ES2199710T3 - Herramienta de corte. - Google Patents

Abstract

Herramienta de corte para la mecanización por arranque de virutas de piezas de trabajo, especialmente de metales no ferrosos o plásticos, cuyo canto de corte (22, 44, 62) y cuya superficie de ataque de arranque de virutas (26) están constituidos por una capa (20; 48; 66) de diamante policristalino (PKD) o de boro nitruro policristalino (PKB), caracterizada porquen la superficie de arranque de virutas (26) presenta a la distancia de 0, 2 a 0, 4 mm del canto de corte (22, 4, 62), un receso(28; 52; 68) delimitado por todos los lados con una profundidad de 0, 2 a 0, 5 mm.

Description

Herramienta de corte.

La invención se refiere a una herramienta de corte para la mecanización por arranque de virutas de piezas de trabajo, especialmente de metales no ferrosos o plásticos, cuyo canto de corte y cuya superficie de ataque de arranque de virutas están constituidos por una capa de diamante policristalino (PKD) o de boro nitruro policristalino (PKB).

Especialmente los materiales altamente tenaces, como por ejemplo metales no ferrosos o plásticos, tienden durante la mecanización por arranque de virutas a la formación de virutas muy largas, que pueden dañar a través del movimiento incontrolado las superficies mecanizadas. Por lo tanto, se pretende controlar las virutas a través de medidas adecuadas en la región de la superficie de arranque de virutas.

Con relación a las herramientas de metal duro, se conoce, por ejemplo a partir del documento FR-A-2 292 547 formar la superficie en la región de la cara de arranque de virutas ya durante la fabricación por medio de prensado para que las virutas puedan ser guiadas y/o fragmentadas de una manera determinada. Si una herramienta de metal duro posee varios cantos de corte en sus flancos, las elevaciones y cavidades correspondientes, respectivamente, están configuradas de manera que se entrelazan.

En herramientas de PKD o PKB existe el problema de que durante la fabricación de las piezas brutas no se pueden prever cavidades en la cara de arranque de virutas en las herramientas de metal duro. Por lo tanto, por ejemplo hasta ahora para la rotura de las virutas se emplean herramientas con un escalón de rotura de virutas de metal duro, estando soldado un inserto, que está constituido, por ejemplo, por PKD aplicado sobre un soporte de metal duro, en una entalladura de ajuste exacto de un cuerpo de metal duro de soporte. Sin embargo, en este caso solamente se suelda en la entalladura el soporte de metal duro que lleva el PKD, de manera que entre la cara de arranque de virutas del PKD y la superficie correspondiente de la entalladura permanece una juntura. Se ha mostrado que las virutas penetran en esta juntura y se pueden inmovilizar allí. Sin embargo, en contra de esta posibilidad está el deseo propiamente dicho de alejar las virutas de la cara de corte para evitar daños.

También pueden producirse daños en la entalladura propiamente dicha.

Otra variante, que consiste en realizar ranuras transversales continuas sobre toda la anchura en la capa de PKD en el curso de la electroerosión a través de la instalación de corte, utilizada para el corte a medida del inserto, se ha revelado como poco satisfactoria, puesto que las ranuras transversales que se extienden hasta los cantos exteriores provocan un peligro alto de rotura del material. De todos modos, en el caso de PKD y PKB, que se conoce también como CBN en virtud de sus cristales de boro nitruro orientados cúbicamente, en virtud de las propiedades muy frágiles del material, existe el peligro de roturas frágiles, de manera que existen ciertos conflictos de objetivos con la previsión de romper o guiar la viruta lo más cerca posible del canto de corte.

Además, se conoce por el documento EP-A-0 356 097 una herramienta de corte para la explotación minera, que está constituida por un cuerpo de metal duro con una cavidad sobre el lado superior, que está revestida con una capa dura de diamante o boro nitruro. Después del desgaste de la región marginal, la capa dura forma el canto de corte y la cara de arranque de virutas. Con su inclinación en la región del talud de la cavidad forma el ángulo de arranque de virutas, pero no contiene ningún avellanado en la superficie de arranque de virutas en la proximidad al canto de corte.

El cometido de la invención consiste en crear una herramienta de corte del tipo descrito al principio, que se puede fabricar de forma económica, a pesar de su dureza extrema, con una forma en relieve de la cara de arranque de virutas que es adecuada para la conducción de las virutas o para la rotura de las virutas, sin que se ponga en peligro la resistencia de al menos un canto de corte.

Según la invención, el cometido se soluciona porque la cara de arranque de virutas presenta a la distancia de 0,2 a 0,4 m del canto de corte un receso delimitado por todos los lados.

Debido a la erosión relativamente reducida de material, el material no es debilitado en la región del canto de corte, de manera que la cavidad se puede colocar muy cerca del canto de corte, donde su profundidad reducida es suficiente de nuevo para la rotura o conducción de la viruta. Las medidas exactas para la distancia del receso respecto del canto de corte y su profundidad dependen, debido al peligro de una rotura frágil, de la geometría y de las condiciones de corte. Además de la pieza de trabajo a mecanizar, en este caso juegan un papel importante sobre todo el ángulo de despullo, el ángulo de arranque de virutas y el ángulo de la punta en herramientas de entallado, donde también la forma de la pieza de trabajo, especialmente un corte interrumpido a realizar eventualmente, influye en la distancia desde el canto de corte. La profundidad y el contorno del receso pueden ser irregulares.

Para la fabricación del receso se puede aplicar sin problemas la erosión de avellanado de perfil, puesto que los materiales empleados presentan de todos modos una conductividad eléctrica, para poder cortarlos en el curso de la erosión con alambre ya descrita. También se pueden emplear otros procedimientos de erosión, procedimientos de rectificación y procedimientos de evaporación.

Debido al receso mecanizado directamente a partir del material y formado en éste, no existen tampoco problemas con junturas entre el PKD o bien CBN y un cuerpo de metal duro, en el que se puedan inmovilizar las virutas. Con preferencia, la transición desde el fondo hacia las paredes laterales del receso está redondeada con un radio de 0,04 a 0,06 mm.

Un redondeado de los cantos de este tipo posibilita, por una parte, una rotura segura de la viruta y evita, por otra parte, un efecto de entalladura innecesariamente grande, que podría conducir a roturas frágiles en el caso de cargas de impacto del canto de corte.

Para el empleo como escalón de guía de las virutas es conveniente que la transición desde el fondo hacia las paredes laterales del receso esté redondeada con un radio de 0,4 a 0,6 mm.

En otra configuración preferida de la invención está previsto que el receso se extiende como zanja alargada estrecha con una anchura de 0,25 a 0,5 mm paralelamente al canto de corte.

Una zanja dimensionada de esta manera tiene las propiedades deseadas de rotura de virutas y se puede fabricar de manera rápida y sencilla con un electrodo perfilado. En cambio, una erosión de una superficie grande de material es esencialmente más cara en la fabricación.

En el caso de las herramientas de entallado es conveniente que en la punta de corte el receso se extienda hasta una distancia de 0,2 a 0,4 mm desde el canto de corte sobre la anchura de la punta de corte.

En otra configuración preferida de la invención, está previsto que la capa de PKD o de PKB sea la capa superior de un inserto, cuya capa inferior, que está constituida de metal duro, está conectada por unión del material con el cuerpo de la herramienta de corte. La capa gruesa de PKD o PKB, por ejemplo de 0,5 mm aproximadamente, está unida de forma no separable con la capa inferior de metal duro, por ejemplo porque durante el proceso de prensado, durante la aparición del revestimiento de diamante policristalino, granos mínimos de diamante crecen con la superficie de metal duro, apoyados por un aglutinante metálico.

Con preferencia, la capa de PKD o de PKB forma toda la superficie de una placa de corte reversible y está provista con varios recesos.

Por razones de costes, es más favorable prever, en lugar de un receso continuo entre los cantos de corte, respectivamente, recesos individuales asociados a los cantos de corte.

Se entiende que las herramientas de corte descritas anteriormente se pueden emplear como herramientas de torneado, de perforación y de fresado también en forma de placas de corte reversibles que se montan en el soporte.

A continuación se explican en detalle ejemplos de realización de la invención con la ayuda de los dibujos adjuntos. En este caso:

La figura 1 muestra una vista en planta superior de una herramienta con un inserto de placa de corte.

La figura 2 muestra una sección longitudinal de la herramienta según la figura 1.

La figura 3 muestra una vista en planta superior de otra herramienta con un inserto de placas de corte.

La figura 4 muestra una sección longitudinal de la herramienta según la figura 3.

La figura 5 muestra una vista en planta superior sobre una placa de corte con tres cantos de corte.

La figura 6 muestra una sección longitudinal ampliada de la placa de corte en la región de un canto de corte.

En la figura 1 se representa una placa de corte 10, que está constituida por un cuerpo de base 12 y un inserto de corte 14. El inserto de corte 14, que está conectado con el cuerpo de base 12 en una escotadura 16 correspondiente (ver la figura 2), se divide en un cuerpo de base 18 de metal duro, que está soldado con la escotadura 16, y en una capa 20 de diamante policristalino (PKD) u opcionalmente de boro nitruro cristalino cúbico (CBN), que está aplicada sobre el cuerpo de base 18 y que forma el canto de corte 22 propiamente dicho.

En el centro de la placa de corte 10 está previsto un taladro 24, con cuya ayuda se puede fijar con precisión la placa de corte 10 en un portaherramientas de una manera conocida en sí.

En la región de la cara de arranque de virutas 26 del inserto de corte 14 está previsto en la capa 20 de PKD un receso 28, que ha sido producido en el curso de la erosión de avellanado de perfil con un electrodo perfilado de una aleación de cobre especial. Una mecanización de este tipo es posible porque la capa 20 de PKD está provista de todos modos con un aglutinante metálico, para poder llevar el inserto de corte 14 en el curso de la erosión mediante corte con un electrodo de alambre a su forma deseada. El receso 28 se extiende hasta aproximadamente 0,4 mm de los cantos de corte 28 dispuestos a ambos lados de la punta de corte y posee una profundidad de aproximadamente 0,25 mm. Puesto que la erosión de avellanado de perfil permite una mecanización muy fina, se consiguen profundidades de la rugosidad de la superficie del receso 28 menores que 5 \mu. El receso 28 está configurado de tal forma que, no sólo en la región de los cantos de corte 14 permanecen nervaduras 30 de la anchura de 0,4 mm ya mencionada, sino que también en la región del canto de tope 32 permanece una nervadura de apoyo 34 de la anchura mencionada. Entre las nervaduras 30, 34 y el receso 28 están previstas regiones de transición 36 con un radio de 0,5 mm, para poder desviar las virutas resultantes. El efecto reducido de entalladura en la región de las nervaduras 30, 34 reduce el peligro de una rotura frágil en el caso de una carga de impacto.

Durante la mecanización especialmente de materiales de alta tenacidad, como por ejemplo metales no ferrosos o plásticos, el receso 28 se ocupa de que no se produzca una formación incontrolada de virutas largas y se evite un daño de la superficie de la pieza de trabajo a través de movimientos incontrolados de las virutas.

En la figura 3 se representa un llamado inserto AT 40, que encuentra aplicación durante el torneado. El inserto AT 40 dispone de un inserto de corte 42 con un canto de corte recto 44. De una manera similar a la placa de corte 10 representada en las figuras 1 y 2, el inserto de corte 42 está constituido por un cuerpo de metal duro 46 (ver la figura 4) y por una capa 48 aplicada encima 48 de PKD, que forma el canto de corte 44. El cuerpo de metal duro 46 del inserto de corte 42 está soldado en una escotadura 50 configurada de forma correspondiente en la punta del inserto AT 40.

La capa PKD 48 está provista con un receso central 52, de manera que en la región del canto de corte 44 y los flancos laterales del inserto de corte 42 permanece una nervadura circundante 54 con una anchura de aproximadamente 0,3 mm. La nervadura 56 que se apoya en la escotadura 50 se puede seleccionar un poco más ancha. También en el caso del inserto AT 40, las regiones de transición 58 entre las nervaduras 54, 56 y el receso 52 están provistas con un radio de aproximadamente 0,5 mm para reducir el efecto de entalladura y para conseguir una buena desviación de las virutas producidas.

También en el inserto AT representado en las figuras 3 y 4, el receso 52 como escalón de guía de las virutas contrarresta la configuración incontrolada de virutas largas en la región de la superficie de corte a mecanizar.

En la figura 5 se representa una placa de corte 60 de capa completa, que dispone de tres cantos de corte 62 y se puede fijar como placa de corte reversible en tres posiciones diferentes del ángulo de giro en un soporte de fijación (no se muestra), para poder insertar después del desgaste de un canto de corte 62 también los dos cantos de corte restantes.

La placa de corte 60 se parece en su estructura a los insertos de corte descritos anteriormente y está constituida por un cuerpo de metal duro 64, sobre el que está aplicada la capa 66 de PKD que forma los cantos de corte 62 (ver la figura 6).

En la región de los cantos de corte 62, en la capa PKD 66 están dispuestos recesos 68 del tipo de ranura, de manera que entre los recesos 68 y los cantos de corte 62 correspondientes a ellos permanece una nervadura 70 de 0,2 mm de anchura aproximadamente. La anchura de las ranuras 68 está en 0,3 mm.

De acuerdo con su anchura reducida de 0,3 mm, también los radios en la región de base del receso 68 con 0,05 mm son considerablemente menores que en las variantes reproducidas en las figuras 1 a 4. Mientras que los recesos 28 descritos allí con los radios comparativamente grandes asumen también más bien la función de una guía de las virutas, los recesos estrechos 68 de la placa de corte 60 de capa completa con sus radios pequeños sirven para la rotura inmediata de las virutas resultantes para evitar de esta manera la formación de las virutas largas, que podrían dañar la superficie de la pieza de trabajo a través del movimiento incontrolado.

Como ya se ha indicado, las diferentes geometrías de los recesos 28, 52, 68 o bien sirven para la conducción selectiva de las virutas resultantes o para la rotura de las virutas a una longitud no perjudicial para el proceso de mecanización. No obstante, la disposición de los recesos con respecto a los cantos de corte depende también de la geometría y de las condiciones de corte, puesto que deben evitarse incondicionalmente las roturas en la región de los cantos de corte. De una manera correspondiente, los ángulos de despullo grandes, los ángulos adicionales de arranque de virutas y los ángulos pequeños de la punta requieren en las herramientas de entallado distancias mayores de los recesos con respecto a los cantos de corte. También en el caso de condiciones de mecanización desfavorables, por ejemplo en el caso de un corte interrumpido, debería seleccionarse la anchura de las nervaduras entre los recesos y los cantos de corte con precaución mayores que en condiciones ideales. También la resistencia del material de la pieza de trabajo a mecanizar juega evidentemente un papel importante en estas consideraciones. El ángulo de despullo habitual está entre 0º y 15º, en casos excepcionales también en 20º.

Claims (9)

1. Herramienta de corte para la mecanización por arranque de virutas de piezas de trabajo, especialmente de metales no ferrosos o plásticos, cuyo canto de corte (22, 44, 62) y cuya superficie de ataque de arranque de virutas (26) están constituidos por una capa (20; 48; 66) de diamante policristalino (PKD) o de boro nitruro policristalino (PKB), caracterizada porque la superficie de arranque de virutas (26) presenta a la distancia de 0,2 a 0,4 mm del canto de corte (22, 4, 62), un receso(28; 52; 68) delimitado por todos los lados con una profundidad de 0,2 a 0,5 mm.

2. Herramienta de corte según la reivindicación 1, caracterizada porque la transición (36; 58) desde el fondo hacia las paredes laterales del receso (28; 52) está redondeada con un radio de 0,4 a 0,6 mm.

3. Herramienta de corte según la reivindicación 1, caracterizada porque el receso (68) se extiende como zanja alargada estrecha con una anchura de 0,25 a 0,5 mm paralelamente al canto de corte (62).

4. Herramienta de corte según la reivindicación 3, caracterizada porque la transición desde el fondo hacia las paredes laterales del receso (68) está redondeada con un radio de 0,04 a 0,06 mm.

5. Herramienta de corte según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque en la punta de corte de una herramienta de entallado (10, 14; 40, 42), el receso (28; 52) se extiende hasta una distancia de 0,2 a 0,4 mm desde los cantos de corte (22; 44) sobre la anchura de la punta de corte.

6. Herramienta de corte según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la capa (20; 48) de PKD o de PKB es la capa superior de un inserto (14; 42), cuya capa inferior (18; 46) constituida de metal duro está unida por el material con el cuerpo (16; 50) de la herramienta de corte (10; 40).

7. Herramienta de corte según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la capa (66) de PKD o de PKB forma toda la superficie de una placa de corte reversible (60) y está provista con una pluralidad de recesos (68).

8. Herramienta de corte según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque se emplea como herramienta de torneado, de perforación o de fresado.

9. Herramienta de corte según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el receso (28; 52; 68) está generado a través de una mecanización seleccionada del grupo procedimiento de rectificación, procedimiento de erosión, incluida erosión de avellanado de perfil, y procedimiento de evaporación, incluida irradiación con láser.