando uma maior profundidade de sulco distante da haste com ângulos de saída significativamente diferente para reduzir vibração durante fresamento.

[0021] Em fresas de topo relativamente menores no mercado, diferentes ângulos de saída frequentemente não são baratos por causa de sua contribuição relativamente pequena na redução de vibração, pelo menos em comparação com outras opções de projeto de redução de vibração. Entretanto, com maiores fresas de topo, e ainda mais fresas de topo com um grande número de dentes (por exemplo, 5 ou mais dentes, e mesmo com o número de dentes aumenta), observou-se que provendo ângulos de saída radial diferentes e particularmente significativamente variáveis obtém-se um efeito de redução de vibração relativamente notável, por meio disto justificando a complexidade de projeto incorporada e despesa na provisão de diferentes ângulos de saída radial.

[0022] Posto diferentemente, de acordo com também um outro aspecto (sexto) da matéria objeto da presente invenção, é provida uma fresa de topo de acabamento configurada para girar em torno de um eixo geométrico de rotação central (AR) que define direções axialmente para frente e para trás opostas (DF, DR), e direções rotacionais precedente e sucedente opostas (DP, DS), a direção precedente (DP) sendo a direção de corte, a fresa de topo compreendendo: uma porção da haste; e uma porção de corte se estendendo para frente da porção da haste até uma face de extremidade de corte; a porção de corte compreendendo: um comprimento de corte efetivo (LE); um diâmetro (DE); uma pluralidade de dentes integralmente formados; e uma pluralidade de sulcos alternando com a pluralidade de dentes, cada sulco tendo um ângulo de hélice e uma profundidade de sulco; cada dente compreendendo: uma superfície de saída; uma superfície de folga que sucede a superfície de saída e tendo uma largura da superfície de folga que pode ser medida em um plano perpendicular ao eixo geométrico de rotação (AR); uma aresta de corte formada em uma interseção das superfícies de saída e folga; uma aresta de folga espaçada da aresta de corte e formada em uma interseção da superfície de folga e uma superfície de sulco do sulco que sucede o dente; e uma área de dente definida entre um primeira linha radial que se estende da aresta de corte até o eixo geométrico de rotação central e uma segunda linha radial que se estende do eixo geométrico de rotação central até um ponto mais baixo do sulco que sucede; em que, em uma localização axial em uma metade dianteira do comprimento de corte efetivo: os dentes têm um valor médio de ângulo de saída radial, com um ou mais dentes tendo um menor valor de ângulo de saída radial, e um ou mais dentes tendo um maior valor de ângulo de saída radial; em que: a porção de corte tem um comprimento de corte efetivo maior que 2,5D; pelo menos alguns dos dentes com diferentes valores de ângulo de saída radial têm valores diferentes de todos os outros valores não idênticos em 2° ou mais; e cada sulco da pluralidade de sulcos tem uma profundidade crescente com o aumento da distância da haste.

[0023] No quinto e sexto aspectos, um comprimento de corte efetivo relativamente grande e diferença relativamente grande entre os valores de ângulo de saída radial podem ser considerados uma correlação positiva.

[0024] De acordo com um aspecto adicional (sétimo) da matéria objeto da presente invenção, é provida uma fresa de topo de acabamento compreendendo uma haste e uma porção de corte; a porção de corte compreendendo uma pluralidade de dentes e sulcos; a pluralidade de dentes compreendendo pelo menos três dentes tendo diferentes ângulos de saída radial, pelo menos alguns dos diferentes valores de ângulo de saída radial sendo diferentes de todos os outros valores não idênticos em 2° ou mais; e a pluralidade de sulcos tendo uma variância de hélice de 6° ou menos.

[0025] Por um lado, esta geometria provê ângulos de saída radial significativamente diferentes para reduzir vibração durante fresamento, compensando a variância do ângulo de hélice bastante moderada (por exemplo, uma variância do ângulo de hélice de 6° ou menos). Acredita-se que uma grande variância do ângulo de hélice seja uma opção de desenho mais efetiva do que variação dos ângulos de saída, para redução de vibração. Algumas aplicações onde a desvantagem de variação do ângulo de hélice moderada pode ser benéfica são particularmente para fresas de topo relativamente grandes (por exemplo, tendo um comprimento de corte efetivo de pelo menos 2,5D) e/ou fresas de topo com um número de dentes relativamente grande (por exemplo, 5 ou mais dentes).

[0026] Posto diferentemente, de acordo com ainda um outro aspecto (oitavo) da matéria objeto da presente invenção, é provida uma fresa de topo de acabamento configurada para girar em torno de um eixo geométrico de rotação central (AR) que define direções axialmente para frente e para trás opostas (DF, DR), e direções rotacionais precedente e sucedente opostas (DP, DS), a direção precedente (DP) sendo a direção de corte, a fresa de topo compreendendo: uma porção da haste; e uma porção de corte se estendendo para frente da porção da haste até uma face de extremidade de corte; a porção de corte compreendendo: um comprimento de corte efetivo (LE); um diâmetro (DE); uma pluralidade de dentes integralmente formados; e uma pluralidade de sulcos alternando com a pluralidade de dentes, cada sulco tendo um ângulo de hélice e uma profundidade de sulco; cada dente compreendendo: uma superfície de saída; uma superfície de folga que sucede a superfície de saída e tendo uma largura da superfície de folga que pode ser medida em um plano perpendicular ao eixo geométrico de rotação (AR); uma aresta de corte formada em uma interseção das superfícies de saída e folga; uma aresta de folga espaçada da aresta de corte e formada em uma interseção da superfície de folga e uma superfície de sulco do sulco que sucede o dente; e uma área de dente definida entre uma primeira linha radial que se estende da aresta de corte até o eixo geométrico de rotação central e uma segunda linha radial que se estende do eixo geométrico de rotação central até um ponto mais baixo do sulco que sucede; em que, em uma localização axial em uma metade dianteira do comprimento de corte efetivo: o sulcos tem um valor médio de ângulo de hélice, com um ou mais sulcos tendo um menor valor de ângulo de hélice, e um ou mais sulcos tendo um maior valor de ângulo de hélice; os dentes têm um valor médio de ângulo de saída radial, com um ou mais dentes tendo um menor valor de ângulo de saída radial, e um ou mais dentes tendo um maior valor de ângulo de saída radial; em que, em uma localização axial em uma metade dianteira do comprimento de corte efetivo: pelo menos três dentes tendo diferentes ângulos de saída radial, pelo menos alguns dos diferentes valores de ângulo de saída radial sendo diferentes de todos os outros valores não idênticos em 2° ou mais, e os sulcos tendo uma variância de hélice de 6° ou menos.

[0027] No sétimo e oitavo aspectos, uma vez que uma diferença relativamente grande entre os valores de ângulo de saída radial e uma variância relativamente pequena dos ângulos de hélice pode ser considerada uma correlação negativa.

[0028] Deve-se entender que a expressão “correlação negativa” na especificação e reivindicações não deve ser interpretada com uma definição matemática restrita de que, à medida que uma variável aumenta, a outra diminui correspondentemente, mas, em vez disso, deve ser entendida em vista da descrição e das reivindicações da invenção, que no geral descrevem este conceito com relação a um objeto físico, especificamente uma fresa de topo. Um entendimento correspondente deve ser similarmente aplicado a qualquer “correlação positiva” na especificação e reivindicações.

[0029] Entende-se adicionalmente que os aspectos, exceto onde explicitamente declarado, podem também ser benéficos para fresas de topo de comprimento de corte efetivo menor que 2,5D.

[0030] Similarmente, embora a fresa de topo de acordo com a invenção tenha sido projetada para aplicações de acabamento, e primariamente testada em materiais de alta dureza, deve-se entender que considera-se que tais recursos de fresa de topo, de acordo com qualquer dos aspectos, podem também ser considerados altamente efetivos para aplicações sem ser acabamento e mesmo para usinagem de materiais de peça de trabalho menos duros.

[0031] De acordo com também um outro aspecto (nono), é provida uma fresa de topo de acabamento configurada para girar em torno de um eixo geométrico de rotação central (AR) que define direções axialmente para frente e para trás opostas (DF, DR), e direções rotacionais precedente e sucedente opostas (DP, DS), a direção precedente (DP) sendo a direção de corte, a fresa de topo pode compreender: uma porção da haste; e uma porção de corte se estendendo para frente da porção da haste até uma face de extremidade de corte; a porção de corte compreendendo: um comprimento de corte efetivo (LE); um diâmetro (DE); uma pluralidade de dentes integralmente formados; e uma pluralidade de sulcos alternando com a pluralidade de dentes, cada sulco tendo um ângulo de hélice e uma profundidade de sulco; cada dente compreendendo: uma superfície de saída; uma superfície de folga que sucede a superfície de saída e tendo uma largura da superfície de folga que pode ser medida em um plano perpendicular ao eixo geométrico de rotação (AR); uma aresta de corte formada em uma interseção das superfícies de saída e folga; uma aresta de folga espaçada da aresta de corte e formado em uma interseção da superfície de folga e uma superfície de sulco do sulco que sucede o dente; e uma área de dente definida entre um primeira linha radial que se estende da aresta de corte até o eixo geométrico de rotação central e uma segunda linha radial que se estende do eixo geométrico de rotação central até um ponto mais baixo do sulco que sucede; em que, em uma localização axial em uma metade dianteira do comprimento de corte efetivo: os sulcos têm um valor médio de ângulo de hélice, com um ou mais sulcos tendo um menor valor de ângulo de hélice, e um ou mais sulcos tendo um maior valor de ângulo de hélice; os dentes têm um valor médio de ângulo de saída radial, com um ou mais dentes tendo um menor valor de ângulo de saída radial, e um ou mais dentes tendo um maior valor de ângulo de saída radial; os dentes têm um valor médio de área de dente, com um ou mais dentes tendo um menor valor da área de dente, e um ou mais dentes tendo um maior valor da área de dente; e os dentes têm um valor médio da largura da superfície de folga, com um ou mais dentes tendo um menor valor de largura da superfície de folga, e um ou mais dentes tendo um maior valor de largura da superfície de folga.

[0032] Entende-se também que o que foi dito é um sumário, e que qualquer dos aspectos citados pode compreender adicionalmente qualquer dos recursos descritos a seguir. Especificamente, os recursos seguintes, tanto sozinhos quanto em combinação, podem ser aplicáveis a qualquer dos aspectos citados: A. em uma posição axial pelo menos na metade dianteira do comprimento de corte efetivo, os sulcos podem ter um valor médio de ângulo de hélice, com um ou mais sulcos tendo um menor valor de ângulo de hélice, e um ou mais sulcos tendo um maior valor de ângulo de hélice.

[0033] B. Em uma posição axial pelo menos na metade dianteira do comprimento de corte efetivo, os dentes podem ter um valor médio de ângulo de saída radial, com um ou mais dentes tendo um menor valor de ângulo de saída radial, e um ou mais dentes tendo um maior valor de ângulo de saída radial.

[0034] C. Em uma posição axial pelo menos na metade dianteira do comprimento de corte efetivo, os dentes podem ter um valor médio de área de dente, com um ou mais dentes tendo um menor valor da área de dente, e um ou mais dentes tendo um maior valor da área de dente.

[0035] D. Em uma posição axial pelo menos na metade dianteira do comprimento de corte efetivo, os dentes podem ter um valor médio da largura da superfície de folga, com um ou mais dentes tendo um menor valor de largura da superfície de folga, e um ou mais dentes tendo um maior valor de largura da superfície de folga.

[0036] E. Uma fresa de topo pode ser configurada para fresar materiais de alta dureza (por exemplo, materiais com uma dureza de 38-65 HRc). Por exemplo, alguns materiais notáveis deste tipo podem ser aqueles conhecidos como D2, H13 e P20.

[0037] F. Uma fresa de topo pode ser configurada para girar em torno de um eixo geométrico de rotação central (AR).

[0038] G. Um eixo geométrico de rotação central (AR) pode definir direções axialmente para frente e para trás opostas (DF, DR), e direções rotacionais precedente e sucedente opostas (DP, DS), a direção precedente (DP) sendo a direção de corte. Entende-se que uma “metade dianteira” de um comprimento de corte efetivo é uma que é mais afastada na direção para frente do que metade restante. Posto diferentemente, a “metade dianteira” é uma metade distal de uma haste.

[0039] H. Uma fresa de topo pode compreender uma porção da haste e uma porção de corte se estendendo para frente da porção da haste até uma face de extremidade de corte.

[0040] I. Uma fresa de topo, ou mais precisamente uma porção de corte de uma fresa de topo pode compreender um comprimento de corte efetivo (LE), um diâmetro (DE), uma pluralidade de dentes integralmente formados, e uma pluralidade de sulcos alternando com a pluralidade de dentes, cada dos sulcos tendo um ângulo de hélice e uma profundidade de sulco. Para esclarecer, os sulcos podem ter ângulos de hélice variáveis que muda em diferentes locais axiais, no entanto, em cada localização axial, tais como aqueles mostrados nas Figs. 3 a 6, existe um valor de ângulo de hélice. Adicionalmente, o diâmetro DE pode diferir em diferentes locais axiais (denotados aqui como DEI, DEII..., etc.).

[0041] J. Um dente pode compreender: uma superfície de saída; uma superfície de folga que sucede a superfície de saída e tendo uma largura da superfície de folga que pode ser medida em um plano perpendicular ao eixo geométrico de rotação (AR); uma aresta de corte formada em uma interseção das superfícies de saída e folga; uma aresta de folga espaçada da aresta de corte e formada em uma interseção da superfície de folga e uma superfície de sulco do sulco que sucede o dente; e uma área de dente definida entre uma primeira linha radial que se estende da aresta de corte até o eixo geométrico de rotação central e uma segunda linha radial que se estende do eixo geométrico de rotação central até um ponto mais baixo do sulco que sucede.

[0042] K. Em uma localização axial em uma metade dianteira de um comprimento de corte efetivo: pelo menos um dente pode ter um ângulo de saída radial menor que um valor médio de ângulo de saída radial de uma pluralidade de dentes de uma fresa de topo; e um sulco que precede cada pelo menos um dente pode ter um ângulo de hélice maior que um valor médio de ângulo de hélice de uma pluralidade de sulcos da fresa de topo. Preferivelmente, pelo menos dois dentes podem ter um ângulo de saída radial menor que um valor médio de ângulo de saída radial de uma pluralidade de dentes de uma fresa de topo; e um sulco que precede cada dente de pelo menos um dente podem ter um ângulo de hélice maior que um valor médio de ângulo de hélice de uma pluralidade de sulcos da fresa de topo. Mais preferivelmente, o ângulo de hélice pode ser igual a um maior valor de um faixa de ângulo de hélice da pluralidade de sulcos. Similarmente, é preferível que o ângulo de saída radial possa ser igual a um menor valor de ângulo de saída radial da pluralidade de dentes. Mais preferivelmente, todos os dentes com um ângulo de saída radial igual a um menor valor de ângulo de saída radial da pluralidade de dentes podem ser precedidos por um sulco com um ângulo de hélice maior que um valor médio de ângulo de hélice da pluralidade de sulcos, preferivelmente um maior valor de ângulo de hélice da pluralidade de sulcos. Preferivelmente, cada sulco de uma maioria dos sulcos tendo um ângulo de hélice maior que um valor médio de ângulo de hélice da pluralidade de sulcos é sucedido por um dente tendo um ângulo de saída radial menor que um valor médio de ângulo de saída da pluralidade de dentes.

[0043] L. Em uma localização axial em uma metade dianteira de um comprimento de corte efetivo, pelo menos um dente da pluralidade de dentes pode ter: um ângulo de saída radial que é igual a uma maior faixa de ângulo de saída radial de uma pluralidade de dentes; e um sulco que precede cada pelo menos um dente pode ter um ângulo de hélice que é menor que um maior ângulo de hélice e maior que um menor ângulo de hélice, de uma pluralidade de sulcos.

[0044] M. Em uma localização axial em uma metade dianteira de um comprimento de corte efetivo: pelo menos um dente da pluralidade de dentes pode ter um ângulo de saída radial maior que um valor médio de ângulo de saída radial de uma pluralidade de dentes de uma fresa de topo; e um sulco que precede cada dente de pelo menos um dente pode ter um ângulo de hélice menor que um valor médio de ângulo de hélice de uma pluralidade de sulcos da fresa de topo.

[0045] N. Uma pluralidade de dentes pode incluir pelo menos dois, preferivelmente três, e mais preferivelmente uma maioria dos dentes tendo diferentes ângulos de saída radial. Pelo menos alguns, e preferivelmente uma maioria dos diferentes valores de ângulo de saída radial sendo diferentes de todos os outros valores não idênticos em 2° ou mais. Preferivelmente, cada valor de ângulo de saída radial é diferente de todos os outros valores não idênticos de acordo com a condição: 3°±1°.

[0046] O. Uma pluralidade de sulcos pode ter uma variância de hélice de 6° ou menos. Para esclarecer, isto significa que o maior valor de ângulo de hélice e o menor valor de ângulo de hélice de todos da pluralidade de sulcos diferem em 6° ou menos. Preferivelmente, todos os ângulos de hélice de uma fresa de topo podem ser dentro da faixa de 35° a 41°.

[0047] O. Mais preferivelmente, a variância de hélice é 4° ou menos.

[0048] P. Sucessivos sulcos podem ter diferentes ângulos de hélice que variam em 3° ou menos, preferivelmente 2° ou menos.

[0049] Q. Cada da pluralidade de sulcos pode ter uma profundidade crescente com o aumento da distância de uma haste. Uma profundidade de sulco em uma extremidade traseira da fresa de topo pode preferivelmente ser entre 10% e 14% do diâmetro (DEV). Uma profundidade de sulco em uma extremidade dianteira da fresa de topo pode preferivelmente ser entre 16% e 20% do diâmetro (DEI).

[0050] R. Em uma localização axial em uma metade dianteira de um comprimento de corte efetivo pelo menos um dente, preferivelmente pelo menos dois dentes de uma pluralidade de dentes podem ter uma área de dente maior que uma área de dente média da pluralidade de dentes, e uma largura da superfície de folga menor que um valor médio da largura da superfície de folga da pluralidade de dentes. Entretanto, pode ser preferível que no máximo apenas uma minoria dos dentes da pluralidade de dentes tenha uma área de dente maior que uma área de dente média da pluralidade de dentes, e uma largura da superfície de folga menor que um valor médio da largura da superfície de folga da pluralidade de dentes.

[0051] S. Uma localização axial em uma metade dianteira do comprimento de corte efetivo pode preferivelmente ser dentro de um terço dianteiro do comprimento de corte efetivo.

[0052] T. Fresas de topo conhecidas tipicamente têm comprimento de corte efetivo de 2DE ou menos. Entretanto, uma fresa de topo de acordo com a matéria objeto de pelo menos um dos aspectos apresentados pode, opcionalmente, até mesmo ser provida com um comprimento de corte efetivo maior ou igual a 2,5DE. Teste inicial de uma porção de corte com um comprimento de corte efetivo de 4DE, que era até agora considerada extraordinariamente grande, foi bem-sucedido. Dessa maneira, o comprimento de corte efetivo pode ser até mesmo maior ou igual a 3,5DE. Subsequente ao teste da fresa de topo 4DE, uma fresa de topo tendo uma porção de corte com um comprimento de corte efetivo de 6DE foi também testada com sucesso. Dessa maneira, o comprimento de corte efetivo pode ser até mesmo maior ou igual a 5,5DE. Subsequente ao dito teste, um comprimento de corte efetivo preferido pode satisfazer a condição 6DE ±2DE ou mesmo 6DE ±IDE. Entretanto, entende-se que os benefícios da matéria objeto da presente invenção podem ser utilizados também para fresas de topo tendo um comprimento de corte efetivo menor que 2,5DE e que um comprimento até mesmo maior que o definido anteriormente não deve ser considerado fora do escopo das reivindicações, a menos que declarado explicitamente.

[0053] U. Em uma direção para trás de uma face de extremidade de corte, ângulos de índice entre cada par adjacente de arestas de corte em seções transversais da porção de corte pode se aproximar da igualdade e subsequentemente divergir da mesma. Preferivelmente, os ditos ângulos de índice podem ser aproximar da igualdade com o aumento da proximidade até metade do comprimento de corte efetivo.

[0054] V. Ângulos de índice em uma extremidade dianteira de uma fresa de topo podem corresponder a ângulos de índice em uma extremidade traseira do comprimento de corte efetivo. Uma maioria dos ângulos de índice em uma extremidade dianteira da fresa de topo pode ser desigual.

[0055] W. Um diâmetro DE da fresa de topo pode ser um valor constante no comprimento de corte efetivo (ignorando diferenças menores que cerca de 30 microns). Preferivelmente, o diâmetro da fresa de topo pode ser maior na face de extremidade e reduzir de diâmetro com aumento da proximidade até a haste e chegar a menos que 30 microns. Quando se interpretam as reivindicações, o diâmetro a ser considerado deve ser aquele na localização axial especificada ou, se não especificada, o diâmetro na face de extremidade.

[0056] X. A aresta externa da porção de corte pode ser cilíndrica.

[0057] Y. Uma pluralidade de dentes é preferivelmente maior ou igual a cinco dentes. Para as aplicações supradescritas, um grande número de dentes é pelo menos cinco. Entretanto, aumento do número de dentes reduz o espaço de sulco disponível. Dessa maneira, a pluralidade de dentes é preferivelmente menor ou igual a 11 dentes. Mais preferivelmente, a pluralidade de dentes é igual a 5, 7 ou 9 dentes, com 7 dentes sendo considerado o número mais preferido de dentes levando-se em conta o espaço do sulco. Preferivelmente, a pluralidade de dentes é um número ímpar de dentes para reduzir vibração por causa da não simetria.

[0058] Z. Todos os dentes de uma pluralidade de dentes podem todos ser lisos (isto é, não serrilhados). Isto pode permitir melhor acabamento superficial da peça de trabalho. Entende-se por “serrilhado” que múltiplos formatos de pico-crista (embora não necessariamente estritamente sinuoso no formato) são formados adjacentes uma ao outro no dente. Dessa maneira, um dente “liso” de acordo com a presente especificação e reivindicações pode ainda ter tem um formato de um único pico-crista-pico (ou mesmo alguns significativamente espaçados um do outro, por exemplo, a uma distância maior que um quarto do comprimento de corte efetivo) que funciona como um quebrador de lasca, e não para corte de desbaste, que é o propósito de um dente serrilhado. Isto se deve a um quebrador de lasca ocasional poder ainda permitir bom acabamento superficial, mesmo que um dente liso sem nenhum quebrador de lasca possa prover um acabamento superficial ligeiramente melhor e pode ser preferido para algumas aplicações.

Breve Descrição dos Desenhos

[0059] Para um melhor entendimento da matéria objeto da presente invenção, e para mostrar como o mesmo pode ser realizado na prática, referência será feita agora aos desenhos anexos, em que: a Fig. 1 é uma vista lateral de uma fresa de topo de acordo com a matéria objeto da presente invenção; a Fig. 2 é uma vista de uma face de extremidade de corte da fresa de topo na Fig. 1, ao longo de um eixo geométrico de rotação AR, isto é, em uma extremidade dianteira da fresa de topo; a Fig. 3 é uma vista em seção transversal feita ao longo da linha III-III na Fig. 1, correspondente a uma localização axial em um quarto dianteiro do comprimento de corte efetivo da porção de corte; a Fig. 4 é uma vista em seção transversal feita ao longo da linha IV-IV na Fig. 1, correspondente a uma localização axial no meio do comprimento de corte efetivo da porção de corte; a Fig. 5 é uma vista em seção transversal feita ao longo da linha V-V na Fig. 1, correspondente a uma localização axial em um quatro traseiro do comprimento de corte efetivo da porção de corte; e a Fig. 6 é uma vista em seção transversal feita ao longo da linha VI- VI na Fig. 1, correspondente a uma localização axial traseiro, isto é, uma extremidade traseira, do comprimento de corte efetivo da porção de corte.

Descrição Detalhada

[0060] As Figs. 1 e 2 ilustram uma fresa de topo 10, tipicamente feita de material extremamente duro e resistente ao desgaste tal como carboneto cementado, configurada para girar em torno de um eixo geométrico de rotação central AR que se estende longitudinalmente através do centro da mesma.

[0061] O eixo geométrico de rotação central AR define direções axialmente para frente e para trás opostas DF, DR, e direções rotacionais precedente e sucedente opostas Dp, Ds, a direção precedente Dp sendo a direção de corte.

[0062] A fresa de topo 10 compreende uma porção da haste 12 e uma porção de corte 14 se estendendo na direção para frente DF da mesma.

[0063] A porção de corte 14 se estende na direção para trás DR de uma face de extremidade de corte 16 até uma extremidade do sulco mais distante 18.

[0064] A porção de corte 14 é integralmente formada com primeiro, segundo, terceiro, quarto, quinto, sexto e sétimo dentes 20A, 20B, 20C, 20D, 20E, 20F, 20G alternados com primeiro, segundo, terceiro, quarto, quinto, sexto e sétimo sulcos helicoidalmente modeladas 22A, 22B, 22C, 22D, 22E, 22F, 22G.

[0065] Para explicar a terminologia relativa usada aqui, por exemplo, o primeiro sulco 22A é adjacente ao primeiro dente 20A na direção precedente (DP), e poderia, portanto, ser descrito como o sulco que precede o primeiro dente 20A. Um outro exemplo seria que o sétimo sulco 22G sucede o primeiro dente 20A, ou, posto alternativamente, que o primeiro dente 20A precede o sétimo sulco 22G, etc.

[0066] Mostrado na Fig. 1, cada sulco 22 tem um ângulo de hélice H formado com o eixo geométrico de rotação central AR. Entende-se que os ângulos de hélice dos vários sulcos não precisam ser os mesmos, e que o ângulo de hélice de qualquer dado sulco pode não ser constante por todo seu comprimento ao longo do comprimento de corte efetivo LE.

[0067] Um comprimento de corte efetivo LE da porção de corte 14 se estende da face de extremidade de corte 16 até uma localização axial onde superfícies de folga do dente não são mais efetivas, que é visível neste exemplo na localização axial designada com o caractere de referência “29” (neste exemplo, a localização axial da extremidade do comprimento de corte efetivo LE coincide com a seção VI-VI).

[0068] A aresta externa da porção de corte 14 exemplificada é cilíndrica. Mais precisamente, notando que isto é uma preferência, o diâmetro DE da fresa de topo, quando ampliado a uma magnitude de microns, é maior na face de extremidade de corte 16 do que em locais mais próximos da haste 12. Posto diferentemente, o diâmetro DE diminui com o aumento da proximidade da haste 12. Dessa forma, DEI é maior que DEII, que, por sua vez, é maior que DEIII, que, por sua vez, é maior que DEIV, que, por sua vez, é maior que DEV. Também, em algumas modalidades, os dentes de corte 20A, 20B, 20C, 20D, 20E, 20F, 20G podem todos se estender igualmente radialmente para fora para estabelecer o diâmetro DF.

[0069] Como mostrado pela aparência não tracejada dos dentes 20 na Fig. 1, os dentes 20 não são serrilhados.

[0070] Na Fig. 2, primeiro, segundo, terceiro, quarto, quinto, sexto e sétimo ângulos de índice IA1, IA2, IA3, IA4, IA5, IA6, IA7 estão mostrados.

[0071] Referindo-se à Fig. 1, além da face de extremidade de corte 16, isto é, a frente do comprimento de corte efetivo LE, e seção VI-VI na extremidade traseira do comprimento de corte efetivo LE, locais axiais ou seções intermediários (ou vistas de um plano perpendicular ao eixo geométrico de rotação central AR) foram escolhidos com propósitos explanatórios. Por exemplo: a seção III-III corresponde a uma localização axial ou seção para trás da face de extremidade de corte 16 em um quarto do comprimento de corte efetivo LE; a seção IV-IV corresponde a uma localização axial ou seção para trás da seção III- III em um quarto do comprimento de corte efetivo LE e, portanto, representa o meio do comprimento de corte efetivo LE; a seção V-V correspondendo a uma localização axial ou seção para trás da seção IV-IV em um quarto do comprimento de corte efetivo LE; e a seção VI- VI é uma localização axial ou seção para trás da seção V-V em um quarto do comprimento de corte efetivo LE.

[0072] Dessa maneira, uma metade dianteira 24 do comprimento de corte efetivo LE é da seção IV-IV até a face de extremidade de corte 16, e uma metade traseira 26 do comprimento de corte efetivo LE é de IV- IV até a seção VI- VI.

[0073] Usando a Fig. 3 para facilidade de visibilidade, alguns recursos adicionais são identificados. Cada dente 20 compreende: primeira, segunda, terceira, quarta, quinta, sexta e sétima superfícies de saída (28A, 28B, 28C, 28D, 28E, 28F, 28G); primeira, segunda, terceira, quarta, quinta, sexta e sétima superfícies de folga (30A, 30B, 30C, 30D, 30E, 30F, 30G) que sucedem cada superfície de saída adjacente 28 e tendo primeira, segunda, terceira, quarta, quinta, sexta e sétima larguras de superfície de folga (Wl, W2, W3, W4, W5, W6, W7); primeira, segunda, terceira, quarta, quinta, sexta e sétima arestas de corte (32A, 32B, 32C, 32D, 32E, 32F, 32G) formadas nas respectivas interseções das superfícies de saída e folga 28, 30; primeira, segunda, terceira, quarta, quinta, sexta e sétima arestas de folgas (34A, 34B, 34C, 34D, 34E, 34F, 34G) em um extremidade que sucede cada superfície de folga 30; e primeira, segunda, terceira, quarta, quinta, sexta e sétima superfícies das sulco (36A, 36B, 36C, 36D, 36E, 36F, 36G) sucedendo cada aresta de folga (34A, 34B, 34C, 34D, 34E, 34F, 34G). Cada superfície de sulco 36 se estende na direção sucedente DS até atingir um primeiro, segundo, terceiro, quarto, quinto, sexto ou sétimo pontos mais baixos adjacentes (38A, 38B, 38C, 38D, 38E, 38F, 38G).

[0074] Para explicar a medição das larguras de superfície de folga W com um exemplo específico, a primeira superfície de folga Wl é medida da primeira aresta de corte 32A até a aresta de folga 34A, a aresta de folga 34A neste exemplo constituindo um ponto de descontinuidade em um plano perpendicular ao eixo geométrico de rotação AR. Para esmerar, uma linha radial é estendida do eixo geométrico de rotação central AR até a primeira aresta de corte 32A e uma segunda linha paralela à linha radial é traçada interceptando a aresta de folga 34A, e a distância entre as duas linhas é medida para prover a largura. Como mostrado, a primeira superfície de folga Wl é sucedida pela primeira superfície de sulco 36A que tem uma inclinação diferente. Entende-se que, em seções transversais ao longo do comprimento de corte efetivo LE, as superfícies de folga 30 são rebaixadas na pegada do diâmetro de corte DE, exceto nas arestas de corte 32. Em um caso onde a superfície de folga 30 compreende uma pluralidade de subsuperfícies de folga (não mostrada), a aresta de folga (isto é, a descontinuidade em uma vista seccional transversal) que deve ser considerada para medição de largura é aquela que é mais próxima do ponto mais baixo do sulco (e não a aresta de corte).

[0075] Cada dente 20 compreende uma área de dente AT. A área de dente AT é definida entre uma primeira linha radial LR1 que se estende da aresta de corte 32 até o eixo geométrico de rotação central AR e uma segunda linha radial LR2 que se estende do eixo geométrico de rotação central AR até o ponto mais baixo 38 que sucede a aresta de corte 32. Para explicar com um exemplo específico, uma terceira área de dente AT3, mostrada para facilidade de visibilidade com hachuras, é definida entre uma primeira linha radial LR1 que se estende da terceira aresta de corte 32C até o eixo geométrico de rotação central AR e uma segunda linha radial LR2 que se estende do eixo geométrico de rotação central AR até o terceiro ponto mais baixo 38C que sucede a terceira aresta de corte 32C.

[0076] No presente exemplo, na vista seccional mostrada na Fig. 3, os dentes com as maiores áreas de dente são o segundo, terceiro e sexto dentes (20B, 20C, 20F) (que poderiam ser visualmente percebidos traçando linhas radiais em cada um, como explicado com relação ao terceiro dente 20C no parágrafo anterior). Cada do segundo, terceiro e sexto dentes (20B, 20C, 20F) tem uma área de dente AT maior que uma área de dente média Aμ (não mostrada). Uma área de dente média Aμ pode ser calculada com a equação Aμ = ∑ATi/n (onde Ti representa o valor de uma área de dente específica e n é o número de dentes).

[0077] Os dentes 20 têm cada qual um ângulo de saída radial R, que pode ser medido entre uma linha radial que se estende do eixo geométrico de rotação central AR até a aresta de corte 32 e uma linha tangente LT que se estende tangencialmente a partir da superfície de saída associada 28. Para explicar com um exemplo específico, o primeiro ângulo de saída radial RA pode ser medido entre uma primeira linha radial LRA e uma primeira linha tangente LTA da primeira superfície de saída 28A.

[0078] No presente exemplo, na vista em seção mostrada na Fig. 3, os dentes com os menores ângulos de saída radial são o terceiro e sexto dentes (20C, 20F). Os dentes com os maiores ângulos de saída radial são o segundo, quarto e sétimo dentes (20B, 20D, 20G). Os dentes tendo ângulos de saída radial maiores que os menores ângulos de saída radial e menores que os maiores ângulos de saída radial são o primeiro e quinto dentes (20A, 20E).

[0079] Neste exemplo, o terceiro e sexto dentes (20C, 20F) têm ângulos de saída radial de 6°, o segundo, quarto e sétimo dentes (20B, 20D, 20G) têm ângulos de saída radial de 12°, e o primeiro e quinto dentes (20A, 20E) têm ângulos de saída radial de 9°. Um ângulo de saída radial médio Rμ pode ser calculado com a equação Rμ = ∑Ri/n (onde Ri representa o valor de um ângulo de saída radial específico e n é o número de dentes). Neste exemplo, o ângulo de saída radial médio é calculado como se segue: Rμ = (6 + 6 + 12 + 12 + 12 + 9 + 9) / 7 = 9,43°. Portanto, neste exemplo, o segundo, quarto e sétimo dentes (20B, 20D, 20G) têm ângulos de saída radial maiores que o ângulo de saída radial médio e o restante dos dentes tem ângulos de saída radial menores que o ângulo de saída radial médio.

[0080] No presente exemplo, os sulcos com os maiores ângulos de hélice H são o terceiro e sexto sulcos (22C, 22F). Os sulcos com os menores ângulos de hélice são o primeiro e quinto sulcos (22A, 22E). Os sulcos tendo ângulos de hélice maiores que os menores ângulos de hélice e menores que os maiores ângulos de hélice são o segundo, quarto e sétimo sulcos (22B, 22D, 22G). Neste exemplo, a terceira e sexto sulcos (22C, 22F) tem ângulos de hélice de 37°, a segunda, quarta e sétimo sulcos (22B, 22D, 22G) têm ângulos de hélice de 36°, e a primeira e quinto sulcos (22A, 22E) têm ângulos de hélice de 35°. Um ângulo de hélice médio Hμ pode ser calculado com a equação Hμ = ∑Hi/n (onde Hi representa o valor de um ângulo de hélice específico e n é o número de dentes). Neste exemplo, o ângulo de hélice médio é calculado como se segue: Hμ = (37 + 37 + 36 + 36 + 36 + 35 + 35) / 7 = 36°.

[0081] Portanto, neste exemplo, o segundo, quarto e sétimo sulcos (22B, 22D, 22G) têm ângulos de hélice iguais ao ângulo de hélice médio, o primeiro e quinto sulcos (22A, 22E) têm ângulos de hélice menores que o ângulo de hélice médio, e o terceiro e sexto sulcos (22C, 22F) têm ângulos de hélice maiores que o ângulo de hélice médio.

[0082] Uma vez que o terceiro e sexto dentes têm ângulos de saída radial que são menores que a média e seus terceiro e sexto sulcos associados têm ângulos de hélice que são maiores que a média, o terceiro e sexto dentes podem ser considerados tendo ângulos de saída radial que são negativamente correlacionados com seus respectivos ângulos de hélice do terceiro e sexto sulcos associados.

[0083] Cada sulco 22 tem uma profundidade de sulco F. A profundidade de sulco F é que pode ser medida entre o ponto mais baixo 38 do sulco associada 22 e o diâmetro DE na vista seccional associada. A profundidade de sulco F pode aumentar com o aumento da distância da haste 12.

[0084] No presente exemplo, referindo-se à Fig. 2, uma primeira profundidade de sulco F6I do sexto sulco 22F é mostrada na face de extremidade de corte 16 e, nesta localização axial, tem uma maior profundidade de sulco, quando comparado com locais mais próximos da haste 12. Notadamente, a primeira profundidade de sulco F6I é medida entre o sétimo ponto mais baixo 38G (notando que os pontos mais baixos são enumerados em comum com o dente precedente) e o diâmetro DE. As diferentes profundidades do sulco do sexto sulco 22F são exemplificadas nos demais desenhos. Cada profundidade de sulco mais próxima da haste 12 tem uma magnitude relativamente menor do que locais mais próximos da face de extremidade de corte 16. Por exemplo, a primeira profundidade de sulco F6I na face de extremidade de corte 16 é maior (isto é, maior em magnitude do que uma segunda profundidade de sulco F6II do sexto sulco 22F na Fig. 3. Similarmente, a segunda profundidade de sulco F6II é maior que uma terceira profundidade de sulco F6III na Fig. 4, que, por sua vez, é maior que uma quarta profundidade de sulco F6IV na Fig. 5, que, por sua vez, é maior que uma quinta profundidade de sulco F6V na Fig. 6.

[0085] De volta à Fig. 2, ângulos de índice são mostrados podendo ser medidos entre as arestas de corte 32. Por exemplo, um primeiro ângulo de índice IA1 pode ser medido entre a primeira aresta de corte 32A e a segunda aresta de corte 32B. Similarmente, o segundo, terceiro, quarto, quinto, sexto e sétimo ângulos de índice (IA2, IA3, IA4, IA5, IA6, IA7) são mostrados.

[0086] No presente exemplo, o primeiro ângulo de índice IA1 é igual a 57,4°, o segundo ângulo de índice IA2 é igual a 57,9°, o terceiro ângulo de índice IA3 é igual a 45,3°, o quarto ângulo de índice IA4 é igual a 45°, o quinto ângulo de índice IA5 é igual a 63,9°, o sexto ângulo de índice IA6 é igual a 45,2°, e o sétimo ângulo de índice IA7 é igual a 45,3°.

[0087] De volta à Fig. 3, o primeiro, segundo, terceiro, quarto, quinto, sexto e sétimo ângulos de índice (IBl, IB2, IB3, IB4, IB5, IB6, IB7) também correspondem ao primeiro, segundo, terceiro, quarto, quinto, sexto e sétimo sulcos (22A, 22B, 22C, 22D, 22E, 22F, 22G), mas têm valores diferentes do primeiro, segundo, terceiro, quarto, quinto, sexto e sétimo ângulos de índice (IA1, IA2, IA3, IA4, IA5, IA6, IA7) na Fig. 1 resultantes dos valores de hélice desiguais.

[0088] Notadamente, os ângulos de hélice e ângulos de índice podem ser vantajosamente configurados para aproximar da igualdade (que, neste caso, case é 51,4°, isto é, 360° dividido pelo número de dentes) no meio do comprimento de corte efetivo. Ou seja, na Fig. 3, os ângulos de índice IB são mais próximos a 51,4° do que os ângulos de índice IA na Fig. 2, e o primeiro, segundo, terceiro, quarto, quinto, sexto e sétimo ângulos de índice (IC1, IC2, IC3, IC4, IC5, IC6, IC7) na Fig. 4 são mais próximos, ou iguais a 51,4° do que na Fig. 3.

[0089] Notadamente, os ângulos de hélice e ângulos de índice são configurados para divergir dos valores iguais ou quase iguais no meio do comprimento de corte efetivo. Ou seja, na Fig. 5, os ângulos de índice (ID1, ID2, ID3, ID4, ID5, ID6, ID7) são mais distantes do valor 51,4° do que os ângulos de índice correspondentes IC na Fig. 4.

[0090] A divergência dos ângulos de índice em relação à igualdade pode ser aproximadamente a mesma (pelo menos em magnitude absoluta) nas Figs. 3 e 5, e também nas Figs. 2 e 6.

[0091] Resultados de teste para a fresa de topo supradescrita ultrapassaram em muito o desempenho de fresas de topo comparativas testadas (em aço tendo uma dureza de 38-65 HRc, com uma largura de lasca de até 10% do diâmetro da fresa de topo, e a uma profundidade de 4D). Um nível de acabamento superficial aceitável de acordo com padrões da indústria para acabamento é Ra = 0,4 μm, e Ra = 0,3 μm foi conseguido mesmo a uma profundidade de 4D. Similarmente, a fresa de topo desempenhou com sucesso em condições de fresamento trocoidal, e mesmo em aço inoxidável. Embora o teste não tenha sido ainda completado, o teste bem-sucedido foi conseguido mesmo para lascas de até 25% do diâmetro da fresa de topo. Em muito, todo o teste mesmo para condições e materiais variados foi bem-sucedido.

[0092] Embora cada dos recursos indubitavelmente tenha contribuído para melhor desempenho, acredita-se que cada de uma série de melhorias específicas proporciona individualmente o desempenho melhorado mesmo para fresas de topo de diferentes aplicações.

[0093] Por exemplo, um recurso de projeto considerado particularmente contribuir para o desempenho da fresa de topo é que pelo menos um, e preferivelmente cada do terceiro e sexto dentes (20C, 20F), que tem um ângulo de saída radial de 6° (isto é, um menor valor de ângulo de saída radial do que o ângulo de saída radial médio de 9,43°, e preferivelmente o menor ângulo de saída radial do ângulo de saída estabelecido de 6°, 9° e 12°) são cada qual precedidos por um sulco, isto é, terceiro e sexto sulcos 22C, 22F tendo um ângulo de hélice de 37° (isto é, um valor de ângulo de hélice maior que o ângulo de hélice médio de 36°, e preferivelmente o maior valor de ângulo de hélice do ângulo de hélice estabelecido de 35°, 36° e 37°).

[0094] Nota-se também que o arranjo inverso não é necessariamente detrimental, isto é, um dente com o maior ângulo de saída radial (isto é, 12°, que reduz a força de corte radial exigida) não tem necessariamente que ser associado com um sulco precedente tendo o menor ângulo de hélice (isto é, 35°), mas pode beneficamente ser associado com um sulco precedente de um maior ângulo de hélice (isto é, 36°, exigindo menos força de corte radial do que um ângulo de hélice de 35°).

[0095] Ainda um outro recurso de desenho que provê uma notável contribuição independente é a provisão de ângulos de saída radial com valores significativamente diferentes. Para deslocar um comprimento de corte efetivo particularmente grande e aumentar a profundidade de sulco, os ângulos de saída radial são diferentes em 2° ou mais (e, neste exemplo, em 3°). Acredita- se ser benéfico, entretanto, que os valores de ângulo de saída radial não sejam excessivamente diferentes de maneira a não variar excessivamente as forças de corte em um dente particular, por meio disto aumentando o desgaste.

[0096] Com propósitos explicativos, nota-se que o ângulo de saída radial exemplar estabelecido inclui sete valores, a saber 6°, 6°, 12°, 12°, 12°, 9°, 9°. Nota-se que um dente tendo um valor de ângulo de saída radial de 9° difere dos dentes tendo ângulos de saída radial de 6° por 3°, e também difere dos dentes tendo ângulos de saída radial de 12° por 3°. Entretanto, não difere absolutamente do outro dente tendo um valor idêntico de 9°. Pode-se entender que o dente tendo um valor de ângulo de saída radial de 9°, tem um valor de ângulo de saída radial que difere em pelo menos 2° (neste caso diferindo exatamente 3°) de todos outros dentes com valores de saída radial não idênticos (isto é, esta declaração por meio disto exclui um outro dente tendo um valor idêntico de 9°).

[0097] Tal recurso é considerado particularmente difícil de atingir contorno profundo, testado com sucesso a 4D, mas acredita-se ser possível ser viável até, e talvez mesmo mais que 6D.

[0098] Acredita-se que a capacidade de realizar contorno profundo seja assistida por outros recursos de desenho tal como o arranjo do ângulo de índice que, por um lado, compreende diferentes valores de índice para reduzir vibração e, por outro lado, converge para igualdade no centro da fresa de topo e diverge novamente para não espaçar detrimentalmente os dentes.

[0099] Uma contribuição de desenho similar pode ser entendida pela variância de hélice sendo rigorosamente restrita a um conjunto próximo de valores (neste caso, a variância sendo um total de 3° entre todos os sulcos). Enquanto ângulos de hélice variáveis beneficia a redução de vibração, esta variância foi restrita a produzir uma fresa de topo com um comprimento de corte efetivo particularmente grande, e foi subsequentemente compensado com uma variância de saída radial relativamente maior (variação de saída radial tipicamente sendo considerada menos efetiva na redução de vibração do que variação de hélice).

[00100] Similar a outros fatores (por exemplo, os ângulos de saída radial, ângulos de hélice, ângulos de índice), as profundidades dos sulcos são também variadas para reduzir vibração, mas novamente dentro de uma quantidade limitada para não prejudicar a fresa de topo.

[00101] Também um outro recurso de desenho incorporado para reduzir vibração foi variar a largura do dente (isto é, a provisão de diferente largura das superfícies de folga). As larguras de dente são tipicamente configuradas o maior possível para prover resistência necessária para uma ação de corte e redução de uma largura de dente poderia, portanto, ser facilmente considerada detrimental. No entanto, para reduzir vibração, esta variação foi incorporada e deslocada pela redução da largura das superfícies de folga somente em dentes com maior área dos dentes.

[00102] A descrição apresentada inclui uma modalidade exemplar que não exclui modalidades não exemplificada do escopo de reivindicação da presente invenção.

Claims (15)

1. Fresa de topo de acabamento (10) configurada para girar em torno de um eixo geométrico de rotação central (AR) que define direções axialmente para frente e para trás opostas (DF, DR), e direções rotacionais precedente e sucedente opostas (DP, DS), a direção precedente (DP) sendo a direção de corte, a fresa de topo (10) compreendendo: uma porção da haste (12); e uma porção de corte (14) que se estende para frente da porção da haste (12) até uma face de extremidade de corte (16); a porção de corte (14) compreendendo: um comprimento de corte efetivo (LE); um diâmetro (DE); uma pluralidade de dentes (20) integralmente formados; e uma pluralidade de sulcos (22) alternando com a pluralidade de dentes (20), cada sulco (22) tendo um ângulo de hélice (H) e uma profundidade de sulco (F); cada dente (20) compreendendo: uma superfície de saída (28); uma superfície de folga (30) que sucede a superfície de saída (28) e tendo uma largura da superfície de folga (30) que pode ser medida em um plano perpendicular ao eixo geométrico de rotação (AR); uma aresta de corte (32) formado em uma interseção das superfícies de saída e folga (28, 30); uma aresta de folga espaçada da aresta de corte (32) e formada em uma interseção da superfície de folga (30) e uma superfície de sulco (36) do sulco (22) que sucede o dente (20); e uma área de dente (AT) definida entre uma primeira linha radial (LR1) que se estende da aresta de corte (32) até o eixo geométrico de rotação central (AR) e uma segunda linha radial (LR2) que se estende do eixo geométrico de rotação central (AR) até um ponto mais baixo (38) do sulco (22) que sucede; caracterizadapelo fato de que, em uma localização axial em uma metade dianteira do comprimento de corte efetivo (LE): os sulcos (22) têm um valor médio de ângulo de hélice (Hμ), com um ou mais sulcos (22) tendo um menor valor de ângulo de hélice, e um ou mais sulcos (22) tendo um maior valor de ângulo de hélice; os dentes (20) têm um valor médio de ângulo de saída radial (Rμ), com um ou mais dentes (20) tendo um menor valor de ângulo de saída radial, e um ou mais dentes (20) tendo um maior valor de ângulo de saída radial; e pelo menos um dente (20) tem um ângulo de saída radial menor que o valor médio de ângulo de saída radial (Rμ) e o sulco (22) que precede cada tal dente (20) tem um ângulo de hélice maior que o valor médio de ângulo de hélice (Hμ).

2. Fresa de topo de acabamento (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que, em uma localização axial na metade dianteira do comprimento de corte efetivo (LE): os dentes (20) têm um valor médio de área de dente (Aμ), com um ou mais dentes (20) tendo um menor valor da área de dente, e um ou mais dentes (20) tendo um maior valor da área de dente; os dentes (20) têm um valor médio da largura da superfície de folga (30), com um ou mais dentes (20) tendo um menor valor de largura da superfície de folga (30), e um ou mais dentes (20) tendo um maior valor de largura da superfície de folga (30); e, pelo menos um dente (20) tem uma área de dente maior que o valor médio de área de dente (Aμ) e uma largura da superfície de folga (30) menor que o valor médio da largura da superfície de folga (30).

3. Fresa de topo de acabamento (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que: a porção de corte (14) tem um comprimento de corte efetivo (LE) maior que 2,5DE; em uma localização axial na metade dianteira do comprimento de corte efetivo (LE) pelo menos dois dos dentes (20) têm diferente valores de ângulo de saída radial (R), pelo menos alguns dos diferentes valores de ângulo de saída radial (R) sendo diferentes de todos os outros valores não idênticos em 2° ou mais; e, a profundidade de sulco (F) de cada sulco (22) aumenta com o aumento da distância da haste.

4. Fresa de topo de acabamento (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de compreender três ou mais dentes (20), em que em uma localização axial na metade dianteira do comprimento de corte efetivo (LE): pelo menos três dos dentes (20) têm diferentes ângulos de saída radial (R), pelo menos alguns dos diferentes valores de ângulo de saída radial (R) são diferentes de todos os outros valores não idênticos em 2° ou mais; e os sulcos (22) tem uma variância de hélice de 6° ou menos.

5. Fresa de topo de acabamento (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que cada um de pelo menos dois dentes (20) tem um ângulo de saída radial (R) menor que o valor do ângulo de saída radial médio (Rμ); e, o sulco (22) que precede cada um de tais dentes (20) tem um ângulo de hélice (H) maior que valor de ângulo de hélice médio (Hμ).

6. Fresa de topo de acabamento (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que o pelo menos um dente (20) tem um ângulo de saída radial (R) menor que o valor do ângulo de saída radial médio (Rμ); e, o sulco (22) que precede cada dente (20) tem um ângulo de hélice (H) igual ao maior valor de ângulo de hélice.

7. Fresa de topo de acabamento (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que cada dente (20) com um ângulo de saída radial (R) igual ao menor valor de ângulo de saída radial é precedido por um sulco (22) com um ângulo de hélice (H) maior que o valor médio de ângulo de hélice (Hμ).

8. Fresa de topo de acabamento (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que: uma maioria dos sulcos (22) tendo um ângulo de hélice (H) maior que o valor médio de ângulo de hélice (Hμ) é sucedida por um dente (20) tendo um ângulo de saída radial (R) menor que o valor médio de ângulo de saída radial (Rμ).

9. Fresa de topo de acabamento (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que, em uma localização axial em uma metade dianteira de um comprimento de corte efetivo (LE): pelo menos um dente (20) tem um ângulo de saída radial (R) maior que o valor médio de ângulo de saída radial (Rμ) e o sulco (22) que precede cada tal dente (20) tem um ângulo de hélice (H) menor que o valor médio de ângulo de hélice (Hμ).

10. Fresa de topo de acabamento (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que sucessivos sulcos da pluralidade de sulcos (22) têm diferentes ângulos de hélice (H) que variam em 3° ou menos.

11. Fresa de topo de acabamento (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de que a profundidade de sulco (F) de cada sulco (22) aumenta com aumento da distância da haste.

12. Fresa de topo de acabamento (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada pelo fato de que o comprimento de corte efetivo LE é maior ou igual a 2,5DE.

13. Fresa de topo de acabamento (10) de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que o comprimento de corte efetivo LE é maior ou igual a 3,5DE, preferencialmente o comprimento de corte efetivo LE satisfaz a condição: LE = 6DE ± 2DE.

14. Fresa de topo de acabamento (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada pelo fato de que, em uma direção para trás da face de extremidade de corte (16), ângulos de índice (IA) entre cada par adjacente de arestas de corte (32) em seções transversais da porção de corte (14) se aproximam da igualdade e subsequentemente divergem da mesma.

15. Fresa de topo de acabamento (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizada pelo fato de que a pluralidade de dentes (20) é maior ou igual a cinco dentes, preferencialmente a pluralidade de dentes (20) é menor ou igual a 11 dentes, mais preferencialmente a pluralidade de dentes (20) é igual a 5, 7 ou 9 dentes.

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