ES2316543T3 - Fresa de espiga multifuncion. - Google Patents

Abstract

Fresa de espiga (10) multifunción particularmente útil para el mecanizado de contorno cerrado y utilizable para al menos el mecanizado de desbaste y el mecanizado de acabado, que comprende una parte cilíndrica de vástago (12) a enganchar en una máquina herramienta, estando dicha parte de vástago (14) conectada a una primera parte de corte (14) que comprende un núcleo (16) que soporta una pluralidad de dientes de corte de corte (18) para el mecanizado de acabado, estando dicha primera parte de corte (14) conectada a una segunda parte de corte (20) provista de una pluralidad de dientes de corte separados (22) para el mecanizado de desbaste, caracterizada porque dicha parte de acabado tiene un número de dientes superior al de dicha parte de desbaste.

Description

Fresa de espiga multifunción.

Campo y antecedentes de la invención

La presente invención se refiere al mecanizado de ranuras usando una herramienta de corte giratoria.

Más particularmente, la invención proporciona una fresa de espiga, que se puede usar para diferentes finalidades de mecanizado cambiando la distancia entre una pieza de trabajo fina y el vástago de fresa de espiga. Este cambio se lleva a cabo bien desplazando la pieza de trabajo o la fresa de corte.

Una condición habitual es mecanizar una ranura recta o contorneada, en una pieza de trabajo fina. "Fina" significa que el elemento mecanizado a menudo no es más grueso que el diámetro de la herramienta.

Si la ranura requerida alcanza un borde exterior de la pieza de trabajo, o la operación a realizar comprende mecanizar el borde exterior, entonces la primera operación se mecaniza groseramente, dejando poco material para el acabado, y la siguiente operación es el mecanizado de acabado a la dimensión requerida.

Las fresas de espiga configuradas para mecanizar groseramente son generalmente no apropiadas para el mecanizado de acabado. Durante el mecanizado de desbastado se elimina mucho material, y la retirada de viruta del área de corte requiere un espacio adecuado entre los dientes de corte. Tal espacio solamente se puede proporcionar cuando el número de dientes es bajo, típicamente 2-4 dientes dependiendo del diámetro de la fresa de corte, y el diámetro del núcleo de la herramienta es pequeño, aunque suficientemente grande para evitar la rotura de la herramienta. El diámetro de núcleo inferior puede conducir a una menor pérdida de precisión a causa de la flexión de la herramienta bajo presión, pero es de pequeño momento para operaciones de desbastado.

Las condiciones para mecanizado de acabado son bastante diferentes. Un mayor número de diente producirá un acabado más liso, y como solamente se retiran pequeñas cantidades de material, se necesita poco espacio entre los dientes para el huelgo para virutas. La precisión de corte es esencial para las operaciones de acabado, y por lo tanto es deseable un gran diámetro de núcleo para proporcionar la rigidez de herramienta necesaria para producir superficies lisas y precisas. Al elegir un diámetro de núcleo apropiado, siempre existe la necesidad de equilibrar los requisitos del huelgo para viruta y el acceso de refrigerante por una parte, que requieren un diámetro de núcleo pequeño, y la demanda de rigidez y resistencia a la rotura de la herramienta que requieren un gran diámetro de núcleo.

Según la recomendación de The Cincinnati Milling Machine Co., no se deben acoplar más de dos dientes a la vez para un corte. Esta regla se corresponde bien con nuestras observaciones previas. Durante el desbaste se prefieren menos dientes ya que el corte es profundo; durante el acabado son deseables más dientes ya que el corte es poco profundo.

Hay otras diferencias entre las herramientas de desbaste y de acabado. El ángulo de hélice de herramienta ideal de una fresa de espiga depende parcialmente del número de dientes. Una fresa de desbaste con pocos dientes (2-3) requiere un gran ángulo de hélice (aproximadamente 25º) para reducir la vibración. Sin embargo una fresa de acabado con dientes con menor separación producirá un mejor acabado con un ángulo de hélice más moderado; 10º es
usual.

Por estas razones la herramienta se debería cambiar después de terminar el corte de desbaste y antes de empezar la operación de acabado y volverse a cambiar para la operación de desbaste de la próxima pieza de trabajo. Esto es pesado cuando se hace a mano, y lleva mucho tiempo incluso cuando se realiza mediante una máquina automática. La alternativa es realizar todos los cortes de desbaste sobre todas las piezas, y a continuación llevar a cabo el mecanizado de acabado sobre todo el lote. Este procedimiento implica sin embargo enganchar y desenganchar cada pieza de trabajo, y además del tiempo que se requiere para esto, existe un mayor riesgo de imprecisión como consecuencia de que las piezas de trabajo no vayan enganchadas cada vez con la p misma fuerza, o como consecuencia de viruta alojada entre la pieza de trabajo y una superficie de posicionado de la fijación de tornillo o tornillo de banco.

Si la ranura requerida no alcanza y borde exterior, entonces la primera operación es el taladro de un agujero para permitir la entrada de la fresa de espiga. Muchas fresas de espiga van provistas de dientes de corte en la superficie plana de la herramienta, y es posible usar tal fresa de espiga para perforar. Sin embargo tal operación requiere una presión elevada, el tiempo de mecanizado es extenso y el agujero producido se puede sobredimensionar o incluso salirse de su posición deseada. Se puede usar una broca para producir el agujero, pero por supuesto esto implica un mayor tiempo de cambio. Después de taladrar el agujero, se lleva a cabo el mecanizado de desbaste de la ranura y a continuación el mecanizado de acabado como se ha descrito anteriormente.

En la patente de los Estados Unidos nº 4.411.563, Moon revela una fresa de espiga provista de más de un juego de dientes de corte con el fin de formar una pluralidad de escalones, en el extremo cerrado de agujero taladrado. Aunque la herramienta de corte propuesta realizará diversas tareas de mecanizado, no se prevé por separado el mecanizado de desbaste y el mecanizado de acabado.

La misma observación se aplica a la herramienta de perforación de doble diámetro revelada por Ashbaugh et al., en la patente de los Estados unidos nº 4.793.745. La herramienta produce un taladro con un diámetro escalonado en su extremo cerrado.

Los documentos JP60118409 y JP60118410 revelan una fresa de espiga que puede llevar a cabo tanto el mecanizado de desbaste como el mecanizado de acabado con la misma geometría de una cuchilla.

Objetos de la invención

Por lo tanto uno de los objetos de la presente invención es obviar las desventajas de las herramientas de corte de la técnica anterior y proporcionar una fresa de espiga que se pueda usar para diversas operaciones necesarias de mecanizado en una pieza de trabajo que es fina respecto del diámetro de la herramienta de corte.

Otro objeto de la presente invención es ahorrar la mayor parte del tiempo necesario para el cambio de fresa usando una herramienta multifunción que ejecuta diferentes tareas en respuesta al movimiento del banco de trabajo o el vástago de fresa.

Sumario de la invención

La presente invención lleva a cabo los objetos anteriores proporcionando una fresa de espiga multifunción según la reivindicación 1.

En una realización más preferida de la presente invención se proporciona una fresa de espiga multifunción provista además con una punta de corte puntiaguda de tipo broca.

Otras realizaciones de la invención se describirán a continuación.

La fresa de corte de la presente invención se puede usar para mecanizar la mayoría de los metales, incluyendo el acero inoxidable y las aleaciones de alta temperatura tales como Inconel 718 y Rene 41. Como con las fresas de la técnica anterior, el ángulo de despulle de la herramienta es aproximadamente de 4 grados para materiales duros, 6 grados para materiales más blandos y 11 grados para materiales fáciles de mecanizar. Los ángulos de salida (para una fresa de acero rápido) son aproximadamente de 10 grados para mecanizar materiales duros y de hasta 25 grados para el magnesio, aluminio y plástico.

Se entiende que, como con las fresas de la técnica anterior, la presente herramienta hecha típicamente de acero rápido, se pueden hacer parcialmente de carburo de tungsteno donde las cantidades de producción justifican el coste. Igualmente se pueden proporcionar paso de refrigerante en la herramienta, como se encuentra a veces en las fresas de la técnica anterior.

Breve descripción de los dibujos

La invención se describirá ahora con referencia a los dibujos anexos, que representan a título de ejemplo realizaciones preferidas de la invención. Los detalles estructurales se muestran solamente en la medida de lo necesario para una comprensión fundamental de los mismos. Los ejemplos descritos, junto con los dibujos, conseguirán poner en evidencia, antes los expertos en la técnica que se pueden realizar otras formas de la invención.

La figura 1 es una vista en perspectiva de una realización preferida de la fresa de espiga según la invención;

La figura 2 es una vista en alzado de una realización en la cual el ángulo de hélice de dientes es diferente para cada parte de la fresa;

La figura 3 es una vista en alzado parcialmente en sección de una realización que tiene un núcleo en forma de parábola;

La figura 4 es similar a la figura 2, con la adición de una punta de broca;

La figura 5 es una vista en perspectiva de una pieza de trabajo producido por una fresa de espiga del tipo visto en la figura 2; y

La figura 6 es una vista de una vista en perspectiva de una pieza de trabajo producida por una fresa de espiga del tipo visto en la figura 4.

Descripción detallada de la invención

En la figura 1 se ve una fresa de espiga multifunción 10 particularmente útil para el mecanizado de contorno abierto, por ejemplo producir una pieza de trabajo del tipo visto en la figura 5. La fresa de espiga 10 es apropiada tanto para el mecanizado de desbaste como el mecanizado de acabado.

Se dispone una parte de vástago cilíndrico 12 para acoplarse a una máquina herramienta (o mostrada), tal como una fresadora-tupí o una máquina fresadora, y en algunos tipos de trabajo incluso un torno o máquina de perforación.

La parte de vástago 12 se conecta a una primera parte de corte 14 que comprende un núcleo 16 que soporta una pluralidad de dientes de corte separados 18 para un primer tipo de mecanizado.

La primera parte de corte 14 se conecta a una segunda parte de corte 20 provista de una pluralidad de dientes de corte separados 22 para un segundo tipo de mecanizado.

Ventajosamente a partir de las consideraciones del diámetro de soporte de núcleo, el primer tipo de mecanizado es el acabado, y el segundo tipo de mecanizado es el desbaste. Esta es la disposición en la realización mostrada. Sin embargo, si así lo garantizan las consideraciones espaciales, se puede invertir este orden.

Preferiblemente la primera parte de corte 14, que es la parte de acabado tiene un número de dientes mayor que la segunda parte de corte 20 que es la parte de desbaste. Apropiadamente, la parte de acabado tiene el doble de dientes, por ejemplo 4 en la presente realización, que la parte de desbaste 20 que tiene 2 dientes 22.

Si se está usando una máquina fresadora de eje vertical, el movimiento en el eje Z para cambiar entre el desbaste y el acabado se puede llevar a cabo levantando/bajando el banco de trabajo, o puede ser conveniente subir/bajar el vástago de fresa.

Si se está usando una máquina fresadora de eje horizontal, el banco de trabajo se mueve en el eje Y para cambiar entre el desbaste y el acabado.

Con referencia al resto de las figuras, se han usado números de referencia similares para identificar partes similares.

La figura 2 ilustra una fresa de espiga 24 multifunción similar a la referencia 10 vista en la figura anterior. Sin embargo la parte de acabado 26 tiene un ángulo de hélice inferior a la parte de desbaste 28. El ángulo de hélice de los dientes de la fresa de espiga es parcialmente dependiente del número de dientes; sin embargo, los siguientes valores son típicos. La parte de desbaste 28 tiene un ángulo de hélice de dientes de aproximadamente 25º para reducir la vibración. La parte de acabado 26 tiene un ángulo de hélice más moderado de aproximadamente 10º para producir una acabado liso.

En la vista 3 se observa una fresa de espiga 30 multifunción en la cual el diámetro de núcleo 31, en sombreado, de la fresa de espiga varía de manera parabólica a lo largo de la longitud axial, encontrándose situado el diámetro mayor cerca del vástago 32 y encontrándose situado el diámetro menor cerca de la punta de herramienta 34. Esta forma es ideal para resistir el momento de flexión en una viga voladiza con mayor peso en el extremo, un modelo que representa aproximadamente la tensión de flexión sobre la fresa de espiga durante su uso.

En referencia ahora a la figura 4, se representa una fresa de espiga 36 multifunción provista, además, con una punta de corte puntiaguda 38 de tipo broca. La punta 38 permite un taladro preciso y rápido de un agujero en cualquier punto deseado (habitualmente un punto final) de un recorrido de perfil a fresar. El agujero es necesario para permitir el acceso de la fresa para un fresado de desbaste de una ranura 40 del tipo visto en la figura 6.

En la realización mostrada, el número (2) de los dientes de corte 42 en la punta de corte 38 puntiaguda se corresponde con el número (2) de los dientes 44 en la segunda parte de corte 46. La ventaja en la misma es que los bordes de corte de la punta 42 están bien apoyados y que hay pasos sin obstruir para el huelgo de viruta entre los dientes 44.

La figura 5 muestra una pieza de trabajo 48 mecanizada que tiene un borde mecanizado en forma de curva cóncava 50 y que tiene una ranura 52 se encuentra con la curva 50. Tanto la ranura 52 como la curva 50 se han sometido a mecanizado de desbaste y de acabado con la fresa de espiga 24 multifunción en la figura 2.

La figura 6 ilustra una pieza de trabajo 54 mecanizada que tiene un borde mecanizado en forma de curva cóncava 56. La ranura de paso cerrado 40 requiere tres operaciones de mecanizado. perforar, desbastar y acabar. Todo el mecanizado se terminó usando la fresa de espiga 36 multifunción provista con una punta de corte puntiaguda en forma de broca 38 vista en la figura 4 sin cambiar de herramienta.

El ámbito de la invención descrita está destinado a incluir todas las realizaciones contenidas en el significado de las siguientes reivindicaciones. Los ejemplos anteriores ilustran formas útiles de la invención, pero no se han de considerar como limitativas del alcance, puesto que el experto en la técnica será fácilmente consciente de que se pueden formular variantes adiciones y modificaciones de la invención sin salirse del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims (6)

1. Fresa de espiga (10) multifunción particularmente útil para el mecanizado de contorno cerrado y utilizable para al menos el mecanizado de desbaste y el mecanizado de acabado, que comprende una parte cilíndrica de vástago (12) a enganchar en una máquina herramienta, estando dicha parte de vástago (14) conectada a una primera parte de corte (14) que comprende un núcleo (16) que soporta una pluralidad de dientes de corte de corte (18) para el mecanizado de acabado, estando dicha primera parte de corte (14) conectada a una segunda parte de corte (20) provista de una pluralidad de dientes de corte separados (22) para el mecanizado de desbaste, caracterizada porque dicha parte de acabado tiene un número de dientes superior al de dicha parte de desbaste.

2. Fresa de espiga (10) multifunción según la reivindicación 1, en la cual dicha parte de acabado tiene el doble de dientes que dicha parte de desbaste.

3. Fresa de espiga multifunción (10) según la reivindicación 1, en la cual dicha parte de acabado tiene un ángulo de hélice inferior a dicha parte de desbaste.

4. Fresa de espiga multifunción (10) según la reivindicación 1, en la cual el diámetro del núcleo (16) de dicha fresa de espiga (10) varía a lo largo de la longitud axial de manera parabólica, estando el diámetro mayor situado cerca del vástago y estando el diámetro menor situado cerca de la punta de herramienta.

5. Fresa de espiga multifunción (10) según la reivindicación 1, provista, además, de una punta de corte puntiaguda de tipo broca.

6. Fresa de espiga multifunción (10) según la reivindicación 5, en la cual el número de dientes de corte (22) en dicha punta de corte puntiaguda se corresponde con el número de dientes en dicha segunda parte de corte (20).