ES2242776T3

ES2242776T3 - Herramienta de corte con arranque de viruta.

Info

Publication number: ES2242776T3
Application number: ES01980424T
Authority: ES
Inventors: Horst Jager; Berthold Zeug
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2000-09-22
Filing date: 2001-09-21
Publication date: 2005-11-16
Anticipated expiration: 2021-09-21
Also published as: KR20030046466A; US20040028492A1; CA2422939A1; WO2002024387A1; WO2002024387A9; KR100583284B1; JP2004508956A; AR030791A1; DE10047079A1; BR0114103A; US7322777B2; JP3977248B2; AU1227102A; EP1318885A1; MXPA03002514A; AU2002212271B2; ATE297279T1; EP1318885B1; DE50106470D1

Abstract

Herramienta de corte con arranque de viruta, - con un mango de herramienta (1) como soporte de un inserto de corte conformado como una plaquita perforada (3), especialmente como una plaquita perforada reversible de un material duro de corte, por ejemplo, carburo de tungsteno u cerámica de un óxido, - con un dispositivo de avance (11) transversalmente al eje de orificio (10) en el sentido de avance (9), que actúa sobre la plaquita perforada (3) como medio de ajuste para el posicionamiento de la plaquita perforada (3) en el mango de herramienta (1), y - con un tornillo (17) que atraviesa el orificio de plaquita (19) de la plaquita perforada que, con su cabeza de tornillo (23), aprieta la plaquita perforada (3) contra una superficie de apoyo (5) en el mango de herramienta (1), atraviesa con su rosca (20) un orificio pasante (22) del mango de herramienta (1), encaja la rosca hembra (21) de una contratuerca (18), caracterizada porque - la contratuerca (18) en el lado opuesto al asiento de plaquita perforada (4) se encuentra soportada en el mango de herramienta (1) en contra de la presión de atornillado (15) y de forma solidaria alrededor del eje de rosca (10), - permitiendo las superficies de contacto mutuas de la cabeza de tornillo (23) y de la plaquita perforada (3) por un lado, y de la contratuerca (18) y del mango de herramienta (1), por otro lado, mediante su conformación una movilidad consecuente del movimiento de avance, especialmente un movimiento de pivotado de los medios de unión roscados tornillo (17) y contratuerca (18) respecto del mango de herramienta (1) y respecto de la plaquita perforada (3).

Description

Herramienta de corte con arranque de viruta.

La presente invención se refiere a una herramienta de corte con arranque de viruta, conformada especialmente como herramienta rotativa, con un mango de herramienta como sujeción para un inserto de corte, conformado como una plaquita perforada, especialmente una plaquita perforada reversible, así como un dispositivo de avance activo, de forma transversal al eje de perforación, sobre la plaquita perforada, como medio de avance para el posicionado en el mango de la herramienta de la plaquita perforada. La tensión aplicada a un simple tornillo se usa cada vez con mayor frecuencia para la fijación de plaquitas perforadas de este tipo, especialmente plaquitas perforadas reversibles. Con este propósito, el tornillo sirve para la fijación de la plaquita perforada al mango de la herramienta. El posicionamiento preciso de la plaquita perforada al mango de la herramienta se realiza mediante un medio de ajuste, que incide sobre las superficies laterales de contacto de la plaquita perforada, generándose un desplazamiento de la posición entre el orificio roscado y la cabeza del tornillo de fijación. Un medio de ajuste de este tipo es conocido, por ejemplo, por el documento DE 197 17 741 A1.

Una fijación de este tipo, ajustable de forma transversal aproximadamente en ángulo recto al eje del orificio de una plaquita perforada al cuerpo principal de la herramienta o al mango de la herramienta es, por supuesto, económicamente realizable. Sin embargo, las tolerancias entre las superficies de contacto y el orificio roscado debe mantenerse dentro de límites estrechos, para que el tornillo no sea sobrecargado durante el avance. Por otra parte, las tolerancias de la anchura de la plaquita perforada y la posición de las superficies de contacto en el asiento de plaquita del mango de la herramienta limita las tolerancias de maquinado de la herramienta de corte y esto, en una herramienta de perforación, es especialmente la tolerancia de perforación.

El desarrollo de la tecnología de corte con arranque de viruta requiere la observación de tolerancias de perforación cada vez más estrechas. Sin embargo, los desarrollos de herramientas en pos de este objetivo sólo son posibles de combinar de forma limitada con las ventajas de la sujeción por tornillo de una plaquita perforada. Con un recorrido de regulación creciente, el tornillo es sometido a una carga de flexión creciente. Esta carga de flexión representa un riesgo para la seguridad que daña la herramienta, la pieza en trabajo y la máquina y, además, pone en peligro a los operarios. El documento EP 0 552 774 B1 describe, como una solución, un soporte de tipo de carro de plaquitas perforadas en el mango de la herramienta, con un recorrido cualquiera. Una solución de este tipo debilita la subestructura del asiento de la plaquita perforada y deforma la subestructura durante el apriete de la plaquita perforada.

La invención tiene por objeto crear una herramienta de corte con arranque de viruta del tipo mencionado anteriormente que evite de alguna manera una sobrecarga en la unión por tornillo también con un recorrido de avance relativamente largo. Este objetivo se consigue mediante la reivindicación 1. En lugar de una rosca hembra, aplicada directamente en el mango de herramienta, o en lugar de una sujeción de la rosca hembra del tipo deslizante sobre carro, esta solución trabaja con una contratuerca en cierto modo montada de forma flotante en el mango de herramienta debajo del asiento de plaquita. El soporte flotante que se obtiene de la unidad compuesta de la tuerca y el tornillo atornillado, cuya unidad forma en su totalidad el medio de sujeción del tornillo, posibilita un ajuste automático del posicionamiento y de la alineación del eje de rosca en relación al eje de la plaquita perforada y al eje del orificio pasante en el mango de herramienta. El movimiento de avance, que también permite un pivotado y/o giro parcial se produce aproximadamente en un plano definido por el eje de rosca de alineación también variable respecto de su alineación y por el sentido de avance transversalmente al mismo.

Un desarrollo del objeto de la invención dispone una elasticidad del posicionado del contrasoporte en y/o en contra del sentido de avance. Cuando la superficie de contacto lateral ajustable es desplazada en sentido de la plaquita perforada, la contratuerca sigue al movimiento de avance en contra de la presión del resorte. De este modo se acciona en contra de una carga de flexión adicional del tornillo, causada por el movimiento de avance. Al retornar la superficie de contacto y al reemplazar la plaquita perforada se produce como resultado un retorno automático o pivotado reverso de la contratuerca a su posición inicial.

El objeto de la invención se muestra en detalle basado en un ejemplo de realización representado en las figuras, que muestran:

la figura 1, un despiece en perspectiva del mango de herramienta con su asiento de plaquita para la herramienta de corte con arranque de viruta,

la figura 2, una vista en perspectiva de la contratuerca para el tornillo de apriete,

la figura 3, una vista frontal en perspectiva de una herramienta rotativa con una plaquita perforada, fijada según la invención,

la figura 4, una sección longitudinal correspondiente a la línea de corte IV-IV de la figura 3 en posición inicial de la sujeción de la plaquita perforada sin una presión de ajuste dirigida sobre la plaquita perforada, transversalmente al eje del orificio,

la figura 5, una representación en sección, análoga a la figura 4, con un ajuste de la plaquita perforada ajustada en el sentido de avance,

la figura 5a, un diagrama de vectores para ilustrar las condiciones de apriete en diferentes posiciones de ajuste del tornillo y de la contratuerca solidaria,

la figura 6, una vista en planta con plaquita perforada y tornillo quitados, mostrando sólo el asiento de plaquita del cuerpo principal de la herramienta con contratuerca posicionada debajo del orificio pasante, correspondiente a la vista VI en la figura 4,

la figura 7, una vista en sección correspondiente a la línea VII-VII de la figura 6, pero con una plaquita perforada colocada sujetada en el hueco del vástago, de forma análoga a la figura 5.

La herramienta de taladrado (figura 3) contiene esencialmente el mango de herramienta 1 y, sujetada en el mismo, una plaquita perforada 3 de carburo de tungsteno u óxido de cerámica. La plaquita perforada 3 se encuentra sujetada dentro del asiento de plaquita 4 dispuesto en un hueco de mango 2 del mango de herramienta 1 (figura 1). El asiento de plaquita 4 contiene una superficie de apoyo 5 y dos superficies de contacto 6, 7 laterales para el posicionamiento preciso de la plaquita perforada 3. La superficie de contacto lateral 6 se extiende aproximadamente perpendicular y la superficie de contacto 7 se extiende aproximadamente paralela al eje de rotación 8 del mango de herramienta 1.

La superficie de contacto 7, aproximadamente paralela al eje de rotación 8, puede ajustarse en el sentido de avance 9 respecto del mango de herramienta 1. El sentido de avance 9 se extiende aproximadamente perpendicular al eje de rotación 8 del mango de herramienta 1 y al eje del orificio 10 de la plaquita perforada 3. El propósito primario del avance es ajustar la posición radial de la plaquita perforada 3 dentro de su asiento de plaquita 4.

El cambio de posición de la plaquita perforada 3 respecto de su superficie de contacto 7 lateral en el sentido de avance 9 se realiza mediante un dispositivo de avance 11, cuya estructura y funcionamiento corresponde aproximadamente al objeto del documento DE 197 17 741 A1. Para evitar realizaciones innecesarias se hace referencia al contenido de su publicación. Para la comprensión de la presente invención es suficiente una breve explicación del funcionamiento del dispositivo de avance 11.

La parte funcional esencial del dispositivo de avance 11 es un perno roscado 13 con una cabeza cónica de ajuste 12 en su extremo superior. Con esta cabeza cónica de ajuste 12, el perno roscado 13 puede atornillarse en el mango de herramienta 1. Durante su movimiento de atornillado, la cabeza cónica de ajuste 12 desplaza una lengüeta de ajuste 14 del dispositivo de avance 11 en el sentido de avance 9. El flanco de la lengüeta de ajuste 14, opuesto a la cabeza cónica de ajuste 12, forma la superficie de contacto lateral 7 ajustable del dispositivo de avance 11. El atornillado del perno roscado 13 en el dispositivo de avance 11 produce de este modo el movimiento de la lengüeta de ajuste 14 con su superficie de contacto 7 lateral en el sentido de avance 9 contra la plaquita perforada 3.

La fijación de la plaquita perforada 3, dentro del asiento de plaquita 4, concretamente, su apriete en sentido de la sujeción 15 contra la superficie de apoyo 5 del asiento de plaquita 4, se realiza mediante medios de unión roscados separados. Los mismos se componen de un tornillo 17 y una contratuerca 18 en la que se encuentra atornillado el tornillo 17. El tornillo 17 atraviesa el orificio de plaquita 19 de la plaquita perforada 3 y el orificio pasante 22 del mango de herramienta 1. El tornillo 17 encaja con su rosca 20 en la rosca hembra 21 de la contratuerca 18. La contratuerca 18 se encuentra posicionada con su cabeza 24 detrás del orificio pasante 22.

Cuando la plaquita perforada 3 se apoya sobre la superficie de apoyo 5 del asiento de plaquita 4, el tornillo 17 incide con su cabeza de tornillo 23 sobre la plaquita perforada 3 en el sentido de la sujeción 15. El tornillo 17 se encuentra de esta manera atornillado en la contratuerca 18 y la contratuerca 18 con su cabeza 24 incide sobre el mango de herramienta 1 en su lado opuesto al asiento de plaquita perforada 4, en contra de la presión de atornillado, es decir, en contra del sentido de sujeción 15 del tornillo 17. La contratuerca 18 es sostenida alrededor del eje 38 de forma solidaria respecto del mango de la herramienta 1. La contratuerca 18 se encuentra con ajuste con juego en el asiento en el orificio pasante 22 del mango de herramienta 1. Este juego actúa especialmente a favor o en contra del sentido de avance 9. En consecuencia, la contratuerca 18 es guiada en el orificio pasante 22 del mango de herramienta 1, de manera que también puede desplazarse transversalmente al eje del orificio 10 ó transversalmente al eje de orificio 25, así como tanto en el sentido de avance 9 de la plaquita perforada 3 como también en el sentido contrario a la misma.

La parte roscada 26 de la contratuerca 18 comprende dos guías rotativas paralelas entre si en la forma de planos de flancos 27, 28 diametralmente opuestos entre si y paralelos. Estos planos de flancos 27, 28 son tangentes a planos de guía de rotación 29 ó 30 correspondientemente alineados respecto de los mismos paralelos a la superficie exterior del orificio pasante 22. Los planos de guía de rotación 29 ó 30 se extienden preferentemente paralelos al eje del orificio pasante 22.

La cabeza de tornillo 23 presenta una forma cónica que se reduce en el sentido de atornillado 15. La cabeza de tornillo 23, con su flanco de cabeza 31, que se reduce en el sentido de atornillado 15 y forma la superficie cónica exterior, incide sobre la superficie exterior del orificio de plaquita 19 que igualmente disminuye su diámetro interior en el sentido de atornillado 15. De este modo, como mínimo una de las dos superficies de contacto mutuos, concretamente la superficie cónica exterior del flanco de cabeza 31 y/o de la superficie exterior 32 del orificio de plaquita que se reduce respecto de su diámetro interior en el sentido de atornillado 15, se encuentra conformada bombeada, es decir, ligeramente cóncava. Esta configuración favorece especialmente en cierto modo la movilidad rotacional flotante de los dos medios de unión roscados 17, 18 en el plano de la movilidad rotacional definido por el sentido de avance 9 del medio de ajuste 11 y por el eje de rosca de tornillo 38, y que, además, se encuentra flanqueado a ambos lados por los dos planos de guía de rotación 29, 30 del orificio pasante 22 en el mango de herramienta.

La cabeza 24 de la contratuerca 18 incide con su flanco anular 34 sobre dos resaltes de contacto 35 posicionados diametralmente opuestos entre si y se proyecta de forma radial en el orificio pasante 22 del mango de herramienta 1 en la forma de tope axial desde abajo en el sentido de contacto 33 (figura 2) opuesta a el sentido de la sujeción 15. El flanco anular 34 de la contratuerca 18 se reduce en el sentido de contacto 33 de la contratuerca 18 opuesta a el sentido de la sujeción 15 del tornillo 17. El flanco anular 34 de la contratuerca 18 forma aproximadamente una superficie envolvente cónica. Como mínimo, el flanco anular 34 de la contratuerca 18 o los flancos opuestos 36 respectivos de los resaltes de contacto 35 son conformados bombeados o bien convexos.

La conformación bombeada de las superficies de contacto mutuos de cómo mínimo la cabeza de tornillo 23 y de la superficie exterior 32 del orificio de la plaquita perforada 3, por una parte, y/o también, por otra parte, la cabeza 24 de la contratuerca 18 y los resaltes de contacto 35 del orificio pasante 22 en el mango de herramienta 1 contra la que presiona la cabeza 24, favorecen un ajuste automático del posicionamiento de los medios de unión roscados (tornillo 17 y contratuerca 18) mediante cuyo pivotado y/o giro correspondiente, con respecto del mango de herramienta 1, y en consecuencia eliminando ampliamente los esfuerzos de flexión aplicados sobre el tornillo 17.

La figura 5a muestra las condiciones de apriete entre el tornillo 17 y la contratuerca 18 como medio de unión roscada por un lado, y el mango de herramienta 1, es decir, sus resaltes de contacto 35, por otro lado. Estas piezas apretadas, una contra la otra, y el principio de su interacción se ilustran de forma especialmente clara en las figuras 4 y 5. En la condición inicial de la sujeción de la plaquita perforada (figura 4), el pretensado entre los medios de unión roscados (tornillo 17 y contratuerca 18), por una parte, y los resaltes de contacto 35, por otra parte, corresponde al vector de apriete L_{0} (figura 4, 5a). La aproximación iniciada por la lengüeta de ajuste 14 del dispositivo de avance 11 en el sentido de avance 9 produce una rotación del eje de rosca de tornillo 38 de los medios de unión roscados (tornillo 17) y contratuerca 18 con respecto al eje de la plaquita perforada 10 en el ángulo \alpha (figura 5). De este modo aumenta el pretensado de los medios de unión roscados (tornillo 17, contratuerca 18) respecto de los resaltes de contacto 35. El pretensado incrementado corresponde al vector de apriete L_{1} (figura 5a). En la figura 5a, el movimiento de avance o el recorrido de aproximación del extremo inferior del eje de rosca de tornillo 38 (figura 5) se encuentra indicado mediante el vector de posicionamiento \Deltas.

Los elementos simplificadores del movimiento de avance son elementos elásticos 37 posicionados encima del resalte anular, fijados en el contrasoporte 24, comprimibles o expansibles en contra de y/o en el sentido de presión 9 del dispositivo de avance 11. Los elementos elásticos 37 son piezas moldeadas elásticas o de goma que individualmente, cada una a la manera de un segmento anular de forma de cordón, rodean de forma de segmento anular las zonas del mango 26 de la contratuerca 18 situados por fuera de ambos flancos 27, 28.

Ambos elementos elásticos 37 de forma de segmentos anulares forman en la posición de montaje, como resultado de su posicionamiento en el costado del resalte anular 35 opuesto a la cabeza del contrasoporte 24, un collar de retención de la contratuerca 18 respecto del mango de herramienta 1.

Para la fijación de la plaquita perforada 3 al mango de herramienta 1, la plaquita perforada 3 es posicionada, en primer lugar, en el asiento de plaquita 4 y fijada mediante medios de unión roscados al mango de herramienta 1, compuestos del tornillo 17 y de la contratuerca 18. El tornillo 17 se encuentra con su cabeza 23 en el orificio de plaquita 19 y atraviesa, con su mango portador de la rosca 20, el orificio pasante 22 del mango de herramienta 1. Su rosca de tornillo 20 se encuentra atornillada en la rosca hembra 21 de la contratuerca 18 que se proyecta desde abajo en el orificio pasante 22 del mango de herramienta 1 hasta que la plaquita perforada 2 se encuentra sujetada al menos con leve una presión por fricción contra el asiento de plaquita 4 (figura 4). A continuación, la plaquita perforada 3 es posicionada definitivamente en el sentido de avance 9 mediante el atornillado del perno roscado 13 en el mango de herramienta 1. De esta manera su cabeza cónica de ajuste 12 deflecta la lengüeta de ajuste 14 en contacto con las superficies libres adyacentes de la plaquita perforada 3 en el sentido de avance 9 (figura 5). El movimiento de avance no es entorpecido por la fijación sólo ligeramente en unión de fricción pero aún no apretada definitivamente, de la plaquita perforada 3 entre la cabeza de tornillo 23 y la cabeza del contrasoporte 24. La unidad formada por el tornillo 17 y la contratuerca 18 puede pivotar debido a la forma bombeada del flanco del contrasoporte 24 y los contraflancos 36 de los resaltes de contacto 35, junto con la superficie interior 32 del orificio de la plaquita perforada 3 y del flanco de cabeza 31 de la cabeza de tornillo 23, es decir, de manera flotante a una posición final por presión de fricción en el mango de herramienta 1. El asumir esta posición es permitido o produce por la movilidad rotativa del medio de unión roscado 17, 18 apretado en el sentido de avance 9. La fijación roscada definitiva puede realizarse después del ajuste final.

Claims

1. Herramienta de corte con arranque de viruta,

- con un mango de herramienta (1) como soporte de un inserto de corte conformado como una plaquita perforada (3), especialmente como una plaquita perforada reversible de un material duro de corte, por ejemplo, carburo de tungsteno u cerámica de un óxido,

- con un dispositivo de avance (11) transversalmente al eje de orificio (10) en el sentido de avance (9), que actúa sobre la plaquita perforada (3) como medio de ajuste para el posicionamiento de la plaquita perforada (3) en el mango de herramienta (1),
y

- con un tornillo (17) que atraviesa el orificio de plaquita (19) de la plaquita perforada que, con su cabeza de tornillo (23), aprieta la plaquita perforada (3) contra una superficie de apoyo (5) en el mango de herramienta (1), atraviesa con su rosca (20) un orificio pasante (22) del mango de herramienta (1), encaja la rosca hembra (21) de una contratuerca (18), caracterizada porque

- la contratuerca (18) en el lado opuesto al asiento de plaquita perforada (4) se encuentra soportada en el mango de herramienta (1) en contra de la presión de atornillado (15) y de forma solidaria alrededor del eje de rosca (10),

- permitiendo las superficies de contacto mutuas de la cabeza de tornillo (23) y de la plaquita perforada (3) por un lado, y de la contratuerca (18) y del mango de herramienta (1), por otro lado, mediante su conformación una movilidad consecuente del movimiento de avance, especialmente un movimiento de pivotado de los medios de unión roscados tornillo (17) y contratuerca (18) respecto del mango de herramienta (1) y respecto de la plaquita perforada (3).

2. Herramienta de corte con arranque de viruta, según la reivindicación 1, caracterizada por un plano de movimiento de pivotado desarrollado, aproximadamente por el sentido de avance (9) del medio de ajuste (11), y por el eje de rosca (10).

3. Herramienta de corte con arranque de viruta, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la cabeza de tornillo (23) con sus flancos (31) reduciéndose en el sentido de atornillado (15) incide sobre la superficie exterior del orificio de plaquita (19) que reduce su diámetro interior en el sentido de atornillado (15), estando como mínimo una de las superficies de contacto mutuas (flanco 31; superficie exterior del orificio de plaquita 19) configurada de forma bombeada.

4. Herramienta de corte con arranque de viruta, según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la cabeza (24) de la contratuerca (18) con sus flancos perimétricos (34), que se reduce en el sentido de atornillado (33) de la rosca hembra (21) incide sobre un resalte anular (35) del orificio pasante (22) del mango de herramienta (1), estando al menos una de las superficies de contacto mutuas (34, 36) configuradas de forma bombeada.

5. Herramienta de corte con arranque de viruta, según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque la contratuerca (18) con juego se encuentra empotrada en el orificio pasante (22) del mango de herramienta (1).

6. Herramienta de corte con arranque de viruta, según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la contratuerca (18) se encuentra alojada desplazable de forma transversal a su sentido de sujeción (33) en el orificio pasante (22) del mango de herramienta (1) en el sentido o contra el sentido de avance (9) de la plaquita perforada (3).

7. Herramienta de corte con arranque de viruta, según la reivindicación 6, caracterizada porque como mínimo un flanco plano (27, 28) de la contratuerca (18) aproximadamente paralelo al eje de la rosca de tornillo (10) es tangente a un plano de guía de pivotado (29, 30) que forma una zona de superficie exterior del orificio pasante (22).

8. Herramienta de corte con arranque de viruta, según la reivindicación 4, caracterizada porque los contraflancos (36) en contacto con la cabeza (24) de la contratuerca (18) se encuentran inclinados desde los resaltes de contacto (35), introducidos de forma aproximadamente radial en los orificios de paso (22) en el sentido de contacto (33) de la rosca hembra (21) de la contratuerca (18), hacia el eje medio del orificio pasante (22) y hacia el eje del orificio de plaquita (10).

9. Herramienta de corte con arranque de viruta, según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por un elemento elástico (37) aplicando presión sobre la contratuerca (18) en contra de y/o en el sentido de presión (9) del sentido de avance (11).

10. Herramienta de corte con arranque de viruta, según la reivindicación 9, caracterizada porque el elemento elástico (37) con su extremo opuesto a la cabeza (24) de la contratuerca (18) se encuentra sostenido por la superficie exterior del orificio pasante (22) del mango de herramienta (1).

11. Herramienta de corte con arranque de viruta, según la reivindicación 1 ó 9, caracterizada por una pieza moldeada de goma como elemento elástico (37).

12. Herramienta de corte con arranque de viruta, según una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizada porque el elemento elástico (37) se encuentra fijado en la contratuerca (18) a la manera de aproximadamente de un anillo o segmento de anillo sobrepuesto.

13. Herramienta de corte con arranque de viruta, según una de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizada porque el elemento elástico (37) se encuentra posicionado del lado de los resaltes de contacto (35), opuestos a la cabeza (24) de la contratuerca (18), en el orificio pasante (22) del mango de herramienta (1).