BRPI0410676B1 - Drill for machining hard material, drill head and cutting board - Google Patents

Abstract

"broca para usinagem de materiais fundidos, cabeçote porta-brocas e placa de corte". é descrita uma broca de material duro com barras subdivididas por ranhuras de aparas e com pelo menos dois gumes principais (1), que possuem respectivamente uma aresta de corte (2) e uma passagem para o gume transversal (5) sendo que o gume principal (1) é continuamente convexo desde a aresta de corte (2) e segue em sentido axial (a), pelo menos por segmento.

Description

"BROCA PARA USINAGEM DE MATERIAL DURO, CABEÇOTE PORTA-BROCAS E PLACA DE CORTE" [001] A presente invenção refere-se a uma broca para cortar materiais fundidos, como por exemplo, de ferro fundido cinzento e principalmente GGV ou ADI.

[002] O desenvolvimento em materiais fundidos caminha em direção a materiais de elevada resistência e de maior tenacidade. Assim sendo, na fabricação de motores, a grafita esferoidal, tradicionalmente utilizada (GGG), é substituída cada vez mais pela grafita vermicular (GGV). Materiais mais novos, tais como ferros fundidos aos temperados ainda atingem coeficientes de tenacidade e de resistência maiores.

[003] Na escolha do material para ferramentas de usinagem é preciso, por essa razão, dar especial atenção a uma relação dos parâmetros opostos dureza e tenacidade.

[004] No caso de usinagem de peças de ferro fundido, as ferramentas utilizadas são portanto expostas a um desgaste altamente abrasivo devido à estrutura de fundição granular e irregular com fases duras (como por exemplo ferrita, perlita ou martensita) e com inclusões de carbono. Além disso, ocorre uma elevada carga de momentos de flexão, devido à estrutura não homogênea, na qual nem continuamente acontece um tratamento livre de oscilações.

[005] Para obter um acordo das exigências opostas alta dureza e resistência ao desgaste por um lado, e alta tenacidade e limite de resistência à fadiga por esforços alternados, por outro, são utilizados para a usinagem de GGG e GGV convencionalmente brocas feitas de metal duro maciço da classe K30 - K40 conforme classificação da norma ISO 513, que alcançam grau de dureza médio para coeficientes de tenacidade médios. Neste caso, a duração de corte e a capacidade possível de usinagem bem como os avanços são restritos.

[006] Outros aperfeiçoamentos levaram á aplicação dos assim chamados metais duros de grãos ultrafinos com tamanhos dos cristais WC < 0,8 pm, que prometem na verdade além da elevada dureza também uma grande resistência à flexão, mas também acarretam elevados custos de material.

[007] Além da escolha adequada de material essas ferramentas são atualmente refrigeradas internamente para diminuir interferências de fricção e otimizar a eliminação de cavacos.

[008] Neste caso, a aresta de corte foi reconhecida como ponto do gume principal sujeito à carga máxima admissível de modo que é aplicada como medida adicional para a diminuição do desgaste chanframento seletivo na aresta de corte em forma da assim chamada chanfradura de fundição ou "geometria "Double-Angle-Point" (ângulo de ponta como por exemplo 118° , na chanfradura 90° ) .

[009] Além disso, são conhecidas para o processamento de materiais como, por exemplo, aços, brocas HSS com geometrias de ponta com traçados de gumes principais inclinados abaixo de um raio em um corte longitudinal através da broca, como, por exemplo, as assim chamadas geometrias "Racon-Point" (Radius-Conical, ou seja, o raio se estende ao longo do comprimento total do gume principal), ou a geometria Bickford-Point (o raio se estende somente ao longo da seção do gume principal que se situa externamente, enquanto uma seção central forma juntamente com um traçado linear do gume principal uma excelente ponta de centragem).

[0010] No documento US 3,443,459 aparece descrita, por exemplo, uma broca com um traçado de gume principal em um plano paralelo ao eixo da broca, no qual o gume principal é inclinado desde a ponta a partir de um raio até o gume secundário e que converge tangencialmente para o perímetro da broca, permitindo assim que uma aresta de corte seja totalmente contornada.

[0011] No documento US 1, 309,706 aparece descrita em contrapartida uma broca com um traçado de gume principal, no qual o gume principal vem em seguida a um raio, em um plano estendido através do eixo da broca e da aresta de corte em uma seção externa, e passa linearmente em uma seção central. Neste caso a passagem gume secundário - gume principal na verdade não é feita tangencialmente, mas sob um determinado ângulo. A aresta de corte remanescente é portanto pelo menos muito mais embotada do que no caso de brocas convencionais com um traçado de gume principal retilíneo no plano acima.

[0012] Esses arranjos do gume principal provocam adicionalmente um prolongamento do gume principal ou uma diminuição do trabalho de usinagem desempenhado por unidade de comprimento do gume principal, a fim de evitar uma aresta de corte fina principalmente nas áreas situadas externamente e, portanto, sujeitas a elevadas cargas.

[0013] Partindo desse fato é tarefa da presente invenção criar uma broca otimizada para a usinagem de materiais de fundição, como por exemplo, ferro fundido cinzento e principalmente GGV ou ADI e que além da elevada duração de corte e capacidade de usinagem também proporciona custos baixos.

[0014] Essa tarefa é solucionada através das características da reivindicação 1.

[0015] De acordo com a invenção, a característica em si conhecida de um gume principal curvado contínuo em forma convexa desde a aresta de corte em sentido axial inferior a um raio, passa agora pela primeira vez para brocas feitas de material duro. Ao superar o antigo estigma de que um material duro e, portanto, também um material frágil não pode ser esmerilhado de forma a obter o traçado de gume principal, de acordo com a invenção, pode-se agora explorar as vantagens condicionadas à geometria, ou seja, evitar uma aresta de corte fina, prolongar o gume principal e reduzir a carga por unidade de comprimento, principalmente na área situada externamente.

[0016] Esforços anteriores, conforme descrito acima, eram envidados no sentido de combater o desgaste na aresta de corte selecionando um material especialmente duro, o que acabava provocando já em capacidades de usinagem ou valores de corte relativamente pequenos rupturas precoces. Também o compromisso de uma seleção de um material de tenacidade e dureza médias com a geometria de chanfradura de fundição não trouxe resultados satisfatórios com relação a longas durações de corte e comprimentos de corte e a elevados valores de corte.

[0017] Em contrapartida, através de uma combinação de um material duro como material de broca com a geometria Racon-Point, de acordo com a invenção, através da qual o rápido desgaste na aresta de corte que ocorre durante o processamento de fundição é reduzido para atingir elevados comprimentos de corte sem precisar diminuir os valores de corte em áreas ineficientes. Devido às vantagens condicionadas à geometria neste caso pode ser utilizado um material excepcionalmente mais duro (e conseqüentemente excepcionalmente menos tenaz) como material para a broca de material duro.

[0018] Portanto é possível criar ferramentas adequadas especialmente para a usinagem de materiais abrasivos e que apesar disso exigem tenacidade elevada, tais como ferro fundido cinzento e especialmente GGV ou ADI, que proporcionem além de durações de corte e capacidades de usinagem elevadas, custos relativamente baixos de material.

[0019] Como material duro de broca é indicado neste caso além dos assim chamados cermets, materiais cerâmicos, etc principalmente metal duro, como, por exemplo, à base de WC-TiC-Co.

[0020] Com relação ao traçado do gume principal é viável não apenas um gume principal que passa em um plano paralelo ao eixo da broca, inferior ao raio, mas também outras curvaturas continuamente convexas, como por exemplo uma curvatura em forma de hipérbole ou de parábola. De resto, no âmbito da invenção o gume principal pode passar não apenas em um plano liso paralelo ao eixo da broca como também em um plano curvado, como por exemplo, através de uma paralela ao eixo da broca ou de uma linha em forma de S ou de foice, estendido perpendicularmente à paralela do eixo da broca, na medida em que a curvatura seja continuamente convexa em sentido axial.

[0021] Neste caso, a roca, de acordo com a invenção, apresenta arestas de corte, ou seja, o gume principal não acompanha totalmente tangencialmente o perímetro da broca. A área de ponta não utilizável para o comprimento de furo que se estende desde a aresta de corte até a ponta ou até o gume transversal é, portanto, reduzida em comparação com um gume principal que se estende totalmente em sentido tangencial, de modo a reduzir as despesas de material. Por outro lado neste caso, apesar do canto definido conseqüentemente na chanfradura de guia e apesar da aresta de corte embotada a eliminação de calor é suficiente para evitar uma sobrecarga térmica e para reduzir o esforço mecânico em relação a um gume principal que passa isento de curvatura.

[0022] No ensaio verificou uma distância axial do gume transversal em relação à aresta de corte adequada de aproximadamente metade do diâmetro externo da broca (D) , principalmente de 0,45 X SD.

[0023] No aperfeiçoamento de acordo com a reivindicação 3 o gume principal apresenta além disso uma seção central na qual ela transcorre linearmente inferior a um ângulo de ponta pré-determinado, como por exemplo 118° até 130° na direção do gume transversal. A seção curvada continuamente convexa segue tangencialmente a seção central. Também desse modo contribui-se para uma redução da ponta, sem minimizar o efeito positivo da curvatura. Além disso, através disso é criada uma ponta de centrar.

[0024] A passagem não tangencial do gume principal para o gume secundário também apresenta outra vantagem. Na aresta de corte surge um ponto de medição claramente definido, não há passagem. A distância da fixação da ferramenta em relação à saliência externa do gume principal e, portanto, a profundidade máxima de furação útil passa a ser assim facilmente medida. Neste caso se destacam ângulos entre a tangente no gume principal na aresta de corte e o eixo da broca entre 10° e 40°, principalmente entre 15° e 25° como vantajosos, já que por um lado com ângulos assim o ponto de medição pode ser lido ainda mais claramente na aresta de corte e por outro a aresta de corte é suficientemente embotada para manter baixa a carga mecânica e térmica.

[0025] Um ponto de medição bem legível na aresta de corte é decisivo especialmente para broca escalonada, de acordo com a forma de concretização vantajosa conforme reivindicação 1, já que desse modo pode ser medida a profundidade de furação útil do primeiro estágio de usinagem (profundidade de furação antes do estágio). Vantajosamente, neste caso, o segundo estágio de usinagem também apresenta o traçado curvado continuamente convexo em sentido axial para explorar as vantagens da geometria de gume principal de acordo com a invenção no segundo estágio de usinagem.

[0026] Vantajosamente, além disso, está previsto um afinamento de ponta através do qual o gume transversal é reduzido de modo que a característica de centragem é otimizada e a pressão do gume transversal é diminuída. Através do gume transversal adelgaçado também é possível utilizar diâmetros internos relativamente grandes da broca e conseqüentemente obter uma elevada resistência de ruptura por flexão e rigidez torsional da ferramenta. O núcleo grande da broca por sua vez contribui no sentido de que mesmo no caso de ser aplicado um material duro e, portanto, frágil atende as exigências de tenacidade da broca. Foram obtidos bons resultados principalmente na relação de diâmetro externo para núcleos de broca de 3,0 a 3,5. Por exemplo, mostrou-se favorável no caso de uma broca com diâmetro externo de 12mm uma relação de diâmetro externo : núcleo da broca de aproximadamente 3,2.

[0027] Através dos diferentes aperfeiçoamentos vantajosos da invenção, acima mencionados, referentes à geometria da broca de material duro, surge uma margem para a realização de vantagens do ponto de vista de material, de modo que na sua totalidade resulte um efeito total claramente perceptível com relação a um ou a vários objetivos parcialmente opostos, comprimentos mais longos de corte, maior resistência à ruptura, maiores capacidades de usinagem e custos mais baixos de material.

[0028] Por exemplo, podem ser construídas brocas de material duro especialmente resistentes ao desgaste, que através da aplicação de um material duro e, portanto, inevitavelmente frágil oferecem durações de corte com capacidades de usinagem iguais ou até melhores. Pois devido às vantagens obtidas através da geometria de pontas principalmente com relação à carga menor na aresta de corte é suportada uma capacidade de usinagem igualmente alta livre de rupturas através de comprimentos de corte igualmente longos apesar do material ser menos tenaz em relação ao material empregado em brocas convencionais. A dureza mais elevada e conseqüentemente resistência ao desgaste adicionalmente aumentado provocam por sua vez o efeito adicional de que também podem ser operados avanços ou velocidades de corte maiores sem reduzir a duração de corte. No caso de capacidades iguais de usinagem é possível obter, em contrapartida, um prolongamento adicional considerável da duração de corte.

[0029] Uma broca otimizada desse tipo para o processamento de materiais abrasivos tais como GGV ou ADI é objeto da reivindicação 5 e é composta de um metal duro da classe K15 norma ISO-513 ao invés do metal duro até então em uso da classe K30 até K40 norma ISO-513.

[0030] Mas também é possível explorar as vantagens de geometria diminuir os custos de material da broca, utilizando um material de grãos grossos e, portanto, mais barato. Uma broca desse tipo é objeto da reivindicação 6, a qual é feita de um material de grãos finos ao invés de ser feita de um material comum.

[0031] Para quantificar as vantagens possíveis foram realizadas em uma peça de trabalho feita de GGV450 ensaios de usinagem com diferentes brocas com respectivamente um diâmetro externo de lOmm e até a geometria de ponta de mesma forma: - broca feita de metal duro maciço com uma dureza de 1600 HV até 1700 HV e com uma resistência à ruptura por flexão de 3600 N/mm2, geometria padrão de ponta; - broca feita de metal duro maciço com uma dureza de 1600 HV até 1700 HV e com uma resistência à ruptura por flexão de 3600 N/mm2, geometria de ponta de acordo com a invenção; - broca feita de metal duro maciço com uma dureza superior a 1800 HV e com uma resistência à ruptura por flexão inferior a 2500 N/mm2, geometria de ponta de acordo com a invenção.

[0032] Verificou-se que para mesmo comprimento de corte com a broca B podem ser realizados avanços 50% maiores do que em brocas A (Brocas A: velocidades de corte 100 m/min, avanço 0,4 mm/U, broca B: velocidades de corte 100 m/min, avanço 0,6 mm/U). Com uma broca C feita de um material mais duro obteve-se, além disso, um aumento adicional do comprimento de corte e/ou dos valores de corte, embora o material apresentasse uma resistência à ruptura por flexão basicamente menor.

[0033] A geometria, de acordo com a invenção, pode ser utilizada para brocas ranhuradas de forma retilinea ou helicoidal. Como seção polida de flancos é indicada uma seção polida basicamente na forma de superfície cônica ou uma seção polida de flancos divididos, conforme o tipo de uma seção polida de 4 faces. Outros aperfeiçoamentos referentes à geometria podem ser concretizados por sua vez primeiramente devido às propriedades do material escolhido da broca ou então possibilitam uma otimização adicional do material selecionado.

[0034] Desse modo, a broca apresenta de forma vantajosa um ângulo de corte ortogonal da ferramenta na faixa de +/- 5o. Através do pequeno ângulo de corte ortogonal obtém-se um aumento da estabilidade da cunha de corte. No caso de aplicação de material de grão mais grosso pode-se evitar a quebra de grãos individuais e, portanto, o embotamento do gume.

[0035] O ângulo de corte ortogonal do gume principal pode ser corrigido neste caso principalmente no caso de brocas helicoidais através de uma correção do gume principal, ou de um esmerilhamento de correção do gume principal na medida desejada resultando assim na estabilidade desejada da cunha de corte e na resistência ao desgaste do gume principal. Vantajosamente neste caso a broca é projetada de forma que possa ser realizado o esmerilhamento de correção da seção do gume principal de uma só vez mediante o afinamento de ponta do gume transversal.

[0036] A geometria proposta da ponta é adequada principalmente para brocas de gume duplo. Além disso, também seria viável a aplicação em cortadores com três gumes ou em brocas com uma barra subdividida em uma barra de avanço para usinagem principal e em uma barra de arraste para escareação respectivamente através de uma ranhura de corte adicional.

[0037] Outros aperfeiçoamentos referem-se a um resfriamento interno da broca, de acordo com a invenção, que é preferivelmente formada por canais de refrigeração helicoidais nas barras da broca, conforme a forma de concretização ou retilineos ao longo da broca. Os canais de refrigeração podem apresentar neste caso principalmente no caso de brocas com diâmetros nominais menores um perfil transversal elíptico ou triangular. Também seria viável um canal de refrigeração interna que passa sobre o eixo da broca atravessando-a e que se estende em forma de Y na área da ponta.

[0038] Os orifícios de saída situam-se preferivelmente nos flancos da barra. Vantajosamente os orifícios de saída estão alargados através de um perfil constante adicional inclinado em direção ao dorso da barra e, conseqüentemente, em direção à ranhura de corte, para guiar uma taxa de fluxo em direção à ranhura de corte. Através da broca configurada dessa forma, além da aplicação de uma emulsão de agente refrigerante é possível também a mínima quantidade de lubrificante (MQL) através de pulverização por névoa de óleo para refrigerar a broca principalmente em gume principal e aresta de corte e diminuir durante a usinagem e eliminação de cavacos as resistências à fricção pela lubrificação.

[0039] Neste caso, a broca pode ser projetada como broca de metal duro maciço ou de material duro. De acordo com o aperfeiçoamento vantajoso de acordo com a reivindicação 20, também é viável uma broca na qual apenas um inserto de corte é feito do material duro, enquanto o suporte do inserto de corte é feito de um material pouco duro, mas mais tenaz, como, por exemplo, de um aço para ferramentas. Desse modo as peças individuais - inserto de corte e suporte - podem ser utilizadas de modo preciso quanto ao respectivo tipo de carga.

[0040] No arranjo, de acordo com a reivindicação 21, o inserto de corte é um cabeçote porta-brocas soldado com o suporte (ou seja, com a barra da broca), feito do material duro e no qual estão moldados e retificados os gumes principais, arestas de corte e gumes (seções) secundário(a)s. Um cabeçote porta-brocas desse tipo é objeto da reivindicação 23. Essa forma de concretização é especialmente adequada para brocas de furo profundo, nas quais o suporte se estende através de um grande comprimento e por isso precisa apresentar uma tenacidade elevada para suportar a carga torsional.

[0041] No arranjo de acordo com a reivindicação 22, o inserto de corte é em contrapartida uma placa de corte que é aparafusada na broca em sentido circunferencial. Uma placa de corte desse tipo é objeto da reivindicação 24. Neste caso toda a ponta pode ser projetada com os dois gumes principais, arestas de corte e gumes (seções) secundário(a)s como placa de corte, que é encaixada em uma ranhura de alojamento prevista para esta finalidade no lado frontal do suporte e lá aparafusada ou soldada.

[0042] Mas placas de corte alternado que formam respectivamente apenas um gume principal ou uma seção de gume principal e que são aparafusadas em assentos de placa correspondentes, podem ser viáveis principalmente no estágio em uma ferramenta escalonada. Aliás, poderia ser também prevista ali um inserto para suporte equipado com placa de corte. Desse modo, não é possível utilizar a combinação de material duro de geometria de corte de acordo com a invenção com placas de corte intercambiáveis e um suporte para ferramenta padrão, como também obter facilidades consideráveis quanto à engenharia de produção. A geometria de corte não precisa ser diretamente retificada na broca no material duro, ela pode ser retificada - pelo menos por seções - em placas de corte de material duro de uso comum.

[0043] No sentido de um aumento adicional das durações de corte e capacidades de usinagem pode-se prever pelo menos na área dos gumes finos um revestimento da broca. Neste caso, podem ser empregados todos os revestimentos de comuns através dos quais pode-se obter uma diminuição do desgaste e/ou uma diminuição de fricção. Especialmente preferível é uma camada de material duro, de TiN, TiAIN ou de TiCN, ou um revestimento de múltiplas camadas. Também seria possível uma camada de lubrificante, como por exemplo, de MoS2 conhecido como "MOLYGLIDE".

[0044] A seguir são descritas algumas formas de concretização vantajosas das invenções, com base nas figuras, onde: [0045] A figura 1 mostra uma vista lateral esquemática de uma broca em metal duro maciço ranhurada helicoidal, de acordo com uma forma de concretização da invenção;

[0046] A figura 2 mostra uma vista lateral esquemática de uma broca em metal duro maciço ranhurada em forma retilínea, de acordo com uma outra forma de concretização da invenção;

[0047] A figura 3 mostra uma vista frontal da broca ilustrada na figura 2;

[0048] A figura 4 mostra uma vista de corte esquemática de uma broca escalonada, de acordo com uma outra forma de concretização da invenção.

[0049] A figura 5 mostra uma vista frontal correspondente à figura 3, de uma broca ranhurada em forma retilinea com um inserto de corte, de acordo com uma outra forma de concretização da invenção.

[0050] Primeiramente é feita referência à figura 1. A figura ilustra uma broca helicoidal de dois gumes feita de metal duro do grupo de aplicação K20 (ISSO 513) . O gume principal da broca está assinalado com o número 1, o gume transversal está assinalado com o número 5, a aresta de corte está assinalada co o número 2, e o gume secundário com o número 3. Conforme podemos observar, o gume principal 1 apresenta um traçado encurvado continuamente convexo em sentido radial, passando suavemente abaixo de um pequeno ângulo de tangentes para o gume secundário, de modo que a aresta de corte 2 fica obtusa. Por outro lado, a passagem na aresta de corte 2 é marcada de modo suficiente para recorrer à aresta de corte no caso de medição de comprimentos da ferramenta de corte como ponto de medição. Entre um primeiro flanco 9 e uma chanfradura de guia 7 situa-se portanto uma borda claramente demarcada. A passagem do gume principal 1 -gume transversal 5 se realiza em contrapartida quase tangencialmente.

[0051] O primeiro flanco 9 é retificado em forma de superfície cônica e retificado em perfil constante com um segundo flanco, igualmente em forma de superfície cônica . Neste caso, pode-se detectar o orifício de saída 17 de um canal de refrigeração interna que sai em um ponto que seria o cume dos dois flancos 9, 11. Certamente a broca apresenta ali uma superfície 15 formada por um perfil constante, que segue em declive em direção ao dorso da barra ou da ranhura de corte.

[0052] O traçado do gume principal 1 é determinado neste caso por um esmerilhamento de correção, através do qual por um lado é introduzida uma superfície de correção dos gumes principais 21 e por outro lado um afinamento de ponta do gume transversal 19. A superfície de correção dos gumes principais 21 passa neste caso em sentido axial, ou seja, paralelamente ao eixo da broca, de modo que o gume principal passa em um plano liso, estendido pela aresta de corte 2 e em um plano liso, estendido por uma paralela em relação ao eixo da broca no ponto de recebimento do gume transversal 5.

[0053] As figuras 2 e 3 mostram uma broca ranhurada em forma retilínea, feita de um material duro do grupo de aplicação K20 (IS0513), de acordo com uma outra forma de concretização da invenção.

[0054] Características iguais ou semelhantes estão assinaladas neste caso com sinais de referência semelhantes, tais como no caso da broca da figura 1. Portanto, o gume principal está assinalado com o número 101, o gume transversal com 105, e a aresta de corte com o 102. Neste caso o gume principal 101 está dividido em dois segmentos 101a, 101b: [0055] No segmento 101 a que vem em seguida ao gume secundário, na parte externa, o gume principal apresenta no plano estabelecido pela aresta de corte e pela paralela aos eixos da broca no ponto de referencia do gume transversal 101 uma curvatura continuamente convexa enquanto ela no segmento central 101b no plano estabelecido pela aresta de corte 102 e pela paralela aos eixos da broca no ponto de recebimento do gume transversal 105 passa em linha reta abaixo do ângulo de ponta a. Neste caso, o segmento 101a passa tangencialmente para o segmento 101b; com T2 a tangente do segmento 101a é assinalada na passagem para o segmento 101b, a qual ao mesmo tempo é um lado do ângulo de ponta a.

[0056] Na extremidade externa do segmento 101a o gume principal termina com o ângulo β (medido no plano estabelecido pela aresta de corte 102 e pela paralela aos eixos da broca através do ponto de recebimento do gume transversal 105), entre a tangente TI no segmento de gumes principais encurvados 101a e o gume transversal 103 b, formando uma aresta de corte 102 obtusa, mas claramente identificável.

[0057] Os dois flancos 109 retificados em forma de superfície côncava apresentam adicionalmente uma superfície de perfil constante 115, sendo que se encontra respectivamente no cume formado pelo flanco 109 e pela superfície de perfil constante 115 um orifício de saída do canal de refrigeração interna em forma de Y. Através da superfície de perfil constante 115 o orifício de saída 117 é alargado em direção ao dorso de barra e à ranhura de corte proporcionando uma taxa de fluxo do meio refrigerante mais elevada e um desvio pronunciado do meio refrigerante para a ranhura de corte.

[0058] Principalmente na figura 3 podemos observar claramente um afinamento de ponta 119 provocado em uma via de corte com uma correção de gumes principais 121, claramente identificável por sua vez na figura 2. A correção de gumes principais 121 confere ao gume principal 101 seu traçado retilineo em vista de cima e em plano obtuso o ângulo de corte ortogonal no gume principal 101 em 90° aproximadamente, surgindo assim uma cunha de corte especialmente resistente ao desgaste. O afinamento de ponta 119 provoca um comprimento pequeno do gume transversal 105, apesar do diâmetro interno grande DK, de modo que por um lado é formada em interação com o segmento central 1001b do gume principal 101 uma ponta de centrar excelente e são evitados fatores de fricção excessivos devido ao gume transversal 105 exercer pressão, e por outro assegura-se uma elevada estabilidade da broca em virtude do grande núcleo. No caso da forma de concretização apresentada a relação diâmetro externo da broca em relação ao núcleo da broca é de aproximadamente 3,5.

[0059] No total é possível fabricar uma broca tanto através da combinação das características da forma de concretização helicoidal, ilustrada na figura 1 como também através da combinação de características da forma de concretização ranhurada em forma retilínea da invenção, ilustrada na figura 2 e 3, a qual é otimizada quanto à usinagem de peças abrasivas, e com elevada exigência de tenacidade e resistência à flexão como, por exemplo, ferro fundido cinzento e principalmente GGV ou ADI. oo A aresta de corte 2; 102 fica exposta a uma carga térmica e mecânica suportável em virtude do pequeno ângulo α na passagem de gume principal e gume secundário, oo o material da broca metal duro K20 confere à broca uma dureza elevada; oo o diâmetro interno relativamente grande DK confere à broca uma potência torsional relativamente grande; oo a curvatura convexa do gume principal 101 reduz principalmente no segmento externo a carga por unidade de comprimento do gume principal; oo através da correção de gumes principais a cunha de corte torna-se mais embotada e conseqüentemente mais resistente à abrasão; oo ao mesmo tempo através do afinamento de ponta 19;119 ocorre um encurtamento de gume transversal e assegurando-se portanto uma ação de centragem excelente e evitando-se uma pressão muito forte do gume transversal; oo através do meio refrigerante que sai nos orifícios de saída 17;117 e que é conduzido através das superfícies de perfil constante 15;115 para a ranhura de corte - como por exemplo um aerosol MMS - a fricção abrasiva é evitada e o gume e a aresta de corte refrigerados.

[0060] Além disso, é possível obter uma medida exata do comprimento de broca a partir da aresta de corte 2;102, já que o ângulo α ainda permanece suficientemente grande para ler facilmente o ponto de medição.

[0061] Isso é principalmente importante para ferramentas escalonadas como podemos observar na figura 4. Neste caso, o que importa decisivamente é o comprimento Ls do estágio de furação preliminar que é medido desde a aresta de corte 202 (estágio de furação preliminar) até a aresta de corte 202S (segundo estágio de furação preliminar 223) . A geometria exata da broca escalonada aparece ilustrada na figura 4 somente de modo esquemático, já que ela corresponde no estágio de furação preliminar à geometria ilustrada na figura 1, estando previsto também na segunda geometria 223 um traçado de gumes principais continuamente convexo.

[0062] Finalmente a figura 5 ilustra uma forma de concretização da broca, de acordo com a invenção, na qual um suporte 300a é equipado com um inserto de corte 300b. O inserto de corte 300 b encaixa neste caso em uma ranhura transversal que passa centralmente pela superfície exterior do suporte 300a e fica aparafusado ao suporte 300a por meio de parafusos sugeridos pelas linhas pontilhadas. Neste caso é feita referência ao próprio pedido de depósito de patente PCT /EP93/03118. O inserto 300a é feito de um material duro da classe de aplicação K20 (IS0513), enquanto o suporte é feito de um aço rápido (HSS). Enquanto a refrigeração interna com os orifícios de saída 317 é colocada totalmente no suporte 300a, o qual forma pelo lado externo um segundo flanco 311 e uma superfície de perfil constante 315, o gume transversal 305, os dois gumes principais 301 e arestas de corte 302 ficam alojados no inserto de corte 300b, da mesma forma o adelgaçamento de gumes transversais 319 para a redução do gume transversal 305. Pode-se dispensar um esmerilhamento adicional de correção de gumes principais já que pode ser fabricado o inserto de corte 300 b de acordo com a geometria desejada de gumes principais. O gume principal 301 apresenta neste caso no plano estendido pelas arestas de corte e estendido pelas paralelas ao eixo da broca no ponto de recebimento do gume transversal 305, o traçado ilustrado na figura 2.

[0063] Naturalmente são possíveis desvios das formas de concretização representada, sem abandonar o escopo da invenção.

[0064] Desse modo, no gume principal - na ranhura de corte e/ou no flanco - podem ser retificadas, por exemplo, ranhuras de chanfrador para otimizar adicionalmente a broca, de acordo com a invenção.

[0065] Além disso, seria possível através de uma moldagem correspondente das ranhuras de corte e esmerilhamentos de correção de gumes também um traçado em forma de S ou de foice dos gumes principais na vista de cima em relação à broca, preservando-se o traçado continuamente convexo em sentido axial a fim de ampliar desse modo o comprimento do gume principal e na aresta de corte obter também com relação ao gume secundário um ângulo positivo de corte, ou seja, um gume obtuso.

[0066] Além disso, é possível alternar aleatoriamente em ter si o comprimento da área situada externamente na qual o gume principal se apresenta continuamente convexo e da área central na qual o gume principal possui um traçado reto.

[0067] A invenção se personifica, portanto, em cada uma das características seguintes e em cada combinação possível das características entre si: - A broca é feita de um material duro; - A broca apresenta uma barra subdividida por ranhuras de corte e pelo menos dois gumes principais (1;101;301), que possuem respectivamente uma aresta de corte (2;102, 302) e uma passagem para o gume transversal (5; 105;305); O gume principal (1;101;301) desde a aresta de corte (2; 102;302) em sentido axial (A) pelo menos por segmentos (101a) é continuamente convexo; - Uma tangente (Ti) no gume principal (101) na aresta de corte (102) inclui junto com um gume secundário (103) um ângulo (β) de 10° a 40° ; - O segmento (101 a) continuamente convexo do gume principal (101) vem em seguida basicamente em sentido tangencial (T2) a um segmento central (101b) , no qual o gume principal (101) passa sob um ângulo de ponta (a) em direção ao gume transversal (105); - Uma distância axial do gume transversal (5;105;305) em relação à aresta de corte (2;102;302) corresponde a aproximadamente 0,5 X D, principalmente a 0,45 x D, sendo que o diâmetro externo da broca é assinalado com a letra D; - O material duro, do qual a broca é feita pelo menos na área próxima do gume (300b) , é um material duro principalmente da classe K15 - K30; - 0 material duro, do qual a broca é feita pelo menos na área próxima ao gume (330b) é um metal duro de grão fino; - 0 material duro, do qual a broca é feita pelo menos na área próxima ao gume (300b) apresenta uma dureza acima de 1800 HV e uma resistência à ruptura por flexão abaixo de 3000 N/mm2 principalmente abaixo de 2500 N/mm2; - A broca apresenta um adelgaçamento (19; 119; 319) que produz uma redução do gume transversal (5; 105, 305); - A broca apresenta uma relação diâmetro externo para núcleo de broca de 3,0 até 3,5, principalmente 3,2; - A broca de material duro é ranhurada em forma retilínea; - A broca de material duro é ranhurada em forma espiral; - A broca de material duro possui uma refrigeração interna (17;117; 317) sendo que nas barras passam canais de refrigeração ao longo da broca em direção de orifícios de saída (17; 117; 317) na área próxima ao gume, preferivelmente nos flancos (9, 11; 109; 311) da broca; - Nos orifícios de saída (17; 117; 317) nos flancos (9, 11; 109; 311) está previsto um perfil constante (15; 115; 315) adicional, que pende em direção do dorso da barra mais escarpado do que os flancos (9, 11;109;309, 311); - A broca de material duro possui um ângulo de ponta em uma área de +/- 5o; - A broca de material duro apresenta um esmerilhamento de correção de gumes principais (21;121); - A retificação de correção de gumes principais (21;121) e o adelgaçamento (19;119) se mesclam sem transição, de modo que eles possam ser retificados de uma só vez; - A broca de material duro possui um perfil de ponta em forma de superfície cônica; A broca de material duro possui um perfil de ponta correspondente basicamente a um perfil de 4 faces; - A broca de material duro possui pelo menos um outro estágio de usinagem (223); - O gume principal no segundo estágio de usinagem (223) apresenta uma aresta de corte (202S) e se mostra continuamente convexo desde a aresta de corte (202S) em sentido axial (A) pelo menos por segmento;

Está previsto pelo menos um inserto de corte (300b) conectado a um suporte (330a) sendo que pelo menos o inserto de corte (300b) é feito de material duro; - O inserto de corte é projetado como cabeçote porta-brocas soldado em um suporte, no qual estão previstos os gumes principais, sendo que pelo menos o cabeçote porta-brocas é feito de material duro; - Pelo menos um inserto de corte (300b) é projetado como uma placa de corte (300a), na qual os gumes principais (301) estão previstos, ou prevista por gume principal uma placa de corte que disponibiliza o segmento externo do gume principal, a(s) qual(is) é(são) aparafusada(s) ao suporte (300a) em sentido circunferencial sendo que pelo menos a placa de corte (330a) ou as placas de corte são feitas de material duro.

REIVINDICAÇÕES

Claims (25)

1. Broca para usinagem de material duro, provida de duas barras subdivididas por ranhuras de corte e de pelo menos dois gumes principais (1;101;201), os quais possuem respectivamente uma aresta de corte (2;102;302) e uma passagem até o gume transversal (5;105;305), caracterizada pelo fato de o gume principal (1; 101; 301) ser continuamente convexo desde a aresta de corte (2;102;302) em sentido axial (A) pelo menos por segmento (101 a).

2. Broca, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de uma tangente (Tl) no gume principal (101) na aresta de corte (102) junto com um gume secundário (103) compreender um ângulo (β) de 10° até 40°.

3. Broca, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizada pelo fato de o segmento (101a) continuamente convexo do gume principal (101) vir em seguida basicamente em sentido tangencial a um segmento central (101b), no qual o gume principal (101) passa linearmente sob um ângulo de ponta (a) em direção do gume transversal (105) .

4. Broca, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada por uma distância axial do gume transversal (5;105;305) em relação à aresta de corte (2;102;302) que corresponde aproximadamente a 0,5 X D, principalmente a 0,45 xD, sendo que o diâmetro externo da broca é assinalado pela letra D.

5. Broca, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de o material duro do qual a broca é feita pelo menos na área próxima ao gume (300b) , ser um metal duro, principalmente da classe K15-K30.

6. Broca, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de o material duro, do qual a broca é feita pelo menos na área próxima ao gume (300b), ser um metal duro de grão fino.

7. Broca, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de o material duro, do qual a broca é feita pelo menos na área próxima ao gume (300b)apresentar uma dureza superior a 1800 HV e uma resistência à ruptura por flexão inferior a 3000 N/mm2, principalmente inferior a 2500 N/mm2.

8. Broca, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada por um adelgaçamento (19; 119; 319) que produz uma redução do gume transversal (5; 105, 305).

9. Broca, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada por uma relação diâmetro externo: núcleo de broca de 3,0 até 3,5, principalmente 3,2.

10. Broca, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de ela ser ranhurada em linha reta.

11. Broca, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de ela ser ranhurada em espiral.

12. Broca, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada por uma refrigeração interna (17; 117; 317), sendo que nas barras passam canais de refrigeração ao longo da broca até orifícios de saída (17; 117; 317) na área próxima ao gume, preferivelmente nos flancos (9, 11; 109; 311) da broca.

13. Broca, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizada pelo fato de nos orifícios de saída (17, 117; 317) nos flancos (9, 11; 109; 311) estar previsto um perfil constante (15; 115; 315) adicional que desce em direção do dorso da barra com mais declive do que os flancos (9, 11; 109; 309, 311).

14. Broca, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada por um ângulo de corte ortogonal em uma faixa de +/- 5o.

15. Broca, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizada por uma retificação de correção de gumes principais (21; 121).

16. Broca, de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de a retificação de correção de gumes principais (21; 121) e o adelgaçamento (19; 119) se mesclarem entre si sem transição, de modo a serem retificados de uma só vez.

17. Broca, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizada por um perfil de ponta basicamente em forma de superfície cônica.

18. Broca, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizada pelo fato de possuir um perfil de ponta correspondente basicamente a um perfil de 4 faces.

19. Broca, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 18, caracterizada pelo fato de estar previsto pelo menos um outro estágio de usinagem (223).

20. Broca, de acordo com a reivindicação 19, caracterizada pelo fato de o gume principal também apresentar no segundo estágio de usinagem (223) uma aresta de corte (202S) e de ser continuamente convexo desde a aresta de corte (202S) em sentido axial (A) pelo menos por segmento.

21. Broca, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 20, caracterizada pelo fato de estar previsto pelo menos um inserto de corte (300b) conectado ao suporte (300a) sendo que pelo menos o inserto de corte (300b) é feito de material duro.

22. Broca, de acordo com a reivindicação 21, caracterizada pelo fato de o inserto de corte ser projetado como cabeçote porta-brocas soldado sobre um suporte, no qual estão previstos os gumes principais, sendo que pelo menos o cabeçote porta-brocas é feito do material duro.

23. Broca, de acordo com a reivindicação 21, caracterizada pelo fato de pelo menos um inserto de corte (300 b) ser projetado como uma placa de corte (300a) , na qual os gumes principais (301) estão previstos, ou estar previsto por gume principal uma placa de corte pelo menos, que disponibiliza o segmento externo do gume principal a qual é aparafusada em sentido circunferencial ao suporte (300a) sendo que pelo menos a placa de corte (300a) ou as placas de corte são feitas do material duro.

24. Cabeçote porta-brocas, caracterizado pelo fato de ser para brocas para usinagem de material duro, conforme definição na reivindicação 22.

25. Placa de corte, caracterizada pelo fato de ser para broca para usinagem de material duro, conforme definido na reivindicação 23.