BRPI0717368A2

BRPI0717368A2 - Ferramentas de corte e métodos para produzir uma ferramenta de corte helicoidal e um ângulo de inclinação axial positivo na ponta de broca de uma ferramenta de corte helicoidal.

Info

Publication number: BRPI0717368A2
Application number: BRPI0717368-7A
Authority: BR
Inventors: Michael D Shultz; Stephen M George; Raymond E Moring; David L Ford
Original assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2006-11-28
Filing date: 2007-11-28
Publication date: 2013-10-22
Also published as: CN101534983A; AU2007340185A1; EP2086708B1; RU2009124455A; RU2455127C2; WO2008082822A3; WO2008082822A2; EP2086708A4; US20070160437A1; EP2086708A2; US7832966B2

Description

FERRAMENTAS DE CORTE E MÉTODOS PARA PRODUZIR UMA FERRA- MENTA DE CORTE HELICOIDAL E OM ÂNGULO DE INCLINAÇÃO AXIAL POSITIVO NA PONTA DE BROCA DE UMA FERRAMENTA DE

CORTE HELICOIDAL

Antecedentes da Invenção Campo da Invenção

A invenção refere-se a uma ferramenta destinada a criar um furo de fundo chato em um material de esto- que .

Antecedentes

Para muitas aplicações, pode ser desejável for- mar um furo em um substrato de peça a usinar que termi- ne em uma superfície de fundo chato. Muitos foram os tipos de ferramentas de corte e sistemas de perfuração desenvolvidos para criar furos dotados de fundos cha- tos .

Algumas ferramentas de corte na técnica anteri- or utilizam um tipo de broca para iniciar esse furo, e então usam uma segunda ferramenta de cortar metal para 2 0 produzir o fundo chato desejado no furo.

As ferramentas de corte da técnica anterior que foram projetadas para cortar furos com o fundo chato têm várias deficiências. Algumas brocas de para furos de fundo chato têm traçados de arestas de corte que po- derão formar um furo de fundo chato, mas estas configu- rações de brocas resultaram em uma área, ponto ou linha enfraquecida onde estas brocas da técnica anterior oca- sionalmente se quebrariam ou seriam fraturadas. Em ou- tras brocas de corte de fundo chato da técnica anteri- or, as brocas eram configuradas de forma tal que as a- paras provenientes do processo de perfuração não eram formadas eficientemente, provocando desgaste excessivo e problemas de controle das aparas. Adicionalmente, a natureza destas arestas de corte resultou em altas for- ças de corte, especificamente no empuxo axial.

Sumário da Invenção A presente invenção refere-se a uma configura- ção de broca helicoidal que permite realizar a usinagem de furos com o fundo substancialmente chato. As brocas da invenção compreendem um elemento de corpo alongado dotado de um eixo longitudinal, uma parte dianteira a- canalada com uma extremidade cortante e uma parte de espiga cilíndrica traseira para montagem à máquina ro- tativa. A broca helicoidal é configurada para ser a- cionada rotativamente em torno do eixo longitudinal ou para ter a peça a usinar ser giratória, ou para o ele- mento de corpo e a peça a usinar girarem em relação um 2 0 ao outro. Na extremidade de corte do elemento de cor- po, existem pelo menos duas arestas de corte que ficam orientadas simetricamente nos lados opostos do eixo de rotação da broca. Cada aresta é dotada de pelo menos uma primeira e segunda parte de aresta de corte, com a primeira parte de aresta de corte estendendo-se radial- mente a partir de uma posição adjacente ao eixo longi- tudinal ou de rotação do corpo até uma segunda parte de aresta de corte, e a segunda parte de aresta de corte estendendo-se radialmente para fora até pelo menos a- proximadamente perto da margem na circunferência radial externa da broca.

De acordo com uma concretização da invenção, a primeira e segunda parte de arestas de corte formam uma superfície contínua que proporciona resistência e esta- bilidade da ferramenta. A altura das segundas partes de arestas de corte de cada uma das arestas de corte permanece relativamente consistente ao longo da hori- zontal para a formação de um furo de fundo geralmente chato. Na concretização, um ponto central é definido por duas superfícies de pico inclinadas. Uma aresta em cinzel reta central é formada pela interseção das duas superfícies inclinadas. A primeira parte de aresta de corte estende-se a partir da aresta em cinzel até à se- gunda parte de aresta de corte. As superfícies de pico são orientadas segundo um ângulo gama com relação à ho- rizontal. A parte pontiaguda central da broca forma um recesso cônico localizado centralmente na parede de 2 0 fundo do furo.

Na invenção, a tensão na parte central da fer- ramenta de corte helicoidal é limitada pela aresta em cinzel e primeira parte da aresta de corte perto da parte central que tem uma geometria equilibrada. A ge- ometria equilibrada da broca helicoidal também impede a broca de oscilar e de criar desvios no furo que está sendo formado.

Sulcos são formados em associação com a primei- ra e segunda aresta de corte para remoção das aparas de material cortadas pelas arestas de corte. Os sulcos podem ser formados com uma inclinação positiva para fá- cil itar a formação da apara. Alternativamente, o sulco pode ter uma superfície de inclinação variável, em que a superfície ângulo de inclinação da parte de aresta de corte adjacente ao eixo central é negativa e positiva no sentido da parte radialmente mais externa da aresta de corte próximo da circunferência externa da broca. Considera-se que o ângulo de inclinação das partes de aresta de corte, poderá ser angulado ao longo do com- primento das arestas de corte de acordo com o que é am- plamente conhecido na técnica. Opcionalmente, rompen- tes tais como entalhes, poderão ser cortados nas ares- tas de superfície de corte da broca para fundo chato para permitir melhor controle de aparas em determinados grupos de materiais, como é bem conhecido na técnica.

Em outra concretização da invenção, as arestas de corte adjacentes à aresta em cinzel são curvilíneas 2 0 e a aresta em cinzel mescla-se com as arestas de corte adjacentes.

De acordo com outra concretização, a aresta em cinzel é dividida por uma linha bissetriz imaginária e o ângulo de inclinação das arestas de corte adjacentes à aresta em cinzel em cada lado da linha bissetriz é positiva.

Ainda em outra concretização, o comprimento da aresta em cinzel é muito curta em relação ao diâmetro externo da ferramenta de corte para proporcionar esta- bilidade para a ferramenta de corte quando ela entra na peça a usinar.

Constitui um objetivo da presente invenção pro- porcionar uma broca que pode ser feita de uma maneira de custo efetivo e que pode usinar furos de fundo chato eficientemente e com precisão.

Estes e outros objetivos e vantagens da inven- ção, bem como os detalhes de concretizações ilustrati- vas, serão mais plenamente compreendidos a partir do relatório seguinte e dos desenhos.

Descrição Breve dos Desenhos A Figura 1 é uma vista de topo da extremidade de corte de uma broca helicoidal da técnica anterior para cortar um furo de fundo chato.

A Figura 2 é uma vista lateral tomada ao lon- go de uma linha geralmente perpendicular e dentro do mesmo plano horizontal que a aresta de corte principal e segunda parte de aresta de corte da extremidade de 2 0 corte de uma broca helicoidal da presente invenção.

A Figura 3 é uma segunda vista lateral da broca ilustrada na Figura 2, tomada ao longo de uma li- nha paralela à aresta de corte principal e dentro do mesmo plano horizontal da aresta de corte principal de uma broca helicoidal.

A Figura 3a é uma vista detalhada ampliada da parte de ponta mais dianteira da broca helicoidal ilus- trada na Figura 3. A Figura 4 é uma vista de topo da extremidade de corte da broca para fundo chato ilustrada na Figura 2 .

A Figura 5 é uma vista de topo da extremidade de corte de uma broca para fundo chato de acordo com uma segunda concretização da invenção em apreço.

A Figura 6 é uma vista ampliada da vista de topo ilustrada na Figura 5.

A Figura 7 é uma vista seccional parcial, to- mada ao longo das setas "7-7" na Figura 5.

A Figura 8 é uma vista lateral da broca ilus- trada na Figura 5, tomada ao longo das setas "8-8" na Figura 5.

A Figura 9 é uma vista lateral tomada ao lon- go das setas "9-9" na Figura 5.

A Figura 10 é uma vista em perspectiva da ferramenta ilustrada na Figura 5.

A Figura 11 é outra vista em perspectiva da ferramenta ilustrada na Figura 5.

A Figura 12 é uma vista lateral de uma ponta de broca substituxvel que incorpora pelo menos uma con- cretização da presente invenção.

Descrição Detalhada da Invenção A broca helicoidal da invenção compreende um corpo alongado, de uma maneira geral cilíndrico, que tem um eixo longitudinal, uma parte sulcada dianteira com uma extremidade de corte e uma parte de espiga ci- líndrica traseira (não ilustrada) para montagem em uma máquina rotativa, tal como é amplamente conhecido na técnica. A Figura 2 ilustra a extremidade de corte di- anteira da broca da invenção tendo uma parte de corpo principal de broca de metal duro, tal como aço rápido, carboneto cementado, ou assemelhado, e formada de um modo geral como uma forma de haste que é dotada de um eixo central longitudinal A-A.

Uma broca da técnica anterior para formar furos de fundo chato está ilustrada na Figura 1. Nessas bro- cas de fundo chato da técnica anterior, as arestas de corte 20, 2 0 são lineares e estendem-se horizontalmente para fora na direção radial para a margem 17 na borda circunferencial externa da broca. As brocas de fundo chato da técnica anterior têm um ponto central formado por duas superfícies de pico 24 inclinadas ascendente- mente a partir da horizontal. As superfícies de pico inclinadas ascendentemente 24 cruzam-se no e adjacentes ao eixo central longitudinal da broca para formarem uma aresta em cinzel 23. As linhas hachuradas na Figura 1 representam uma segunda superfície de adelgaçamento 18 formada por um rebolo durante a manufatura da broca he- licoidal. Uma primeira superfície de adelgaçamento es- tende-se paralela ao eixo central da broca e, portanto, não está representada na Figura 1. A primeira superfí- cie de adelgaçamento é uma superfície plana chata que se estende para trás e de uma maneira geral paralela ao eixo central até ela cruzar com a segunda superfície de adelgaçamento 18. A aresta formada por uma interseção da superfície de pico 24 e a primeira superfície de a- delgaçamento define a primeira parte interna 21 da a- resta de corte. As arestas de corte 20, 2 0 incluem a primeira parte interna da aresta de corte 21 que se es- tende a partir da aresta em cinzel 23 até uma segunda parte de aresta de corte 22. A segunda parte 22 da a- resta de corte é linear e estende-se a partir de uma interseção com a primeira parte interna 21 da aresta de corte para fora para a circunferência externa da broca 17. A primeira parte 21 da aresta de corte é orientada segundo um ângulo beta (β) com relação à segunda parte 22 da aresta de corte quando observada ao longo de uma vista de topo tomada ao longo do eixo central. O ângu- lo beta (β) na técnica anterior está tipicamente dentro da faixa de 140 graus a 170 graus. A interseção entre a primeira parte de aresta de corte 21 e a segunda par- te de aresta de corte 22 é facilmente discernível como uma aresta aguçada.

A broca helicoidal da presente invenção, para a qual uma concretização está ilustrada nas Figuras 2-4, é configurada para ser acionada rotacionalmente em tor- no do eixo longitudinal A-A ou ter a peça a usinar ro- dando, ou então o elemento de corpo e a peça a usinar rodam em relação um ao outro. 0 corpo principal da broca fica disposto de forma tal que é formada uma ex- tremidade de corte na extremidade externa de uma espiga e com dois sulcos de descarga de aparas 32, 32. Os sulcos 32 são formados a partir da ponta da extremidade de corte e estendem-se para trás até um ponto adjacente à parte de espiga de sujeição da broca. Os sulcos 32, 32 são simétricos e ficam a intervalos iguais na dire- ção circunferencial e axial, e um par de arestas de corte simétricas 30, 3 0 são formadas ao longo da crista de interseção onde superfícies de parede de sulco dian- teiras 33, 33 se cruzam com o flanço de topo 34. O flanco de topo 34 é simétrico e tem seções de superfí- cie dianteiras 34a e seções de superfície traseiras 34b nos lados opostos da broca. As arestas de corte 30, 3 0 são similarmente simétricas com relação ao eixo central e rotacional A-A da broca. A primeira parte de aresta de corte 36 estende-se radialmente para dentro no sen- tido de uma crista de cinzel em linha reta 41. A ares- ta reta em cinzel 41 é formada pelas superfícies de pi- co que se cruzam 45. Cada aresta de corte tem pelo me- nos uma primeira parte de aresta de corte curvilínea 36 e uma segunda parte reta de aresta de corte 35, com a primeira parte de aresta de corte curvilínea 36 esten- 2 0 dendo-se radialmente da aresta reta central em cinzel 41 para a segunda parte reta de aresta de corte 35, e a segunda parte de aresta de corte 3 5 estendendo-se radi- almente para fora, para pelo menos aproximadamente per- to da margem externa 3 9 na circunferência radial exter- na da broca. A segunda parte reta 35 estende-se radi- almente para for a para uma terceira parte externa de aresta de corte 37. A terceira parte externa de aresta de corte 37 estende-se radialmente para fora a partir da segunda parte reta 35 para a margem de broca 3 9 e axialmente para trás. A segunda parte reta 35, quando olhada a partir do lado como na Figura 2, é perpendicu- lar ao eixo central A-A e constitui um aspecto impor- tante para executar um furo de fundo chato. 0 compri- mento da aresta em cinzel 41 em comparação com o diâme- tro da broca é projetado para se situar aproximadamente entre 1%-10% do diâmetro da broca.

O traçado simétrico descrito anteriormente das arestas de corte 30, 30 facilita enormemente a estabi- lidade no uso do sistema de perfuração. Esta caracte- rística é conseguida pela geometria neutra ou equili- brada das superfícies de corte, o que diminui signifi- cativamente qualquer tendência do sistema de perfuração oscilar em uso.

As seções dianteiras de superfície de flanco de topo 34a imediatamente adjacentes a todas as partes da aresta de corte 30 são orientadas em um primeiro ângulo de incidência como é bem conhecido na técnica de entre 2 0 5 graus e 2 0 graus, ou cerca de 10 graus. As seções traseiras de superfície de flanco de topo 34b são ori- entadas em um segundo ângulo de incidência maior do que as seções dianteiras de flanco de topo 34a. As seções de superfície traseira de flanco de topo 34b são orien- tadas sob um segunda ângulo de incidência situado entre 2 0 graus a 50 graus, 25 graus a 4 0 graus, ou a cerca de 3 0 graus. Na concretização ilustrada, a primeira parte de aresta de corte 36 é convexa e tem um raio de curvatura geralmente constante "R" quando tomado a par- tir de uma vista de topo ao longo do eixo central, quando observado na Figura 4. A curva convexa que re- presenta a primeira parte de aresta de corte 36 na Fi- gura 4 tem um raio de curvatura R ajustado para a faixa de oito 8% do diâmetro externo da broca, XD, até vinte 2 0% do XD quando observado a partir de uma vista de to- po tomada ao longo do eixo central da broca. O raio de curvatura "R" é da maior importância para a opera- ção/vida/função da ferramenta. O raio, R, elimina a transição brusca entre arestas de corte, de maneira que a ruptura da aresta de corte pode ser impedida segura- mente independentemente das condições de perfuração. Alternativamente, considera-se que a primeira parte de aresta de corte pode ser de outras geometrias curvilí- neas convexas diferentes de uma forma convexa que tem um raio de uma maneira geral constante.

A broca é conformada por adelgaçamento na ex- tremidade de corte da broca. 0 adelgaçamento é aplica- 2 0 do a uma parte de núcleo central espessa na ponta do corpo principal da broca e uma primeira parte de aresta de corte curvilínea 36 é formada pelo adelgaçamento, a primeira parte de aresta de corte 36 estende-se a par- tir da aresta central em cinzel 41 até à segunda parte reta de aresta de corte 35. Observa-se, nesta concre- tização, a primeira parte de aresta de corte 36 não se estende até ao centro da broca. A primeira parte 36 da aresta de corte é formada em uma posição levemente a- fastada em relação ao eixo central da broca para redu- zir o enfraquecimento do centro da broca causado pela concentração de tensão.

As superfícies de adelgaçamento na ponta da broca da presente invenção ilustrada nas Figuras 2- 4 estendem-se do núcleo central da broca até à parede la- teral 49 da broca. A primeira superfície de adelgaça- mento 3 8 estende-se desde o lado traseiro do sulco de descarga de apara 32 até à superfície traseira de flan- co de topo 34b quando observada a partir de uma vista de topo tomada ao longo do eixo central da broca, Figu- ra 4 . De acordo com uma concretização da invenção, i- lustrada nas Figuras 2-4, a superfície de adelgaçamento 3 8 fica disposta para estender-se da parede lateral circunferencial externa 49 até ao núcleo central da broca próximo do eixo central da broca.

Cada adelgaçamento nos lados opostos do eixo central é composto de duas superfícies de adelgaçamen- to, primeira superfície de adelgaçamento 38 e segunda superfície de adelgaçamento 44; quando observada na Fi- gura 2, a segunda superfície de adelgaçamento 44 esten- de-se basicamente paralela ao eixo central da broca. Considera-se, em uma concretização alternativa da in- venção, que a segunda superfície de adelgaçamento 44 pode ser levemente angulada para a frente ou para trás com relação à direção de corte da broca para proporcio- nar uma inclinação negativa ou positiva. A primeira parte de aresta de corte 36 é formada ao longo da cris- ta de intersecção onde a segunda superfície de adelga- çamento 44 cruza-se com a superfície de pico 45. A primeira superfície de adelgaçamento 44 estende-se ge- ralmente para baixo até uma dobra 4 6 formada com a se- gunda superfície de adelgaçamento 38. A primeira su- perfície de adelgaçamento 44 não é um plano chato, mas é uma superfície convexa tal como mais bem representada pela linha 36 na Figura 4 (observe-se que a linha 36 representa a parte de aresta de corte formada onde a primeira superfície de adelgaçamento 44 se cruza com as superfícies de pico 45).

A segunda superfície de adelgaçamento 38 é cha- ta e plana. A superfície plana chata do segundo adel- gaçamento 3 8 é orientada sob um ângulo para trás cons- tante fi, φ, com relação a um plano que se cruza com o eixo central A-A da broca. De acordo com uma concreti- zação da invenção, o plano que se cruza com o eixo lon- gitudinal A-A também é paralelo à segunda parte de a- resta de corte 35, muito embora este plano que se cruza 2 0 com o eixo central não precise ser paralelo às segundas partes de aresta de corte 35. A segunda superfície de adelgaçamento 38 é inclinada para trás sob um ângulo fi, φ, entre 30 e 50 graus, alternativamente, entre 40 graus to 45 graus, ou poderá ser de cerca de 4 5 graus. Deverá ser apreciado que a segunda superfície de adel- gaçamento 38 poderá ser configurada diferentemente de chata e plana.

Uma aresta de flanco 43 representa um limite superior do adelgaçamento. Esta é a posição do primei- ro contacto entre a roda de esmeril e a broca durante o processo de esmerilhamento. A aresta de flanço 43 é definida como a intersecção entre a segunda superfície de adelgaçamento 38 e a secção de superfície traseira de flanço de topo 34b. A aresta de flanço 43 é orien- tada segundo um ângulo teta, Θ, com relação a uma ares- ta em cinzel 41, vide FIG. 4. 0 ângulo teta, Θ, é es- tabelecido entre a faixa que varia de 75 graus até 105 graus, ou dentro da faixa de 85 graus até 95 graus ou a cerca de 90 graus (tal como ilustrado).

Em uma geometria de corte da invenção, a natu- reza oposta das superfícies de flanco de topo simétri- cas e arestas de corte 30, 3 0 associadas pode criar um problema significativo para a formação desejada de um furo de fundo chato. Para se formar um furo de fundo verdadeiramente chato, a altura das arestas de corte 30, 3 0 deve permanecer constante o tempo todo até ao eixo central A-A. Se qualquer das superfícies de flan- 2 0 co de topo simétricas opostas 34a, 34b em cada lado da broca que define a aresta de corte 3 0 estender-se além do eixo de rotação A-A, será evidente que essa parte de qualquer uma destas superfícies de flanco opor-se-á à rotação da broca no local onde essa superfície de flan- co se estende além do eixo central A-A.

Na presente invenção, este problema é superado pela formação das superfícies de pico opostas que se inclinam levemente para cima 45. As superfícies de pi- co 4 5 estendem-se a partir do eixo central A-A de uma maneira geral radialmente para fora e para trás. A ba- se de cada superfície de pico 45 cruza-se com a seção dianteira de flanco de topo 34a na linha 31. Uma su- perfície de pico inclinada para cima 45 está associada com cada uma das superfícies de flanco de topo 34a, 34a e arestas de corte 30, 30. Na Figura 2, encontra-se ilustrada a primeira parte de aresta de corte 36 asso- ciada com a superfície de pico 45, onde o ângulo gama, γ, representa o ângulo de inclinação da superfície de pico 45 e primeira parte de aresta de corte 36 associa- da em relação à segunda parte reta 3 5 da aresta de cor- te (a horizontal) . A aresta de corte 3 0 em um lado do eixo de rotação é simétrica com a aresta de corte 3 0 no lado oposto do eixo de rotação A-A. Na presente con- cretização, as superfícies de pico 45 são orientadas segundo o mesmo ângulo gama, y, com relação à horizon- tal (segunda parte reta de aresta de corte 35 ilustrada na Figura 2). 0 ângulo gama, y, encontra-se dentro da faixa situada entre 10 graus e 25 graus, alternativa- mente 25 graus até 45 graus ou cerca de 15 graus.

Tal como ilustrado na Figura 2, e conforme des- crito anteriormente, a invenção tem um pequeno ponto de perfuração próximo da parte central da broca. A cria- ção de um pequeno ponto central ou ponto de perfuração no centro do furo de fundo chato aperfeiçoa a estabili- dade e resistência da ferramenta. Pelo aumento do ân- gulo gama, γ, desta parte pontiaguda, a partida, esta- bilidade e redução na oscilação da broca pode ser aper- feiçoada conforme desejado pela configuração do ângulo gama, γ, tal como requerido para várias aplicações. O aumento do ângulo gama, γ, geralmente aperfeiçoa a par- tida, estabilidade e redução de oscilação da broca, mas também enfraquece a ponta pontiaguda da broca.

A concepção da parte de núcleo central da in- venção tal como descrita anteriormente faz com que as duas arestas de corte 30, 3 0 sejam substancialmente contínuas com a aresta reta em cinzel 41. As partes de aresta de corte 36, 36, juntamente com a aresta em cin- zel da invenção, de uma maneira geral recorta a geome- tria do furo em vez de remover a parte central do furo indesejavelmente por esmerilhamento como ocorre nas brocas da técnica anterior.

Outro benefício significativo da geometria de corte associada com o sistema de perfuração e inserto de broca de acordo com a presente invenção é encontrado na facilidade relativa de manufatura. Na concretização 2 0 da invenção, as superfícies de adelgaçamento 38, 44 po- dem ser formadas por um processo de esmerilhamento de uma etapa utilizando-se uma roda de esmerilhar. A su- perfície de adelgaçamento ilustrada pela seção hachura- da da aresta de corte da broca da técnica anterior i- lustrada na Figura 1 é formada por um esmerilhamento linear de "uma etapa" utilizando-se uma roda de esmeri- lhar típica amplamente conhecida na técnica. A super- fície de adelgaçamento da invenção é realizada por um esmerilhamento de "uma etapa" composto que começa com um esmeri lhament o linear que se inclina para trás ini- cial, continuando imediatamente em um esmerilhamento curvilíneo para trás dirigido para fora em relação ao eixo central da broca.

Como pode ser compreendida, a geometria de cor- te exposta retro permite uma redução no comprimento da aresta em cinzel sem comprometer a eficiência da ferra- menta. Uma vez que a aresta em cinzel não é uma aresta de corte verdadeira, ela realiza esmerilhamento e ex- trusão em vez de cortar material. A geometria exposta substitui a maior parte da aresta em cinzel por uma a- resta de corte, reduzindo assim enormemente o empuxo necessário para perfurar apropriadamente. A terceira parte de aresta de corte externa 3 7

tal como ilustrada na Figura 2 pode ser curvilínea e ter um raio de rotação. Este traçado de broca tal como ilustrado na Figura 2 resultará em usinagem de um furo broqueado dotado de um canto arredondado. Considera-se 2 0 que a terceira parte externa de aresta de corte 3 7 po- de, em vez disso, ser chanfrada de forma que os furos broqueados da broca podem em vez disso ser chanfrados de forma a terem uma superfície de fundo com um aro chanfrado e, torno de sua circunferência. Considera-se igualmente que outra concretização da broca poderá não ter uma terceira parte de aresta de corte 37, mas pode consistir apenas de uma primeira parte de aresta de corte 36 e uma segunda horizontal parte de aresta de corte reta 35 que se estende radialmente para fora a partir da primeira parte de aresta de corte 3 6 até à margem extrema 37 da broca formando nesse ponto uma a- resta viva.

A aresta em cinzel 41 dotada de uma configura-

ção reta com uma primeira parte de aresta de corte 36 curvilínea adjacente à mesma proporciona eficiência a- dicional na operação de corte.

Com relação às Figuras 5-12, nas quais será ex- posta uma segunda concretização da invenção em apreço, deverá ser apreciado que partes semelhantes da broca discutida anteriormente manterão os mesmos números de item de referência e estas partes não serão novamente discutidas extensamente. De particular relevância, a Figura 5 é uma vis-

ta semelhante àquela anteriormente apresentada na Figu- ra 4, mas a aresta em cinzel 141 é muito mais curta em relação ao diâmetro externa de ferramenta do que a a- resta em cinzel 41 discutida anteriormente. A vista am- pliada da Figura 5 encontrada na Figura 6 ressalta este aspecto. Adicionalmente, tal como será discutido, a primeira parte de aresta de corte curvilinea 13 6 tem um ângulo de inclinação axial positivo.

A ferramenta de corte 100, geralmente cilíndri- 2 5 ca, é dotada de um eixo longitudinal A-A (FIG. 8) o qual na Figura 6 é o centro da ferramenta de corte ci- líndrica 100. A primeira superfície de pico 45a e a segunda superfície de pico 4 5b cruzam-se e ficam geral- mente adjacentes ao eixo central A-A e cruzam-se para formarem a aresta em cinzel 141. Uma linha bissetriz imaginária 102 estende-se radialmente através do eixo central AA, perpendicular à aresta em cinzel 141, e de- fine uma primeira metade de ferramenta 103 em um lado da linha bissetriz 102 e uma segunda metade 104 no ou- tro lado da linha bissetriz 102.

Cada metade de ferramenta 103, 104 é dotada de uma primeira parte de aresta de corte curvilínea 136 que se estende radialmente a partir da aresta em cinzel 141 e uma segunda parte de aresta de corte 13 5 que se estende radialmente para fora a partir da primeira par- te de aresta de corte 136. Quando observada a partir da extremidade de corte 102 (Figura 8) a aresta em cin- zel 141 é encurvada para se fundir com a primeira ares- ta de corte curvilínea 136 da primeira metade de ferra- menta 103 e a primeira aresta de corte curvilínea 13 6 da segunda metade de ferramenta 104. Deverá ser com- preendido quando se observa a Figura 6 que a aresta em cinzel 141 funde-se suavemente com a primeira aresta de corte curvilínea 136 da primeira metade de ferramenta 103 e a primeira aresta de corte curvilínea 136 da se- gunda metade de ferramenta 104 para proporcionar um co- nector em forma de "s" contínuo entre cada uma das pri- meiras arestas de corte curvilíneas.

De particular interesse na invenção em apreço é o fato de que a primeira parte de aresta de corte cur- vilínea 136 adjacente à aresta em cinzel 141 de cada metade de ferramenta 103, 104 cada uma tem superfícies adjacentes que definem um ângulo de inclinação axial positivo. Em particular, a segunda superfície de adel- gaçamento 144 serve como a face de inclinação para a primeira parte de corte curvilínea 136. Deverá ser a- preciado que o ângulo de inclinação axial positivo X entre a segunda superfície de adelgaçamento 144 e o ei- xo central AA pode estar situado entre 1-15 graus e preferentemente é de 5 graus. Adicionalmente, o comprimento L da aresta em

cinzel 141 é curto em relação ao diâmetro externo XD da ferramenta de corte 200. Em particular, o comprimento L da aresta em cinzel 141 pode estar entre 1% e 4%, preferentemente 2,5%, do diâmetro externo XD da ferra- menta de corte 100.

A Figura 5 ilustra um raio de curvatura R da primeira aresta de corte curvilínea 136 e este raio de curvatura R pode estar entre cerca de 8% até 20% do diâmetro externo XD da ferramenta 200. Tal como men- 2 0 cionado anteriormente com relação à Figura 6, a aresta em cinzel 141 é encurvada para se fundir com a primeira parte curvilínea da aresta de corte 136 tanto da pri- meira metade de ferramenta 103 quanto da segunda metade de ferramenta 104. Como um resultado, a aresta em cin- zel 141 e a primeira parte curvilínea da aresta de cor- te 13 6 assume ela própria uma forma de "s". Esta forma de us", juntamente com o ângulo X de inclinação axial positivo da primeira parte curvilínea de aresta de cor- te 136 proporciona uma capacidade aumentada de centrar a ferramenta de corte e também proporciona estabilidade adicional para a ferramenta de corte.

As Figuras 9-11 acrescentam clareza adicional à descrição da ferramenta 100. Nas duas concretizações da ferramenta até agora descritas, a ferramenta foi a- presentada como uma broca sólida. A Figura 12 ilustra uma ponta de broca removível 205 que é dotada de aspec- tos idênticos àqueles discutidos com relação à Figura 5, com a exceção da ranhura de remoção de ferramenta 210, que poderá ser ou não incluída com a invenção em apreço. Entretanto, deverá ser observado que a ponta de broca de ferramenta 205 tem um ressalto 215 e uma espiga 220 com um piloto 225 que são recebidos dentro de partes cooperantes de uma espiga de broca (não ilus- trada) . Essas concepções para se conjugar uma ponta de broca removível 205 com a haste de uma broca são ampla- mente conhecidas daqueles versados na técnica; entre- tanto os requerentes desejam esclarecer que a concepção 2 0 aqui exposta pode ser aplicada a brocas sólidas, bem como a pontas de broca removíveis 2 05 usadas com hastes de brocas.

Tal como discutido anteriormente, a ferramenta de corte 100 tem uma aresta em cinzel 141 com primeiras partes de arestas de cortes curvilíneas 136 que formam um ângulo X de inclinação positivo com o eixo longitu- dinal A-A da ferramenta 100. Um método para produzir este ângulo de inclinação positivo X é compreendido de produzir a primeira parte de aresta de corte 13 6 com pelo menos uma passagem da roda de esmeril começando com um esmerilhamento linear inicial a partir da super- fície de pico 45 em uma direção para trás para fora em relação ao eixo longitudinal A-A e continuando-se em uma direção de esmerilhamento curvilínea para trás em relação ao eixo longitudinal A-A da ferramenta 100 para formar a primeira parte de aresta de corte curvilínea 136 adjacente à aresta em cinzel 141 com uma superfície de inclinação positiva. Este processo é realizado com pelo menos uma passagem de uma roda de esmeril em uma passagem de uma etapa da roda de esmeril. Adicional- mente, a pelo menos uma passagem da roda de esmeril produz tanto a primeira superfície de adelgaçamento 138 quanto a segunda superfície de adelgaçamento 144.

É igualmente possível produzir esta ferramenta de corte sem a aresta em cinzel tendo uma superfície de inclinação positiva, mas com a aresta em cinzel 141 fundida suavemente com a primeira parte de aresta cur- vilínea 136 para produzir uma forma "s" suave.

A ferramenta de corte 100 descrita neste con- texto produziu aproximadamente 3 8% mais furos do que uma broca convencional desprovida destes recursos. Em particular, uma broca refrigerada internamente girando a 80 metros (262 pés) de superfície por minuto e ali- mentada a 0,127 mm/rotação (0,005 de polegada/rotação) em uma peça a usinar de aço 434 0, foi usada para produ- zir um diâmetro de furo de 15,8 mm (0,625 de polegada) a uma profundidade de 15,8 mm (0,625 de polegada). Es- ta broca produziu aproximadamente 4.000 furos enquanto uma broca convencional produziu aproximadamente 2.500 furos antes de falhar. Adicionalmente, esta broca re- quereu menos torque e potência para operação.

A broca de fundo chato da presente invenção po- de ser manufaturada a partir de materiais tais como aço rápido HSS, carboneto e outros materiais conhecidos na técnica como tendo propriedades similares de dureza e retenção de afiação da aresta. Estes materiais de base podem ser então revestidos com materiais de revestimen- to duros, tais como nitrito de titânio (TiN), carboni- trito de titânio (TiCN), e nitrito de titânio alumínio (TiAlN) para aumentar mais as qualidades de dureza e retenção de aresta ou outros revestimentos adequados. Várias combinações destes e de outros materiais de base e revestimentos adequados podem ser usados para se a- daptarem a numerosas aplicações.

A broca de corte de fundo chato pode ser usada 2 0 para formar furos de fundo chato em muitas aplicações por todas as indústrias. Por exemplo, a broca da pre- sente invenção pode ser usada para formar furos de fun- do cego em aparelhagem de perfurar de exploração de fu- ros descendentes, tais como expostos na patente US nú- mero 3.788.409. Os furos cegos recebem botões compac- tos feitos a partir de carboneto ou algum outro materi- al duro. Os botões são tipicamente ajustados com mon- tagem forçada nos furos de fundo cego. É desejável ter um furo de fundo chato que coopere com uma superfície de fundo chato do compactado. O encontro da superfície compacta chata com a superfície chata de fundo do furo cego limita as concentrações de tensões potenciais que de outro modo poderiam apresentar-se em conseqüência das superfícies de contacto que têm formas irregulares. As superfícies conjugadas são submetidas a tensões e forças substanciais provocadas pelo impacto dos botões contra o material terroso durante as operações de per- furação. É desejável ter uma parte de aresta chanfrada ou arredondada em torno da circunferência do fundo cha- to circular.

Outras aplicações, concretizações e variações para as concretizações expostas neste contexto serão evidentes para aqueles versados na técnica e poderão ser realizadas sem escapar do espírito e escopo da in- venção conforme definido nas reivindicações anexas.

Claims

1. Ferramenta de corte geralmente cilíndrica para produzir um furo de fundo chato, sendo a dita fer- ramenta dotada de um eixo central e uma extremidade de corte, caracterizada por a dita extremidade de corte compreender: a) uma primeira superfície de pico e uma segun- da superfície de pico que se cruzam no e geralmente ad- jacentes ao dito eixo central e formando uma aresta em cinzel, em que uma linha bissetriz estende-se radial- mente através do eixo central perpendicular à aresta em cinzel e define uma primeira metade de ferramenta em um lado da linha bissetriz e uma segunda metade de ferra- menta no outro lado da linha bissetriz, e b) em que cada metade de ferramenta tem uma primeira parte de aresta de corte curvilínea formada pela interseção de uma primeira superfície de adelgaça- mento e uma superfície de pico, a dita primeira parte de aresta de corte curvilínea estendendo-se radialmente a partir da dita aresta em cinzel, e uma segunda parte de aresta de corte que se estende radialmente para fora a partir da dita primeira parte de aresta de corte em que, quando observada a partir da extremidade de corte, a dita aresta em cinzel funde-se para formar uma tran- sição suave com a dita primeira parte de aresta de cor- te curvilínea.

2. Ferramenta de corte, de acordo com a rei- vindicação 1, caracterizada por, quando observada a partir da extremidade de corte, a aresta em cinzel fun- de -se com a primeira parte de aresta de corte curvilí- nea da primeira metade de ferramenta e a primeira parte de aresta de corte curvilínea da segunda metade de fer- ramenta para proporcionar um conector em forma de "s" contínuo entre cada uma das primeiras partes de aresta de corte curvilíneas.

3. Ferramenta de corte, de acordo com a rei- vindicação 1, caracterizada por a primeira parte de a- resta de corte curvilínea de cada metade de ferramenta ter um ângulo de inclinação axial positivo.

4.Ferramenta de corte, de acordo com a rei- vindicação 3, caracterizada por o ângulo de inclinação positivo ser idêntico para cada metade de ferramenta.

5. Ferramenta de corte, de acordo com a rei- vindicação 3, caracterizada por o ângulo de inclinação positivo estar na faixa de aproximadamente 1-15 graus.

6.Ferramenta de corte, de acordo com a rei- vindicação 5, caracterizada por o ângulo de inclinação positivo ser de aproximadamente 5 graus.

7.Ferramenta de corte, de acordo com a rei- vindicação 1, caracterizada por as primeiras partes de arestas de corte curvilíneas terem um raio de curvatura entre cerca de 8 até 2 0% do diâmetro externo da ferra- menta.

8. Ferramenta de corte, de acordo com a rei- vindicação 1, caracterizada por a segunda parte de a- resta de corte ser perpendicular ao eixo longitudinal.

9. Ferramenta de corte, de acordo com a rei- vindicação 1, caracterizada por o comprimento da aresta em cinzel estar entre 1% e 4% do diâmetro externo da ferramenta de corte.

10. Ferramenta de corte, de acordo com a rei- vindicação 9, caracterizada por o comprimento de a a- resta em cinzel ser aproximadamente 2,5% do diâmetro externo da ferramenta de corte.

11. Ferramenta de corte geralmente cilíndrica para produzir um furo de fundo chato, sendo a dita fer- ramenta dotada de um eixo central e uma extremidade de corte, caracterizada por a dita extremidade de corte compreender: a) uma primeira superfície de pico e uma segun- da superfície de pico que se cruzam no e geralmente ad- jacentes ao dito eixo central e formando uma aresta em cinzel, em que uma linha bissetriz estende-se radial- mente através do eixo central perpendicular à aresta em cinzel e define uma primeira metade de ferramenta em um lado da linha bissetriz e uma segunda metade de ferra- menta no outro lado da linha bissetriz, e b) em que cada metade de ferramenta tem uma primeira parte de aresta de corte curvilínea formada pela interseção de uma primeira superfície de adelgaça- mento e uma superfície de pico, a dita primeira parte de aresta de corte curvilínea estendendo-se radialmente a partir da dita aresta em cinzel, e uma segunda parte de aresta de corte que se estende radialmente para fora a partir da dita primeira parte de aresta de corte, em que a primeira parte de aresta de corte curvilínea é dotada de uma inclinação axial positiva.

12. Ferramenta de corte, de acordo com a rei- vindicação 11, caracterizada por o ângulo de inclinação positivo estar na faixa de aproximadamente 1-15 graus.

13. Ferramenta de corte, de acordo com a rei- vindicação 12, caracterizada por o ângulo de inclinação positivo ser de aproximadamente 5 graus.

14. Ferramenta de corte, de acordo com a rei- vindicação 11, caracterizada por a aresta em cinzel ser encurvada para fundir-se com a dita primeira parte de aresta de corte curvilínea.

15. Ferramenta de corte, de acordo com a rei- vindicação 14, caracterizada por, quando observada a partir da extremidade de corte, a aresta em cinzel fun- de-se com a primeira parte de aresta de corte curvilí- nea da primeira metade de ferramenta e a primeira parte de aresta de corte curvilínea da segunda metade de fer- ramenta para proporcionarem um conector em forma de "s" contínuo entre cada uma das primeiras partes de arestas de corte curvilíneas.

16. Ferramenta de corte, de acordo com a rei- vindicação 7, caracterizada por as primeiras partes da arestas de corte curvilíneas terem um raio de curvatura entre cerca de 8 até 20% do diâmetro externo da ferra- menta .

17. Ferramenta de corte, de acordo com a rei- vindicação 11, caracterizada por a segunda parte de a- resta de corte ser perpendicular ao eixo longitudinal.

18. Ferramenta de corte, de acordo com a rei- vindicação 11, caracterizada por o comprimento da ares- ta em cinzel estar entre 1% e 4% do diâmetro externo da ferramenta de corte.

19.Ferramenta de corte, de acordo com a rei- vindicação 18, caracterizada por o comprimento da ares- ta em cinzel ser aproximadamente 2,5% do diâmetro ex- terno da ferramenta de corte.

20 . Método para produzir uma ferramenta de corte helicoidal dotada de um eixo central longitudi- nal , em que a ferramenta de corte tem uma extremidade de corte dianteira e, é dotada de pelo menos uma cane- Iura, a dita extremidade de corte tem um flanço de to- po, uma aresta de corte e uma aresta em cinzel, a dita aresta em cinzel formada na interseção de duas superfí- cies de pico inclinadas adjacentes ao dito eixo central em que o dito flanço de topo inclui seções de superfí- cie dianteiras simétricas e seções de superfície tra- seiras, a dita aresta de corte incluindo uma segunda parte de aresta de corte e uma primeira parte de aresta de corte localizada entre a dita aresta em cinzel e a dita segunda parte de aresta de corte, em que a aresta de corte adjacente a uma aresta em cinzel é encurvada, e caracterizado por o dito método compreender a etapa de: produzir a dita primeira parte de aresta de corte com pelo menos uma passagem de uma roda de esme- ril começando com um esmerilhamento linear inicial na direção para trás continuando em uma direção de esmeri- lhamento para trás curvilínea afastando-se em relação ao eixo central da ferramenta para formar uma fusão contínua entre a aresta em cinzel e as arestas de corte curvilíneas adjacentes.

21. - Método, de acordo com a reivindicação 20, 10 caracterizado por a dita pelo menos uma passagem da ro- da de esmeril ser uma passagem de uma etapa da roda de esmeril.

22. - Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado por a dita pelo menos uma passagem de uma roda de esmeril produzir uma primeira superfície de a- delgaçamento e uma segunda superfície de adelgaçamento.

23. - Método para produzir um ângulo de inclina- ção axial positivo na ponta de broca de uma ferramenta de corte helicoidal que tem um eixo central longitudi- nal, em que a ferramenta de corte tem uma extremidade de corte dianteira e tem pelo menos uma canelura, a di- ta extremidade de corte é dotada de um flanço de topo, uma aresta de corte e uma aresta em cinzel, a dita a- resta em cinzel formada na interseção de duas superfí- cies de pico inclinadas adjacentes ao dito eixo central em que o dito flanco de topo inclui secções de superfí- cie dianteira simétricas e secções de superfície tra- seiras, a dita aresta de corte incluindo uma segunda parte de aresta de corte e uma primeira parte de aresta de corte localizadas entre a dita aresta em cinzel e a dita segunda parte de aresta de corte, em que as ares- tas de corte adjacentes a uma aresta em cinzel são en- curvadas e uma aresta em cinzel forma um ângulo de in- clinação positivo com o eixo central da ferramenta, caracterizado por o método compreender a etapa de: produzir a dita primeira aresta de corte com pelo menos uma passagem de uma roda de esmeril começan- do com um esmerilhamento linear inicial na direção para trás continuando em uma direção de esmerilhamento para trás curvilíneo afastando-se em relação ao eixo central da ferramenta para formar uma aresta em cinzel com uma superfície de inclinação positiva adjacente ao mesmo.

24. Método, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado por a dita pelo menos uma passagem de uma roda de esmeril ser uma passagem de uma etapa da roda de esmeril.

25. Método, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado por a dita pelo menos uma passagem da ro- da de esmeril produzir uma primeira superfície de adel- gaçamento e um segunda superfície de adelgaçamento.

26. Método para produzir uma ferramenta de corte helicoidal dotada de um eixo central longitudi- nal, em que a ferramenta de corte tem uma extremidade de corte dianteira, e tem pelo menos uma canelura, a dita extremidade de corte tem um flanço de topo, uma aresta de corte e uma aresta em cinzel, a dita aresta em cinzel formada na interseção de duas superfícies de pico inclinadas adjacentes ao dito eixo central, em que o dito flanco de topo inclui seções de superfície dian- teiras simétricas e seções de superfície traseira, a dita aresta de corte incluindo uma segunda parte de a- resta de corte e uma primeira parte de aresta de corte localizada entre a dita aresta em cinzel e a dita se- gunda parte de aresta de corte e caracterizado por o dito método compreender a etapa de: produzir a dita primeira aresta de corte com pelo menos uma passagem de uma roda de esmeril começan- do com um esmerilhamento linear inicial na direção para trás, continuando em um esmerilhamento curvilíneo para trás dirigido em sentido de afastamento em relação ao eixo central da ferramenta de corte.

27.Método para produzir uma ferramenta de corte helicoidal, de acordo com a reivindicação 26, ca- racterizado por a dita pelo menos uma passagem de uma roda de esmeril ser uma passagem de uma etapa de uma roda de esmeril.

28.Método para produzir uma ferramenta de corte helicoidal, de acordo com a reivindicação 26, ca- racterizado por a dita pelo menos uma passagem de uma roda de esmeril produzir uma primeira superfície de a- delgaçamento e segunda superfície de adelgaçamento.

29. Método para produzir uma ferramenta de corte helicoidal, de acordo com a reivindicação 28, ca- racterizado por a dita pelo menos uma passagem de uma roda de esmeril produzir uma segunda superfície de a- delgaçamento plana e chata orientada segundo um ângulo fi para trás com relação ao eixo central.

30. Método para produzir uma ferramenta de corte helicoidal, de acordo com a reivindicação 29, ca- racterizado por o dito ângulo fi estar entre 3 0 e 5 0 graus.

31. Método para produzir uma ferramenta de corte helicoidal, de acordo com a reivindicação 26, ca- racterizado por a dita pelo menos uma passagem de uma roda de esmeril produzir uma primeira superfície de a- delgaçamento curvilínea e a dita primeira superfície de adelgaçamento ser formada substancialmente paralela ao dito eixo central.

32. Método para produzir uma ferramenta de corte helicoidal, de acordo com a reivindicação 26, ca- racterizado por a dita pelo menos uma passagem de uma roda de esmeril produzir um a primeira superfície de adelgaçamento e a dita primeira superfície de adelgaça- mento ser formada com uma configuração curvilínea.