ES2274930T3 - Herramienta para el mecanizado por arranque de virutas. - Google Patents

Abstract

Herramienta para el mecanizado de perforaciones por arranque de virutas en piezas de paredes delgadas con un mínimo de un portacuchillas caracterizada por el hecho de que el portacuchillas o los portacuchillas (9, 9'', 9''''; 9a, 9''a) están insertados en la superficie circular (15) de la herramienta (1) de tal manera que -visto en dirección circular- existen dos superficies guía (31, 33) dispuesta a cierta distancia entre sí que sirven de apoyo de la herramienta (1) sobre la superficie de la pieza que se pretende mecanizar.

Description

Herramienta para el mecanizado por arranque de virutas.

El presente invento hace referencia a una herramienta dotada como mínimo de un portacuchillas para el mecanizado de orificios en piezas por arranque de virutas. Ya se conocen herramientas de este tipo en el estado de la técnica. Cuando se mecanizan orificios en componentes de paredes muy delgadas, sobre todo, es habitual que se produzcan vibraciones que generalmente afectan negativamente a la calidad final de la superficie mecanizada. Estas vibraciones se dan incluso en ritmos lento de mecanizado, es decir, con profundidades de corte pequeñas y con avances relativamente lentos (véase, por ejemplo, DE-U-299.20.573).

Por este motivo, el invento se propone el objetivo de crear una herramienta del tipo mencionado al principio que no presente dichos inconvenientes.

Para lograr este objetivo se propone una herramienta con las características expuestas en la reivindicación 1. Ésta se caracteriza por poseer un mínimo de un portacuchillas insertado sobre la superficie circular de la herramienta de tal manera que, al mecanizar la pieza, se obtengan dos superficies guía dispuestas a cierta distancia entre sí que proporcionen apoyo para que la herramienta pueda mecanizar las superficies de la pieza. Las superficies guía están previstas sobre el portacuchillas a cierta distancia y, mirándolas en dirección giratoria, están colocadas una detrás de otra. Sosteniendo las fuerzas que se producen durante el mecanizado de la pieza mediante las superficies guía, pueden impedirse las vibraciones incluso en ritmos de trabajo más elevados.

Es especialmente preferente un ejemplo de realización de la herramienta que se caracteriza por el hecho de que el portacuchillas presenta al menos un borde de corte con afilado positivo. Este diseño es responsable de que se produzcan fuerzas de corte menores en el borde de corte. De ese modo, pueden evitarse, o al menos reducirse, las vibraciones durante el mecanizado de orificios, sobre todo en piezas de paredes delgadas.

Del resto de reivindicaciones subordinadas se obtienen otras configuraciones ventajosas.

A continuación, se definirá el invento con más detalle haciendo referencia a los dibujos. Las figuras muestran:

La figura 1 muestra un bosquejo del principio de la herramienta en vista lateral;

La figura 2 muestra una vista muy ampliada de la cara frontal de la herramienta representada en la figura 1;

La figura 3 muestra una vista en perspectiva de un portacuchillas con una ampliación elevada.

La herramienta 1 representada en la figura 1 comprende un eje común 3 que forma parte de un soporte de herramienta 5. En dicho eje se inserta una pieza de herramienta 7, por ejemplo por ajuste por contracción o fijada por otro método. El soporte de herramienta 5 y la pieza de herramienta 7 también pueden formar una sola pieza. La herramienta 1 se acopla a la máquina herramienta por el eje 3 de la manera habitual.

En el extremo libre de la pieza de herramienta 7 opuesto al del soporte 5, se prevé un mínimo de un portacuchillas 9. En el ejemplo de realización aquí representado se prevén junto a la cara frontal 11 de la pieza de herramienta dos portacuchillas 9 y 9' encaradas entre sí. A una distancia de dichos portacuchillas 9 y 9' medida en la dirección del eje giratorio 13 se encuentran otros portacuchillas 9a y 9'a. El ejemplo de realización de la herramienta 1 aquí expuesto presenta, por tanto, justo al lado de la cara frontal 11 y sobre una superficie circular imaginaria un primer grupo de portacuchillas 9, 9' y a una distancia de éstos observada en dirección axial un segundo grupo de portacuchillas 9a y 9'a.

De la representación según la figura 1 se observa que los portacuchillas 9, 9', 9a y 9'a están insertados en una superficie circular 15 de la herramienta 1 o la pieza de herramienta 7 de tal modo que éstos presentan una disposición casi tangencial.

A partir de la vista lateral según la figura 1 se evidencia que el eje 5 está hueco para permitir una sujeción de herramienta por eje hueco. Desde un espacio vacío 17 del eje 5 se extiende coaxialmente al eje giratorio 13 un canal de refrigerante y lubricante 19 atravesando la pieza de herramienta 7 y abriéndose junto a los portacuchillas 9, 9', 9a, 9'a, es decir, que es posible aplicar refrigerante y/o lubricante directamente a las cuchillas activas de los portacuchillas.

En la representación muy ampliada de la cara frontal 11 de la herramienta 1 o, mejor dicho, de la pieza de herramienta 7 que se muestra en la figura 2 se observa claramente que en la superficie circular 15 también pueden disponerse tres portacuchillas 9, 9' y 9'' colocadas a la misma distancia si se mira en dirección circular. Las líneas discontinuas indican que los portacuchillas están atravesados en cada caso por un orificio de paso 21 que únicamente se detalla en el portacuchillas superior 9. A través de dicho orificio de paso 21 puede introducirse un tornillo de sujeción no representado que fija los portacuchillas al cuerpo principal de la herramienta 1, o sea, de la pieza de herramienta 7. Además, sobre la superficie circular 15 también hay presentes las ranuras correspondientes 23, 23', 23'' en el cuerpo principal de la herramienta 1 o, mejor dicho, de la pieza de herramienta 7. También es posible fijar los portacuchillas en las ranuras de otro modo, por ejemplo por soldadura o similar.

En dirección axial, es decir, a una cierta distancia visto desde la dirección del eje giratorio 13, se prevén de nuevo preferentemente tres portacuchillas, como se observaba en un principio en la figura 1 (véase allí los portacuchillas 9a y 9'a). Los portacuchillas están dispuestos en cada caso sobre una superficie circular y -visto en la dirección del eje giratorio- formando una fila. En principio también es posible prever más de tres portacuchillas de este tipo y disponerlos sobre superficies circulares o de cualquier otra manera. Sin embargo ha quedado demostrado que, sobre todo en herramientas con un diámetro pequeño, se obtiene un apoyo excelente y, por tanto, un mecanizado con muy pocas vibraciones cuando se colocan tres portacuchillas por superficie circular.

Durante el mecanizado de superficies cilíndricas en piezas, especialmente de superficies de perforación, la herramienta 1 puede desplazarse en rotación y aplicarse a una pieza de trabajo estática. También es concebible hacer girar la pieza de trabajo y dejar estática la herramienta 1. Lo fundamental es el movimiento relativo entre los portacuchillas y la superficie de la pieza de trabajo que se pretende mecanizar. A continuación se partirá de la base de que la herramienta 1 gira en el sentido contrario de las agujas del reloj durante el mecanizado de una superficie de perforación, lo cual se indica con la flecha 25. Visto en dirección giratoria, antes de cada portacuchillas existe una ranura de sujeción 27, 27', 27'' que se introduce en el cuerpo principal de la pieza de herramienta 7. Las ranuras de sujeción, que también se designan como espacios de sujeción, sirven para recoger las virutas que se producen durante el mecanizado de la pieza.

Al mecanizar una pieza, la herramienta 1 se desplaza en la dirección de su eje giratorio 13. En la representación de la figura 1 la herramienta se desplaza de izquierda a derecha, mientras que en la representación de la figura 2 desde el plano del dibujo hacia el observador.

Los bordes delanteros de los portacuchillas vistos desde la dirección giratoria forman sendos bordes de corte 29, 29' y 29'', respectivamente. Los portacuchillas, tal y como se evidencia en la figura 2, están dispuestos sobre la superficie circular 15 de la herramienta 1 de forma prácticamente tangencial. Éstos presentan sendos bordes de corte 29, 29', 29'' colocados justo después de la primera superficie guía 31, 31', 31''. Además, en el otro borde lateral del portacuchillas opuesto a la cuchilla 29 se prevén sendas superficies guía secundarias 33, 33', 33''.

De este modo, cada portacuchillas se apoya en la pieza por mecanizar sobre dos superficies guía, en concreto, una primera superficie guía 31, 31', 31'' y una segunda superficie guía 33, 33', 33''.

La figura 2 muestra claramente que la superficie guía 31, que queda delante vista en dirección giratoria, sigue inmediatamente a la cuchilla 29, mientras que la segunda superficie guía 33 está detrás de la primera superficie guía 31 a cierta distancia. Así pues, una cuchilla activa, aquí la cuchilla 29, tiene asignada dos superficies guía 31 y 33, las cuales están dispuestas sobre el mismo portacuchillas 9. Las superficies guía 31', 33' y 31'' y 33'' también contribuyen a guiar la herramienta 1 durante el proceso de mecanización de las perforaciones.

De la representación de la figura 2 queda claro que las superficies guía 31, 32, también denominadas biseles guía, de un portacuchillas están dispuestas a cierta distancia. En la figura 2 las superficies guía se extienden perpendicularmente con respecto al plano del dibujo, por tanto, en esencia en paralelo al eje giratorio 13 de la herramienta 1, o de la pieza de herramienta 7.

Puesto que las superficies guía 31 y 33 del portacuchillas 9 están dispuestas en cada caso junto a los bordes longitudinales del portacuchillas 9 que se extienden esencialmente en paralelo al eje giratorio 13, el portacuchillas 9 queda presionado con seguridad en la ranura 23 correspondiente y se apoya por un lado en la base orientada hacia el eje giratorio 13 y en el borde lateral de la ranura 23 opuesto a la cuchilla activa 29 de tal manera que las fuerzas de corte que se producen al mecanizar una perforación se transmiten con seguridad al cuerpo principal de la herramienta
1.

El diseño del portacuchillas queda claro de la representación en perspectiva según la figura 3, que representa el portacuchillas 9 de nuevo considerablemente ampliado:

El portacuchillas 9 tiene una forma básica de rectángulo. La representación de la figura 3 muestra la cara superior externa 35 del portacuchillas 9. La cara superior del portacuchillas 9, tal y como se observa en la figura 2, está dispuesta de tal modo que, perpendicular a la cara superior 35, hay una línea diametral D que corta el eje giratorio 13 de la herramienta 1. De este modo, la cara superior 35, al igual que el resto del portacuchillas 9, está insertada tangencialmente en la superficie circular 15 de la herramienta 1.

El resto de portacuchillas 9' y 9'' y 9a, 9'a, que en un principio tienen una disposición idéntica a la de los portacuchillas representados en la figura 2, tienen todos el mismo diseño. Por este motivo, a continuación únicamente se expone en detalle la descripción del portacuchillas 9.

La parte delantera 37 del portacuchillas 9 es la cara orientada hacia el observador en la figura 2. De ésta parten las dos superficies guía, en concreto la primera superficie guía 31 y la segunda superficie guía 33 a lo largo de los bordes laterales 39 y 41. Las superficies guía 31 y 33 presentan un recorrido paralelo entre sí y, como ya se ha mencionado, en esencia paralelo al eje giratorio 13 de la herramienta 1 no representado aquí. En la vista en perspectiva según la figura 3 se observa que las superficies guía 31 y 33 se extiende sobre toda la longitud de los bordes laterales 39 y 41 y que la anchura de éstas, medida en perpendicular a la dirección longitudinal de los bordes laterales 39 y 41, es inferior a su longitud. La anchura de las superficies guía puede regularse según los casos de mecanizado concretos. En el ejemplo de realización aquí representado, las superficies guía 31 y 33 están inclinadas en ángulo agudo con respecto a la cara superior 35 y caen hacia fuera en direcciones opuestas. En dicho recorrido, el ángulo de inclinación es constante sobre toda la anchura de las superficies guía 31 y 33. También es posible prever a lo largo de la anchura de las superficies guía 31 y 33 zonas con distintas inclinaciones, por ejemplo, una primera zona conectada a la superficie lateral 39 y una segunda zona que limita con la cara superior 35. En esta disposición, la primera zona puede caer con mucha inclinación con respecto a la cara superior 35 como primera zona de la superficie guía 31 inmediatamente contigua a la cara superior 35.

Las superficies guía 31 y 33 también pueden poseer una forma arqueada y presentar un radio como el que se conoce para, por ejemplo, las regletas guía o los escariadores. El radio de las superficies guía 31 y 33 también puede seleccionarse de tal modo que sea algo menor que el de las superficies de perforación o, incluso, mucho menor que aquéllas. La selección del radio de las superficies guía 31 y 33 se puede adaptar asimismo al caso concreto de mecanizado.

Lo esencial es que la herramienta 1 se apoye en la zona del portacuchillas 9 por un lado justo al lado del borde de corte activo, que entra en contacto con la pieza, y por otro lado con otra superficie guía que suceda a la primera superficie guía -observado en la dirección giratoria-.

En la cara superior 35 termina el orificio de paso 21, por el que se atraviesa un tornillo de sujeción para fijar el portacuchillas 9 al cuerpo principal de la herramienta 1, o de la pieza de herramienta 7.

El portacuchillas 9 está diseñado como placa giratoria. El borde delantero izquierdo funciona como borde de corte 29, al igual que el borde diagonalmente opuesto que conforma el borde de corte 29/1. Cuando el borde de corte delantero izquierdo 29 se vuelve romo, se suelta el tornillo de sujeción y se gira el portacuchillas 180º alrededor del eje central del orificio de paso 21 de tal manera que el borde de corte 29/1 quede en la parte delantera a la izquierda y sea la cuchilla activa al utilizar la herramienta 1.

El borde de corte 29, al igual que el borde de corte 29/1, está diseñado de tal manera que la zona delantera orientada hacia la parte delantera 37 del portacuchillas 9 se ha sometido a un proceso de afilado. Por tanto, es la parte delantera izquierda del portacuchillas 9 la que se desgasta. El borde de corte 29 comprende una zona de borde 43 cercana a la cara delantera 37 y, correspondientemente, una zona de borde 43/1 en la zona del borde de corte 29/1. En la representación de la figura 3 se observa que la zona de borde 43 forma con un borde limitador 45 de la superficie guía 31 un ángulo agudo que se abre a la cara delantera 37 del portacuchillas 9. Se trata preferentemente de un ángulo agudo del orden de los 10º. Por tanto, en este caso se obtiene lo que se denomina un afilado positivo en la zona del borde de corte 29. Lo mismo se aplica al borde de corte opuesto 29/1.

En el borde delantero izquierdo del portacuchillas 9 se prevé un bisel 47. Gracias a este diseño se garantiza que al colocar la herramienta 1 en una perforación de una pieza de trabajo lo primero que entra en contacto con dicha pieza es el bisel 47, hasta que -por ejemplo, tras 1 mm aproximadamente- ambas superficies guía 31 y 33 entren en contacto con la superficie de la pieza y, con ello, la herramienta 1 quede apoyada firmemente dentro de la perforación que se va a mecanizar.

En general, el recorrido del borde de corte 29 y del borde de corte 29/1 se desprende de la intersección de las superficies guía 31 y 33 con las superficies laterales del portacuchillas 9. A continuación se describirá con más detalle el borde de corte 29 que en la figura 3 queda en la partera delantera izquierda y que presenta exactamente el mismo diseño que el borde de corte 29/1.

Una primera zona del borde de corte 29, contigua a la cara delantera 37 del portacuchillas 9, está formada por la intersección de dos superficies, en concreto, la superficie guía 31 por un lado y el bisel 47 por otro. La zona de borde 43 contigua se corresponde con la intersección de la primera superficie guía 31 y una primera sección superficial F1 que se obtiene a partir del proceso de afilado y forma el límite lateral del portacuchillas 9. Junto a la zona de borde 43 existe una sección 48 con recorrido en arco, la cual está formada por la intersección de la superficie guía 31 y la sección superficial F2 obtenida por el proceso de afilado, la cual acaba convirtiéndose en la superficie lateral 39.

El recorrido del borde de corte 29/1 en la esquina superior derecha diagonalmente opuesta del portacuchillas 9 presenta simetría puntual de tal manera que el portacuchillas 9 puede aplicarse como placa giratoria, es decir, que puede girarse 180º al desgastarse la cuchilla 29 de tal modo que el borde de corte 29/1 situado en la esquina superior derecha en la figura 3 queda en la esquina inferior izquierda.

Los portacuchillas, de forma esencialmente cuadrada, tienen unas dimensiones sumamente pequeñas. Su anchura, entre las superficies guía 31 y 33 es de, por ejemplo, unos 3,8 mm y su longitud medida en la dirección del eje giratorio 13 de la herramienta 1 es de unos 4,0 mm. Gracias al diseño especial de la cara superior 35 de los portacuchillas, es decir, debido a las dos superficies guía 31 y 33 designadas como biseles guía, es posible desplazar la herramienta 1 de forma óptima en la perforación que se pretende mecanizar. A causa del afilado positivo en la zona del borde de corte 29 y 29/1, durante el mecanizado de la pieza se producen fuerzas de corte relativamente escasas. Puesto que la herramienta 1 tras una fase de mecanizado muy breve, en concreto tras una penetración de 1 mm en la perforación, se apoya en la zona de las dos superficies guía 31 y 33 de cada portacuchillas, se reducen a un mínimo, e incluso se eliminan en la mayoría de los casos, las vibraciones al mecanizarse una pieza de trabajo. Esto es así incluso en piezas de paredes muy delgadas, ya con una profundidad de corte de 0,3 mm por revolución y un avance de 80 m por minuto.

Así pues, puede crearse de forma sencilla una herramienta que garantice un desplazamiento óptimo incluso en el mecanizado de piezas de paredes muy delgadas; especialmente cuando el diámetro de la herramienta 1 es relativamente pequeño y, por tanto, la estabilidad de la propia herramienta no es extraordinariamente elevada. De este modo, es posible realizar herramientas del tipo aquí descrito con diámetros de 11 mm y obtener resultados excelentes. Esto también supone que pueden mecanizarse por arranque de virutas piezas de paredes muy delgadas con herramientas muy pequeñas y aun así lograr un mecanizado prácticamente exento de vibraciones y obtener calidades de superficie excelentes y exactitudes dimensionales muy precisas.

Claims (13)

1. Herramienta para el mecanizado de perforaciones por arranque de virutas en piezas de paredes delgadas con un mínimo de un portacuchillas caracterizada por el hecho de que el portacuchillas o los portacuchillas (9, 9', 9''; 9a, 9'a) están insertados en la superficie circular (15) de la herramienta (1) de tal manera que -visto en dirección circular- existen dos superficies guía (31, 33) dispuesta a cierta distancia entre sí que sirven de apoyo de la herramienta (1) sobre la superficie de la pieza que se pretende mecanizar.

2. Herramienta según la reivindicación 1 caracterizada por el hecho de que las superficies guía (31, 33) presentan en esencia un recorrido paralelo entre sí y/o con respecto al eje giratorio (13) de la herramienta (1).

3. Herramienta según las reivindicación 1 o 2 caracterizada por el hecho de que las superficies guía (31, 33) en esencia presentan un diseño plano -transversal con respecto a su extensión longitudinal-.

4. Herramienta según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada por el hecho de que las superficies de apoyo (31, 33) presentan zonas que forman con respecto a la cara superior (35) del portacuchillas (9) -visto en transversal a la dirección longitudinal de las superficies guía (31, 33)- ángulos de inclinación diferentes.

5. Herramienta según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada por el hecho de que las regletas guía (31, 33) están arqueadas con respecto a su extensión longitudinal, preferentemente por debajo de cierto radio.

6. Herramienta según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada por el hecho de que el portacuchillas (9, 9', 9''; 9a, 9'a) tiene forma de placa giratoria.

7. Herramienta según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada por el hecho de que el portacuchillas (9, 9', 9''; 9a, 9'a) presenta un orificio de paso (21).

8. Herramienta según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada por el hecho de que el portacuchillas (9, 9', 9''; 9a, 9'a) -visto desde arriba- presenta en esencia una forma cuadrangular.

9. Herramienta según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada por el hecho de que el portacuchillas (9, 9', 9''; 9a, 9'a) es casi cuadrado y preferentemente tiene 3,8 mm de ancho y 4,0 mm de largo.

10. Herramienta según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada por el hecho de que el portacuchillas (9, 9', 9''; 9a, 9'a) puede insertarse de forma tangencial en la superficie circular (15) de la herramienta (1).

11. Herramienta según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada por el hecho de que pueden disponerse tres portacuchillas (9, 9', 9''; 9a, 9'a) sobre una superficie circular imaginaria de la herramienta (1), preferentemente situadas a la misma distancia entre sí.

12. Herramienta según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada por el hecho de que pueden disponerse varios portacuchillas (9, 9', 9''; 9a, 9'a) en la herramienta (1) en la dirección del eje giratorio (13) separadas por cierta distancia entre sí.

13. Herramienta según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada por el hecho de que el portacuchillas (9, 9', 9''; 9a, 9'a) presenta al menos un borde de corte (29; 29/1) con afilado positivo.