BRPI1101605A2 - ferramenta de corte rotativa com ponta de corte de diamante policristalino - Google Patents

Abstract

FERRAMENTA DE CORTE ROTATIVA COM PONTA DE CORTE DE DIAMANTE POLICRISTALINO. Uma ferramenta de corte rotativa (20) compreende um corpo alongado disposto à volta de um eixo longitudinal (A-A), o corpo alongado incluindo uma ranhura helicoidal (32) e uma ponta de corte de diamante policristalino (22); A ponta de corte (22) compreende uma porção interna (50) que tem um ângulo de ponta interno (y) e uma porção externa (52) que tem um ângulo de ponta externo (r) diferente do ângulo de ponta interno (y).

Description

"FERRAMENTA DE CORTE ROTATIVA COM PONTA DE CORTE DE DIAMANTE POLICRISTALINO".

Este pedido reivindica prioridade ao Pedido Provisório U.S. número 61/329707 depositado em 30 de Abril de 2010, intitulado "Broca de PCD para Materiais Compósitos", cujo teor é aqui dado como integralmente incorporado por citação. ANTECEDENTES Campo da Invenção

A invenção se refere, de uma maneira genérica, a ferramentas de corte giratórias e, mais particularmente, a ferramentas de corte giratórias, tais como brocas, que têm pontas de corte de diamante policristalino (PCD). A invenção se refere ainda a um método para formar uma ferramenta de corte giratória com uma ponta de corte de diamante policristalino. Informação dos Antecedentes

Historicamente, brocas de diamante policristalino (PCD) foram formadas como brocas com pontas de faces, de ranhuras retas. Mais recentemente, as brocas PCD foram formadas com ranhuras helicoidais e geometrias de pontas mais complexas similares a brocas de carboneto sólido. Um dos usos principais de tais brocas de PCD altamente projetadas é para perfurar materiais compósitos, tais como compósitos de titânio com polímero reforçado com fibra de carbono (CFRP). As brocas usadas para cortar tais materiais necessitam uma alta resistência ao desgaste para sobreviver em CFRP ao mesmo tempo em que têm uma geometria que é eficaz para cortar titânio. Os clientes de produtos aeroespaciais que geralmente utilizam tais materiais compósitos CFRP, exigem também que a altura da rebarba da porção de titânio do material compósito perfurado seja mantida em torno de 100 micrômetros. Brocas de PCD conhecidas produzem um orifício de alta qualidade nos primeiros orifícios, mas rapidamente começam a produzir rebarbas inaceitáveis logo em seguida (tipicamente cerca de 5 orifícios ou menos). Em conseqüência, tais brocas têm de ser substituídas freqüentemente a um custo elevado.

Há, portanto, espaço para melhora em ferramentas de corte rotativos usadas para perfurar titânio-CFRP, particularmente no que diz respeito à qualidade do corte dos orifícios e à durabilidade da ferramenta de corte. SUMÁRIO DA INVENÇÃO

As deficiências da técnica anterior são abordadas por modalidades da invenção que são dirigidas a uma ferramenta de corte rotativa, uma ponta de corte de diamante policristalino para uso com uma ferramenta de corte rotativa, e um método para formar uma ferramenta de corte rotativo que tem uma ponta de corte policristalina.

Como um aspecto da invenção, é proporcionada uma ferramenta de corte rotativa. A ferramenta de corte rotativa compreende: um corpo alongado disposto à volta de um eixo longitudinal. O corpo inclui uma ranhura helicoidal e uma ponta de corte de diamante policristalino. A ponta de corte compreende: uma porção interna que tem um ângulo de ponta interno; e uma porção externa que tem um ângulo de ponta externo diferente do ângulo de ponta interno.

O ângulo de ponta externo pode ser maior do que o ângulo de ponta interno. O ângulo de ponta interno pode ser na faixa de cerca de 110 graus a cerca de 140 graus. O ângulo de ponta externo pode ser na faixa de 145 graus a cerca de 180 graus. O corpo alongado pode ser formado de um material de carboneto. O corpo alongado pode compreender: uma primeira extremidade oposta à ponta de corte; e pelo menos duas passagens refrigerantes que passam através da mesma, cada passagem refrigerante estendendo-se desde a primeira extremidade até a ponta de corte. Cada passagem refrigerante pode, em geral, ter a forma heiicoidal.

Como outro aspecto da invenção, é proporcionada uma ponta de corte de diamante policristalino para uso com uma ferramenta de corte rotativa. A ponta de corte compreende: uma porção interna que tem um ângulo de ponta interno e uma porção externa que tem um ângulo de ponta externo diferente do ângulo de ponta interno.

O ângulo de ponta externo pode ser maior do que o ângulo de ponta interno. O ângulo de ponta interno pode ser na faixa de cerca de 110 graus a cerca de 140 graus. O ângulo de ponta externo pode ser na faixa de cerca de 145 graus a cerca de 180 graus.

Como outro aspecto da invenção, é proporcionado um método para formar uma ferramenta de corte rotativa que tem uma ponta de corte de diamante policristalino. O método compreende: formar pelo menos duas passagens refrigerantes em um corpo de ferramenta geralmente cilíndrico; formar pelo menos duas passagens refrigerantes em uma porção da ponta, a porção da ponta sendo separada da porção do corpo; e acoplar a porção da ponta ao corpo da ferramenta para formar uma ferramenta de corte rotativa. A porção da ponta pode ser acoplada à ferramenta

por meio de um processo de brasagem. As pelo menos duas passagens refrigerantes podem ser formadas no corpo geralmente cilíndrico da ferramenta por um processo de extrusão. As pelo menos duas passagens podem ser formadas na porção da ponta por meio de um processo de perfuração EDM.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Uma compreensão completa da invenção pode ser obtida a partir da seguinte descrição das modalidades preferidas quando lidas em conjunto com os desenhos associados, nos quais: A FIG. 1 é uma vista lateral tomada ao longo de uma linha geralmente perpendicular e dentro do mesmo plano horizontal que as porções da primeira aresta de corte e segunda aresta de corte da extremidade de corte de uma broca helicoidal de acordo com uma modalidade não Iimitativa da presente invenção.

A FIG. 2 é uma vista de topo da extremidade de corte da broca ilustrada na FIG. 1.

A FIG. 3 é uma vista de topo da extremidade de corte de uma broca de acordo com outra modalidade não Iimitativa da presente invenção.

A FIG. 4 é uma vista ampliada da vista de topo

ilustrada na FIG. 3.

A FIG. 5 é uma vista parcial em corte transversal tomada ao longo das setas "5-5" na FIG. 3. A FIG. 6 é uma vista lateral da broca ilustrada na

FIG. 3 tomada ao longo das setas "6-6" na FIG. 3.

A FIG. 7 ilustra uma vista semi-transparente de uma broca de acordo com a técnica anterior que ilustra as passagens refrigerantes internas. A FIG. 8 ilustra uma vista semi-transparente de

uma broca de acordo com uma modalidade não Iimitativa da presente invenção que ilustra as passagens refrigerantes internas.

A FIG. 9 é uma vista de topo de uma extremidade de corte da broca ilustrada na FIG. 8. DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES PREFERIDAS

As expressões direcionais utilizadas nesse contexto, tais como, por exemplo, esquerda, direita, anterior, posterior, em cima, no fundo e derivados das mesmas, referem-se à orientação dos elementos ilustrados nos desenhos e não são limitativas das reivindicações, salvo expressamente aqui declarado. Partes idênticas são proporcionadas com os mesmos numerais de referência em todos os desenhos.

As FIGS. 1 e 2 ilustram uma porção de uma broca helicoidal exemplificativa 20 de acordo com uma modalidade não Iimitativa da presente invenção. A broca 20 é configurada para ser acionada de forma rotativa à volta de um eixo central longitudinal A-A ou para ter uma peça associada (não ilustrada) que gira, ou tanto a broca 20 como a peça giram em relação uma à outra. Com referência à FIG. 1, a broca 20 é disposta de tal modo que uma extremidade de corte 22 é formada na extremidade externa de uma haste 24. A haste 24 compreende uma primeira porção 24a preferencialmente formada de material de carboneto e uma segunda porção 24b preferencialmente formada de material de PCD disposto em ou à volta da extremidade de corte 22. As fibras de carbono contidas nos materiais compósitos são altamente abrasivas e um material de ferramenta de PCD auxilia a prolongar a vida e a agudeza da aresta da broca 20. Uma aresta aguda é crítica para minimizar danos indesejados ao material compósito usinado e, adicionalmente, minimizar a altura da rebarba quando a broca 20 sai do metal de um compósito titânio-CFRP. Uma aresta romba, em geral, causa excessiva deslaminação no CFRP e é igualmente desfavorável quando corta titânio, levando a tensões e temperaturas mais altas, eventualmente resultando no Iascamento prematuro da broca e dano à peça.

Na modalidade exemplificativa ilustrada nas FIGs. 1 e 2, a haste 24 é formada primeiro pela sinterização do material de PCD em uma pequena peça de carboneto que é então brasada em uma peça de carboneto maior, tal como a linha de brasagem 24c ilustrada em linhas tracejadas na FIG. 1. No entanto, deve ser entendido que outros métodos ou etapas podem ser utilizados para formar a haste 24 sem afastamento do âmbito da presente invenção. Ainda com referência às FIGs. 1 e 2, a porção da haste 24 inclui duas ranhuras 32 de descarga de lascas. As ranhuras 32 são formadas desde a ponta da extremidade de corte 22 e se estendem para trás adjacentes a uma porção de fixação da haste (não ilustrada) da broca 20 que é adaptada para ser montada em uma máquina-ferramenta, como é geralmente conhecido na técnica. As ranhuras 32 são em geral simétricas e em intervalos iguais na direção circunferencial e axial e são dispostas em um trajeto em geral helicoidal orientado em um ângulo de hélice φ (FIG. 1) em relação ao eixo longitudinal A-A. As ranhuras 32 asseguram que as fibras compósitas da peça são bem cortadas ao mesmo tempo em que minimizam a deslaminação à medida que a broca 20 entra na peça. O ângulo de hélice φ das ranhuras também desempenha um papel importante no processo de corte do orifício. Ura baixo ângulo de hélice φ ou uma ranhura reta não evacuaria as lascas de forma eficaz, ao passo que um alto ângulo de hélice φ reduziria a força da aresta de corte. Um ângulo de hélice preferido também permite o enroscamento apropriado das lascas de corte. Em pelo menos uma modalidade da presente invenção constatou-se que esse ângulo de hélice preferido φ é de cerca de 22,5 graus. De um modo geral, constatou-se que o ângulo de hélice φ está na faixa de cerca de 18 graus a cerca de 30 graus. Deve ser entendido que uma hélice diferencial também poderia ser utilizada. Nessas modalidades, o ângulo de hélice local próximo à aresta de corte está preferencialmente dentro da faixa dada, mas o ângulo de hélice na direção da haste pode variar dentro ou fora da faixa.

A extremidade de corte 22 inclui um par de arestas de corte 30 (FIG. 2) formado ao longo do sulco de interseção onde as superfícies da parede da ranhura anterior 33 (FIG. 1) se cruzam com um flanco de topo 34. Cada flanco de topo 34 inclui seções de superfície anterior 34a e seções de superfície posterior 34b em lados opostos da broca 20. Cada aresta de corte 30 tem pelo menos uma primeira porção de aresta de corte 36 e uma segunda porção de aresta de corte 35, com a primeira porção de aresta de corte 36 se estendendo radialmente desde uma borda cinzel reta geralmente central 41 até a segunda porção de aresta de corte 35, e a segunda porção de aresta de corte 35 se estende radialmente para fora até aproximadamente próximo a uma margem externa 39 na circunferência radial externa da broca 20. A borda cinzel 41 é formada pela interseção das superfícies de pico 45. A segunda porção da aresta de corte se estende radialmente para fora até uma terceira porção de aresta de corte externa 37. A terceira porção da aresta de corte externa 37 se io estende radialmente para fora da segunda porção reta 35 até a margem da broca 39 e axialmente para trás. O comprimento da borda cinzel 41 em comparação com o diâmetro da broca é concebido para ser de aproximadamente entre 1% a 10% do diâmetro da broca.

O desenho simétrico descrito acima das arestas de corte 30 facilita muito a estabilidade em uso do sistema de perfuração. Esta característica é obtida pela geometria neutra ou equilibrada das superfícies de corte, que diminuem, de forma significativa, a tendência do sistema de perfuração em oscilar em uso. No entanto, deve ser entendido que as arestas de corte 30, bem como outros elementos aqui descritos como sendo simétricos nas modalidades exemplificativas também podem ser assimétricos sem afastamento do âmbito da presente invenção.

As seções anteriores 34a do flanco de topo 34 imediatamente adjacentes a todas as porções da aresta de corte 30 são orientadas a um primeiro ângulo de alívio geralmente entre 5 e 20 graus, ou cerca de 10 graus. As seções posteriores 34b do flanco de topo 34 são orientadas a um segundo ângulo de alívio maior do que as seções anteriores 34a. As seções posteriores 34b são orientadas a um segundo ângulo de alívio, em geral, entre 15 graus a 50 graus, 25 graus a 40 graus ou a cerca de 20 graus. Na modalidade ilustrada nas FIGs. 1 e 2, a porção da primeira aresta de corte 36 é convexa e tem um raio de curvatura R geralmente constante quando tomado de uma vista de topo ao longo do eixo central, como visto na FIG. 2. O raio de curvatura R é geralmente fixo na faixa de 8% do diâmetro central da broca, XD, a 20% do diâmetro externo XD quando visto de uma vista de topo ao longo do eixo central da broca, como ilustrado na FIG. 2. O raio de curvatura R, em geral, elimina a transição acentuada entre as arestas de corte 30, de modo que a fratura das arestas de corte 30 pode ser evitada independentemente das condições de perfuração. É levado em consideração que a primeira porção da aresta de corte 36 também pode ter outras geometrias curvilíneas convexas em vez de uma forma convexa que tem um raio geralmente constante. É também levado em consideração que a primeira porção da aresta de corte 36 poderia ser formada em outras formas não. curvilíneas (por exemplo, sem limitação, chanfradura) sem afastamento do âmbito da presente invenção.

A broca 20 é preferencialmente formada pelo desbaste na extremidade de corte da broca 20. O desbaste é aplicado a uma porção central espessa do núcleo na ponta do corpo principal da broca e uma primeira porção da aresta de corte curvilínea 36 é formada pelo desbaste, a primeira porção da aresta de corte 36 se estende desde a borda cinzel central 41 até a segunda porção da aresta de corte 35. Deve ser entendido que na modalidade ilustrada nas FIGs. 1 e 2, a primeira porção da aresta de corte 36 não se estende até o centro da broca 20. A primeira porção 36 da aresta de corte é formada em uma posição ligeiramente espaçada do eixo central da broca para reduzir o enfraquecimento do centro da broca causado pela concentração de tensão.

As superfícies de desbaste na ponta da broca 22 da presente invenção ilustradas nas FIGs. 1 e 2 abrangem desde o núcleo central da broca 20 até a parede lateral 49 da broca 20. A primeira superfície de desbaste 38 se estende desde o lado posterior da ranhura de descarga de lascas 32 até a superfície posterior 34b do flanco de topo 34 quando vista de uma vista de topo tomada ao longo do eixo central A-A da broca 20 (como ilustrado na FIG. 2). Na modalidade da invenção ilustrada nas FIGs. 1 e 2, a superfície de desbaste 38 é disposta para estender-se desde a parede lateral circunferencial externa 49 até o núcleo central da broca 20 próximo ao eixo central A-A.

Cada desbaste em lados opostos do eixo central A- A é composto de duas superfícies de desbaste, a primeira superfície de desbaste 38 e a segunda superfície de desbaste 44. Conforme visto na FIG. 1, a segunda superfície de desbaste 44 passa basicamente paralela ao eixo central A-A da broca 20. É levado em consideração, em uma modalidade alternativa da invenção, que a segunda superfície de desbaste 44 pode ser ligeiramente angulada para frente ou para trás em relação à direção de corte da broca 20 para proporcionar um declive negativo ou positivo. A primeira porção da aresta de corte 36 é formada ao longo do sulco de interseção onde a segunda superfície de desbaste 44 cruza com a superfície de pico 45. A primeira superfície de desbaste 44 se estende, em geral, para baixo, até um vinco 46 formado com a segunda superfície de desbaste 38. Preferencialmente, a primeira superfície de desbaste 44 não é um plano liso mas, ao contrário, uma superfície convexa, conforme melhor representado pela linha 36 na FIG. 2 (observar que a linha 36 representa a porção da aresta de corte formada onde a primeira superfície de desbaste 44 cruza com as superfícies de pico 45). A segunda superfície de desbaste 38, em geral, é

lisa e planar e orientada a um ângulo constante na retaguarda em relação a um plano que cruza o eixo central A-A da broca 20. Em uma modalidade da invenção, o plano que cruza o eixo longitudinal A-A é também paralelo à segunda porção da aresta de corte 35, embora este plano que cruza o eixo central não necessita ser paralelo à segunda porção da aresta de corte 35. O ângulo na retaguarda é compreendido, em geral, entre 30 e 50 graus, alternativamente entre 40 graus a 45 graus ou pode ser de cera de 45 graus. Deve ser entendido que a segunda superfície de desbaste 38 pode ter uma forma que não seja lisa ou planar sem afastamento do âmbito da presente invenção.

Uma borda de flanco 43 representa um limite superior do desbaste. A borda de flanco 43 é definida como a interseção entre a segunda superfície de desbaste 38 e a seção de superfície posterior do flanco de topo 34b. A borda de flanco 43 é orientada a um ângulo θ em relação à borda cinzel 41 (ver FIG. 2). O ângulo θ é, em geral fixado na faixa compreendida entre 75 graus a 105 graus ou na faixa de 85 graus a 95 graus ou em cerca de 90 graus (conforme ilustrado).

Uma superfície 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. Conforme ilustrado na FIG. 1, as primeiras porções de aresta de corte 36 associadas com as superfícies de pico 45 são, em geral, orientadas para formar um ângulo de ponta interno γ, que representa o ângulo da superfície de pico 45 e as primeiras porções de aresta de corte 36 associadas. Na modalidade exemplificativa ilustrada, a aresta de corte 30 em um lado do eixo rotacional A-A é simétrica com a aresta de corte 30 do lado oposto do eixo rotacional A-A. No entanto, deve ser entendido que as arestas de corte 30 também poderiam ser assimétricas sem afastamento do âmbito da presente invenção. Na modalidade ilustrada nas FIGs. 1 e 2, as superfícies de pico 45 são orientadas, em geral, no mesmo ângulo (não numerado) em relação ao eixo rotacional A-A. O ângulo de ponta interno γ, é preferencialmente, na faixa de cerca de 110 graus a cerca de 140 graus.

O ângulo de ponta interno γ, em geral, define uma ponta interna 50 próxima à porção central da broca 20. Tal ponta interna 50, em geral, proporciona estabilidade melhorada e permite uma boa centralização do broca 20 à medida que a mesma entre em uma peça (não ilustrada). Pela diminuição do ângulo de ponta interno γ do ponto interno 50, tornando assim o ponto interno 50 mais pronunciado, o arranque, a estabilidade e a redução em oscilação da broca podem ser melhorados como desejado, configurando o ângulo γ conforme necessário para várias aplicações. No entanto, deve ser entendido que embora a diminuição do ângulo γ em geral melhore o arranque, a estabilidade a redução em oscilação da broca, esta diminuição também, em geral, enfraquece a ponta em pico da broca 20.

Ainda com referência à FIG. 1, as segundas porções de aresta de corte 35 são, em geral, orientadas para formar um ângulo de ponta externo Γ. Preferencialmente, o ângulo Γ está na faixa de cerca de 145 graus a cerca de IbU graus. O ângulo de ponta externo Γ, em geral, define uma geometria periférica ou ponta externa (daqui por diante referido como ponta externa 52). A geometria relativamente plana da ponta externa 52 assegura que as forças de corte sejam dirigidas, em geral, axialmente ao longo da broca 20 em vez de lateralmente, e deste modo diminui o tamanho das rebarbas que rolam para foram ao longo da aresta de saída de um orifício perfurado.

A terceira porção de aresta de corte externa 37 pode ser curvilínéa e ter um raio constante de rotação ou pode, ao contrário, ser chanfrada. É também levado em consideração que outras modalidades da broca podem não ter uma terceira porção de aresta de corte externa 37, mas podem consistir em apenas uma primeira porção de aresta de corte 36 e uma segunda porção de aresta de corte 35 que se estende radialmente para fora a partir da primeira porção de aresta de corte 36 até a margem extrema da broca formando um canto agudo na mesma. Com relação às FIGs. 3 a 9, em que está representada uma segunda modalidade não Iimitativa da invenção, deve ser entendido que partes iguais da broca discutida anteriormente reterão os mesmos numerais de referência de item e estas partes não serão discutidas novamente em pormenor.

De particular importância, a FIG. 3 é uma vista similar àquela da FIG. 2 anteriormente apresentada, mas a borda cinzel 141 é muito mais curta em relação ao diâmetro externo da ferramenta do que a borda cinzel 41 discutida anteriormente. A vista ampliada da FIG. 3 encontrada na FIG. 4 ressalta esta característica. Além disso, conforme será discutido, a primeira porção de aresta de corte curvilínea 136 tem um ângulo de inclinação axial positivo.

Com referência às FIGs. 3 a 6, a broca 100 tem um eixo longitudinal A-A (FIG. 6), o qual, na vista da FIG. 4 é o centro da broca 100. Conforme ilustrado na FIG. 6, a broca 100, como a broca 20 descrita anteriormente, inclui uma haste 124 que tem uma primeira porção 124a preferencialmente formada de um material dè carboneto e uma segunda porção 124b preferencialmente formada de material de PCD disposto em ou à volta de uma extremidade de corte 122. Em uma modalidade preferida, a haste 124 é formada em primeiro lugar pela sinterização do material de PCD sobre uma pequena peça de carboneto que é então brasada sobre uma peça maior de carboneto, tal como ilustrado pela linha tracejada de brasagem 124c. No entanto, deve ser entendido que outros métodos ou etapas podem ser utilizados na formação da haste 124 sem afastamento do âmbito da presente invenção.

Uma primeira superfície de pico 45a e uma segunda superfície de pico 45b, cruzam e, em geral, estão adjacentes ao eixo central A-A e cruzam para formar a borda cinzel 141. Uma linha bissetora imaginária 102 estende-se radialmente através do eixo A-A perpendicular à borda cinzel 141 e define uma primeira metade da ferramenta 103 em um lado da linha bissetora 102 e uma segunda metade 104 do outro lado da linha bissetora 102.

Cada metade da ferramenta 103, 104 tem uma primeira porção de aresta de corte curvilínea 136 que se estende radialmente a partir da borda cinzel 141 e uma segunda porção de aresta de corte 135 que se estende radialmente para fora a partir da primeira porção de aresta de corte curvilínea 136. Quando vista da extremidade de corte 122 (FIG. 6) a borda cinzel 141 é curva para fundir com a primeira aresta de corte curvilínea 136 da primeira metade da ferramenta 103 e a primeira aresta de corte curvilíneo 136 da segunda metade da ferramenta 104. Deve ser entendido quando se observa a FIG. 4 que a borda cinzel 141 se funde suavemente com a primeira aresta de corte curvilíneo 136 da primeira metade da ferramenta 103 e a primeira aresta de corte curvilíneo 136 da segunda metade da ferramenta 104 para proporcionar uma forma em "s" contínua de conexão entre cada uma das primeiras arestas de corte curvilíneas.

De particular interesse na matéria da invenção é o fato de que as primeiras porções de aresta de corte curvilíneas 136 adjacentes à borda cinzel 141 de cada metade da ferramenta 103, 104, cada uma tem superfícies adjacentes que definem um ângulo de inclinação axial positivo. Em particular, a segunda superfície de desbaste 144 (FIG. 6) serve como a face de inclinação para a primeira porção de corte curvilínea 136. Deve ser entendido que o ângulo de inclinação axial positivo X (FIG. 5) entre a segunda superfície de desbaste 144 e o eixo central A-A pode ser compreendido, em geral entre 0 e 15 graus e preferencialmente é de cerca de 5 graus.

Além disso, o comprimento L (FIG. 4) da borda cinzel 141 é curta em relação ao diâmetro externo XD (FIG. 3) da broca 100. Em particular, o comprimento L da borda cinzel 141 é, em geral, compreendido entre cerca de 1% e 4%, preferencialmente cerca de 2,5% do diâmetro externo XD da broca 100.

A EIG. 3 ilustra um raio de curvatura R da primeira aresta de corte curvilínea 136 e este raio de curvatura R pode, em geral, ser compreendido entre cerca de 8% a 20% do diâmetro externo XD da broca 100. Conforme mencionado anteriormente em relação à FIG. 4, a borda cinzel 141 é curva para fundir-se com a primeira porção de aresta de corte curvilínea 136 tanto da primeira metade da ferramenta 103 como da segunda metade da ferramenta 104. Com resultado, a borda cinzel 141 e as primeiras porções adjacentes de aresta de corte curvilínea 136 assumem uma forma de "s". Esta forma de "s", juntamente com o ângulo de inclinação axial positivo X da primeira porção de aresta de corte curvilínea 136 proporciona uma capacidade aumentada para centrar a ferramenta de corte 100 e também proporciona estabilidade adicional à ferramenta de corte 100.

Conforme discutido anteriormente, a broca 100 tem uma borda cinzel 141 com as primeiras porções de aresta de corte curvilínea 136 que formam um ângulo de inclinação axial positivo X com o eixo longitudinal A-A da broca 100. É também possível produzir esta ferramenta de corte sem a borda cinzel com uma superfície de inclinação positiva mas com a borda cinzel 141 suavemente fundida com a primeira porções de aresta curvilínea 136 para produzir uma forma de "s" suave.

Ao perfurar titânio-CFRP, a broca 100 aqui descrita produziu orifícios que, em geral, têm menos 50% de rebarbas em relação às brocas conhecidas ao mesmo tempo em que duram aproximadamente duas vezes mais do que as brocas conhecidas.

Com referência às FIGS. 8 e 9, outra característica da presente invenção é apresentada em contraste com um exemplo da técnica anterior ilustrado na FIG. 7. Com referência à FIG. 7, é ilustrado um exemplo de broca 200 da técnica anterior que tem um corpo de carboneto 202 com uma porção da ponta brasada 204. A refrigeração é proporcionada a um par de aberturas 206 na porção da ponta brasada 204 por um par de passagens retas 208 proporcionadas na porção da ponta brasada 204 que se estendem desde uma abertura única 210 na junta brasada 203 até cada abertura 206. A abertura 210 é disposta na extremidade de uma passagem de refrigerante central 212 que atravessa axialmente ao longo do eixo central A-A da broca 200. io Em contraste com o desenho da técnica anterior

na FIG. 7 as FIGs. 8 e 9 ilustram uma broca 300 que tem um sistema de refrigeração de acordo com uma modalidade não Iimitativa da presente invenção. Similar à configuração da técnica anterior, a broca 300 inclui um corpo de carboneto 302 que tem uma porção da ponta brasada 304. O refrigerante é proporcionado a um par de aberturas 306 na porção da ponta brasada 304 por um par de passagens retas 308 proporcionadas na porção da ponta brasada 304 que se estendem desde uma abertura única 310 na junta brasada 303 de tal modo que cada passagem 308 fica disposta entre uma abertura respectiva 306 e uma das aberturas respectivas 310. Cada abertura 310 fica disposta na extremidade de uma passagem de refrigerante espiral respectiva 312 que atravessa de uma maneira em geral similar a uma espiral à volta do eixo central A-A da broca 300 ao longo de um angulo de hélice δ relativo ao eixo central A-A.

As passagens 312 são formadas quando as hastes

de carboneto são inicialmente extrudidas. O ângulo de hélice δ das passagens 312 é, em geral, controlado pelo ângulo de hélice necessário na ranhura (isto é, a distância (ou passo) do orifício de refrigerante é tipicamente o mesmo que a distância desejada para obter o ângulo de hélice da ranhura necessário). Em alguns casos, são permitidos desvios, desde que o refrigerante não cruze o trajeto do perfil da ranhura. Tipicamente, o orifício do refrigerante é colocado, em geral, entre 30 e 80% do raio da broca na direção radial, e circunferencialmente cerca de 25 a 60 graus da aresta do canto de corte. As passagens 308 são tipicamente formadas na

porção da ponta 304 antes da brasagem no corpo de carboneto 302. Estas passagens 308 podem ser formadas por perfuração de orifício EDM ou outros processos adequados. As passagens 308 são preferencialmente alinhadas a um ângulo para encontrar os orifícios refrigerantes existentes na haste tangencialmente, no entanto, as passagens 308 também poderiam encontrar-se em outros ângulos (por exemplo, sem limitação, poderiam ser paralelas ao eixo da broca).

Nesse novo desenho, conforme ilustrado nas FIGs. 8 e 9, a resistência e a rigidez não são afetadas de forma significativa, ao contrário do exemplo da FIG. 7 onde é utilizada uma passagem de refrigerante central única 212. Ao contrário da técnica anterior não há perigo de uma interseção "fraca" nas áreas de suporte de carga próximas do núcleo. O desenho de passagens múltiplas de refrigerante da presente invenção permite que um volume maior de refrigerante seja levado para a aresta de corte. O desenho de passagens múltiplas de refrigerante também não apresenta limitações para brocas de diâmetros menores. Além disso, em geral, o desenho de passagens múltiplas de refrigerante não aumenta os custos de fabricação uma vez que dois orifícios necessitam ser feitos através do material de PCD de qualquer maneira. Embora aqui descrito em conjunto com uma broca

de ponta de PCD, deve ser entendido que o desenho de passagens múltiplas de refrigerante poderia ser facilmente aplicado a outras aplicações que envolvem a brasagem de uma porção da ponta a uma haste existente. Materiais para a haste usados em tais aplicações podem, em geral, incluir, por exemplo, sem limitação, carboneto, cerâmica, metal em pó, aço rápido, aço e outros. Materiais para a ponta usados em tais aplicações podem incluir, por exemplo, sem limitação, carboneto, cermet, cerâmica, PCD, pCBN e outros.

As brocas construídas de acordo com a presente

invenção, podem ser utilizadas em muitas aplicações por todas as indústrias mas são particularmente adequadas para utilização em operações de corte de orifícios que envolvem materiais compósitos (por exemplo, sem limitação, compósitos Titânio-CFRP). Outras aplicações, modalidades e variações das

modalidades reveladas aqui descritas ficarão evidentes aos especialistas na técnica e podem ser feitas sem afastamento do espírito e âmbito da invenção, conforme definido nas reivindicações em anexo.

Embora modalidades específicas da invenção tenham sido descritas em detalhe, será entendido pelos especialistas na técnica que várias modificações e alternativas a estes detalhes poderiam ser desenvolvidas à luz dos ensinamentos como um todo da revelação. Em conseqüência, as disposições particulares reveladas destinam-se a ser apenas ilustrativas e não Iimitativas em relação ao âmbito da invenção que deve ser dada a total amplitude das reivindicações em anexo e quaisquer e todos os seus equivalentes.

Claims (13)

1. "FERRAMENTA DE CORTE ROTATIVA COM PONTA DE CORTE DE DIAMANTE POLICRISTALINO", (20, 100, 300) caracterizada pelo fato de compreender: um corpo alongado disposto à volta de um eixo longitudinal (A-A), o corpo alongado incluindo uma ranhura helicoidal (32) e uma ponta de diamante policristalino (22), a ponta de corte (22) compreendendo: uma porção interna (50) que tem um ângulo de ponta interno (γ); e uma porção externa (52) que tem um ângulo de ponta externo (Γ) diferente ίο do ângulo de ponta interno (γ).

2. "FERRAMENTA DE CORTE ROTATIVA" (20, 100, 300) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato do ângulo de ponta externo (Γ) ser maior do que o ângulo de ponta interno (γ).

3. "FERRAMENTA DE CORTE ROTATIVA" (20, 100, 300) de acordo com a 15 reivindicação 1, caracterizada pelo fato do ângulo de ponta interno (γ) ser na faixa de cerca de 110 graus a cerca de 140 graus.

4. "FERRAMENTA DE CORTE ROTATIVA" (20, 100, 300) de acordo com a reivindicação 1 . caracterizada pelo fato do ângulo de ponta externo (Γ) ser na faixa de cerca de 145 graus a cerca de 180 graus.

5. Ferramenta de corte rotativa (20, 100, 300) de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato do ângulo de ponta externo (Γ) ser na faixa de cerca de 145 graus a cerca de 180 graus.

6. "FERRAMENTA DE CORTE ROTATIVA" (20, 100, 300) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato do corpo alongado ser formado de um material de carboneto.

7. "FERRAMENTA DE CORTE ROTATIVA" (300) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato do corpo alongado compreender: uma primeira extremidade oposta à ponta de corte (22); e pelo menos duas passagens de refrigerante (308, 312) que passam através da mesma, cada passagem (308, 312) estendendo-se da primeira extremidade até a ponta de corte (22).

8.) "FERRAMENTA DE CORTE ROTATIVA" (300) de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de cada passagem de refrigerante (312) ser, em geral, de forma helicoidal.

9.§) "PONTA DE CORTE DE DIAMANTE POLICRISTALINO" (22) para uso com uma ferramenta de corte rotativa (20, 100, 300), caracterizada pelo fato da ponta de corte (22) compreender: uma porção interna (50) que tem um ângulo de ponta interno (γ); e uma porção externa (52) que tem um ângulo de ponta externo (Γ) diferente do ângulo de ponta interno.

10.i) "PONTA DE CORTE" (22) de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato do ângulo de ponta externo (Γ) ser maior do que o ângulo de ponta interno (γ).

11.) "PONTA DE CORTE" (22) de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato do ângulo de ponta interno (γ) ser na faixa de cerca de 110 graus a cerca de 140 graus.

12.) "PONTA DE CORTE" (22) de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato do ângulo de ponta externo (Γ) ser na faixa de cerca de 145 graus a cerca de 180 graus.

13.§) "PONTA DE CORTE" (22) de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato do ângulo de ponta externo (Γ) ser na faixa de cerca de 145 graus a cerca de 180 graus.