BR112020011093B1

BR112020011093B1 - Inserto de sangria de largura estreita

Info

Publication number: BR112020011093B1
Application number: BR112020011093-0A
Authority: BR
Inventors: Yaakov Guy
Original assignee: Iscar Ltd
Priority date: 2017-12-04
Filing date: 2018-10-24
Publication date: 2023-03-21
Also published as: JP7163388B2; WO2019111240A9; WO2019111240A1; CN111448021B; PT3720635T; TWI766123B; JP2021505413A; RU2020115582A3; US11278968B2; EP3720635A1; US20200246878A1; KR20200090881A; TW201924812A; RU2020115582A; RU2765156C2; IL274493B2; ES2952689T3; BR112020011093A2; CA3083736A1; CN111448021A

Abstract

Um inserto de sangria (16) para avanço relativamente alto de até 0,4 mm/rev inclui uma superfície de saída (22) incluindo uma sub-borda frontal (60) se estendendo entre duas sub-bordas de canto convexas (66, 68). Uma largura de corte WC é definida entre os pontos distais da primeira e segunda sub-bordas de canto convexas (66, 68). A largura de corte WC cumpre a condição: WC = 6 mm. A sub-borda frontal (60) inclui uma área com uma espessura de sub-borda frontal mínima TF cumprindo a condição: TF > 0,20 mm.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] O objeto da presente invenção refere-se a um inserto de sangria de largura pequena (isto é, estreita) (também referido daqui em diante como "inserto"), particularmente para usinagem de aço com altas taxas de avanço, e ferramenta compreendendo o mesmo.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Um tipo de inserto de sangria é divulgado no documento US 7.326.007, cuja divulgação é incorporada na presente invenção por referência. Especificamente, a geometria de inserto, as superfícies de apoio, a geometria da ferramenta e da cavidade são incorporadas na presente invenção por referência.

[003] Um tipo de ferramenta (isto é, lâmina de sangria) e suporte de ferramenta (isto é, suporte de lâmina) é divulgado no documento US 9.259.788, cuja divulgação é incorporada na presente invenção por referência. Especificamente, a ferramenta e sua geometria de cavidade, bem como o suporte de ferramenta, são incorporadas na presente invenção por referência.

[004] Os inserto de sangria possuem, preferencialmente, a menor largura possível (perpendicular a uma direção de corte) para minimizar o desperdício de material. No documento US 7.326.007, é divulgado um arranjo de grampo resiliente para reter o inserto de sangria. Uma vantagem notável desse projeto sem grampo é permitida por meio da largura de usinagem relativamente estreita, uma vez as larguras do inserto e da ferramenta não precisam acomodar uma haste de grampo ou haste de parafuso. No entanto, para evitar o deslocamento de tais insertos mantidos de maneira resiliente, foram sugeridas diferentes soluções, incluindo parafusos e grampos.

[005] O documento US 7.578.640 divulga um inserto semelhante ao do documento US 7.326.007, com algumas modificações de projeto e incluindo, adicionalmente, um parafuso que grampeia uma porção traseira do inserto para evitar deslocamentos.

[006] O documento US 2017/0151612 divulga um inserto semelhante ao do documento US 7.326.007, com algumas modificações de projeto e incluindo, adicionalmente, um grampo para grampeamento de uma porção traseira do inserto para permitir a usinagem de trabalho pesado.

[007] Será entendido que condições de avanço relativamente mais elevadas não são limitadas apenas por meio das limitações e tipo de resistência da cavidade da ferramenta (abordadas nas soluções acima com parafusos e grampos), mas também por meio do próprio inserto que pode falhar se for submetido a forças excessivas para o seu tamanho.

[008] Uma brochura intitulada “Sangria do eixo Y” da Sandvik Coromant (com a referência de identificação C-1040:194 en-GB © AB Sandvik Coromant 2017) divulga um inserto de sangria retido de maneira resiliente no qual a orientação do inserto foi girado 90 graus para permitir taxas de avanço mais altas. Notavelmente, afirma-se que os mesmos insertos e adaptadores são usados, permitindo um avanço mais elevado ao prover maior estabilidade.

[009] Em um vídeo online demonstrando o uso da sangria do eixo Y (intitulada “Corocut QD Demo Three times higher feed rate with Y-axis parting”), localizado no endereço de website https://www.youtube.com/watch?v= BWmdsB_VUYg) são providos resultados superiores com o mesmo inserto com uma alimentação de 0,45 mm/rot na rotação girada a 90 graus quando comparado com uma alimentação de 0,15 mm/rot na orientação convencional.

[010] É um objetivo da presente invenção prover um inserto de sangria novo e aprimorado, e conjunto de ferramenta do mesmo.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[011] De acordo com um primeiro aspecto da invenção, é provido um inserto de sangria de largura estreita compreendendo: uma porção de haste; uma porção de corte conectada à porção de haste; e uma borda de corte; a borda de corte compreendendo uma sub-borda frontal reforçada formada em uma interseção de uma superfície de saída e uma superfície de alívio frontal; uma largura de corte WC da aresta de corte cumpre a condição: WC < 6 mm, e uma espessura de sub-borda frontal mínima TF da sub-borda frontal cumpre a condição TF > 0.20 mm.

[012] Uma razão de aspecto superior RT da sub-borda frontal preenche a condição RT = WC/TF < 30.

[013] De acordo com um segundo aspecto da invenção, é provido um inserto de sangria de largura estreita compreendendo: uma porção de haste; e uma porção de corte conectada à porção de haste e definindo uma direção de corte a partir da porção de haste em direção à porção de corte, e uma direção para trás oposta à direção de corte; a porção de corte compreendendo: uma superfície de saída; uma superfície de suporte compreendendo pelo menos uma porção do assento da superfície de suporte localizada abaixo da superfície de saída, uma direção para baixo sendo definida como direcionada a partir da superfície de saída em direção à porção de assento da superfície de suporte; uma superfície de alívio frontal conectada à superfície de saída e superfície de suporte, e sendo a superfície mais à frente da porção de corte, a superfície de alívio frontal se estendendo para baixo a partir da superfície de saída; uma primeira superfície de alívio lateral conectada à superfície de alívio frontal e à superfície de saída, a primeira superfície de alívio lateral se estendendo para trás a partir da superfície de alívio frontal e se estendendo para baixo a partir da superfície de saída; uma segunda superfície de alívio lateral conectada à superfície de alívio frontal e à superfície de saída, a segunda superfície de alívio lateral se estendendo para trás a partir da superfície de alívio frontal e se estendendo para baixo a partir da superfície de saída; e uma borda de corte; a borda de corte compreendendo: uma sub-borda frontal reforçada formada em uma interseção da superfície de saída e da superfície de alívio frontal; uma primeira sub-borda lateral formada em uma interseção da superfície de saída e da primeira superfície de alívio lateral; uma segunda sub- borda lateral formada em uma interseção da superfície de saída e da segunda superfície de alívio lateral; uma primeira sub-borda de canto convexa conectando a sub-borda frontal e a primeira sub-borda lateral, e tendo um primeiro raio R1; e uma segunda sub-borda de canto convexa conectando a sub-borda frontal e a segunda sub-borda lateral, e tendo um segundo raio R2; a superfície de saída compreendendo um arranjo formador de cavacos localizado para trás da sub- borda frontal, e se estendendo para baixo ou para baixo e para trás a partir da sub- borda frontal; uma largura de corte WC é definida a partir de um primeiro ponto da primeira sub-borda de canto convexa que é distal à segunda sub-borda de canto convexa, à um segundo ponto da segunda sub-borda de canto convexa que é distal à primeira sub-borda de canto convexa; uma espessura de sub-borda frontal mínima TF é definida a partir de um ponto mais à frente da sub-borda frontal até um ponto mais próximo de uma interseção da sub-borda frontal e do arranjo formador de cavacos; em que: uma razão de aspecto superior da sub-borda frontal, RT = WC/TF, é menor que 30; a largura de corte WC cumpre a condição WC < 6 mm; e a espessura de sub-borda frontal mínima TF cumpre a condição: TF > 0,20 mm.

[014] Será entendido que o primeiro e o segundo aspectos definem essencialmente um inserto de sangria com uma largura de corte relativamente pequena e uma espessura de sub-borda frontal mínima relativamente grande. Verificou-se por meio do presente inventor que esse inserto de sangria provê vantagens sobre outras soluções. Mais particularmente, o conceito de "sangria do eixo Y" supramencionado requer um arranjo especial que, por sua vez, requer um centro de usinagem capaz de se mover ao longo do eixo Y para prover maior estabilidade e alcançar as altas taxas de avanço mencionadas. considerando que a presente invenção provê um inserto aprimorado que foi encontrado para alcançar a mesma taxa de avanço com uma ferramenta e arranjo convencionais.

[015] A presente invenção provê uma espessura de sub-borda frontal mínima TF maior que a anterior para um inserto de sangria relativamente pequeno. Essa solução aumenta a espessura de sub-borda frontal mínima TF para ser maior que a anterior que, normalmente, provê um inserto de alto avanço especializado que normalmente não opera com avanços relativamente baixos, como o teste demonstrou. Também se espera que essa geometria não seja capaz de usinar muitos tipos de materiais de peça de trabalho, além do aço. Devido a essas limitações, não é surpreendente que todos os outros insertos de sangria pequenos conhecidos tenham uma espessura de sub-borda frontal mínima muito pequena, uma vez que permite a usinagem com baixos e altos avanços e muitos materiais diferentes. No entanto, acredita-se que esse inserto especializado seja vantajoso em relação a equipamentos especiais necessários para alcançar taxas de avanço mais altas.

[016] O inserto pode compreender uma porção de corte adicional que se estende a partir da porção de haste na direção para trás ou em outra direção.

[017] As espessuras de bordas dianteiras maiores são conhecidas para insertos maiores (que possuem larguras de corte WC maiores). Isso ocorre porque o técnico no assunto apenas aumenta proporcionalmente a espessura de cada componente e não se preocupa que o inserto maior ou a ferramenta mais resistente consiga suportar as forças associadas à usinagem de cavacos maiores com avanços mais elevados. No entanto, essa invenção foi capaz de prover tais avanços mais elevados para insertos ainda menores. Interessantemente, verificou-se que as ferramentas, cavidades e insertos menos resistentes foram capazes de suportar as forças mais altas dos cavacos a uma taxa de avanço muito mais elevada do que as taxas de avanço comuns. Isso, naturalmente, é preferencial, uma vez que insertos e ferramentas menores são mais econômicas. Adicionalmente, a largura de corte menor resulta em menor desperdício de material da peça de trabalho.

[018] Ainda mais interessantemente, verificou-se que, ao trabalhar com taxas de avanço relativamente mais elevadas com a espessura de sub-borda frontal relativamente maior, é alcançada uma vida útil da ferramenta significativamente maior do que ao trabalhar com taxas de avanço padrão com espessuras de sub- borda frontal padrão.

[019] Em vista do exposto acima, a presente invenção pode usinar mais rapidamente (devido a taxas de avanço mais altas), requer menos trocas de insertos (devido à vida útil mais longa da ferramenta), usina mais peças (também devido à vida útil mais longa da ferramenta) e permite o uso de usinagens e ferramentas convencionais.

[020] De acordo com um terceiro aspecto da presente invenção, é provido um método de ranhura ou sangria compreendendo: mover um conjunto de ferramentas com um inserto de sangria de acordo com qualquer um dos aspectos anteriores em uma direção de corte para ranhurar ou sangrar uma peça de trabalho; o referido movimento inclui operar a uma taxa de avanço mais alta, por rotação, do que a espessura de sub-borda frontal mínima TF.

[021] Será entendido que uma largura de corte menor é preferencial porque há menos desperdício de material em uma operação de sangria, no entanto, há um limite para a resistência estrutural de um inserto para operações de alto avanço. Por conseguinte, é preferencial que a largura de corte WC cumpra a condição: WC < 5 mm ou mesmo WC < 4 mm. Será entendido que um limite inferior para a largura de corte WC está de acordo com os parâmetros de usinagem desejados. Em qualquer caso, um intervalo mais preferencial para a largura de corte WC é: 2,5 mm < WC < 4 mm. O referido intervalo mais preferencial permite forças de corte significativas, provendo uma largura de corte estreita, o que minimiza o desperdício de material de sangria. Será entendido que o inserto de sangria pode ser usado também para operações de ranhura, se desejado.

[022] Da mesma forma, aumentar uma espessura de sub-borda frontal mínima pode permitir maiores taxas de avanço, no entanto, isso também aumenta as forças no inserto e existem limites para as capacidades de usinagem (velocidades etc.). Por conseguinte, é preferencial que a espessura de sub-borda frontal mínima TF cumpra a condição: TF > 0,25 mm, TF > 0,30 mm, ou mesmo TF > 0,35 mm. Nesse estágio, vários valores foram testados e um limite superior para esse conceito, se houver, ainda não foi encontrado. De um modo geral, uma taxa de avanço deve ser maior que a espessura de sub-borda frontal mínima TF. Por exemplo, se a espessura de sub-borda frontal mínima TF é de 0,25 mm, a taxa de avanço recomendada seria de 0,30 mm/rot ou 0,35 mm/rot. Se uma taxa de avanço de 0,20 mm/rot for usada com um inserto com essa espessura de sub-borda frontal, seria de esperar que a usinagem não fosse bem-sucedida. Até agora, os testes mostraram que essa é uma suposição precisa. Por conseguinte, cada valor maior da espessura de sub-borda frontal mínima TF é preferencial porque permite as vantagens mencionadas acima, porém fatores externos, como a capacidade de usinagem (velocidades, etc.) podem limitar essa característica de projeto a ser ainda maior. Além disso, espera-se que os operadores da máquina relutem em operar com avanços tão altos por temer danos ou falha imediata. No entanto, quando fatores externos são removidos, acredita-se que a referida espessura possa ser aumentada mesmo acima dos valores supramencionados, com a taxa de avanço sendo aumentada correspondentemente. De qualquer forma, mesmo que valores ainda mais altos sejam possíveis, os valores da espessura de sub-borda frontal TF de 0,25 mm e 0,35 mm foram testados com sucesso. Por conseguinte, um outro intervalo preferencial e não limitativo é 0,20 mm < TF < 0,40 mm, com um intervalo ainda mais preferencial de 0,25 mm < TF < 0,35 mm. Como mencionado, não se exclui que valores mais altos da espessura da sub-borda frontal TF podem prover resultados adequados no futuro.

[023] Em testes mais recentes, verificou-se que, embora não sejam ideais, as taxas de avanço que são exatamente iguais a uma espessura de sub-borda TF também proveram resultados surpreendentemente bons. Por exemplo, se uma espessura de sub-borda frontal TF é de 0,25 mm, a taxa de avanço recomendada seria de 0,25 mm/rot ou maior.

[024] Para operações de sangria, é preferencial que a sub-borda frontal seja reta em uma vista plana da superfície de saída. Vale ressaltar que as sub-bordas frontais circulares em aplicações de sangria possuem propriedades inferiores de evacuação de cavacos e que, portanto, é preferencial uma sub-borda frontal reta. Ainda mais preferencialmente, a sub-borda frontal é perpendicular à direção de corte, em uma vista plana da superfície de saída. Isso também se deve a considerações de evacuação de cavacos e/ou a considerações ao tamanho exato da ponta.

[025] Ainda outra razão pela qual as espessuras de sub-borda TF comparativamente mais largas e os raios R são menos preferenciais é devido um melhor formato de cavacos pode ser alcançado com as espessuras e raios conhecidos.

[026] De acordo com algumas modalidades, pode ser preferencial que a sub- borda frontal seja reta em uma vista da superfície de alívio frontal ao longo da direção para trás.

[027] De acordo com algumas modalidades, pode ser preferencial que a sub- borda frontal possua uma espessura uniforme.

[028] Será entendido que um tamanho de raio aumentado é preferencial para resistência estrutural em operações de alto avanço. No entanto, como mencionado acima, nas operações de sangria, existe uma ponta exata deixada no centro da peça de trabalho após a execução da operação. Quanto maior o raio da borda de corte, maior será a ponta. Será entendido que um raio maior também faz com que a ferramenta que retém o inserto se dobre indesejadamente no final da operação de sangria. No entanto, para essas condições de avanço, um raio reforçado é altamente desejável. Após o teste, verificou-se que o tamanho da ponta aumenta apenas ligeiramente com um raio aumentado, o que permite que um inserto da presente invenção tenha uma espessura de sub-borda frontal mínima significativamente maior (o que não afeta significativamente a qualidade da usinagem) e um raio moderadamente maior (ou seja, suficiente) para manter a resistência estrutural sem aumentar demais o tamanho da ponta. Embora cada um dos primeiro e segundo raios não precise necessariamente ser idêntico, por uma questão de sucessão ambos serão abordados juntos. Por conseguinte, é preferencial que o primeiro raio R1 cumpra a condição: R1 > 0,20 mm; e o segundo raio R2 cumpra a condição: R2 > 0,20 mm, preferencialmente eles podem cumprir às condições R1 > 0,30 mm, R2 > 0,30 mm ou mesmo R1 > 0,35 mm e R2 > 0,35 mm. No entanto, de acordo com a teoria, acredita-se que um limite superior teórico para um desempenho aceitável seria R1 < 0,60 mm e R2< 0,60 mm. Ainda mais preferencialmente, R1 deve cumprir a condição: R1 < 0,45 mm e o segundo raio R2 deve cumprir a condição: R2 < 0,45 mm.

[029] Algumas características gerais preferenciais de geometria do inserto serão discutidos agora.

[030] Preferencialmente, uma porção de assento da superfície de suporte se estende paralela ou de maneira substancialmente paralela à superfície de saída. Será entendido que, para aplicações com alto avanço, é vantajoso que o inserto seja apoiado diretamente abaixo da superfície de saída (que participa do corte).

[031] Normalmente, é preferível que que as superfícies da porção de corte sejam aliviadas para operações de sangria. Por conseguinte, cada uma das características abaixo é preferencial individualmente e/ou em combinação: - a superfície de alívio frontal se estende para baixo e para trás a partir da superfície de saída; - a primeira superfície de alívio lateral se estende para trás e para dentro a partir da superfície de alívio frontal; - a primeira superfície de alívio lateral se estende para baixo e para dentro a partir da superfície de saída; - a segunda superfície de alívio se estende para baixo e para dentro a partir da superfície de alívio frontal; e - em que a segunda superfície de alívio lateral se estende para baixo e para dentro a partir da superfície de saída.

[032] Para esclarecer, enquanto os aspectos acima podem definir uma direção como sendo, por exemplo, “para baixo” e esse relatório descritivo, por exemplo, o parágrafo anterior, pode definir ainda mais o mesmo elemento como sendo, por exemplo, “para baixo e para trás”, será entendido que a inicial direção “para baixo”, deve ser tomada em termos gerais. Desse modo, maior especificação também é possível que a superfície também possa se estender para baixo e para trás ou para baixo e para frente, desde que um componente para baixo ainda esteja presente. No que diz respeito à superfície de alívio frontal, por exemplo, vale ressaltar que existe uma possibilidade de que ela também possa ser orientada para baixo e para frente, desde que a orientação geral do inserto em uma cavidade forneça alívio durante uma operação de sangria.

[033] No que diz respeito às direções, será entendido que, para as operações de sangria e/ou ranhura, uma direção de corte para tais insertos é bem conhecida no campo. Ou seja, o inserto de corte é movido em uma única direção em uma peça de trabalho para realizar essa operação. Para fins de explicação da geometria do inserto, a direção de corte também constitui uma direção para frente do inserto.

[034] A presente invenção é, normalmente, dirigida a um inserto para operações de sangria. Será entendido que esses insertos também são adequados para operações de ranhura, uma vez que a diferença é que as operações de ranhura requerem apenas uma profundidade de corte comparativamente menor (em relação ao tamanho da peça de trabalho).

[035] Por conseguinte, o arranjo vantajoso da porção de corte discutida acima pode ser aplicado a qualquer número de diferentes tipos de insertos. Por exemplo, poderia ser realizado um inserto pentagonal do tipo divulgado no documento US 9.174.279, cuja divulgação é incorporada na presente invenção por referência.

[036] No entanto, as operações de sangria mais difíceis são aquelas com saliências relativamente longas, que aumentam significativamente a instabilidade e as chances de falhas e desgaste. Por exemplo, a lâmina de sangria e o conjunto de ferramentas mostrados no documento US 9.259.788. As saliências longas são usinadas, normalmente, com insertos com uma única borda de corte, de modo que inserto possa entrar por inteiro na peça de trabalho.

[037] Por conseguinte, em algumas modalidades, o inserto compreende apenas uma única borda de corte. Também é possível torcer os insertos, de modo que apenas uma borda de corte possa ser operacional e a outra possa ser inserida em uma peça de trabalho. Por conseguinte, é preferencial, adicional ou alternativamente, que em uma vista plana da superfície de saída, a largura de corte WC na borda de corte seja a maior dimensão do inserto perpendicular à direção de corte.

[038] Deve-se ressaltar também que a provisão de um orifício de parafuso ou grampo aumenta o tamanho de um inserto de corte e, portanto, aumenta a largura de corte do mesmo ou reduz a profundidade de corte do mesmo. Um inserto de acordo com algumas modalidades preferenciais possui uma construção sólida (ou seja, desprovida de um orifício de parafuso ou qualquer orifício, ou mesmo um arranjo parcial para acomodar um parafuso ou grampo).

[039] Além da discussão do documento US 9.174.279, será entendido que o inserto pode compreender uma porção de corte adicional que se estende a partir da porção de haste na direção para trás ou em outra direção, ou porções de corte que se estendem circunferencialmente, etc. Também será entendido que uma porção de haste é definida como uma porção de um inserto configurado paro ser montada em uma ferramenta, mais particularmente em uma cavidade. Essa configuração pode estar na forma de um orifício de parafuso, superfícies de apoio, arranjo de fixação lateral etc. Da mesma forma, uma porção de corte significa uma porção de inserto configurado para participar do corte.

[040] Embora seja previsto que diferentes arranjos formadores de cavacos possam prover desempenho adequado. Os testes foram realizados com o arranjo formador de cavacos mostrado, ou seja, compreendendo apenas um único recuo. Assim, esse arranjo, tendo sido testado com sucesso, é certamente um arranjo formador de cavacos preferencial.

[041] Será entendido que o projeto ideal é o menor inserto possível. De acordo com os insertos testados, é preferencial que um volume sinterizado do inserto possua uma largura de corte de 5 mm ou menos e seja menor que 260 mm3. Será entendido que para um inserto com uma largura de corte de 4 mm ou menos, pode ser preferencial que o volume sinterizado seja inferior a 140 mm3, e para que um inserto com uma largura de corte 3 mm ou menos, pode ser preferencial que o volume sinterizado seja inferior a 100 mm3.

[042] Finalmente, vale ressaltar que uma geometria preferencial do inserto é a mostrada nas figuras da presente invenção, e também mostrada, por exemplo, nos documentos US 7.326.007 e US 9.259.788. Essa geometria de inserto possui uma vantagem especial para as taxas de avanço extraordinariamente altas pretendidas pela presente invenção. Como mostrado na Fig. 1A, o cavaco 20 excepcionalmente grande, esquematicamente mostrado, é vantajosamente desimpedido por um grampo ou lábio superior da lâmina. Será entendido que essa geometria do inserto e/ou da ferramenta que retém o inserto, segura apenas o inserto na superfície de fundo e não adjacente à sua superfície de saída. Por conseguinte, tal cavaco grande e de movimento rápido não danifica qualquer grampo ou lábio superior de uma ferramenta durante a usinagem com condições de avanço excepcionalmente altas.

[043] Por conseguinte, de acordo com uma geometria de inserto preferencial, o inserto pode compreender as seguintes características individualmente e/ou em combinação: - uma superfície de suporte pode ser formada com um arranjo de fixação de suporte lateral; o arranjo de fixação de suporte lateral pode ser localizado na porção de assento da superfície de suporte; o arranjo de fixação de suporte lateral pode compreender uma ranhura de suporte que se estende de maneira paralela à direção de corte e possui superfícies de ranhura de suporte lateral opostas que se estendem para dentro e para cima; - uma superfície traseira do inserto pode compreender um arranjo de fixação lateral traseiro; o arranjo de fixação lateral traseiro pode compreender uma ranhura traseira que se estende de maneira ortogonal à superfície de saída e possui superfícies de ranhura de lado traseiro opostas que se estendem para dentro e para frente; - uma superfície de suporte pode compreender uma porção de suporte da superfície de suporte se estende para baixo a partir da porção de assento da superfície de suporte; a porção de apoio da superfície de suporte pode se estender para baixo e para trás; a porção de apoio da superfície de suporte pode ser desprovida de um arranjo de fixação lateral; - uma superfície de suporte pode compreender uma porção de superfície de fundo se estendendo para trás a partir de uma porção de apoio da superfície de suporte para uma superfície traseira do inserto; - as únicas superfícies do inserto que possuem um arranjo de fixação lateral podem ser a porção de assento da superfície de suporte e uma superfície traseira; - para trás de uma área de conexão da haste e da porção de corte, uma porção de haste pode se estender, adicionalmente, para baixo ou para baixo e para trás; e - uma porção de haste se estende apenas para baixo.

[044] Embora não se saiba se tais insertos possuem uma configuração refrigerante, para a presente invenção com alto avanço é considerado desejável. Especialmente ao usar refrigerante de alta pressão para auxiliar na quebra de cavacos. Por conseguinte, em algumas modalidades, em uma vista plana da superfície de saída, uma ranhura refrigerante pode ser formada em uma superfície superior da porção de haste e se estender em direção à superfície de saída. A ranhura refrigerante pode se abrir para a superfície de saída. A ranhura refrigerante pode se abrir para uma superfície traseira do inserto localizada em uma superfície traseira localizada oposta à superfície de alívio frontal.

[045] Além da explicação acima, de acordo com um quarto aspecto, é provida uma ferramenta (por exemplo, uma lâmina de sangria) ou um conjunto de ferramentas (suporte de ferramenta, ferramenta e inserto de acordo com qualquer um dos aspectos acima) para operações de sangria de alto avanço.

[046] A ferramenta pode ser formada com uma cavidade para reter o inserto de sangria. A ferramenta pode, pelo menos embaixo da cavidade, possuir uma espessura de ferramenta TB, medida de maneira perpendicular a uma direção de corte, que é mais estreita que a largura de corte do inserto. Em algumas modalidades, é preferencial que a ferramenta inteira possua uma espessura de ferramenta TB que é mais estreita que a largura de corte do inserto.

[047] A cavidade pode, preferencialmente, ser uma cavidade resiliente (isto é, configurado para reter de maneira resiliente um inserto sem um parafuso ou grampo, permitindo assim uma largura de corte e/ou largura da ferramenta menor).

[048] A cavidade resiliente pode, preferencialmente, ser configurado para entrar em contato apenas com uma superfície de suporte e uma superfície traseira do inserto. Em outras palavras, a ferramenta pode ser desprovida de qualquer elemento que se estenda sobre a cavidade da ferramenta.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[049] Para uma melhor compreensão do objeto do presente pedido, e para mostrar como este pode ser realizado na prática, agora será feita referência aos desenhos anexos, em que: - A Fig. 1A é uma vista lateral de um conjunto de ferramentas usinando esquematicamente uma peça de trabalho; - A Fig. 1B é uma vista plana do conjunto de ferramentas e peça de trabalho da Fig. 1A; - A Fig. 1C é uma vista frontal (também chamada vista frontal na direção para trás) do conjunto de ferramentas da Fig. 1A sem a peça de trabalho; - A Fig. 2A é uma primeira vista em perspectiva lateral do inserto de corte do conjunto de ferramentas da Fig. 1A; - A Fig. 2B é uma segunda vista em perspectiva lateral do inserto de corte da Fig. 2A; - A Fig. 2C é uma vista superior (também chamada de vista plana da superfície de saída ou uma vista na direção para baixo em direção à superfície de saída) do inserto de corte da Fig. 2A; - A Fig. 2D é uma vista frontal do inserto de corte da Fig. 2A (também chamada de vista da superfície frontal na direção para trás); - A Fig. 2E é uma vista superior do inserto de corte correspondendo à vista da Fig. 2C; - A Fig. 2F é uma vista lateral do inserto de corte da Fig. 2A; - A Fig. 2G é uma vista inferior do inserto de corte da Fig. 2A; e - A Fig. 2H é uma vista traseira do inserto de corte da Fig. 2A;

DESCRIÇÃO DETALHADA

[050] Com referência às Figs. 1A a 1C, é ilustrado um conjunto de ferramentas 10 exemplar compreendendo um suporte de ferramenta 12, uma ferramenta 14, um inserto 16 de sangria sólido e uma peça de trabalho 18 de aço sendo usinada na Fig. 1A com um cavaco 20 sendo mostrado esquematicamente.

[051] A partir das Figs. 1A e 1B, será entendido, como é conhecido na técnica, que uma direção de corte DC é definida como a direção na qual o inserto 16 é movido em direção à peça de trabalho 18. Alternativamente, isso pode ser definido como uma direção paralela a uma superfície de saída 22 e em direção a uma superfície de alívio frontal 24 (Fig. 1C) do inserto 16. Uma direção para trás DR é definida oposta à direção de corte (ou direção para frente) DC.

[052] Uma direção para baixo DD é definida como direcionada a partir da superfície de saída 22 em direção à porção de assento da superfície de suporte 26. Uma direção para cima Du é definida oposta à direção para baixo DD.

[053] Por uma questão de boa ordem, as primeira e segunda direções laterais DS1, DS2 são definidas ortogonais à direção de corte DC, direção para trás DR, direção para baixo DD e direção para cima Du. Embora, como será entendido a partir das figuras a seguir, as direções para dentro ou para fora do inserto em relação às outras características do mesmo sejam mais relevantes para entender a geometria, e tais nomes específicos “para cima”, “para baixo” e “lado” são apenas por conveniência. Como é conhecido, esse conjunto de ferramentas 10 também pode operar de ponta cabeça.

[054] O conjunto de ferramenta 10 exemplar mostrado possui uma ferramenta 14 que é uma lâmina de sangria configurada para saliências particularmente longas. Por conseguinte, a ferramenta 14 possui uma espessura de ferramenta TB que é menor que uma largura de corte WC do inserto. Por conseguinte, a ferramenta 14 pode entrar na peça de trabalho 18 até que, por exemplo, a peça de trabalho atinja o suporte de ferramenta 12 (ou a estabilidade não poder ser mantida).

[055] A ferramenta 14 compreende uma cavidade resiliente 28 que entra em contato apenas com uma superfície de suporte 30 e uma superfície traseira 32 do inserto 16.

[056] Referindo-se às Figs. 2A a 2H, a invenção será descrita com referência a uma geometria de inserto preferencial, mas não limitativo.

[057] O inserto 16 compreende uma porção de haste 34 exemplar, mas não limitativa, e uma porção de corte 36. Como mostrado, afastada a partir da porção de corte 36, a porção da haste se estende para baixo, neste exemplo apenas para baixo.

[058] O inserto 16 pode ser definido como compreendendo as seguintes superfícies: uma superfície de alívio frontal 24, uma superfície traseira 32 localizada oposta à superfície de alívio frontal 24, uma superfície superior 38, uma superfície de suporte 30 localizada oposta à superfície superior 38 e primeiro, e primeira e segunda superfícies laterais 40, 42 conectando a superfície de alívio frontal 24, a superfície traseira 32, a superfície superior 38 e a superfície de suporte 30.

[059] Como melhor visto na Fig. 2F, a superfície de alívio frontal 24 se estende para baixo e para trás a partir da superfície de saída 22.

[060] A superfície traseira 32 compreende um arranjo de fixação lateral traseiro 44. Mais precisamente, o arranjo de fixação lateral traseiro 44 compreende uma ranhura traseiro 46 com superfícies de ranhura de lado traseiro opostas 48, 50 que se estendem para dentro e para frente (vide, por exemplo, Fig. 2C).

[061] A superfície superior 38 pode ser dividida, teoricamente, na superfície de saída 22 na porção de corte 36, e em uma superfície superior de haste 52.

[062] A superfície de saída 22 compreende uma borda de corte 54 e um arranjo formador de cavacos 56 com um único recuo 58.

[063] A borda de corte 54 compreende uma sub-borda frontal 60, uma primeira sub-borda lateral 62, uma segunda sub-borda lateral 64, uma primeira sub-borda de canto convexa 66 tendo um primeiro raio R1 e uma segunda sub-borda de canto convexa 68 tendo um segundo raio R2.

[064] Como exemplificado nesse exemplo não limitativo, a sub-borda frontal 60 é reta em uma vista plana da superfície de saída 22 (vide Fig. 2C), estende-se perpendicularmente à direção de corte (vide Fig. 2C), é reta em uma vista da superfície de alívio frontal ao longo da direção para trás (vide Fig. 2D), e possui uma espessura uniforme TF (vide Fig. 2C). A espessura TF reforça e, assim, fortalece a sub-borda frontal 60, prolongando a vida útil do inserto, mesmo durante o corte com taxas de avanço maiores que o normal na direção de corte DC. Assim, a sub-borda frontal 60 pode ser considerada em um sentido como tendo uma “área” reforçada provida com uma espessura ampliada em uma direção paralela à direção de corte DC.

[065] Somente para maior clareza, extensões arqueadas de cada uma da primeira e segunda sub-borda de canto convexa 66, 68 podem formar um círculo imaginário CI (apenas um sendo mostrado na Fig. 2C) e o raio do círculo CI provê os valores dos raios R1, R2.

[066] Como mostrado em mais detalhes na Fig. 2C, a largura de corte WC é definida a partir de um primeiro ponto 82 da primeira sub-borda de canto convexa 66, até um segundo ponto 84 da segunda sub-borda de canto convexa 68. Os insertos de acordo com o objeto da presente invenção possuem sub-bordas frontais 60 de largura estreita. Para as finalidades atuais, uma sub-borda frontal 60 de “largura estreita” é definida como aquela que possui uma largura de corte menor ou igual a 6 mm. No entanto, em algumas modalidades e para algumas aplicações, a largura de corte da sub-borda frontal 60 pode ser menor, tal como não maior que 4 mm ou preferencialmente 3 mm. Embora não se saiba qual seria o limite inferior desse inserto de sangria estreito no futuro, atualmente teoriza-se que uma largura de corte prática de menor valor seja de 2 mm ou maior. O intervalo atualmente preferencial de valores é 2,5mm a 4,5mm Esse intervalo ideal é um compromisso entre um tamanho mínimo de inserto que pode suportar uma carga substancial de força de corte e o desejo de que a largura de corte seja a menor possível para reduzir o desperdício de material.

[067] Uma razão de aspecto superior RT para a sub-borda frontal 60 é definida como a razão da largura de corte WC para a espessura TF, como visto em uma vista superior do inserto (Fig. 2C); ou seja, RT = WC/TF. Um inserto de acordo com o objeto da presente invenção possui uma razão de aspecto superior menor que 30; ou seja, RT < 30.

[068] A superfície de haste 52 superior pode compreender uma configuração de líquido refrigerante 70. A configuração de refrigerante 70 pode compreender uma ranhura refrigerante 72. A ranhura refrigerante 72 pode se abrir para a superfície de saída 22 em uma abertura de saída do refrigerante 74. A ranhura refrigerante 72 pode se abrir para a superfície traseira 32 em uma abertura traseira do refrigerante 76.

[069] A primeira superfície lateral 40 pode compreender uma primeira superfície de alívio lateral 78 (Fig. 2A). A primeira superfície de alívio lateral 78 pode se estender para trás e para dentro a partir da superfície de alívio frontal 24 (Fig. 2G) e pode se estender para baixo e para dentro a partir da superfície de saída 22 (Fig. 2D).

[070] A segunda superfície lateral 42 compreende uma segunda superfície de alívio lateral 80(Fig. 2A). A segunda superfície de alívio lateral 80 pode se estender para trás e para dentro a partir da superfície de alívio frontal 24 (Fig. 2G) e pode se estender para baixo e para dentro a partir da superfície de saída 22 (Fig. 2D).

[071] Com referência à Fig. 2F, a superfície de suporte 30 pode compreender uma porção de assento da superfície de suporte 26, uma porção de apoio da superfície de suporte 86 e uma porção de superfície de fundo 88.

[072] A porção de assento da superfície de suporte 26 pode ser formada com um arranjo de fixação lateral de suporte 90 (Fig. 2A). O arranjo de fixação lateral de suporte 90 pode compreender uma ranhura de suporte 92 e superfícies de ranhura laterais de suporte opostas 94, 96 que se estendem para dentro e para cima.

[073] A porção de apoio da superfície de suporte 86 provê uma superfície de contra-apoio à superfície traseira 32. Preferencialmente, a porção de apoio da superfície de suporte 86 é desprovida de um arranjo de fixação lateral. Será entendido, no entanto, que locais alternativos para os arranjos de fixação lateral são possibilidades, embora menos preferenciais. Assim como as opções para projeções em vez de ranhuras.

[074] Exemplos de resultados do teste de sangria de um inserto de sangria de acordo com a invenção e um inserto comparativo diferem apenas em relação à espessura de sub-borda frontal mínima TF e raios R1, R2 são detalhados abaixo.

[075] No teste de sangria, ambos os insertos foram feitos com o mesmo material de nível, ambos com WC = 4 mm, e a velocidade de corte VC foi ajustada para 100 m/min. O desgaste máximo foi definido como 0,25 mm.

[076] A taxa de avanço F1 foi ajustada em condições normais para o inserto comparativo (F1 = 0,18 mm/rot, que era um pouco maior que a espessura de sub- borda frontal mínima do mesmo, ou seja, 0,115 mm e, portanto, RT = 4 mm/0,115 mm = 34,78). A taxa de avanço F2 foi ajustada para o que se espera ser as condições normais para o inserto de acordo com a invenção (F2 = 0,4 mm/rot, que foi um pouco maior que a espessura de sub-borda frontal mínima TF do mesmo, ou seja, 0,3 mm, e então RT = 4 mm/0,3 mm = 13,33).

[077] Os raios R1, R2 para o inserto comparativo eram de 0,24 mm. Os raios R1, R2 para o inserto de acordo com a invenção eram de 0,50 mm.

[078] No teste, os dois insertos comparativos testados atingiram o desgaste máximo após 20 e 25 minutos, respectivamente. Os dois insertos de acordo com a presente invenção atingiram o desgaste máximo após 100 e 110 minutos, respectivamente.

[079] Por conseguinte, houve um aprimoramento inesperado tremendo na vida útil da ferramenta para os insertos de acordo com a presente invenção, mesmo que ambos os insertos tenham sido testados sob condições operacionais normais.

[080] Em um teste de ranhura dos mesmos tipos de insertos descritos acima, a velocidade de corte VC foi ajustada para 200 m/min e o avanço para ambos foi ajustado em 0,4 mm/rot. Nesse teste, o inserto de acordo com a presente invenção realizou três vezes mais ranhuras que o inserto comparativo.

Claims

1. Inserto de sangria de largura estreita (16), caracterizado pelo fato de compreender: uma porção de haste (34); e uma porção de corte (36) conectada à porção de haste (34) e definindo uma direção de corte (DC) a partir da porção de haste (34) em direção à porção de corte (36), e uma direção para trás (DR) oposta à direção de corte (DC); a porção de corte (36) compreendendo: uma superfície de saída (22); uma superfície de suporte (30) compreendendo pelo menos uma porção de assento da superfície de suporte (26) localizada abaixo da superfície de saída (22), uma direção descendente (DD) sendo definida como direcionada a partir da superfície de saída (22) em direção à porção de assento da superfície de suporte (26); uma superfície de alívio frontal (24) conectada à superfície de saída (22) e superfície de suporte (30), e sendo a superfície mais à frente da porção de corte (36), a superfície de alívio frontal (24) se estendendo para baixo a partir da superfície de saída (22); uma primeira superfície de alívio lateral (78) conectada à superfície de alívio frontal (24) e à superfície de saída (22), a primeira superfície de alívio lateral (78) se estendendo para trás a partir da superfície de alívio frontal (24) e se estendendo para baixo a partir da superfície de saída (22); uma segunda superfície de alívio lateral (80) conectada à superfície de alívio frontal (24) e à superfície de saída (22), a segunda superfície de alívio lateral (80) se estendendo para trás a partir da superfície de alívio frontal (24) e se estendendo para baixo a partir da superfície de saída (22); e uma borda de corte (54); a borda de corte (54) compreendendo: uma sub-borda frontal reforçada (60) formada em uma interseção da superfície de saída (22) e da superfície de alívio frontal (24); uma primeira sub-borda lateral (62) formada em uma interseção da superfície de saída (22) e da primeira superfície de alívio lateral (78); uma segunda sub-borda lateral (64) formada em uma interseção da superfície de saída (22) e da segunda superfície de alívio lateral (80); uma primeira sub-borda de canto convexa (66) conectando a sub- borda frontal (60) e a primeira sub-borda lateral (62), e tendo um primeiro raio R1; e uma segunda sub-borda de canto convexa (68) conectando a sub- borda frontal (60) e a segunda sub-borda lateral (64), e tendo um segundo raio R2; a superfície de saída (22) compreendendo um arranjo formador de cavacos (56) localizado para trás da sub-borda frontal (60), e se estendendo para baixo ou para baixo e para trás a partir da sub-borda frontal (60); uma largura de corte WC é definida a partir de um primeiro ponto (82) da primeira sub-borda de canto convexa (66) que é distal à segunda sub-borda de canto convexa (68), até um segundo ponto (84) da segunda sub-borda de canto convexa (68) que é distal à primeira sub-borda de canto convexa (66); uma espessura de sub-borda frontal mínima TF é definida a partir de um ponto mais à frente da sub-borda frontal até um ponto mais próximo de uma interseção da sub-borda frontal (60) e do arranjo formador de cavacos (56); em que: uma razão de aspecto superior da sub-borda frontal, RT = WC/TF, é menor que 30; a largura de corte WC cumpre a condição WC < 6 mm; e a espessura de sub-borda frontal mínima TF cumpre a condição: TF > 0,20 mm.

2. Inserto de sangria (16), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a largura de corte WC cumpre a condição: 2,5 mm < WC < 4 mm.

3. Inserto de sangria (16), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a espessura de sub-borda frontal mínima TF cumpre a condição: TF > 0,25 mm.

4. Inserto de sangria (16), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a porção de assento da superfície de suporte (26) se estende paralelamente à superfície de saída (22).

5. Inserto de sangria (16), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a sub-borda frontal (60) é reta em uma vista plana da superfície de saída (22).

6. Inserto de sangria (16), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a sub-borda frontal (60) possui uma espessura uniforme.

7. Inserto de sangria (16), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o primeiro raio R1 cumpre a condição: R1 > 0,20 mm; e o segundo raio R2 cumpre a condição: R2 > 0,20 mm.

8. Inserto de sangria (16), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o inserto (16) compreende apenas uma única borda de corte (54).

9. Inserto de sangria (16), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que, em uma vista plana da superfície de saída (22), a largura de corte WC na borda de corte (54) é a maior dimensão do inserto (16) perpendicular à direção de corte (DC).

10. Inserto de sangria (16), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o arranjo formador de cavacos (56) compreende apenas um único recuo (58).

11. Inserto de sangria (16), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que a superfície de suporte (30) é formada com um arranjo de fixação lateral de suporte (90).

12. Inserto de sangria (16), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que uma superfície traseira (32) do inserto (16) compreende um arranjo de fixação lateral traseiro (44).

13. Inserto de sangria (16), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que a superfície de suporte (30) compreende uma porção de apoio da superfície de suporte (86) se estendendo para baixo a partir da porção de assento da superfície de suporte (26).

14. Inserto de sangria (16), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que as únicas superfícies do inserto (16) que possuem um arranjo de fixação lateral (44, 90) são a porção de assento da superfície de suporte (26) e uma superfície traseira (32).

15. Inserto de sangria (16), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que o inserto (16) possui uma construção sólida.