ES2201412T3 - Broca helicoidal. - Google Patents

Abstract

UNA BROCA HELICOIDAL (10) COMPRENDE UNA PARTE DE VASTAGO (12), UNA PARTE ESTRIADA (14) QUE CONTIENE DOS ESTRIAS (16) Y UNA PARTE DE PUNTA (18). LA PARTE ESTRIADA (14) DEFINE UN ANIMA, EN DONDE EL ANIMA TIENE UN GROSOR DE ANIMA PREDETERMINADO (T) ADYACENTE A LA PUNTA QUE SE INCREMENTA DESDE LA PARTE DE LA PUNTA (18) EN DIRECCION AXIAL A LO LARGO DE LA BROCA CON UNA VARIACION UNIFORME EN LA BANDA DE ENTRE 0.5 Y 0.071 CENTIMETROS POR CENTIMETRO DE LONGITUD DE ESTRIA. TAMBIEN SE PRESENTA UN PROCESO PARA LA FORMACION DE LA BROCA (10).

Description

Broca helicoidal.

La presente invención se refiere a brocas helicoidales dotadas de ranuras que se extienden desde la punta de la broca, hasta un punto de terminación en el vástago de la broca. Las ranuras de la broca definen un determinado grosor de núcleo que aumenta a lo largo de la ranura, desde la punta hasta la terminación de aquélla. Las brocas convencionales utilizan una conicidad en el núcleo que está recomendada por diferentes normas industriales.

La experiencia en el trabajo indica que es aconsejable utilizar una conicidad del núcleo pronunciada en las brocas, de manera que la profundidad de la ranura sea lo mayor posible a lo largo de la misma. Esto proporcionará el volumen máximo para transportar virutas metálicas o de madera, o serrín desde la punta del extremo de la broca hacia afuera del orificio, que se está realizando. Esta norma práctica está incorporada en dos normas oficiales, es decir, la de la American Society of Mechanical Engineers (ASME B94.11M-1993) y la National Aerospace Standard of the Aerospace Industries Association of America, Inc., (NAS 907) (a las que será referencia colectivamente en esta descripción como "normas"). La titular de la presente invención a comercializado brocas convencionales, según el preámbulo de la reivindicación 1, que siguen las mencionadas normas, y que tienen grosores convencionales del núcleo que varían entre 0,024 y 0,030 centímetros por centímetro (o pulgadas por pulgada). Asimismo, ha comercializado una broca autocentrante con punta de pilotaje con la marca BULLET® y que tiene una proporción de conicidad aproximada de 0,027 centímetros por centímetro (pulgadas por pulgada) de longitud de la ranura. Esta broca autocentrante ha sido diseñada con el usuario final que utiliza un taladro portátil, particularmente un fabricante que desea una broca optimizada para el taladrado tanto de metal como de madera. Las primeras versiones de estas puntas de broca se dieron a conocer en las patentes USA N°4.968.193, de 6 de Noviembre de 1990, de Chaconas y otros, y la N°5.288.183, de 22 de Febrero de 1994, de Chaconas y otros, que están transferidas al mismo titular de la presente invención.

Se ha determinado que el operador que utiliza la broca en un taladro manual preferiría una mayor tenacidad o resistencia a la rotura (de manera típica en la parte de la ranura de la punta de broca), y para la punta de broca BULLET® preferiría mayor robustez en la parte del pilotaje y una tendencia reducida en materiales de varias capas o laminados en producir un disco, tal como produce la punta de broca convencional BULLET® con ángulo en cola de milano.

La mayor robustez es básicamente deseable porque el usuario aplica considerables esfuerzos en la broca, cuando perfora un metal, el cual constituye una operación no tan regular como en el caso en que se utilizar una máquina de taladrar. No obstante, en relación con la punta de broca BULLET®, que había sido optimizada para taladrar satisfactoriamente tanto metal como madera, subsiste la necesidad continuada de tener la capacidad de realizar orificios en madera con un mínimo de "entrar y salir", es decir, la necesidad de que el operador extraiga y vuelva a insertar de manera continuada la broca cuando efectúa el trabajo de taladrado para eliminar el serrín de las ranuras de la broca. Finalmente, existe también una necesidad de aumentar la longevidad de la punta de broca BULLET® si se debe someter a condiciones de exceso de velocidad durante la operación de taladrado, en particular de un metal.

Por esta causa es un objetivo de la presente invención el dar a conocer una broca que tiene resistencia mejorada a la rotura y que disminuye los efectos del problema mencionado.

De acuerdo con la presente invención, se da a conocer una broca que comprende:

una parte de vástago, una parte dotada de ranuras, y una parte de la punta que es adyacente a la parte dotada de ranuras;

definiendo la parte dotada de ranuras, como mínimo, una ranura que se extiende desde la punta y que termina en una parte del vástago,

poseyendo dicha ranura o ranuras una longitud de ranura predeterminada;

definiendo además la parte ranurada un vástago o membrana;

poseyendo el elemento laminar o membrana adyacente a la parte de la punta, un grosor predeterminado; y caracterizándose porque

el grosor de la membrana o vástago aumenta desde la parte de la punta a la parte del vástago, con una proporción de conicidad uniforme, en un rango de valores de aproximadamente de 0,050 centímetros hasta aproximadamente 0,071 centímetros por centímetro (o pulgadas por pulgada) de longitud de la ranura.

Se ha descubierto que una proporción de conicidad de la membrana o vástago radicalmente incrementada proporciona una broca mucho más robusta. Además, se ha descubierto que un determinado rango de proporciones de conicidad del vástago o membrana incrementada proporciona una robustez suficientemente mejorada o resistencia cuando se taladra en metal, proporcionando simultáneamente una broca que minimiza la cantidad de entradas y salidas requeridas cuando se efectúa el taladrado de madera. De acuerdo con ello, es un objetivo de la presente invención el fabricar una broca elecoidal que tiene una proporción de conicidad en el grosor de la membrana o núcleo a lo largo de la longitud de la ranura, que es aproximadamente el doble que la proporción de conicidad de la membrana o núcleo de las brocas convencionales, proporcionando de esta manera una resistencia significativamente mejorada a la rotura, cuando se efectúa el taladrado en metal, pero posibilitando para brocas que tienen diámetros nominales de 0,0635 cm (0,0250 pulgadas) o superiores, que el usuario pueda taladrar orificios en madera con un grosor de 3,81 cm (una pulgada y media) en una pasada.

Se ha descubierto que puntas de broca que utilizan la presente invención experimentan un significativo aumento de tenacidad y resistencia a la rotura, en particular, cuando se utilizan por un operador que maneja un taladro portátil.

Es un objetivo particular de las realizaciones preferentes de la invención el dar a conocer una punta de broca elecoidal, en la que el grosor del núcleo aumenta desde la punta a la parte del vástago con una proporción de conicidad uniforme a lo largo de la ranura en una gama de valores comprendida aproximadamente entre 0,050 centímetros hasta aproximadamente 0,071 centímetros por centímetro (pulgadas por pulgada) de longitud de la ranura. Otro objetivo específico de las realizaciones preferentes de la presente invención consiste en dar a conocer una zona de marcado de la punta de broca en la parte del vástago de la misma, que es exterior al área del vástago, que se acopla en las mandíbulas de una pinza en la que se inserta la punta de broca.

Una característica mediante la cual se pueden conseguir los objetivos anteriores consiste en la formación de las ranuras con la proporción de conicidad de la membrana o núcleo de la presente invención a lo largo de una ranura, que es menor que la longitud de ranura especificada para un diámetro nominal de punto de broca por la norma ASME B94.11-M-1993, y específicamente reduciendo la longitud de la ranura aproximadamente de 0,762 cm a 1,778 cm (de 0,3 pulgadas a 0,7 pulgadas aproximadamente). De forma óptima, la longitud de la ranura se reduce aproximadamente en 1,27 cm (media pulgada) para todos los diámetros nominales de las puntas de broca. Una característica preferente consiste en la formación de dichas marcas, como dimensión nominal, de la punta de broca en la zona de marcado, de manera que en el acoplamiento por la pinza del vástago de la broca no produzca el borrado de las marcas.

Además, de acuerdo con la presente invención, se da a conocer un procedimiento para la fabricación de una broca elecoidal, que tiene una punta, un vástago y dos ranuras definiendo un núcleo o membrana de grosor predeterminado en la punta, comprendiendo:

la orientación de una rueda de rectificado que tiene un diámetro predeterminado, según un ángulo predeterminado con respecto al eje del material de la punta de broca para un movimiento que en general es transversal, en acercamiento y alejamiento de dicho material para la punta de broca;

alinear dicha rueda de rectificado con la punta del material para la punta de broca mencionado para eliminar suficiente cantidad de material para crear un grosor predeterminado de núcleo o membrana en la mencionada punta, cuando se han formado las dos ranuras; y

provocar un movimiento axial relativo entre dicha rueda de rectificado y dicho material para la punta de broca, mientras se produce la rotación de dicho material para la punta de broca sobre su eje para rectificar una ranura que tiene una longitud predeterminada en dicha punta de broca, de manera que dicha ranura tiene una proporción de conicidad uniforme en el grosor de la membrana o núcleo que queda comprendida aproximadamente entre 0,050 y 0,071 centímetros por centímetro (pulgadas por pulgada) de longitud de la broca, sustancialmente en la totalidad de la longitud de dicha ranura.

Otra característica, mediante la cual se pueden conseguir los objetivos anteriormente mencionados, es provocar un movimiento axial relativo entre la rueda de rectificado y el material de la punta de la broca, mientras se produce la rotación del material de la punta de la broca alrededor de su eje, para rectificar la ranura que tiene la longitud deseada por una proporción de conicidad del grosor del núcleo o membrana de la presente invención, y retirando la rueda de rectificado del material de la punta de broca al alcanzar un punto que se encuentra a una distancia predeterminada antes del punto, en el que terminaría la ranura en el vástago si se mantuviera la proporción de conicidad.

Otro objetivo original de la presente invención consiste en aumentar la robustez de puntos de broca autocentrantes con puntos de pilotado del tipo comercializado con la marca BULLET®. Una característica por la que se puede conseguir el objetivo indicado es proporcionando la parte de punta de la broca con un ángulo en cola de milano de menos de 180°. Otra característica mejorada consiste en constituir un chaflán adyacente a dicha cola de milano, de manera que un borde de corte del chaflán conecta un labio de corte de la cola de milano, con el diámetro externo de la punta de broca. Todavía otra característica preferente consiste en proporcionar la parte de pilotaje de una conicidad inversa en dirección axial. Otra característica preferente consiste en proporcionar una conicidad inversa negativa, como mínimo, negativa en 1°. Todavía otra característica consiste en dimensionar la anchura o diámetro de la parte de pilotaje para que sea aproximadamente la mitad del diámetro nominal de la broca.

Otros objetivos, características y ventajas de la presente invención se comprenderán de manera más completa de la descripción adjunta de realizaciones preferentes, de las reivindicaciones adjuntas y de los dibujos.

En los dibujos adjuntos, en los que iguales numerales de referencia en iguales o distintas figuras indican la misma pieza:

la figura 1 es una vista en alzado lateral esquemática de una punta de broca convencional, a la que se ha aplicado una fuerza (F) en una magnitud tal que la broca se rompe en la parte de la ranura;

la figura 2 es una vista esquemática lateral en alzado de una punta de broca elecoidal, según la presente invención en la que se debe aplicar una fuerza mucho mayor (F) para romper la broca;

la figura 3 es una vista lateral esquemática en alzado lateral de la punta de broca helicoidal, según otra reivindicación de la presente invención, a la que se aplica una fuerza (F) para provocar la rotura de la broca por fuera de la parte de la ranura;

la figura 4 es una lista esquemática en detalle de las puntas de broca de las figuras 2 y 3 pero puestas sobre la punta de broca de la figura 1, utilizando las proporciones de conicidad del núcleo o membrana de la presente invención;

la figura 5 es similar a la figura 4, pero mostrando únicamente una proporción de conicidad de la membrana o núcleo, según la presente invención, en combinación con una punta de guiado o pilotaje de la presente invención;

la figura 6 es similar a la figura 5, pero mostrando proporción de conicidad del núcleo o membrana de la presente invención en una punta de broca convencional;

la figura 7 es una vista similar a la vista de la figura 5, ilustrando una realización de la presente invención en la que la longitud de la ranura es la misma que en una ranura convencional;

la figura 8 es una vista esquemática en alzado del proceso de formación de la proporción de conicidad del núcleo o membrana de la presente invención;

la figura 9 es una vista esquemática en alzado y en detalle de la parte de la punta de una broca helicoidal de autocentraje, que tiene una punta de guiado o pilotaje;

la figura 10 es una realización de una zona de punta mejorada, según la presente invención;

la figura 11 es otra realización de la zona de la punta, según la presente invención;

la figura 12 es otra realización de la zona de la punta, según la presente invención;

la figura 13 es otra realización de la zona de la punta, según la presente invención;

la figura 14 es una vista en alzado y en detalle, a mayor escala, parcial, de la punta de la figura 9 girada para ilustrar un ángulo de relieve del labio secundario ("F2"); y

la figura 15 es una vista en detalle esquemático a mayor escala del proceso de formación de una parte de la zona de la punta de la figura 9.

Haciendo referencia en primer lugar a la figura 1, se ha mostrado de manera general con el numeral (10) una punta de broca helicoidal convencional, que comprende una parte de vástago (12), una parte de la ranura (14) que contiene dos ranuras (16), y una zona de la punta (18). Cuando se taladra un metal, de vez en cuando, particularmente cuando se utiliza un taladro manual, la punta de broca encuentra fuerzas en (F) superiores a lo normal, en sentido transversal al eje de la broca, tal como se ha mostrado esquemáticamente en la figura 1. Si la fuerza (F) es suficientemente grande, la punta de broca se quebrará o romperá tal como se muestra con el numeral (15). Pruebas realizadas en una punta de broca helicoidal convencional con un diámetro de un cuarto de pulgada (0,635 cm) han descubierto que la rotura (15) tenía lugar principalmente en la parte de la ranura (14), cuando la punta era sometida a una fuerza máxima, en el momento del fallo, comprendida entre 68,04 y 79,38 kg (150 y 175 lbs).

Una broca helicoidal que utiliza la proporción de conicidad de la presente invención se ha mostrado de manera general con el numeral (20) en la figura 2, y comprende la parte del vástago (22), la parte ranurada (24) que tiene dos ranuras (26), y la parte de la punta (28). En pruebas de puntas de broca helicoidales con un diámetro nominal de un cuarto de pulgada (0,635 cm) que incorporan la proporción de conicidad de la presente invención, se requirió una fuerza máxima en la rotura comprendida entre 113,4 kg y 136,08 kg (250 y 300 lbs) para romper la broca. En la mayor parte de casos, la rotura no tuvo lugar en la parte ranurada (24), sino en la parte más resistente de la broca, es decir, la parte de vástago (22). Este resultado se consiguió aunque no se introdujeron cambios en la norma industrial en cuanto a la dureza del acero de la broca; es decir, las primeras tres cuartas partes de la parte ranurada en la dirección alejada de la parte de la punta son de una dureza completa, disminuyendo hasta una dureza más elevada en la punta hasta el extremo del vástago.

La figura 3 muestra una realización alternativa de una broca helicoidal que incorpora la variación de conicidad en el grosor de la membrana o núcleo de la presente invención, y que muestra su capacidad en comportarse satisfactoriamente en la perforación de madera manteniendo su resistencia mejorada en el taladrado de metal. Se ha observado que una punta de broca helicoidal realizada de acuerdo con la invención, tal como se ha mostrado la figura 3, y poseyendo un diámetro nominal de la broca de 1/4'' (0,635 cm) se puede utilizar para taladrar un orificio a través de madera con un grosor de 2,54 a 3,81 cm (1-1/2'') sin tener que retirar la punta de la broca para limpiar el serrín de las ranuras y reinsertando nuevamente la punta de la broca para terminar el orificio. La madera se ha indicado por el numeral (30), siendo un elemento, por ejemplo, de dos por cuatro (5,08 cm por 10,16 cm). Por lo tanto, la presente invención incorporada en la broca helicoidal mostrada en la figura 3 reduce el número de "entradas y salidas" que debe realizar el usuario para taladrar orificios en madera. En el caso de una broca helicoidal de 1/4'' (0,635 cm) con un taladrado de dos por cuatro (5,08 por 10,16 cm), el operario puede utilizar una broca para el taladrado de metal para taladrar un orificio a través del tablero en una pasada, tal como se ha indicado por la flecha (32).

Las proporciones de la conicidad del elemento laminar o vástago de la presente invención se indican en varias realizaciones de las figuras 4 a 7.

La figura 4 muestra esquemáticamente la conicidad de la membrana o elemento laminar (mostrado en trazos cortos) de la presente invención, superpuesta sobre la conicidad del vástago (mostrado en forma de trazos largo y corto). El perfil de la conicidad del núcleo convencional se indica con el numeral (34), y el perfil de la membrana o elemento laminar de la presente invención se indica con el numeral (36).

En este punto se debe observar que las mejoras de la presente invención son especialmente eficaces cuando se utilizan en relación con una punta de broca diseñada tanto para la perforación en metal como para la perforación en madera, por medio de una herramienta de taladrado de tipo manual, de manera que el operador puede ejercer un esfuerzo transversal mayor sobre la punta de broca que, por ejemplo, el operador de una broca con utillaje, tal como la accionada por una máquina de taladrar. De acuerdo con ello, la punta de broca más habitualmente utilizada por las personas que trabajan con un taladro manual es la base sobre la que se han realizado las mejoras de la presente invención. Este es el tipo conocido como "punta de broca corta", siendo habituales en la industria y las normas para este tipo de broca, tal como se indican en las normas ASME B94.11 M-1993 y NAS 907. Estas dos normas indican colectivamente las gamas habitualmente aceptadas de parámetros para las brocas, para diferentes diámetros nominales de éstas y, además, reflejan los criterios convencionales en la tecnología de puntas de broca del tipo llamado corto. De acuerdo con este concepto, cuantas más virutas o serrín pueda eliminar el ranurado de una broca con respecto a un orificio en el que se trabaja, tanto mejor. Con este objetivo, los conceptos convencionalmente aceptados determinan que el grosor del elemento laminar o membrana forman una cierta conicidad hacia fuera, desde la punta hacia el vástago, de manera muy gradual. Por ejemplo, la norma NAS 907 especifica que la proporción de conicidad para los tipos "A", "B" y "J" de vástago recto, para puntas de brocas de tipo corto, tengan una conicidad uniforme de 0,017'', 0,024'' y 0,006'' (0,0432 cm, 0,061 cm y 0,0152 cm), respectivamente, con tolerancias correspondientes de más o menos 0,003'' (0,0076 cm) más o menos 0,003'' (0,0076), más o menos 0,002'' (0,0051 cm), respectivamente. Las proporciones de conicidad de las brocas comercializadas por la titular de la presente invención, se adaptan a las normas de manera íntima. Por ejemplo, las puntas de broca comercializadas con la marca DeWALT® tienen una proporción de conicidad de 0,024'' (0,061 cm) para diámetros nominales de la broca, hasta 3/16'' (0,476 cm) inclusive, y una proporción de conicidad de la membrana o elemento laminar de 0,030 pulgadas por pulgada o centímetros por centímetro de longitud de la ranura, para puntas de brocas que tienen diámetros nominales superiores a 3/16 de pulgada (0,476 cm). Las brocas autocentrantes que tiene puntas de guiado o pilotaje, comercializadas con la marca BULLET®, tienen una proporción de conicidad del elemento laminar o membrana de 0,027 pulgadas por pulgada (o centímetros por centímetro) de longitud de la ranura. Haciendo referencia nuevamente a la figura 4, los resultados de la variación de conicidad recomendada por las normas y en utilización habitual se reflejan en una ranura profunda, terminando la parte (24) de la ranura en un punto final (38) con el diámetro exterior de la parte (22) del vástago, definiéndose la parte del vástago como parte de la punta de la broca, por fuera de la parte que contiene la ranura y que está insertada en la pinza de una taladradora motorizada. En este caso, el grosor del elemento laminar o membrana del perfil de vástago convencional (34) ha aumentado desde el grosor (T) hasta un grosor de indicado con el numeral (40), dejando una gran profundidad de ranura (42) para recibir las virutas o el serrín. Esto contrasta fuertemente con la geometría de la ranura, que define un elemento laminar que tiene una proporción de conicidad, según la presente invención. El perfil (36) de la conicidad de la membrana o núcleo abandona la broca en un punto de terminación (44) de la ranura. Esto tiene como resultado un elemento laminar (46) mucho más grueso en el punto (44) de terminación de la ranura y proporciona una profundidad de ranura (48) muy reducida en este punto. Se debe observar que la rueda de rectificar deja una parte de radio relativamente grande (50) en el punto de terminación convencional de la ranura, y un radio relativamente pequeño (52) en el punto (44) de terminación de la ranura, según la presente invención.

Una variación de la conicidad uniforme de 0,068 pulgadas por pulgada (o centímetro por centímetro) de longitud de la ranura ha sido seleccionada, y la duración de la broca, resultado de ello, y su rendimiento han superado ampliamente las expectativas. La fuerza transversal (F) aplicada a una broca rotativa, montada en voladizo ha superado 113,4 kg (250 lbs) (para una junta de broca con un diámetro nominal de 1/4'' (0,635 cm), con características de eliminación de virutas muy aceptables en el taladrado de metales. En otra realización de la presente invención, la proporción de conicidad en el grosor del núcleo o membrana fue determinado en 0,054 pulgadas por pulgada (o centímetros por centímetro) de longitud de la ranura (más o menos 0,003 pulgadas (0,0076 cm)) para todas las dimensiones de brocas de un diámetro nominal desde 1/8'' (0,3175 cm) hasta ½'' (1,27 cm). En esta segunda realización, no solamente mantuvo rotura en una fuerza máxima de 113,4 a 136,08 kg (250 a 300 lbs) para una broca de un diámetro nominal de 1/4'' (0,635 cm), sino que mostró en el trabajo de perforación de madera, características favorables en cuanto a la llamada "entrada y salida". Efectuó un taladrado con un diámetro de ½'' (1,27 cm) en madera gruesa (tal como 2x4) (5,08x10,16) de una pasada. Por lo tanto, se descubrió una broca mucho más resistente que las brocas convencionales en el taladrado de metal, pero suficientemente versátil para reducir la necesidad de las entradas y salidas cuando efectuaba la perforación en madera.

Los otros parámetros que se han asociado a la broca de la figura 4 (y a las otras realizaciones mostradas en los dibujos) se designan del modo siguiente: "D" significa el diámetro nominal de la broca; "BL" significa la longitud de la broca (se debe observar que no se extiende hasta la punta, sino al punto axialmente más hacia delante de la punta en la que la ranura corta el diámetro externo de la broca; "FL1" significa la longitud de la ranura, en el caso de una ranura con una proporción de conicidad del espesor de la membrana convencional y esta longitud de la ranura a la que se hace referencia en las normas anteriormente citadas; "FL2" es la longitud de la ranura de una de las realizaciones preferentes de la presente invención, creada al disminuir FL1 en una magnitud predeterminada MZ. Tal como se describirá, al seleccionar FL2 de este modo, proporciona dos ventajas a la broca de la presente invención.

Haciendo referencia nuevamente a la figura 4, la mayor parte de parámetros que se han descrito, y los de las normas, corresponden a una broca de longitud corta, de vástago recto, y ranura doble. No obstante, se cree que el concepto de la presente invención también será útil en relación con brocas con una ranura única. En este caso, en vez de medir la proporción de conicidad del grosor (T) del núcleo o membrana, se especificaría la proporción de conicidad de la distancia radial más corta entre la ranura y el eje (54) de la broca (T/2). En cualquier caso, la proporción de conicidad de grosor del elemento laminar o núcleo preferente varía de aproximadamente 0,050 hasta 0,071 pulgadas por pulgada (centímetros por centímetro) aproximadamente de longitud de la ranura, y la longitud de la ranura FL se encuentra dentro de una gama de valores desde 0,762 cm hasta aproximadamente 1,778 cm (0,3 pulgadas hasta aproximadamente 0,7 pulgadas), menos que la longitud de ranura especificada para una broca especialmente frágil con un diámetro nominal específico, por la norma ASME.

Se ha descubierto que, de manera ideal, la distancia MZ es aproximadamente de 1,27 cm (½''); también en este caso, esto se explicará de manera más detallada más adelante.

Si bien la proporción de conicidad del núcleo o membrana de la presente invención se anticipa que sea apropiada para una broca que tiene un punto convencional de cincel o un punto con membrana delgada (tal como un punto partido), tal como se ha mostrado esquemáticamente en la figura 6, es particularmente útil en las brocas autocentrantes de taladrado de metal/madera, con punta de guiado, desarrolladas por la titular de la presente invención. Estas realizaciones se han mostrado en las figuras 4 y 5, que a su vez se pueden equipar con cualquiera de las partes de puntas de broca (28) de las figuras 9 a 13. La nomenclatura de parámetros para estas realizaciones se ha indicado en la figura 9, en la que la parte de la punta (28) incluye una zona (56) en forma de cola de milano y una parte de punta de guiado o piloto que se extiende axialmente hacia fuera desde la parte en cola de milano. La parte en cola de milano comprende labios de corte en forma de cola de milano (62) dispuestos por un ángulo de 60°. En esta realización, los labios de corte se extienden desde la parte de guiado o pilotaje al diámetro externo de la broca. La parte de guiado o de pilotaje (58) se prolonga en una distancia "L" desde la parte (56) en forma de cola de milano, y tiene un diámetro "d" menor que el diámetro nominal "D" de la broca. La parte de la punta de guiado o de pilotaje define una pared de pilotaje angular (64) que está rebajada radialmente y axialmente, tal como se ha indicado por las anteriormente citadas patentes de Chaconas y otros. La parte de pilotaje (58) está dotada de labios de corte de guiado o pilotaje dispuestos con un punto de ángulo (68) y, en la realización preferente, define un punto partido (66). La parte de guiado o piloto está unida a la parte (56) de cola de milano con un filete rebajado radialmente (70) que tiene un radio "R". En la realización mostrada en la figura 9, la geometría de la punta (28) es la contenida en las brocas actualmente en el mercado. El ángulo de cola de milano (60) es superior a 180°, es decir, de unos 190°, y la orientación de la pared piloto define una conicidad axial hacia atrás (65) de unos 5°. En este punto, la convención utilizada para el equilibrio de esta descripción detallada de las realizaciones preferentes es que una conicidad hacia atrás en la guía o piloto (58), dirigida radialmente hacia dentro desde el extremo de la punta (66) de la boca (20) hacia la parte en forma de cola de milano (56), sea considerada un ángulo "positivo", mientras que una conicidad hacia atrás dirigida radialmente hacia fuera, identificada con el numeral (67) de la figura (13), se considerará un ángulo de conicidad "negativo". Un ángulo de conicidad hacia atrás despreciable se ha mostrado con el numeral (69) en la realización de la figura (12). Para los propósitos de esta descripción, el término "despreciable" significa una gama de valores desde menos de 1° hasta menos de 1° positivo.

Haciendo referencia nuevamente a la figura 9, los labios de corte en forma de cola de milano (62) se fusionan con la pared axial de la parte de pilotaje (58) por medio de un filete rebajado radialmente que tiene un radio "R". La generación de esta superficie se ha mostrado esquemáticamente en la figura 15 y se describirá más adelante.

Otros parámetros indicados en la figura 9 se han indicado también en las figuras 10 a 13, y comprenden la longitud "L", el diámetro del elemento de guiado o piloto "d" y el ángulo de la punta (68). En la boca de la figura 9, actualmente comercializada, el ángulo de la punta (68) es de 135° y el ángulo de la cola de milano (60) es de 190°.

Haciendo referencia a continuación a la realización mostrada en la figura 10, se ha descubierto que la parte (56) en cola de milano mostrará una vida útil incrementada, si el ángulo (60) de la cola de milano se reduce para que quede comprendido en una gama de valores entre 168° y 182° aproximadamente, y preferentemente, de unos 170°. También se ha descubierto que la parte de guiado o pilotaje mostrará una vida útil incrementada si su diámetro "d" es aproximadamente la mitad del diámetro nominal de la broca.

Otro descubrimiento que se ha realizado es que, añadiendo un chaflán (72), tal como se muestra en la figura 11, se mejora significativamente la vida útil de la broca, si funciona en condiciones de exceso de velocidad. La parte del chaflán (72) comprende, como mínimo, un chaflán (74), y en la realización preferente, comprende dos chaflanes. Los chaflanes (74) están orientados con un ángulo de chaflán (76) comprendido en una gama de valores de 75° a unos 140°, y es preferentemente de unos 90°. En la realización de un solo chaflán, el ángulo de chaflán (78) es de unos 45°, o la mitad del ángulo (76) formado por los dos chaflanes. La longitud del chaflán (80) varía entre 5% y 15% aproximadamente del diámetro nominal, y es preferentemente de 10% aproximadamente (es preferible aproximadamente 0,0635 cm (0,025 pulgadas)). Además, en la realización mostrada en la figura 11, el ángulo (68) sigue siendo de unos 135°, pero el ángulo de conicidad hacia atrás preferente está comprendido entre 0° y 5,5°, siendo el valor preferente de 5°.

La realización mostrada en la figura 12 es muy similar a la de la figura 11, excepto que el ángulo de conicidad hacia atrás (69) es despreciable. De manera similar, la realización mostrada en la figura 13 utiliza un ángulo de conicidad hacia atrás negativo, que en esta realización sería superior a -1°.

Haciendo referencia a la figura 15, se ha mostrado el procedimiento de generación de la zona de guiado o piloto (58) de la parte de cola de milano (56), y se muestra el filete rebajado radialmente (70). El área del rebaje del diámetro de la zona piloto o de guiado se muestra con el numeral (82); el área de rebaje del filete se ha mostrado en (84), y el área de rebaje de los labios de corte en forma de cola de milano se ha indicado con el numeral (86). Se observará que en la broca mostrada en la figura 15, se ha creado un borde de corte continuo por medio de los labios de corte en forma de cola de milano (62), un filete (70) y el borde de corte (65) de la pared de guiado o piloto. A efectos de posibilitar que estos bordes corten satisfactoriamente, todos ellos deben quedar dotados de superficies de rebaje, tal como se ha mostrado en la figura 15. Para formar dichas superficies, una rueda de rectificado (88) que tiene una cara (90) de la rueda de rectificado y el eje (54) de la broca están orientados de manera relativa entre sí de forma tal que el ángulo (60) de la cola de milano dividido por 2 se encuentra dentro de la gama de valores deseada. El ángulo de conicidad hacia atrás (65) de la parte de pilotaje (positivo o negativo) se consigue al dotar a la rueda de rectificado (88) de una forma predeterminada, que define también la forma del filete (70). Para generar los bordes deseados y sus superficies, la broca es dispuesta en la relación angular deseada con respecto a la rueda de rectificado (88), y se hace girar alrededor de su eje (54) en la dirección mostrada por la flecha (92) y, al mismo tiempo, es desplazada hacia dentro de la rueda en la dirección mostrada por la flecha (94), consiguiendo de esta manera el rebaje para el borde de corte formado por el filete (70) del borde de pilotaje o guiado (65) y el labio (62) de corte en forma de cola de milano. El proceso se repite en el lado opuesto de la broca, generando ambos juegos de bordes de corte y rebajes.

Volviendo a hacer referencia a la variación de conicidad en el grosor del elemento laminar o núcleo según la presente invención, se ha descubierto que una modificación en la longitud de una ranura recomendada por las normas anteriormente citadas ha tenido como resultado ventajas tanto en la exactitud de las tolerancias de la ranura y también por la creación de una zona especial de marcado "MZ" en la que se pueden formar indicadores o marcas (96), tales como las de tamaño de la broca, liberando así las mandíbulas de la pinza del taladro en el que se inserta la broca (figura 4). Esto significa que la pinza para la broca no eliminará los tamaños de las brocas del vástago, tal como ocurre frecuentemente en brocas convencionales.

Haciendo referencia nuevamente a la figura 8, una rueda de rectificado (98) queda situada en un ángulo predeterminado con respecto al eje (54) de la broca (20) y se lleva a establecer contacto con la broca en la parte de la punta (28), o punto de inicio de la ranura, desplazándose radialmente hacia dentro a la posición mostrada por la flecha (100). El material (20) de la broca y la rueda de rectificado (98) son desplazados a continuación, uno con respecto a otro, a lo largo de la dirección axial (102). En la realización preferente, la rueda de rectificado se mantiene para movimiento solamente en las direcciones radial hacia dentro y hacia fuera, tal como se ha mostrado por las flechas (100). El material de la broca es desplazado axialmente hacia dentro de la rueda de rectificado. A continuación, una leva hace que la rueda de rectificado (98) se desplace radialmente hacia fuera, tal como se ha mostrado, creando así la proporción de conicidad deseada del elemento laminar o núcleo. Si la rueda de rectificado (98) con la conicidad de la presente invención tuviera que ser retirada en el punto final (38) con la broca para crear una longitud de ranura FL1 que corresponde a una longitud de ranura recomendada por las normas, la combinación del ángulo de conicidad crearía una variación en la tolerancia de la longitud FL1 de la ranura de una anchura de variabilidad inaceptable, tal como se ha mostrado con el numeral (106). Dado que la longitud de una ranura es un parámetro muy importante en la fabricación de brocas helicoidales, es preferible mantener una variación en las longitudes (108) de la ranura en más o menos 0,318 cm (1/8''), es decir, 0,635 cm (1/4'') en anchura. Para reducir la variación de tolerancias de longitud de la ranura, se descubrió que si la rueda de rectificado (98) se retiraba radialmente hacia fuera en el punto de terminación (44), en vez de hacerlo en el punto (38), dejando así un pequeño radio (52), la variación de longitudes (108) de las ranuras se podría reducir significativamente. Se cree que esto es función del efecto simultáneo de un ángulo grande de conicidad en el grosor del núcleo y las variaciones en las superficies de la rueda de rectificado y dimensiones correspondientes en las propias ruedas de rectificado. Se descubrió que si la rueda de rectificado (98) se retiraba en un punto (52) (que corresponde a la longitud FL1 de la ranura) con una disminución en MZ, siendo MZ un valor dentro de una gama de valores de 0,762 a 1,778 cm (0,3 pulgadas a 0,7 pulgadas aproximadamente), y preferentemente de 1,27 cm (½'') aproximadamente, se podía obtener el control deseado de tolerancia de longitud de las ranuras.

El proceso se completa cuando se forma una segunda ranura diametralmente opuesta a la ranura que se ha descrito, utilizando el mismo proceso. En las realizaciones preferentes, el proceso constituye una ranura parabólica modificada.

Si bien la conicidad del grosor del núcleo o membrana de la presente invención se cree que mejora significativamente la resistencia de brocas que tienen una geometría de punta convencional, tal como se ha mostrado esquemáticamente en la figura 6, tiene un impacto específico sobre la duración de las brocas que tienen configuraciones de las puntas de broca (28), tal como se ha mostrado en las figuras 9 a 13. El efecto simultáneo de la proporción de conicidad, anchura del pilotaje o guiado, ángulo de conicidad hacia atrás y chaflán de la realización mostrada en la figura 11, producirá una punta de broca helicoidal con una resistencia significativamente mejorada en la ranura y en la punta, cuando se taladran metales, pero posibilita al usuario taladrar orificios en madera con un mínimo de efecto de entrar y salir, características que son especialmente deseables en brocas para su utilización con una máquina manual, para trabajar tanto en metal como en madera.

Las realizaciones antes descritas no se deben considerar, desde luego, como limitativas de la amplitud de la presente invención. Quedarán evidentes modificaciones y otras realizaciones alternativas, que quedan comprendidas dentro del alcance de la presente invención, tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (34)

1. Broca helicoidal, que comprende:

una parte del vástago, una parte ranurada y una parte de la punta adyacente a la parte ranurada;

la parte ranurada define, como mínimo, una ranura que se extiende desde la parte de la punta y termina en la parte del vástago, poseyendo dicha ranura o ranuras una longitud de ranura predeterminada;

definiendo adicionalmente la parte ranurada un núcleo o membrana;

la membrana adyacente a la parte de la punta tiene un grosor predeterminado; y se caracteriza porque

el grosor de la membrana o núcleo aumenta desde la parte de la punta a la parte del vástago con una conicidad uniforme comprendida en una gama de valores de 0,05 a 0,071 centímetros por centímetro de longitud de la ranura.

2. Broca, según la reivindicación 1, en la que la parte ranurada define dos ranuras que se extienden desde la parte de la punta y terminan en la parte del vástago, cuyas ranuras tienen una longitud predeterminada.

3. Broca, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la punta tiene un diámetro nominal predeterminado, y en la que la longitud de la ranura está comprendida en una gama de valores aproximada de 0,762 cm a 1,778 cm, menos que la longitud de la ranura especificada para dicho diámetro predeterminado por la norma ASME B94.11-M-1993.

4. Broca, según la reivindicación 3, en la que la longitud de la ranura es aproximadamente de 1,27 cm menos que la longitud de la ranura especificada para dicho diámetro predeterminado por la norma ASME B94.11-M-1993.

5. Broca, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además una zona de marcado de la broca sobre la parte del vástago adyacente a la terminación de las ranuras, siendo la longitud axial de la zona de marcado de la broca de una longitud comprendida aproximadamente entre 0,762 cm y 1,778 cm, y en la que la broca está marcada en dicha zona de marcado con marcas predeterminadas.

6. Broca, según la reivindicación 5, que comprende además una zona de marcado de la broca sobre la parte del vástago adyacente a la terminación de dichas ranuras, siendo aproximadamente la longitud axial de la zona de marcado de la broca de 1,27 cm aproximadamente, y en la que la broca es marcada en dicha zona de marcado con marcas predeterminadas.

7. Broca, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que:

la parte de la punta comprende una parte en cola de milano y una parte de guiado o pilotado que se extiende axialmente hacia fuera, desde una parte en forma de cola de milano en una dirección de alejamiento desde la parte del vástago;

poseyendo la parte en cola de milano un diámetro predeterminado y labios de corte dispuestos en un ángulo de cola de milano predeterminado; y

poseyendo la parte de guiado o pilotado un diámetro predeterminado menor que el diámetro de la parte en cola de milano.

8. Broca, según la reivindicación 7, en la que la parte de guiado o de pilotado define una superficie externa que tiene una conicidad hacia atrás que se extiende hacia la parte en forma de cola de milano en una dirección axial, según un ángulo de conicidad hacia atrás predeterminado.

9. Broca, según cualquiera de las reivindicaciones 7 u 8, en la que dicho ángulo en cola de milano es igual o menor a 180°.

10. Broca, según la reivindicación 9, en la que dicho ángulo en cola de milano se encuentra dentro de una gama comprendida entre 168° y 178° aproximadamente.

11. Broca, según la reivindicación 10, en la que dicho ángulo en cola de milano es de unos 170°.

12. Broca, según la reivindicación 8, en la que dicho ángulo de conicidad hacia atrás es positivo.

13. Broca, según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, en la que dicho ángulo de conicidad hacia atrás está comprendido dentro de una gama de valores desde aproximadamente 1° hasta aproximadamente 5,5°.

14. Broca, según la reivindicación 13, en la que dicho ángulo de conicidad hacia atrás es de unos 5°.

15. Broca, según la reivindicación 8, en la que dicho ángulo de conicidad hacia atrás es, como mínimo, 1° negativo.

16. Broca, según la reivindicación 8, en la que dicho ángulo de conicidad hacia atrás es despreciable.

17. Broca, según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 16, en la que dicha parte de guiado o de pilotaje define unos labios de corte piloto formados en un punto de adelgazamiento de la membrana o núcleo.

18. Broca, según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 17, en la que dicha parte piloto define una punta partida.

19. Broca, según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 18, en la que dicha parte en cola de milano comprende además una parte achaflanada.

20. Broca, según la reivindicación 19, en la que la parte achaflanada es adyacente a dichos labios de corte y tiene un chaflán que se extiende, según un ángulo de chaflán predeterminado con respecto al eje de dicha punta de broca radialmente hacia fuera, desde, como mínimo, uno de dichos labios de corte y en dirección axial hacia dicha parte del vástago.

21. Broca, según la reivindicación 20, en la que una chaflán conecta cada uno de los labios de corte al diámetro externo de la broca.

22. Broca, según la reivindicación 21, que tiene dos chaflanes, los cuales definen un chaflán comprendido dentro de una gama de valores de 75° a 140°.

23. Broca, según la reivindicación 22, en la que el ángulo formado por los chaflanes es de unos 90°.

24. Broca, según la reivindicación 20, en la que el ángulo del chaflán es de unos 45°.

25. Broca, según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 24, en la que el diámetro de la parte de guiado o piloto está comprendido en una gama de valores desde 38% a 52% aproximadamente del diámetro nominal de la broca.

26. Broca, según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 25, en la que el diámetro de la parte piloto es aproximadamente la mitad del diámetro nominal de la broca.

27. Broca, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la broca es de longitud corta y de vástago recto.

28. Broca, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que las ranuras son parabólicas.

29. Broca, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la ranura termina en el vástago en una zona con radio.

30. Procedimiento para la fabricación de una broca helicoidal, dotada de punta, vástago y dos ranuras, definiendo un grosor predeterminado del núcleo o membrana en la punta, comprendiendo:

orientación de una rueda de rectificado que tiene un diámetro predeterminado en un ángulo predeterminado con respecto al eje de un fragmento de material para la broca, para un movimiento que en general es transversal hacia dicho material para la broca y en separación del mismo;

alineando dicha rueda de rectificado con la punta de dicho material para la broca, para eliminar una cantidad suficiente de material para crear un grosor del núcleo o membrana predeterminado en dicha punta, cuando se han formado las dos ranuras mencionadas; y

provocar el movimiento axial relativo entre dicha rueda de rectificado y dicho material para la broca, con rotación simultánea de dicho material para la broca alrededor de su eje, para el rectificado de una ranura que tiene una longitud de ranura predeterminada en dicha broca, de manera tal que dicha broca tiene una conicidad uniforme en el grosor del núcleo o membrana, comprendida entre una gama de valores de 0,050 a 0,0071 centímetros por centímetro aproximadamente, de longitud de la broca sobre sustancialmente toda la longitud de dicha ranura.

31. Procedimiento, según la reivindicación 30, que comprende además la retracción de dicha rueda de rectificado para que no establezca contacto con dicho material de la broca al alcanzar un punto que se encuentra alejado, a una distancia predeterminada con respecto al punto en el que la ranura terminaría en el vástago si se mantuviera dicha conicidad.

32. Procedimiento, según la reivindicación 31, en el que dicha distancia predeterminada es aproximadamente de 1,27 cm.

33. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 30 a 32, en el que dicho ángulo predeterminado se encuentra dentro de una gama de valores de 20° a 40°aproximadamente.

34. Procedimiento, según la reivindicación 33, en el que dicho ángulo predeterminado es de unos 30°.