ES2239815T3 - Herramienta de escariar. - Google Patents
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Abstract
PARA EVITAR LAS VIBRACIONES DE UNA PERFORADORA AUMENTANDO LA FRECUENCIA NATURAL SIN REDUCIR LA RIGIDEZ, SE FORMA UNA RANURA CONCAVA 10 EN LA SUPERFICIE PERIFERICA EXTERNA DEL CUERPO DE UNA HERRAMIENTA 1 EN EL LADO OPUESTO DE UNA CUCHILLA DE CORTE CON RESPECTO A UN EJE O DEL CUERPO DE LA HERRAMIENTA 1. SE FORMA LA RANURA CONCAVA 10 DE MANERA QUE SE PROLONGUE DESDE UNA POSICION X, QUE ESTA SEPARADA HACIA ATRAS DESDE UNA CARA EXTREMA FRONTAL 2A DE UNA PARTE DE CABEZAL 2 HACIA EL LADO POSTERIOR, Y PARA QUE SE ABRA DESDE ARRIBA DE UN RASTRILLO 3A. ADEMAS, SE FORMA UNA SUBRANURA 11 ENTRE LA RANURA CONCAVA 10 Y UN RECEPTACULO PARA VIRUTAS 4. DE ACUERDO CON LO EXPUESTO, SE AUMENTA LA FRECUENCIA NATURAL REDUCIENDO EL PESO DE LA PARTE DEL CABEZAL 2 AL TIEMPO QUE SE LIMITA LA REDUCCION DE LA RIGIDEZ Y SE EVITAN LAS VIBRACIONES.
Description
Herramienta de escariar.
La presente invención se refiere a una
herramienta de escariar para ser usada en un mecanizado interno, o
similar, de un agujero preparado, formado en una pieza de
trabajo.
Como herramienta para escariar, al efecto de
mecanizar la periferia interior de un agujero preparado de una pieza
de trabajo giratoria, por ejemplo, se conoce una herramienta de
escariar en la que una punta, fabricada de una aleación de carburo
cementado, está enroscada de forma desmontable a una parte de
extremo delantero del cuerpo aproximadamente cilíndrico de una
herramienta.
La herramienta de escariar se inserta en un
agujero preparado de una pieza de trabajo, que se sujeta por medio
de un eje principal de una máquina herramienta, y es hecha girar a
gran velocidad para cortar así la superficie periférica interna del
agujero preparado, con una cuchilla cortante formada en la punta.
Tal herramienta se conoce por el documento
JP-A-07/276.109.
Como la mecanización con la herramienta de
escariar se lleva a cabo en una situación, en la que el cuerpo de la
herramienta con forma de eje sobresale ampliamente, es probable que
se generen vibraciones.
Por este motivo, hasta la fecha se han evitado
las vibraciones fabricando el cuerpo de la herramienta tan grueso
como sea posible, siempre que no interfiera con la descarga de
virutas, fabricando para ello todo el cuerpo de la herramienta de un
acero rápido, o por otros medios, para incrementar la rigidez del
cuerpo de la herramienta.
Según se revela en el Modelo de Utilidad Japonés,
Sin examinar, núm. 4-2.505, se conoce una
herramienta de escariar que limita las vibraciones por medio de un
cuerpo de la herramienta que se engrosa hacia el extremo, en la que
una segunda cavidad para virutas se abre en la superficie periférica
externa del cuerpo de la herramienta, contraria al lado en que se
abre una primera cavidad para virutas, con el objetivo de mejorar la
eficacia en la descarga de virutas.
En estos casos, no obstante, no es posible
impedir que aumente la amplitud de la vibración debido a la
resonancia, que aparece cuando la frecuencia de la fuerza externa
(resistencia al corte) aplicada desde la pieza de trabajo a la
herramienta, y la frecuencia propia del sistema de la maquina que
incluye la herramienta, son coincidentes. Esto supone un problema en
el caso en que la superficie periférica interna de un agujero
preparado, profundo, deba ser objeto de un acabado preciso, en el
caso en que sea necesaria una alta precisión dimensional, o en otros
casos.
La presente invención ha sido realizada a la
vista de las circunstancias anteriores, y un objeto de la presente
invención es evitar las vibraciones, reduciendo para ello el peso de
la herramienta de escariar, sin reducir su rigidez, para incrementar
así la frecuencia propia de la herramienta de escariar.
Para solucionar los problemas mencionados, la
presente invención adopta las siguientes características.
A saber, en un aspecto se proporciona una
herramienta de escariar que tiene una cuchilla de corte en el
extremo delantero del cuerpo de la herramienta, y una cavidad para
virutas formada en conexión con una cara de despulla de la
mencionada cuchilla de corte, en la que hay una ranura cóncava,
formada en la superficie periférica externa del mencionado cuerpo de
la herramienta, en el lado opuesto a la mencionada cuchilla de
corte, con respecto al eje longitudinal del mencionado cuerpo de la
herramienta, estando la mencionada ranura abierta radialmente con
respecto a ambos lados de un plano definido por la cara de despulla
de la cuchilla de corte, caracterizada porque la mencionada ranura
está formada como una ranura que se extiende longitudinalmente.
En esta herramienta de escariar, puesto que se
reduce el peso de una parte de extremo del cuerpo de la herramienta,
y se incrementa la frecuencia natural de la propia herramienta al
formarse la ranura cóncava en la parte de extremo, es posible
incrementar la diferencia entre la frecuencia propia de un sistema
de maquina que incluye la herramienta, y la frecuencia de la fuerza
externa y, de ese modo, restringir las vibraciones. Además, al
formar la ranura cóncava en tal posición, se asegura un grosor
satisfactorio en la dirección en que actúa la componente principal
de la fuerza de corte, y se deja que una parte funcione como
nervadura, para la componente de empuje de la fuerza de corte. Por
lo tanto, se puede mantener la rigidez.
La escariadora tiene, preferentemente, una ranura
secundaria formada entre una cavidad para viruta y la ranura
cóncava.
En esta herramienta de escariar se añade la
ranura secundaria, entre la ranura cóncava y la cavidad para viruta,
adicionalmente a la ranura cóncava formada en la posición
mencionada, lo que hace posible reducir más el peso de la parte de
extremo del cuerpo de la herramienta y, de ese modo, restringir más
las vibraciones.
Además, también es ventajoso que la ranura
cóncava no tenga una abertura en el extremo delantero del cuerpo de
la herramienta.
Puesto que en esta herramienta de escariar la
ranura cóncava está formada de modo que no esté abierta en el
extremo delantero del cuerpo de la herramienta, es posible limitar
más la disminución de rigidez debida a la formación de la ranura
cóncava, en comparación con el caso en que la ranura cóncava esté
abierta en el extremo delantero del cuerpo de la herramienta.
La figura 1 es una vista en planta, de una parte
de cabeza de una herramienta de escariar, acorde con una realización
de la presente invención, vista desde el lado de una cara de
despulla de una punta.
La figura 2 es una vista en la dirección de la
flecha A de la figura 1.
La figura 3 es una vista en la dirección de la
flecha B de la figura 1.
La figura 4 es una vista en la dirección de la
flecha C de la figura 1.
La figura 5(a) es una vista en sección
transversal, tomada por la línea D-D de la figura 3,
la figura 5(b) es una vista en sección transversal, tomada
por la línea E-E de la figura 3, la figura
5(c) es una vista en sección transversal, tomada por la línea
F-F de la figura 3, y la figura 5(d) es una
vista en sección transversal, tomada por la línea
G-G de la figura 3.
La figura 6 es una vista en planta, que muestra
la configuración global de la herramienta de escariar mostrada en la
figura 1.
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
1 \+ cuerpo de la herramienta\cr 2 \+ parte del cabezal (parte
de extremo)\cr 3 \+ punta\cr 3a \+ cara de despulla\cr 4 \+
cavidad para virutas\cr 10 \+ ranura cóncava\cr 11 \+ ranura
secundaria\cr O \+ eje del cuerpo de la
herramienta\cr}
En lo que sigue se describirá una herramienta de
escariar acorde con una realización de la presente invención, con
referencia a las figuras 1 a 6.
La figura 1 es una vista en planta de una parte
de extremo (denominada en lo sucesivo "parte de cabezal") de
una herramienta de escariar de esta realización, tal como se ve
desde el lado de una cara de despulla de una punta, la figura 2 es
una vista en la dirección de la flecha A de la figura 1, la figura 3
es una vista en la dirección de la flecha B de la figura 1, la
figura 4 es una vista en la dirección de la flecha C de la figura 1,
y la figura 6 es una vista en planta, que muestra la configuración
global de la herramienta de escariar mostrada en la figura 1. En
estas figuras, los números 1, 2, 3 y 4 denotan, respectivamente, un
cuerpo de herramienta, una parte de cabezal, una punta, y una
cavidad para virutas, y la letra O denota el eje del cuerpo 1 de la
herramienta.
El cuerpo 1 de la herramienta tiene un contorno
aproximadamente cilíndrico, y la cavidad 4 para virutas está formada
en la parte 2 de cabezal, que representa la parte de extremo del
cuerpo 1 de la herramienta.
La cavidad 4 para virutas está indentada hacia
dentro en la dirección radial en, aproximadamente, un tercio de la
circunferencia de la parte 2 de cabezal, que es de sección
transversal circular, y se extiende desde una cara 2A del extremo
delantero de la parte 2 de cabezal, hasta el extremo trasero. Una
parte de extremo trasero de la cavidad 4 para virutas forma una cara
inclinada, que conecta suavemente con la superficie periférica del
cuerpo 1 de la herramienta.
En el extremo delantero de la cara 4A de la
cavidad 4 para virutas, que apunta hacia atrás respecto del sentido
de rotación de la pieza de trabajo, una montura 5 de punta está
formada para ser indentada un escalón más abajo que la cara 4A, como
se muestra en la figura 4. En la montura 5 de punta se asienta la
punta 3, que tiene una cuchilla de corte fabricada de aleación de
carburo cementada, o similar, y está montada de forma separable en
ella, por medio de un tornillo de fijación 6, en una situación en la
que una cara de despulla 3a de la punta 3 y la cavidad 4 para
virutas, están seguidas.
Además de la cavidad 4 para virutas, la parte 2
de cabezal está provista de una parte recortada 7, que se ha formado
recortando la superficie periférica externa de la parte 2 de cabezal
opuesta a la cuchilla de corte, con respecto al eje O del cuerpo 1
de la herramienta.
Esta parte recortada 7 está formada de modo que
queda mellada gradualmente hacia dentro en la dirección radial,
desde el extremo trasero de la superficie periférica externa de la
parte 2 de cabezal, hacia el extremo delantero, tal como se muestra
en la figura 1.
Además, la parte recortada 7 está provista de una
ranura cóncava 10, al objeto de reducir el peso de la parte 2 de
cabezal. La ranura cóncava 10 está formada de modo que se extiende
en una longitud predeterminada, desde una posición x, que está
separada hacia atrás respecto de la cara 2A de extremo delantero de
la parte 2 de cabezal, hacia el lado trasero. Es decir, un extremo
delantero 10A de la ranura cóncava 10 no está abierto en la cara 2A
de extremo delantero de la parte 2 de cabezal, a diferencia de la
cavidad 4 para virutas, que está abierta en la cara 2A de extremo
delantero de la parte 2 de cabezal.
La ranura cóncava 10 está abierta hacia abajo
desde encima de la cara 3a de despulla, cuando se mira tal en la
dirección axial del cuerpo 1 de la herramienta, es decir, cuando se
mira el cuerpo 1 de la herramienta desde el lado delantero hacia el
lado trasero, a lo largo del eje O.
En la parte 2 de cabezal que tiene la ranura
cóncava 10 estructurada según se ha descrito arriba, se asegura un
grosor satisfactorio en la dirección en que actúa una componente
principal F1 de la fuerza de corte, y también se obtiene una parte
de nervadura 2a, para soportar una fuerza de empuje F2, como se
muestra en la figura 5.
Hay una ranura secundaria 11 formada entre la
cavidad 4 para virutas y la ranura cóncava 10, en la parte 2 de
cabezal. La ranura secundaria 11 se proporciona para reducir
adicionalmente el peso de la parte 2 de cabezal, y conecta con el
extremo delantero de la cavidad 4 para virutas, por vía de una
cresta transversal L. Además la ranura secundaria 11 está indentada
desde la superficie periférica externa de la parte 2 de cabezal,
aproximadamente con la forma de un abanico en vista en planta (véase
la figura 1), en el que la cara de despulla 3a de la punta 3 se ve
justo desde encima, de forma que se ensancha gradualmente desde el
lado delantero hasta el lado trasero de la parte 2 de cabezal.
Por otra parte, el cuerpo 1 de la herramienta
está provisto, en su lado de extremo de base, de dos caras planas
paralelas 21 (una de las cuales no se muestra) que se forman
cepillando la periferia externa del cuerpo 1 de la herramienta, tal
como se ve en la figura 6. Estas caras planas 21 se proporcionan
para impedir que rote el cuerpo 1 de la herramienta, soportado en un
portaherramientas de una máquina herramienta, para que el cuerpo 1
de la herramienta no sea hecho girar a causa de la resistencia al
corte aplicada desde una pieza de trabajo, que rota a alta velocidad
en el eje O junto con el eje principal de la máquina
herramienta.
Como se ha descrito más arriba, en la herramienta
de escariar de esta realización se reduce el peso de la parte 2 de
cabezal, al formar la parte recortada 7 y la ranura cóncava 10 en la
parte 2 de cabezal, separadas respecto del cavidad 4 para virutas,
incrementándose de ese modo la frecuencia propia. Además se reduce
adicionalmente el peso de la parte 2 de cabezal, al formar la ranura
secundaria 11 además de la parte recortada 7 y la ranura cóncava 10,
con lo que se incrementa aún más la frecuencia propia. Esto hace
posible incrementar la diferencia entre la frecuencia propia del
sistema de maquina, que incluye la herramienta de escariar, y la
frecuencia de la fuerza externa, y de ese modo limitar las
vibraciones debidas a la resonancia.
Al formar la parte recortada 7 y la ranura
cóncava 10 en tales posiciones, se asegura un grosor satisfactorio
en la dirección en que actúa la componente principal F1 de la fuerza
de corte, tal como se muestra en las figuras 5(a) y
5(d), limitándose así la reducción de la rigidez.
En otras palabras, se restringen las vibraciones
pero con una reducción limitada de la rigidez, al eliminarse el
exceso de grosor extra a la vez que se mantiene el segundo momento
del área con respecto al eje Y perpendicular a la componente
principal F1.
Puesto que también se asegura que la parte 2a de
nervadura soporta la fuerza de empuje F2, se incrementa la rigidez
con respecto a la tensión que actúa en la dirección en la fuerza de
empuje F2, de modo no hay tendencia a que aparezcan vibraciones en
esta dirección.
Además, puesto que el extremo delantero de la
ranura cóncava 10 no está abierto en la cara 2A de extremo delantero
de la parte 2 de cabezal, se limita más la reducción de la
rigidez.
Por lo antedicho, de acuerdo con la herramienta
de escariar de esta realización, al limitarse las vibraciones
impidiendo la resonancia durante el mecanizado manteniéndose a la
vez, como se ha indicado, la rigidez de la herramienta, es posible
mejorar la precisión del trabajo y evitar fracturas en la punta.
Adicionalmente se puede incrementar la medida en que sobresale el
cuerpo de la herramienta y, de ese modo, acabar de forma precisa la
superficie periférica interna de un agujero preparado, de mayor
profundidad.
Si bien según la descripción de esta realización,
la ranura secundaria 11 está formada entre la cavidad 4 para virutas
y la ranura cóncava 10, esto no siempre es necesario. Es decir, aún
cuando la herramienta de escariar solo tenga la ranura cóncava 10,
con la estructura mencionada de la parte 2 de cabezal, puede reducir
las vibraciones en comparación con la herramienta de escariar
convencional, manteniéndose a la vez la rigidez de la
herramienta.
Como es evidente a partir de la descripción
anterior, la presente invención puede ofrecer las siguientes
ventajas:
(a) En la herramienta de escariar acorde con la
reivindicación 1 se puede restringir las vibraciones formando la
ranura cóncava en la parte de cabezal, para reducir así el peso de
la parte de cabezal y, de ese modo, incrementar la frecuencia
natural de la propia herramienta. Además, puesto que la reducción de
la rigidez debida a la formación de la ranura cóncava se limita al
realizar la ranura cóncava en la superficie periférica externa, en
el lado opuesto a la cuchilla de corte con respecto al eje del
cuerpo de la herramienta, se puede mejorar la precisión en el
trabajo e impedir fracturas en la punta y, además, es posible
incrementar la medida en que sobresale el cuerpo de la herramienta
y, de ese modo, realizar un acabado preciso de la superficie
periférica interna de un agujero preparado, de mayor
profundidad.
(b) En la herramienta de escariar acorde con la
reivindicación 2, se reduce adicionalmente el peso de la parte de
cabezal, al formar la ranura cóncava en la posición descrita más
arriba, y formar también la ranura secundaria, entre la ranura
cóncava y la cavidad para las virutas, incrementándose de ese modo
la frecuencia natural de la propia herramienta. Por tanto es posible
limitar más las vibraciones.
(c) En la herramienta de escariar acorde con la
reivindicación 3, puesto que la ranura cóncava está formada de modo
que no se abre en el extremo delantero de la parte de cabezal, para
impedir que la rigidez se reduzca más a causa de la formación de la
ranura cóncava, es posible restringir más las vibraciones en
comparación con el caso en que la ranura cóncava esté abierta en el
extremo delantero de la parte de cabezal.
Claims (3)
1. Una herramienta de escariar, que tiene una
cuchilla de corte en el extremo delantero (2A) de un cuerpo (1) de
la herramienta, y una cavidad (4) para virutas formada en conexión
con una cara de despulla (3a) de la mencionada cuchilla de corte, en
la que hay una ranura cóncava (10) formada en la superficie
periférica externa del mencionado cuerpo de la herramienta, en el
lado opuesto a la mencionada cuchilla de corte con respecto al eje
longitudinal (O) del mencionado cuerpo de la herramienta, abriéndose
radialmente dicha ranura con respecto a ambos lados de un plano
definido por la cara de despulla de la mencionada cuchilla de corte,
caracterizada porque la mencionada ranura está formada como
una ranura que se extiende longitudinalmente.
2. Una herramienta de escariar acorde con la
reivindicación 1, en la que hay una ranura secundaria (11) formada
entre la mencionada cavidad para las virutas y la mencionada ranura
cóncava.
3. Una herramienta de escariar acorde con la
reivindicación 1, en la que la mencionada ranura cóncava no tiene
una abertura en el extremo delantero del mencionado cuerpo de la
herramienta.
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