BRPI0707492A2

BRPI0707492A2 - inserto de corte

Info

Publication number: BRPI0707492A2
Application number: BRPI0707492-1A
Authority: BR
Inventors: Gerald Minshall
Original assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2006-02-02
Filing date: 2007-02-01
Publication date: 2011-05-03
Also published as: RU2450894C2; CN101384391B; GB0602067D0; GB2434771A8; ATE462516T1; DE602007005606D1; KR20080104289A; GB2434771A; JP2013099844A; EP1984135A1; RU2008134853A; US20090252566A1; EP1984135B2; JP2009525197A; GB2434771B; MX2008009936A; CA2641328A1; WO2007088353A1; EP1984135B1; CN101384391A

Abstract

INSERTO DE CORTE. Um inserto de corte (20) para uma máquina ferramenta compreendendo uma lâmina plana formada de material de diamante policristalino e tendo uma face frontal (21) na mesma formada da fase (23) de PCD com pelo menos um gume cortante (22) na mesma e uma face traseira formada do substrato de segunda fase 24, a face traseira tendo serrilhas (25) na mesma formada dentro do substrato de segunda fase (24), de preferência substancialmente normal a cada gume cortante.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "INSERTO DECORTE".

Campo Técnico

A invenção refere-se a insertos de corte para máquinas ferra-menta tais como mandrís e brocas e a um processo de prender um insertode corte em uma máquina ferramenta.Antecendentes da Invenção

Diamante é o mais duro e, portanto, o mais resistente dé todosos materiais à abrasão e algumas pontas cortantes ou gumes de lâmina paramáquinas ferramenta são formados do pó de diamante que pode ser forma-do em diamante poliçristalino (PCD) que é extremamente duro e possui boaresistência à abrasão quando comparado com ferramentas de corte de car-beto.

PCD é um compósito de cristais de diamante individuais sinteri-zados juntos em uma rede interconectada. Os cristais de PCD podem sersinterizados diretamente em uma ferramenta de corte tal como cortador rota-tivo como é mostrado na Patente Européia 0528243A.

PCD é também disponível em materiais brutos redondos com-preendendo uma primeira fase de PCD formado de um segunda fase decarbeto de tungstênio sinterizado. Os materiais brutos são feitos pela aplica-ção de uma ultra-alta pressão e uma alta temperatura a uma camada de póde diamante em um leito de carbeto de metal, substrato de pó de nitrito oucarbonitrito. A segunda fase metálica do substrato de carbeto cimentado infil-tra nas regiões intersticiais entre os cristais de diamante durante o processoe liga os diamantes juntos. O material bruto resultante combina uma superfí-cie de PCD extremamente dura ligada a um substrato de carbeto. Tudo istoé descrito na Patente Germânica 2408735-A.

Os materiais brutos PCD são muito caros e o material bruto dePCD é então tipicamente cortado em um número de pequenas porções quepodem ser montados diretamente nas ferramentas de corte pela soldagemforte como é mostrado na Patente Alemã 19937739-A. Todavia, isto apre-senta uma desvantagem em que a ferramenta toda deve ser descartada ouuma vez servida na fábrica, a ponta da ferramenta de PCD fica gasta ou da-nificada.

Uma outra desvantagem do material bruto de PCD é que o ma-terial é relativamente frágil e pode romper se submetido às cargas de fixaçãode ferramenta. Em outro desenvolvimento, uma ponta da ferramenta de PCDé soldada ou soldada forte em um corpo de sustentação que por sua vez épreso em uma cabeça de ferramenta por meio mecânico. Este arranjo asse-gura que quaisquer cargas de fixação são tomadas pelo corpo do inserto etambém permite a intertroca do inserto. Tal inserto é disponível dos presen-tes requerentes.

Um outro inserto conhecido é mostrado na Patente Alemã4423861 que descreve um inserto de corte tendo pontas de PCD ligadas porsoldas fortes contra um corpo e que é reorientável na ferramenta permitindoque cada ponta seja usada em turno.

AsoldagemouasoldagemfortedaspontasdePCDemumcor-po de sustentação é uma operação cara e as pontas devem ser precisamen-te esmerilhadas após o processo de soldagem.

Objetivo da Presente Invenção

A presente invenção procura prover um inserto de corte de PCDaperfeiçoado e manufaturado de modo mais econômico para uma máquinaferramenta.

Descrição da Invenção

De acordo com a invenção, é proporcionado um inserto de cortepara uma máquina ferramenta compreendendo uma lâmina plana formadade material de diamante policristalino e tendo uma face frontal formada defase de PCD com pelo menos um gume cortante na mesma e uma face tra-seira formada de substrato de segunda fase e uma face traseira tendo aípelo menos um sulco que se estende normalmente para cada gume cortan-te, o sulco sendo formado dentro do substrato da segunda fase.

De preferência, o sulco é uma de uma pluralidade de serrilhasformadas no substrato.

A lâmina pode ter entre dois a quatro gumes cortantes e é depreferência quadrada ou substancialmente quadrada, de preferência tendoquatro gumes cortantes e a porção traseira da lâmina é provida com doisconjuntos de serrilhas que se intersectam.

As serrilhas podem ter muitas formas diferentes incluindo formade onda simétrica tal como ondas sinuosas, formas em zigue zague, corru-gações e serrilhas não simétricas.

Também, de acordo com a invenção, é provida uma ferramentade corte compreendendo um corpo tendo um recesso aí com uma lâmina, deacordo com um primeiro aspecto da invenção, montada aí, cada sulco naporção traseira da lâmina inter engata-se mutuamente com o ressalto ouressaltos cooperantes na ferramenta para prender a lâmina contra as cargasde usinagem.

De preferência, os ressaltos estendem-se através da largura to-tal da lâmina e a lâmina cortante é posicionada de modo ajustável ao longodo(s) ressalto(s) por meio de um ajustador rosqueado de parafuso simples.O sulco e o ressalto que se interengatam previnem a lâmina de oscilar du-rante o ajuste.

Os ressaltos na ferramenta podem ser formados como uma sériede serrilhas e as serrilhas na ferramenta podem ser formadas em uma facedo recesso ou alternativamente sobre um transportador removível que émontado no recesso.

A lâmina é presa na dita face pela cabeça de um parafuso defixação ou uma placa de apertar. Todavia, a carga de fixação pode ser relati-vamente baixa uma vez que as cargas de usinagem são tomadas pelos sul-co(s) e ressalto(s) interengatante(s).

Com uma lâmina quadrada, tendo conjuntos de serrilhas em in-tersecção na face traseira, cada um dos quatro gumes cortantes pode serutilizado pelo desaperto da lâmina para liberar as serrilhas interengatantes eentão girando a lâmina conforme desejado e reengatando as serrilhas.

É ainda proporcionado um método de prender uma lâmina cor-tante de material de PCD em uma ferramenta de corte, a lâmina cortantetendo pelo menos um gume cortante formado na face de PCD da lâmina, emque a lâmina cortante é provida com pelo menos um sulco formado no subs-trato de segunda fase de PCD na sua face traseira e a lâmina cortante é fi-xada contra um ressalto mutuamente interengatável provido na ferramenta.

De preferência, sulco(s) é são provido(s) de modo substancial-mente normal em cada gume cortante, com o gume cortante da lâmina sen-do ajustado para uma nova posição pelo movimento da lâmina ao longo deum ressalto ou ressaltos providos na ferramenta.

Se a lâmina tiver uma pluralidade de gumes cortantes, o gumeda lâmina pode ser mudado ou a lâmina mudada, simplesmente pela remo-ção da lâmina do transportador e relocalização da dita lâmina ou uma outralâmina idêntica nas serrilhas ou ressaltos, para prover um novo gume cortan-te, com sulcos e ressaltos mutuamente interengatantes assegurando o reali-nhamento do dito gume cortante.Descrição dos Desenhos

Figura 1 - É uma vista em planta de um inserto de corte da téc-nica anterior,

figura 2 - É uma vista isométrica de um inserto de corte de acor-do com a presente invenção,

figura 3 - É uma vista da extremidade do inserto de corte mos-trado na figura 2,

figura 4 - É uma vista em planta da lâmina cortante da figura 2mostrando a superfície de PCD,

figura 5 - É uma seção radial esquemática através de uma fer-ramenta de corte mostrando o inserto de corte in situ, efigura 6 - É uma vista lateral da ferramenta mostrada na figura 5.

Descrição Detalhada da Invenção

Uma lâmina ou inserto de corte 10 da técnica anterior é mostra-do na figura 1 e possui corpo de carbeto de tungstênio 11, que é substanci-almente retangular em planta. A face frontal 14 do inserto possui uma de- pressão 15 ou covinha formada aí que é localizada simetricamente em tornoda linha central de meia extensão aproximada e da linha central de meia lar-gura da face 14. A depressão é utilizada na fixação do inserto IO em umaferramenta como é descrito em detalhes na Patente Alemã 2338196.

Uma ponta cortante de PCD 12 é ligada com solda forte em umbolso 13 formado no corpo de carbeto de tungstênio 11.

Com referência a seguir às figuras 2 a 4 em particular, é mostra-do um inserto ou lâmina de corte 20 de acordo com a presente invenção. Oinserto 20 é cortado de um material bruto de PCD tendo uma fase de PCD23 formada em um substrato de carbeto 24, usando um processo de cortecom fio de eletrodescarga. O inserto 20 é de um formato planar substancial-mente quadrado tendo uma face frontal plana 21 na fase de PCD com pelomenos dois e dè preferência quatro gumes cortantes 22 formados na mes-ma. A fase de PCD geralmente possui uma espessura de 0,45 - 0,7 mm de-pendendo do tamanho dos grãos de diamante. O substrato de carbeto 24forma a porção traseira do inserto 20 e está tipicamente entre 0,55 - 2,6mmem espessura. Para a presente concretização, a fase de PCD 23 é cerca de0,7mm em espessura e o substrato de carbeto está entre 1,3 e 2,6mm emespessura.

A parte traseira do inserto 20 é provida com pelo menos um sul-co 25 na superfície traseira e, de preferência, com uma pluralidade de serri-Ihas 35 na mesma. As serrilhas 25 compreendem serrilhas que se estendemsubstancialmente normal aos gumes cortantes 24 para a extensão total dalâmina 16. No presente exemplo com quatro gumes cortantes 34, um conjun-to de serrilhas 25A estende-se transversalmente do outro conjunto de serri-lhas 25B, de modo que as serrilhas 25A e 25B intersectam-se entre si for-mando projeções piramidais separadas. As serrilhas tipicamente têm umaprofundidade de 0,85mm e são esmerilhadas no substrato por meio de umaroda de esmerilhar de diamante formada e são localizadas inteiramente den-tro do substrato da segunda fase de carbeto 24.

Com dois gumes cortantes nos lados opostos da lâmina, as ser-rilhas 25 estendem-se apenas entre os ditos lados opostos.

Com referência às figuras 5 e 6 dos desenhos, é mostrada umaferramenta 51 tendo um fuste 52 que em uso é fixado em uma máquina- fer-ramenta para rotação da ferramenta em torno do seu eixo longitudinal.A ferramenta 51, que é tipicamente um mandril, possui uma ca-beça cilíndrica 53 que carrega pelo menos um inserto de corte 20. A cabeça53 é tipicamente provida com uma pluralidade de insertos de corte 20 noslocais angularmente espaçados em torno da cabeça 13, e apenas um dosquais é mostrado para efeito de simplificação e a invenção será descrita emdetalhes com referência a dita uma lâmina apenas, qualquer outra lâminasendo substancialmente idêntica.

Cada inserto 20 é disposto em um respectivo recesso 54 locali-zado na periferia da cabeça 53. A cabeça 53 pode também ter uma plurali-dade de coxins de centragem (não mostrados) que se estendem de modoaxialmente espaçados em torno da cabeça. Se dois insertos 20 forem utili-zados, estes podem ser dispostos diametricamente opostos entre si.

O inserto de corte 20 é orientado radialmente da cabeça 53. Orecesso 54 tem uma face lateral radial 56 contra a qual um inserto de corte épreso por um parafuso de fixação 57.

As serrilhas 25 na porção traseira do inserto interengatam-secom serrilhas radiais similares 55 nas face lateral radial 56 do recesso 54.Neste exemplo, as serrilhas 25 e 55 estão na forma de rebordos retos comlados planos de seção transversal triangular com o ângulo incluído no ápiceestando entre 45 - 909 do arco, de preferência em torno de 609 de arco. Asserrilhas têm um passo entre 1,00mm e 1,75mm e os topos dos rebordossão chanfrados. Um furo de desobstrução que se estendem axialmente 58 éprovido na intersecção da face lateral 56 do recesso 54 e no lado radialmen-te interno do recesso.

O inserto 20 é retido no recesso pelo parafuso 57 que pressionao inserto 20 de modo que as serrilhas 25 e 55 sejam retidas firmemente emtopejamento uma com outra, de modo que quaisquer cargas na lâmina sãotransmitidas à cabeça da ferramenta 53 através das serrilhas interengatadas.

O lado que se volta para dentro do inserto topeja-se contra pelomenos um ajustador 59. Cada ajustador 59 compreende uma cunha conifi-cada que é móvel em um furo cordal 63, por meio de um parafuso de ajusta-dor 64 para ajuste radial da altura do gume cortante 22. A faixa de ajustetotal será em torno de 0,5mm.

Quando um inserto é primeiro encaixado em uma ferramenta, oinserto é ajustado em um ajuste radial correto pela técnica de tentativa e erroconvencional pelo ajuste da posição do inserto. A lâmina é tipicamente ajus-tada numa precisão entre 3-5 mícrons. A seguir, se for desejado renovar ogume cortante 22, o inserto 20 é removido do entalhe 22 por desaparafusaro parafuso de sujeição 57. O inserto 20 é então reposicionado para proverum novo gume ou substituído por uma nova lâmina idêntica. Uma vez que asserrilhas 25 na face traseira de qualquer lâmina são ligadas com precisão aícom relação ao(s) gume(s) cortante(s), a nova lâmina quando ajustada nomandril proverá um gume cortante posicionado de modo precisamente axiale portanto necessita que seja apenas radialmente ajustada.

O inserto 20 pode ser montado em um transportador removível(não mostrado) e o inserto 20 montado e o transportador são presos no res-pectivo recesso 54.

Máquinas ferramenta típicas nas quais os insertos 20 podem serusados são brocas, mandrís, cabeçotes de moagem, etc..

Claims

1. Inserto de corte para uma máquina ferramenta compreenden-do uma lâmina plana formada de material de diamante policristalino e tendouma face frontal formada na mesma da fase de PCD com pelo menos umgume cortante na mesma e uma face traseira formada do substrato de se-gunda fase, a face traseira tendo aí pelo menos um sulco formado dentro dosubstrato de segunda fase.

2. Inserto de acordo com a reivindicação 1, em que pelo menosum sulco é provido na face traseira substancialmente normal a cada gumecortante.

3. Inserto de acordo com a reivindicação 1 ou reivindicação 2,em que cada sulco é um de uma pluralidade de serrilhas formadas no subs-trato.

4. Inserto de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3,em que o inserto possui de dois a quatro gumes cortantes.

5. Inserto de acordo com a reivindicação 4, em que o inserto ésubstancialmente quadrado com quatro gumes cortantes e a porção traseirada lâmina é provida com dois conjuntos de serrilhas de intersecção.

6. Ferramenta de corte compreendendo um corpo tendo um re-cesso na mesma com um inserto como definido em qualquer uma das rei-vindicações 1 a 5, montado aí e cada sulco na porção traseira do inserto mu-tuamente interengata com um ressalto ou ressaltos cooperantes na ferra-menta para prender o inserto contra cargas de usinagem.

7. Ferramenta cortante de acordo com a reivindicação 6, em quea lâmina cortante é ajustavelmente localizada ao longo do ressalto por meiode um ajustador roscado de parafuso simples.

8. Ferramenta de corte de acordo com a reivindicação 6 ou rei-vindicação 7, em que o inserto é montado dentro de um recesso na superfí-cie circunferencial da ferramenta e quaisquer ressalto ou ressaltos são pro-vidos por serrilhas em uma face lateral do recesso.

9. Ferramenta de corte de acordo com a reivindicação 8, em queo inserto é preso na dita face pela cabeça de um parafuso de fixação ou umaplaca de fixação.

10. Método de prender uma lâmina cortante de material de PCDem uma ferramenta de corte, a lâmina cortante tendo pelo menos um gumecortante formado na face de PCD da lâmina, em que a lâmina cortante éprovida com pelo menos um sulco dentro do substrato de segunda fase e alâmina é fixada contra um ressalto ou ressaltos interengatáveis providos naferramenta, de modo que o(s) sulco(s) e ressalto(s) é(são) mutuamente inte-rengatado(s).

11. Método de acordo com a reivindicação 10, em que o dito pe-Io menos um sulco estende-se substancialmente normal com o gume cortan-te da lâmina para toda a largura da lâmina e a lâmina é ajustavelmente mon-tada no ressalto ou ressaltos pelo movimento da lâmina ao longo do(s) res-salto) pelo meio ajustador provido na ferramenta.

12. Método de acordo com a reivindicação 10 para prender umalâmina cortante tendo uma pluralidade de gumes cortantes, em que o gumede lâmina pode ser mudado ou a lâmina mudada simplesmente pela remo-ção da lâmina da ferramenta e relocalização da dita lâmina ou uma outralâmina idêntica no(s) ressalto(s), para prover um novo gume cortante, com osulco(s) e ressalto(s) mutuamente inter-engatando-se, assegurando o re-alinhamento do dito gume cortante.