ES2308173T3 - Herramienta de taladrar para el virutaje de materiales de fundicion. - Google Patents

Abstract

Broca de material duro con filetes subdivididos por ranuras receptoras de viruta y como mínimo dos filos principales (1; 101; 201) que, en cada caso, presentan un vértice de filos (2; 102; 302) y un pasaje al filo transversal (5; 105; 305), donde el filo principal (1; 101; 301) partiendo desde el vértice de filos (2; 102; 302) en sentido axial (A) es regularmente convexo al menos por áreas (101a) y en las superficies libres (9, 11; 109; 311) se previó un destalonado adicional (15; 115; 315) que se reduce en forma más empinada hacia el dorso del filete que las superficies libres (9, 11; 109; 309, 311), para la conformación de un afilado de punta esencialmente del tipo de un rectificado de 4 superficies.

Description

Herramienta de taladrar para el virutaje de materiales de fundición.

La invención se refiere a una herramienta de taladrar para el virutaje de materiales de fundición, como por ejemplo, fundición gris y en especial GGV o ADI.

El desarrollo en el caso de los materiales de fundición tiende a lograr materiales de estabilidad más elevada y simultáneamente mayor resistencia. Así, en la construcción de motores, se reemplaza cada vez más el grafito esferoidal (GGG) utilizado habitualmente por el grafito vermicular (GGV). Los materiales más modernos como hierro de fundición revenido en etapa intermedia (austempered ductile iron - ADI) alcanzan valores de estabilidad y resistencia aún mayores.

En la selección de los materiales para herramientas para el virutaje de fundición por lo tanto debe tenerse en cuenta una relación adaptada al respectivo material de los parámetros contrapuestos en las herramientas, es decir, la dureza y la resistencia.

Durante el virutaje de materiales de hierro de fundición, debido a la conformación irregular y granulada de la fundición con fases duras (por ejemplo, ferrita, perlita o martensita) y las inclusiones blandas de carbono, las herramientas utilizadas están sometidas a un gran desgaste abrasivo. A causa de la conformación no homogénea se agrega además una elevada exigencia del momento de flexión, con la que no siempre se puede realizar un procesamiento libre de oscilación.

A los efectos de lograr un término medio de las exigencias contrapuestas de elevada dureza y resistencia al desgaste por una parte, así como una resistencia y capacidad de soportar oscilaciones permanentes por la otra, se utilizan para el virutaje de GGG y GGV las herramientas de taladrar usuales de metal duro y macizo de la clase K30 - K40 según la clasificación ISO 513, que alcanza grados medios de dureza con valores medios de resistencia. Pero está limitada la vida útil y el rendimiento de virutaje que puede lograrse, es decir, las velocidades de corte y los avances que pueden concretarse.

Otros desarrollos produjeron el uso de los así llamados metales duros de granos muy finos o ultrafinos con granulometría de los cristales WC (carburo de wolframio) < 0,8 \mum, los que además de una elevada dureza también prometen una alta resistencia a la flexión, pero también costos de material correspondientemente elevados.

Además de la selección adecuada de materiales para las herramientas, tales herramientas en la actualidad son refrigeradas en su interior, a fin de reducir la acción de la fricción y de mejorar la descarga de viruta.

Allí se reconoció el vértice de filos como punto del filo principal expuesto a no sólo altas exigencias mecánicas, sino también térmicas, de modo que como medida adicional para la reducción del desgaste, también se aplica el destalonado dirigido en el vértice de filos en forma de un así llamado destalonado de fundición o una geometría de "Double-Angle-Point" (ángulo de vértice, por ejemplo, 118º, en el destalonado 90º).

Además, en el procesamiento de materiales, como por ejemplo, aceros, se conocen brocas HSS con geometrías de puntas de broca con cursos de filos principales con radio decreciente en el corte longitudinal a través de la broca, como por ejemplo la así llamada geometría "Racon-Point" (Radius-Conical, es decir, el radio se extiende por la longitud completa del filo principal), o la geometría Bickford-Point (el radio sólo se extiende a lo largo de la sección externa de los filos principales, mientras una sección central forma una buena punta de centrado con un curso lineal de los filos principales).

En la patente estadounidense US 3.443.459, se describe por ejemplo una broca con un curso de los filos principales en un plano que se extiende paralelo al eje de broca, en el que el filo principal se reduce desde la punta de broca con un radio hasta el filo secundario y pasa en sentido tangencial al perímetro de la broca, de modo que se evita por completo un vértice de filos muy marcado. Del escrito EP 0 591 122 A1, se conoce un fresador frontal con un filo frontal de conformación similar que transcurre en forma circular y continúa tangencialmente en un filo secundario. En la patente estadounidense US 4.116.580, se describe una broca, en la que se evita por completo un vértice de filos al realizar una forma redondeada entre el filo principal y el filo secundario. Por lo demás, esta herramienta no es una broca de material duro.

En el documento US 1.309.706, se describe en cambio una broca con un curso de los filos principales, en la que el filo principal en un plano formado por el eje de broca y el vértice de filos continúa en un radio en una sección externa y transcurre en forma lineal en una sección central. Allí, el paso filo secundario - filo principal no se produce en forma tangencial, sino en cambio en un determinado ángulo. Pero el vértice de filos resultante es mucho más plano que en las brocas usuales con un curso lineal de filos principales en el plano superior.

Debido a esas conformaciones del filo principal, se evita además el afilado vértice de filos, en especial en las áreas ubicadas del lado externo y por lo tanto sometidas a altas exigencias, produciendo una prolongación del filo principal o bien una reducción de la tarea de virutaje a realizar por unidad de longitud del filo principal.

Partiendo de esta base es el objetivo de la invención crear una broca optimizada para el virutaje de materiales de fundición, como por ejemplo fundición gris y en especial GGV o ADI, y que además de una prolongada vida útil y altos rendimientos de virutaje segura costos reducidos.

Este objeto se cumple con las características de la reivindicación 1.

De acuerdo con la invención, se transfiere por primera vez a brocas realizadas de un material duro, la característica en sí conocida de un filo principal de curvatura convexa regular que parte del vértice de filos en sentido axial en un determinado radio. Al superar el antiguo prejuicio que un material duro y, por lo tanto, también quebradizo no puede amolarse de manera tal de producir el curso de filos principales de acuerdo con la invención, ahora es posible aprovechar las ventajas brindadas por la geometría -supresión de un vértice de filos afilado, prolongación del filo principal y reducción de la carga por unidad de longitud de los filos principales, en especial en el área externa- donde como amolado de superficies libres se utiliza un amolado con superficies libres divididas a modo de un rectificado de 4 superficies.

Anteriormente se trató, tal como se describió antes, de evitar el desgaste en el vértice de filos mediante la selección de un material de especial dureza, por lo que con frecuencia se producían roturas prematuras incluso con rendimientos de virutaje, o bien, valores de corte relativamente reducidos. Tampoco la solución intermedia de utilizar un material de mediana dureza y de mediana resistencia usando una geometría de fases para fundición, produjo resultados satisfactorios respecto de una prolongada vida útil o bien elevados valores de corte.

En cambio, con una combinación de acuerdo con la invención de un material duro como material de broca con la geometría Racon-Point, mediante la cual se reduce el rápido desgaste en el vértice de filos que se produce al procesar piezas de fundición, se logra alcanzar una prolongada vida útil, sin tener que reducir los valores de corte a rangos no rentables. A causa de las ventajas debidas a la geometría, puede usarse en ese caso un material de extraordinaria dureza (y a pesar sólo poco menos resistente) como material de fabricación para la broca realizada en material duro.

Se logra, por lo tanto, crear herramientas adecuadas en especial para el virutaje de materiales abrasivos y a pesar de ello de elevada exigencia respecto de la resistencia, como fundición gris y en especial GGV o ADI, que además de una prolongada vida útil y alto rendimiento de virutaje, también prometen costos de material relativamente reducidos.

Como material para la fabricación de brocas o bien material duro son adecuados, además de los así llamados cermets, cerámicas de corte etc., en especial metal duro, por ejemplo, sobre la base de WC-TiC-Co.

Respecto del curso del filo principal, no sólo es factible un filo principal que transcurre en un radio en un plano paralelo al eje de broca, sino también otras curvaturas convexas regulares, como por ejemplo una curvatura en forma de parábola o hipérbola. Por lo demás, en el marco de la invención el filo principal no sólo puede transcurrir en un plano raso paralelo al eje de broca, sino también en un plano curvado, por ejemplo en un plano formado por una línea paralela al eje de brocas y una línea en S o en forma de hoz, perpendicular a la paralela del eje de brocas, en tanto la curvatura en sentido axial sea regularmente convexa.

Allí la broca según la invención presenta vértices de filos, es decir el filo principal no continúa en forma completamente tangencial al perímetro de la broca. El área de la punta que no puede aprovecharse para la longitud de perforación, que parte del vértice de filos hasta la punta de la broca o bien hasta el filo transversal, de ese modo es más corta en comparación con un filo principal que continúa en forma completamente tangencial, de modo que se reduce el gasto de material. Por otra parte, y a pesar del borde definido en la fase guía o bien del vértice de filos romo, es suficiente la descarga de calos para evitar una sobre exigencia térmica y reducir la exigencia mecánica respecto de un filo principal que transcurre sin curvatura.

En el ensayo, resultó adecuada una distancia axial del filo transversal respecto del vértice de filos de aproximadamente la mitad del diámetro nominal (D) de la broca, en especial de 0,45 X D.

En la conformación ulterior de acuerdo con la reivindicación 3, el filo principal además presenta una sección central, en la que transcurre en forma lineal en un ángulo de vértice predeterminado, por ejemplo de 118º a 130º, hacia el filo transversal. La sección con curvatura convexa regular continúa tangencialmente de la sección central. También así se ayuda a un acortamiento de la punta de broca, sin reducir el efecto positivo de la curvatura. Además se crea así una punta de buen centrado.

También el paso no tangencial del filo principal hacia el filo secundario presenta otra ventaja adicional, porque en el vértice de filos se produce un punto de medición claramente definido y no un pasaje. Por lo tanto, puede medirse en forma sencilla la distancia de la fijación de la herramienta hasta el inicio exterior del filo principal y, con ello, la profundidad máxima aprovechable de la perforación. En ese caso, resultaron favorables los ángulos entre la tangente del filo principal en el vértice de filos y el eje de la broca en un rango entre 10º y 40º, en especial entre 15º y 25º, dado que con tales ángulos por una parte aún puede leerse con facilidad el punto de medición en el vértice de filos, pero, por la otra, el vértice de filos es suficientemente romo para mantener reducida allí la exigencia térmica y mecánica.

Un punto de medición de fácil lectura en el vértice de filos es especialmente decisivo en una broca escalonada de acuerdo con la ventajosa forma de realización de acuerdo con la reivindicación 17, dado que de ese modo puede medirse la profundidad útil de perforación de la primera fase de virutaje (profundidad de perforación previo al talón). Es ventajoso aquí que también la segunda fase de virutaje presente el curso con curvatura convexa regular en sentido axial del filo principal, a efectos de poder aprovechar las ventajas de la geometría de acuerdo con la invención de los filos principales también en la segunda fase de virutaje.

En forma ventajosa se previó además una formación de punta, con lo cual se acorta el filo transversal, de modo que se mejora la propiedad de centrado y se reduce la presión del filo transversal. Con el filo transversal estrechado además es posible utilizar diámetros relativamente grandes del núcleo de broca y así lograr una mayor resistencia a la rotura por pandeo y rigidez de torsión de la herramienta. El núcleo de gran tamaño de la broca por otra parte también ayuda que también al utilizar un material duro y, por lo tanto, quebradizo, aún puede cumplirse con las exigencias respecto de la resistencia de la broca. Se lograron buenos resultados, en especial, con una relación diámetro nominal respecto del núcleo de broca de 3,0 a 3,5. Por ejemplo resultó adecuada en una broca con diámetro nominal 12 mm, una relación diámetro nominal: diámetro del núcleo de broca de aproximadamente 3,2.

Con las diferentes conformaciones ulteriores ventajosas antes mencionadas de la invención, que se refieren a la geometría de la broca de material duro, además se produce un cierto espacio para la concreción de ventajas respecto del material, de modo que en total resulta un efecto total notorio respecto de uno o varios objetivos parcialmente contrapuestos de una vida útil más prolongada, mayor resistencia a la rotura, rendimientos de virutaje más elevados y menores costos de material:

Por ejemplo, pueden fabricarse brocas de metal especialmente resistentes al desgaste que al utilizar un material de fabricación duro y, por lo tanto, también inevitablemente quebradizo, brindan una prolongada vida útil con similares o incluso mejores rendimientos de virutaje. Porque debido a las ventajas logradas por la geometría de la punta, en especial respecto de la menor exigencia en el vértice de filos, las brocas soportan sin roturas un rendimiento similar a lo largo de la misma vida útil a pesar del material menos resistente utilizado en comparación con el de las brocas convencionales. La mayor dureza y, con ello, la resistencia al desgaste adicionalmente elevada, a su vez producen el efecto adicional que también pueden realizarse mayores avances o velocidades de corte, sin reducir la vida útil. En cambio con los mismos rendimientos de virutaje puede lograrse una considerable prolongación adicional de la vida útil.

Un broca de tal tipo optimizada para el procesamiento de materiales abrasivos como GGV o ADI es objeto de la reivindicación 5 y se compone de un metal duro de la clase ISO-513 K15 a K30, en lugar del metal duro utilizado hasta ahora de la clase ISO-513 K30 a K40.

Pero también es posible aprovechar las ventajas de la geometría para reducir los costos de material de la broca al utilizar un material de grano más grueso y con ello de menor costo. Un broca de tal tipo es objeto de la reivindicación 6, que se compone de un metal duro de grano fino en lugar de del grano más fino usual.

A efectos de cuantificar las ventajas que pueden lograrse en una pieza de trabajo compuesta de GGV450 se realizaron ensayos de virutaje con diferentes brocas con en cada caso 10 mm de diámetro nominal y, salvo respecto de la geometría de la punta, del mismo modo:

A)

broca de metal duro macizo con una dureza de 1600 HV a 1700 HV y una resistencia a la rotura por pandeo de 3600 N/mm^{2}, geometría estándar de la punta;

B)

broca de metal duro macizo con una dureza de 1600 HV a 1700 HV y una resistencia a la rotura por pandeo de 3600 N/mm^{2}, geometría de la punta de acuerdo con la invención;

C)

broca de metal duro macizo con una dureza mayor que 1800 HV y una resistencia a la rotura por pandeo menor que 2500 N/mm^{2}, geometría de la punta de acuerdo con la invención.

Se observó que con una vida útil similar con la broca B pudieron realizarse avances 50% mayores que en la broca A (broca A: velocidades de corte 100 m/min, avance 0,4 mm/vuelta, broca B: velocidades de corte 100 m/min, avance 0,6 mm/vuelta). Con la broca C que se compone de un material más duro puede además lograrse otro aumento de la vida útil y/o de los valores de corte, aunque el material presenta una resistencia a la rotura por pandeo notoriamente inferior.

La geometría de acuerdo con la invención puede usarse en brocas con ranurado lineal o espiralado. Otras conformaciones de la geometría, por otra parte, recién son razonables a causa de las propiedades del material elegido para producir las brocas o bien recién permiten una optimización adicional del material elegido:

De esa manera, la broca presenta ventajosamente un ángulo de virutaje en el rango de +/- 5º. Debido al reducido ángulo de virutaje puede lograrse un aumento de la estabilidad de la cuña de corte. Al utilizar material de grano más grueso puede así evitarse el desgranado de diferentes granos y con ello la pérdida de la filosidad del filo.

El ángulo de virutaje del filo principal puede corregirse en especial en brocas roscadas en forma helicoidal mediante una rectificación de los filos principales o bien un afilado rectificador adicional de los filos principales a la medida deseada, de modo que resulta la deseada estabilidad de la cuña de corte y resistencia al desgaste de los filos principales. Ventajosamente en ese caso se conformó la broca de modo tal que la corrección de los filos principales puede amolarse en una pasada junto con el estrechamiento del filo transversal.

La geometría propuesta de la punta de broca es especialmente adecuada para las brocas de doble filo. Pero paralelamente también sería factible el uso de brocas de tres filos o brocas con una nervadura de virutaje principal anterior y una nervadura escariadora posterior, en cada caso subdivididas por una nervadura de virutaje adicional.

Otras conformaciones ulteriores se refieren a la refrigeración interior de las brocas de la invención, que de preferencia está conformada por canales de refrigeración que se extienden en forma helicoidal o lineal -según su forma de realización- en las nervaduras de broca a través de la broca misma. Los canales de refrigeración pueden presentar, en especial en el caso de brocas con diámetros nominales más reducidos, un perfil de sección transversal en forma de elipse o trígono. También es factible un canal de refrigeración interior que se prolonga a lo largo del eje de la broca que se bifurca en forma de Y en el área de la punta de broca.

Las aberturas de boca se encuentran de preferencia sobre las superficies libres de las nervaduras. En forma ventajosa, las aberturas de boca allí están ensanchadas debido a un destalonado adicional hacia el dorso del filete y con ello hacia la ranura receptora de viruta, debido a un destalonado que decrece más empinado hacia el dorso del filete que la superficie libre, a fin de llevar un caudal mayor en dirección hacia la ranura receptora de viruta. Con la boca conformada de esa manera, además del uso de una emulsión de agente refrigerante también es posible el engrase con cantidades mínimas (MMS) desde un aerosol de aire-aceite para refrigerar la broca, en especial en el filo principal y el vértice de filos y para reducir la resistencia a la fricción durante el virutaje y la descarga de viruta.

En ese caso la broca puede estar conformada como broca de metal duro macizo o bien como broca de material duro. De acuerdo con una conformación ventajosa ulterior de acuerdo con la reivindicación 19, también es factible una broca, en la que sólo un inserto de filo se compone de material duro, mientras que el soporte del inserto de filos se compone de un material menos duro, pero para ello más resistente, por ejemplo de un acero para herramientas. De esa manera, las partes individuales -el inserto de filo y el soporte- pueden ajustarse exactamente según el respectivo tipo de exigencia.

En la conformación de acuerdo con la reivindicación 20, el inserto de filo es un cabezal portabrocas soldado con el soporte (es decir, el vástago de la broca) que se compone de material duro y en el que se conformaron o bien se amolaron los filos principales, el vértice de filos y los filos secundarios (-secciones). Un cabezal portabrocas de tal tipo es objeto de la reivindicación 22. Esta forma de realización es especialmente adecuada para taladros de perforaciones profundas, en los que el soporte se extiende a lo largo de una gran longitud y por lo tanto debe poseer una gran resistencia para soportar la torsión producida.

En la conformación de acuerdo con la reivindicación 21, el inserto de filo en cambio es una placa de corte, que está atornillada a la broca en sentido perimetral. Una placa de corte de tal tipo es el objeto de la reivindicación 23. En ese caso, la punta completa de la broca con ambos filos principales, vértices de filos y filos secundarios (-secciones) puede haberse conformado como una placa de corte que se coloca en una ranura de recepción prevista a tal fin en el lado frontal del soporte, para allí ser atornillada o soldada.

Pero también son factibles placas de corte alternativo, que en cada caso conforman solamente un filo principal o bien una sección de filos principales y se atornillan sobre correspondientes alojamientos de placas, en especial en el talón en una herramienta escalonada. Allí, por lo demás, también puede haberse previsto un casete portador equipado con placas de corte. De esa manera, no sólo es posible aprovechar la combinación de la invención de geometría de corte y material duro con placas de corte recambiables y un portaherramientas estándar, sino que también pueden lograrse notorias facilidades en el aspecto de la técnica de fabricación: no es necesario amolar la geometría de los filos directamente en la broca en el material duro, sino que -al menos por áreas- puede amolarse en placas de corte de material duro de acceso sencillo.

En el sentido de un aumento adicional de la vida útil y de los rendimientos de virutaje, se puede haber previsto un recubrimiento de la broca al menos en el área de los filos afilados. Para ello pueden usarse todos los revestimientos usuales, con los que puede lograrse una reducción de la fricción y/o una disminución del desgaste. De especial preferencia es una capa de material duro, como por ejemplo, de diamante, de preferencia de diamante nanocristalino, de TiN, TiAIN o de TiCN, o una capa de varios estratos. También sería factible el uso de una capa de lubricante, por ejemplo del MoS2 conocido bajo la denominación "MOLYGLIDE".

En adelante, se describen mediante las figuras algunas formas de realización ventajosas de las invenciones:

Se muestran:

Fig. 1 una vista lateral esquemática de una broca realizada en metal duro y macizo, y ranurado en espiral de acuerdo con una realización de la invención;

Fig. 2 una vista lateral esquemática de una broca realizada en metal duro y macizo, y ranurado lineal de acuerdo con otra realización de la invención;

Fig. 3 una vista frontal de la broca que se muestra en la Fig. 2;

Fig. 4 una vista esquematizada en corte de una broca escalonada de acuerdo con otra realización de la invención.

Fig. 5 una vista frontal correspondiente a la Figura 3 de un broca con ranuras lineales con un inserto de filo de acuerdo con otra realización de la invención.

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En primer lugar, se hace referencia a la Figura 1. Allí se muestra una broca espiral de doble filo fabricada de un metal duro del grupo de aplicación K20 (ISO 513). Con 1 se denomina al filo principal de la broca, con 5 el filo transversal, con 2 el vértice de filos y con 3 el filo secundario. Como puede verse, el filo principal 1 transcurre en una curvatura convexa regular en sentido radial y pasa suavemente con un pequeño ángulo tangencial en el filo secundario, de modo que el vértice de filos 2 presenta un fuerte atruncamiento. Por otra parte, el pasaje en el vértice de filos 2 es suficientemente marcado para poder utilizar el vértice de filos como un punto de medición al realizar una medición longitudinal de la herramienta de taladrar. Entre una primera superficie libre 9 y una fase guía 7 se encuentra, por lo tanto, un borde bien marcado. El pasaje filo principal 1 - filo transversal 5 en cambio se realiza en forma prácticamente tangencial.

La primera superficie libre 9 está amolada en forma cónica y destalonada con una segunda superficie libre también en forma cónica. Allí puede reconocerse la abertura de boca 17 de un canal de refrigeración interior que emerge aproximadamente en un punto, en el que se encontraría la cresta de ambas superficies libres 9, 11. De todos modos, la broca presenta allí una superficie formada por un destalonado 15, que decrece de manera empinada hacia el dorso del filete o bien hacia la ranura receptora de viruta.

El curso del filo principal 1 es determinado en ese caso por un afilado rectificador, mediante el cual por una parte se produce una superficie rectificada de los filos principales 21 y, por la otra, un estrechamiento del filo transversal 19. La superficie rectificada de los filos principales 21 transcurre en ese caso en sentido axial, es decir, paralelo al eje A de la broca, de modo que el filo principal se extiende en un plano raso formado desde el vértice de filos 2 y la paralela al eje de la broca en el punto superior del filo transversal 5.

Las Figuras 2 y 3 muestran una broca con ranuras lineales fabricado de un metal duro del grupo de aplicación K20 (ISO 513) de acuerdo con otra realización de la invención. Las características idénticas o similares se denominaron allí con referencias similares, al igual que en la broca de la figura 1. Así, se denomina con 101 el filo principal, con 105 el filo transversal y con 102 el vértice de filos. El filo principal 101 se divide allí en dos secciones 101a, 101b:

En la sección externa 101a que continúa del filo secundario, el filo principal presenta en el plano formado desde el vértice de filos y la paralela al eje de la broca en el punto superior del filo transversal 105, una curvatura convexa regular, mientras que en la sección central 101b, el plano formado desde el vértice de filos 102 y la paralela al eje de la broca en el punto superior del filo transversal 105 transcurre en forma lineal con un ángulo de vértice \alpha. En ese caso la sección 101a continúa tangencialmente en la sección 101 b; con T_{2} se marca allí la tangente de la sección 101a en el pasa a la sección 101 b, que es simultáneamente un lado del ángulo de vértice \alpha.

En el extremo exterior de la sección 101a, el filo principal con el ángulo 13 (medido en el plano formado por el vértice de filos 102 y la paralela al eje de la broca en el punto superior del filo transversal 105) entre la tangente T_{1} finaliza en la sección curvada de los filos principales 101a y el filo secundario 103, de modo que se forma un vértice de filos 102 truncado, pero a pesar de ello claramente visible.

Ambas superficies libres 109 amoladas en forma cónica presentan adicionalmente una superficie de destalonado 115, donde en cada caso en la cresta formada por la superficie libre 109 y la superficie de destalonado 115, se encuentra una abertura de boca o bien de salida del canal de refrigeración interior en forma de Y. A causa de la superficie de destalonado 115, se produce el ensanchamiento de la abertura de salida 117 hacia el dorso del filete o bien hacia la ranura receptora de viruta, de modo que se produce un mayor flujo de agente refrigerante y una intensificada desviación del agente refrigerante hacia la ranura receptora de viruta.

Puede reconocerse claramente, en especial en la Fig. 3, una formación de punta 119, que se produjo en un paso de amolado con una rectificación de filos principales 121 que nuevamente puede observarse con claridad en la Fig. 2. La rectificación de filos principales 121 a su vez le otorga al filo principal 101 su recorrido lineal en la vista de planta y aplana el ángulo de virutaje en el filo principal 101a aproximadamente 90º, de modo que se produce una cuña de corte especialmente resistente al desgaste. La formación de punta 119 genera una longitud corta del filo transversal 105 a pesar del gran diámetro del núcleo DK, de modo que por una parte en acción conjunta con la sección central 101 b del filo principal 101 se forma una buena punta de centrado y pueden evitarse valores de fricción excesivos a causa de la presión del filo transversal 105 y por la otra se garantiza una elevada estabilidad de la broca debido al núcleo de gran tamaño de la broca. En la realización que se muestra la relación del diámetro nominal de la broca respecto del núcleo de la broca es de aproximadamente 3,5.

En general, tanto debido a la combinación de las características de la realización con rosca helicoidal que se muestra en la Fig. 1, como también con la combinación de características que se representan en las Figuras 2 y 3 de la realización con ranuras lineales de la invención, se logra fabricar una broca optimizada para el virutaje de materiales abrasivos y que presentan elevadas exigencias respecto de la resistencia o bien la resistencia a la flexión, como por ejemplo fundición gris y en especial GGV o ADI.

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el vértice de filos 2; 102, debido al reducido ángulo \alpha en el paso de filo principal y filo secundario, solamente está sometido a una exigencia térmica y mecánica aceptable;

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el metal duro K20 que es el material de la broca le confiere a la broca una gran dureza;

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el diámetro del núcleo DK relativamente grande le confiere a la broca una capacidad de resistencia a la torsión relativamente importante;

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la curvatura convexa del filo principal 101 reduce, en especial en la sección externa, la carga por unidad de longitud del filo principal;

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debido a la rectificación de los filos principales, el cono de corte se torna más romo y por ello más resistente a la abrasión;

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simultáneamente, mediante la formación de punta 19; 119 se logra un acortamiento del filo transversal, asegurando así un buen efecto de centrado y evitando una presión demasiado intensada del filo transversal;

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mediante el agente refrigerante que emerge por las aberturas de la boca 17; 117 y es guiado por las superficies de destalonado 15; 115 a la ranura receptora de viruta, por ejemplo un aerosol MMS, se reduce la fricción abrasiva y se refrigera el filo y el vértice de filos.

Además es posible una medición exacta de la longitud de broca a partir del vértice de filos 2; 102, dado que el ángulo \alpha aún es de tamaño suficiente para permitir sin dificultades la lectura del punto de medición.

Esto es especialmente importante en herramientas escalonadas, como puede deducirse de la Figura 4. En ese caso, depende decisivamente de la longitud L_{S} de la fase de perforación previa, que se mide desde el vértice de filos 202 (fase de perforación previa) hasta el vértice de filos 202S (segunda fase de perforación 223). La geometría exacta de la broca escalonada se representó sólo en forma esquemática en la figura 4, dado en la fase de perforación previa equivale mayormente a la geometría que se muestra en la Fig. 1 y también en la segunda fase de perforación 223 se previó un curso de los filos principales con curvatura convexa regular.

Finalmente, se muestra en la Fig. 5 una forma de realización de la broca según la invención, en la que un soporte 300a se proveyó de un inserto de filo 300b. El inserto de filo 300b está fijado en una ranura transversal que se extiende centralmente a través de la superficie frontal del soporte 300a y está atornillado al soporte 300a con tornillos indicados con líneas discontinuas. Para ello se hace referencia a la solicitud propia PCT/EP93/03118. El inserto 300a se compone de un metal duro del grupo de aplicación K20 (ISO 513), mientras que el soporte se compone de un acero rápido (HSS). Mientras que la refrigeración interna con las aberturas de salida 317 está instalada en su totalidad en el soporte 300a, que conforma en el lado frontal una segunda superficie libre 311 y una superficie de destalonado 315, el filo transversal 305, ambos filos principales 301 y los vértices de filos 302 se ubicaron en el inserto de filo 300b, del mismo modo el estrechamiento del filo transversal 319 para el acortamiento del filo transversal 305. Aquí se puede prescindir de un afilado rectificador adicional de los filos principales, dado que el inserto de filo 300b puede fabricarse de acuerdo con la geometría de los filos principales deseados. El filo principal 301 presenta, en ese caso, en el plano formado desde los vértices de filos y la paralela al eje de la broca debido al punto superior del filo transversal 305, el curso que se muestra en la Figura 2.

Naturalmente son factibles variantes de las formas de realización representadas, sin que se excluyan del marco de la invención.

De ese modo, pudieron amolarse en el filo principal -en la ranura receptora de viruta y/o en la superficie libre- por ejemplo ranuras fragmentadoras de viruta, a fin de optimizar aún más la broca de acuerdo con la invención.

Además, mediante la correspondiente conformación de las ranuras receptoras de viruta o bien el afilado rectificador de filos, también es posible un recorrido en S o en forma de hoz de los filos principales en la vista de planta de la broca manteniendo el recorrido de curvatura convexa regular en sentido axial, para así prolongar nuevamente la longitud del filo principal y lograr en el vértice de filos también respecto del filo secundario, un ángulo positivo de virutaje, es decir un filo romo.

Además, es posible desplazar entre sí según lo requerido la longitud del área externa, en la que el filo principal presenta una curvatura convexa regular, y del área central, en la que el filo principal se extiende en forma lineal.

La invención se concreta, por lo tanto, en cada una de las siguientes características y en cualquier combinación que parezca razonable de las características entre sí:

La broca es de un material duro;

la broca posee filetes subdivididos por ranuras receptoras de viruta y como mínimo dos filos principales (1; 101; 201) que en cada caso presentan un vértice de filos (2; 102; 302) y un pasaje al filo transversal (5; 105; 305);

el filo principal (1; 101; 301) partiendo desde el vértice de filos (2; 102; 302) en sentido axial (A) es regularmente convexo al menos por áreas (101a);

una tangente (T_{1}) del filo principal (101) en el vértice de filos (102) forma un ángulo (\beta) de 10º a 40º con un filo secundario (103);

la sección curvada en forma convexa (101a) del filo principal (101) continúa en forma esencialmente tangencial (T2) después de una sección central (101b), en el que el filo principal (101) se extiende en forma lineal en un ángulo de vértice (\alpha) respecto del filo transversal (105);

una distancia axial del filo transversal (5; 105; 305) respecto del vértice de filos (2; 102; 302) es aproximadamente equivalente a 0,5 x D, en especial a 0,45 x D, donde con D se denomina el diámetro nominal de la broca;

el material duro, del que se compone la broca al menos en el área próxima al filo (300b), es un metal duro, en especial de la clase K15 - K30;

el material duro, del que se compone la broca al menos en el área próxima al filo (300b), es un metal duro de grano fino;

el material duro, del que se compone la broca al menos en el área próxima al filo (300b), presenta una dureza mayor que 1800 HV y una resistencia a la rotura por pandeo menor que 3000 N/mm^{2}, en especial menor que 2500 N/mm^{2};

la broca presenta una formación de punta (19; 119; 319) que produce un acortamiento del filo transversal (5; 105, 305);

la broca presenta una relación diámetro nominal respecto del núcleo de la broca de 3,0 a 3,5, en especial de 3,2;

la broca de material duro presenta ranuras en forma lineal;

la broca de material duro presenta ranuras en espiral;

la broca de material duro presenta una refrigeración interna (17; 117; 317), donde en los filetes se extienden canales de refrigeración interna a través de la broca hacia aberturas de la boca (17; 117; 317) en el área próxima a los filos, de preferencia en las superficies libres (9, 11; 109; 311) de la broca;

en las aberturas de la boca (17; 117; 317) en las superficies libres (9, 11; 109; 311) se previó un destalonado adicional (15; 115; 315) que se reduce en forma más empinada hacia el dorso del filete que las superficies libres (9, 11; 109; 309, 311);

la broca de material duro posee un ángulo de virutaje en un rango de +/- 5º;

la broca de material duro presenta un afilado rectificador de los filos principales (21; 121);

el afilado rectificador de los filos principales (21; 121) y la formación de punta (19; 119) se unen por medio de un pasaje continuo, de modo que pueden amolarse en una pasada;

la broca de material duro presenta un afilado de punta que equivale esencialmente a un rectificado de 4 superficies;

en la broca de material duro se previó al menos una fase adicional de virutaje (223);

también el filo principal en la segunda fase de virutaje (223) presenta un vértice de filos (202S) y partiendo del vértice de filos (202S) al menos por áreas tiene una curvatura convexa uniforme en sentido axial (A).

se previó al menos un inserto de filo (300b) unido con un soporte (300a), donde al menos el inserto de filo (300b) se compone del material duro;

el inserto de filo se conformó como un cabezal portabrocas soldado sobre un soporte, en el que se previeron los filos principales y el afilado de punta, donde al menos el cabezal portabrocas se compone del material duro;

el al menos un inserto de filo (300b) se conformó como una placa de corte (300a), en la que se previeron los filos principales (301), o se previó por cada filo principal una placa de corte que aporta al menos la sección externa del filo principal, que está o bien están atornillada(s) en sentido perimetral con el soporte (300a), donde al menos la placa de corte (300a) o bien las placas de corte se compone(n) del material duro.

Claims (23)

1. Broca de material duro con filetes subdivididos por ranuras receptoras de viruta y como mínimo dos filos principales (1; 101; 201) que, en cada caso, presentan un vértice de filos (2; 102; 302) y un pasaje al filo transversal (5; 105; 305), donde el filo principal (1; 101; 301) partiendo desde el vértice de filos (2; 102; 302) en sentido axial (A) es regularmente convexo al menos por áreas (101a) y en las superficies libres (9, 11; 109; 311) se previó un destalonado adicional (15; 115; 315) que se reduce en forma más empinada hacia el dorso del filete que las superficies libres (9, 11; 109; 309, 311), para la conformación de un afilado de punta esencialmente del tipo de un rectificado de 4 super-
ficies.

2. Broca de material duro de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque una tangente (T_{1}) del filo principal (101) en el vértice de filos (102) forma un ángulo (\beta) de 10º a 40º con un filo secundario (103).

3. Broca de material duro de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la sección curvada en forma convexa (101a) del filo principal (101) continúa en forma esencialmente tangencial (T_{2}) después de una sección central (101b), en el que el filo principal (101) se extiende en forma lineal en un ángulo de vértice (\alpha) respecto del filo transversal (105).

4. Broca de material duro de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque presenta una distancia axial del filo transversal (5; 105; 305) respecto del vértice de filos (2; 102; 302), que es aproximadamente equivalente a 0,5 x D, en especial a 0,45 x D, donde con D se denomina el diámetro nominal de la broca.

5. Broca de material duro de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el metal duro, del que está compuesto la broca al menos en el área próxima al filo (300b), es un metal duro, en especial de la clase K15 - K30.

6. Broca de material duro de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el metal duro, del que está compuesto la broca al menos en el área próxima al filo (300b), es un metal duro de grano fino.

7. Broca de material duro de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el metal duro, del que está compuesto la broca al menos en el área próxima al filo (300b), presenta una dureza mayor que 1800 HV y una resistencia a la rotura por pandeo menor que 3000 N/mm^{2}, en especial menor que 2500 N/mm^{2}.

8. Broca de material duro de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque presenta una formación de punta (19; 119; 319) que produce un acortamiento del filo transversal (5; 105, 305).

9. Broca de material duro de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque presenta una relación diámetro nominal: diámetro del núcleo de broca de 3,0 a 3,5, en especial de 3,2.

10. Broca de material duro de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque está ranurada en sentido lineal.

11. Broca de material duro de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque está ranurada en espiral.

12. Broca de material duro de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque presenta una refrigeración interna (17; 117; 317), donde en los filetes se extienden canales de refrigeración interna a través de la broca hacia aberturas de la boca (17; 117; 317) en el área próxima a los filos, de preferencia en las superficies libres (9, 11; 109; 311) de la broca.

13. Broca de material duro de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizada porque el talón adicional se previó en las aberturas de la boca (17; 117; 317).

14. Broca de material duro de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque presenta un ángulo de virutaje en un rango de +/- 5º.

15. Broca de material duro de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque presenta un afilado rectificador de los filos principales (21; 121).

16. Broca de material duro de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizada porque el afilado rectificador de los filos principales (21; 121) y la formación de punta (19; 119) se unen por medio de un pasaje continuo, de modo que pueden amolarse en una pasada.

17. Broca de material duro de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque se previó al menos una fase adicional de virutaje (223).

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18. Broca de material duro de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizada porque también el filo principal en la segunda fase de virutaje (223) presenta un vértice de filos (202S) y partiendo del vértice de filos (202S) al menos por áreas tiene una curvatura convexa uniforme en sentido axial (A).

19. Broca de material duro de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque se previó al menos un inserto de filo (300b) unido con un soporte (300a), donde al menos el inserto de filo (300b) se compone de metal duro.

20. Broca de material duro de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizada porque el inserto de filo se conformó como un cabezal portabrocas soldado sobre un soporte, en el que se previeron los filos principales y el afilado de punta, donde al menos el cabezal portabrocas se compone de metal duro.

21. Broca de material duro de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizada porque el al menos un inserto de filo (300b) se conformó como una placa de corte, en la que se previeron al menos las partes externas en sentido radial de los filos principales (301) y del afilado de punta, donde la al menos una placa de corte se compone de metal duro.

22. Cabezal portabrocas de metal duro para una broca de metal duro de acuerdo con la reivindicación 20, con como mínimo dos filos principales (101; 201), los que en cada caso presentan un vértice de filos (2; 102; 302) y un pasaje al filo transversal (5; 105; 305), donde el filo principal (1; 101; 301) partiendo desde el vértice de filos (102; 302) en sentido axial (A) al menos por áreas (101a) es regularmente convexo y en las superficies libres (9, 11; 109; 311) se previó un destalonado adicional (15; 115; 315) con una reducción mas pronunciada hacia el dorso del filete que en el caso de las superficies libres (9, 11; 109; 309, 311) para la conformación de un afilado de punta esencialmente del tipo de un rectificado de 4 superficies.

23. Placa de corte de metal duro para una broca de metal duro de acuerdo con la reivindicación 21, que conforma al menos una sección radialmente externa de un filo principal (301) con en cada caso un vértice de filos (302) y una superficie libre (309), donde el filo principal (1; 101; 301) partiendo desde el vértice de filos (2; 102; 302) en sentido axial (A) es regularmente convexo al menos por áreas (101a) y la superficie libre (311) es componente de un afilado de punta esencialmente del tipo de un rectificado de 4 superficies con un destalonado adicional (315) que se reduce en forma más empinada hacia el dorso del filete que la superficie libre (309).