ES2318421T3 - Procedimiento para fabricar una herramienta para el trabajo de la madera o materiales similares. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para fabricar una herramienta para el trabajo de la madera o de materiales similares, provisto de un cuerpo central prácticamente plano (12) a base de un primer material metálico, y una pluralidad de elementos de corte (13) a base de un segundo material metálico diferente del primer material metálico mencionado y dispuesto en la periferia de dicho cuerpo central (12), donde la mencionada pluralidad de elementos de corte (13) puede proceder a trabajar dicha madera desprendiendo virutas de la misma; dicho procedimiento comprende por lo menos una etapa de montaje (21), en la que los citados elementos de corte (13) se disponen sobre la periferia del cuerpo central mencionado (12), por lo menos una etapa de carga (25) ulterior a la etapa de montaje mencionada (21), en la que la herramienta (10) para trabajar la madera o materiales similares se coloca en un entorno de presión y temperatura controladas, y por lo menos una etapa de vaporización (26), en la que se vaporiza, dentro de dicho entorno de presión y temperatura controladas, un tercer material metálico, diferente del primero y del segundo material metálico mencionados, con el objeto de depositar una capa de recubrimiento (20) de dicho tercer material metálico por lo menos sobre las superficies laterales del cuerpo central indicado (12) y/o de los elementos de corte mencionados (13), caracterizado porque durante dicha etapa de vaporización (26) la temperatura de trabajo es inferior a la temperatura de revenido del primer material metálico citado.

Description

Procedimiento para fabricar una herramienta para el trabajo de la madera o materiales similares.

La presente invención se refiere a un procedimiento para fabricar una herramienta para el trabajo de la madera o de materiales similares según el preámbulo de la reivindicación 1. Por el documento EP 1048385 se conoce un procedimiento de este tipo.

Se conocen herramientas, como por ejemplo hojas circulares para cortar madera o materiales similares, que suelen consistir en un cuerpo de acero plano, con forma de disco, que comprende una pluralidad de elementos de corte, dispuestos cerca de su superficie exterior circular, que suelen recibir el nombre de dientes. Estos suelen ser de metal duro para poder cortar el objeto de madera con formación de viruta. Además, en el cuerpo plano, suelen encontrarse alojamientos para descargar las virutas y/o escotaduras ondaladas. Estas últimas pueden absorber vibraciones haciendo que la hoja sea silenciosa durante la utilización.

Los dientes de las hojas circulares convencionales suelen sujetarse al cuerpo plano mediante un proceso de cobresoldadura que consiste en fundir, a temperaturas relativamente bajas, de aproximadamente 900ºC, una aleación a base de cobre, plata, cadmio u otros, situada entre el cuerpo plano y el diente mismo. Sin embargo, durante los procesos tecnológicos de corte habituales, las hojas circulares están sometidas a varios tipos de desgaste, como por ejemplo desgaste de tipo abrasivo, debido al contacto entre la hoja y la madera que se está trabajando, y también desgaste de tipo adhesivo debido a las afinidades químico-físicas entre la hoja y la madera que se está trabajando. También están sujetas a daños como por ejemplo al astillado, cuando, debido a la madera que queda en el borde del corte de los dientes, se desprenden pequeñas astillas separadas con violencia o por craterización, debido a los fenómenos abrasivos-adhesivos en el frente de la hoja, y otros.

Estos desgastes y daños mencionados, reducen de forma considerable la vida de la hoja circular y también la Calidad del corte que se realiza.

En la tecnología de construcción de herramientas para el trabajo del papel o de metales, se sabe también cómo recubrir exteriormente una o más superficies de la herramienta con un metal de gran dureza, mediante un proceso de deposición química en fase de vapor, con el objeto de limitar el desgaste, aumentar la duración y garantizar la Calidad de corte de los dientes de dichas herramientas, con el tiempo.

La técnica conocida menciona la utilización de una cámara calentada u horno, en la que introducen los reactivos en estado de vapor o gaseoso. Debido a reacciones químicas de reducción o de descomposición térmica, en fase de vapor, se depositan capas de recubrimiento sobre las superficies exteriores de la herramienta que actúa como catalizador.

Sin embargo, la cámara calentada requiere una presión de trabajo comprendida entre 10 y 100 mbar aproximadamente, mientras que las temperaturas utilizadas durante el proceso oscilan entre 800ºC y 1100ºC aproximada-
mente.

Estos parámetros de trabajo presentan realmente varias desventajas, inclusive una considerable reducción de la resistencia a la rotura transversal de la herramienta.

Además, la técnica conocida no se puede utilizar para recubrir herramientas para el trabajo de la madera o de materiales similares que, como ya hemos visto, están constituidas por aleaciones cobresoldadas que conectan los dientes con el cuerpo plano. Este último, además suele ser a base de aceros que tienen una temperatura de revenido de aproximadamente 300ºC, de forma que si se utilizara el procedimiento de deposición química antes mencionado, las características mecánicas del cuerpo plano y por consiguiente de toda la herramienta serían peores.

Por el documento EP-A-1 048 385, se conoce una técnica de recubrimiento para formar, sobre una herramienta en forma de disco, una lámina resistente al desgaste capaz de proporcionar una elevada durabilidad a dicha herramienta, en la que, la herramienta en forma de disco es esencialmente una placa de base en forma de disco de acero que tiene aristas resistentes al desgaste a base de carburo cementado, material metalo cerámico o aleación de fundición resistente al desgaste cobresoldada y una lámina de recubrimiento resistente al desgaste formada por deposición física de vapor. El recubrimiento se tiene que aplicar en una zona, con respecto al diámetro de la placa de base, no inferior a 0,75 veces el diámetro, aunque el mismo recubrimiento se puede aplicar sobre una zona más amplia de no menos de 0,85 veces el diámetro. La lámina resistente al desgaste es a base de material filmógeno elegido entre: carburo de titanio (TiC), nitruro-carburo de titanio (TiC-N) que tiene una relación atómica C/N de más de 0,5 y nitruro de aluminiotitanio
(Ti-Al-N).

El objeto de la presente invención es ofrecer un procedimiento que permita fabricar una herramienta para el trabajo de la madera o de materiales similares resistente al fenómeno de desgaste, sin que esto afecte las características mecánicas de la herramienta y de los materiales que la constituyen.

El solicitante actual ha ideado, comprobado y realizado la presente invención para superar las deficiencias del estado de la técnica y obtener estos y otros propósitos y ventajas.

La presente invención se describe y caracteriza en la reivindicación independiente 1, mientras que las subreivindicaciones 2-10 describen otras características o variantes de la invención.

El procedimiento para la fabricación de una herramienta para el trabajo de la madera o de materiales similares comprende por lo menos una etapa de montaje en la que los elementos de corte están dispuestos sobre la periferia del cuerpo central, por lo menos una etapa de carga después de la etapa de montaje, en la que la herramienta para el montaje de la madera se coloca en el interior de un entorno de presión y temperatura controladas, y por lo menos una etapa de vaporización, en la que se vaporiza en el interior del entorno de presión y temperatura controladas un tercer material metálico, con el fin de depositar una capa de recubrimiento formada por dicho tercer material metálico sobre las superficies exteriores de la herramienta para el trabajo de la madera.

Según la presente invención, durante la etapa de vaporización, la temperatura de trabajo es inferior a la temperatura de revenido del primer material; de preferencia inferior a 300ºC aproximadamente.

Los materiales se pueden vaporizar utilizando varias técnicas conocidas, según las propiedades que se quiera conferir a la capa de recubrimiento, siempre que incluyan una temperatura máxima de uso inferior a la temperatura de revenido del segundo material metálico. Para dar un ejemplo no restrictivo, la vaporización se puede realizar por medio de evaporación con cinta electrónica, pulverización por magnetrón, evaporación por arco, ya sea con cátodos huecos, bajo voltaje o vacío o utilizando otras técnicas de tipo convencional.

Con el método según la presente invención es por lo tanto posible depositar sobre todas las superficies exteriores de la herramienta para el trabajo de la madera, una capa de recubrimiento que no incida negativamente en las características del material que constituye los elementos de corte con el fin de que la herramienta para el trabajo de la madera sea resistente a los trabajos de desgaste y a los daños normales.

Estas y otras características de la presente invención se podrán apreciar en la siguiente descripción de una forma preferida de realización, que se da a modo de ejemplo no restrictivo con referencia a los dibujos adjuntos, donde:

- la figura 1 es una vista lateral parcialmente en sección de una herramienta para el trabajo de la madera;

- la figura 2 muestra un detalle en sección y ampliado de la herramienta de la figura 1;

- la figura 3 es un diagrama de bloques de algunas etapas del método para la fabricación de la herramienta de la figura 1.

Con referencia a la figura 1, la herramienta 10 para trabajar la madera o materiales similares es, en este caso, una hoja circular que permite cortar un objeto de madera 11 y comprende un cuerpo plano prácticamente en forma de disco 12 y una pluralidad de plaquitas de corte 13, dispuestas sobre la periferia del cuerpo plano 12 y que pueden cortar el objeto de madera 11 cuando se hace girar el cuerpo plano 12 a una velocidad de corte determinada.

El cuerpo plano 12 es de acero y comprende un orificio axial 16 para que la herramienta 10 se pueda asociar con un mandril de tipo convencional y que no se muestra en las figuras; una pluralidad de compartimentos 16, dispuestos ventajosamente cerca de las plaquitas de corte correspondientes 13, para facilitar la descarga de las virutas de madera; y una pluralidad de escotaduras 17, esencialmente serpentinas, y que pueden absorber las posibles vibraciones generadas durante las operaciones normales de corte y hacer por lo tanto que el corte sea más preciso y silencioso.

Cada una de las plaquitas de corte 13 es de material sinterizado (HW) y comprende un borde de corte 19 que tiene un ángulo de corte determinado, orientado hacia el exterior y que descansa sobre un eje circular X que define el diámetro de corte de la herramienta 10.

Las plaquitas de corte 13, a base de material sinterizado (HW) están constituidas por metales duros compuestos, en los que las partículas de carbono están cementadas con un metal dúctil por medio de un proceso de sinterización.

La conexión recíproca entre las plaquitas de corte 13 y el cuerpo plano 12 se consigue mediante un proceso normal de cobresoldadura, en el que se funde a una temperatura de aproximadamente 900ºC una aleación a base de cobre, cadmio u otros, colocada entre ambos.

La herramienta de corte 10 también comprende una capa de recubrimiento 20 (figuras 1 y 2) a base de un material metálico de recubrimiento determinado, de gran dureza y con un coeficiente de deslizamiento/deformación óptimo.

El material metálico puede estar formado por polvos de nitratos y/o carbonitratos aleados por ejemplo con titanio (TiN y TicN), zirconio (ZrN), cromo (CrN), titanio-aluminio (TiAIN y TiALCN) u otros, depositados sobre las superficies exteriores de la herramienta de corte 10.

La capa de recubrimiento 20 así formada presenta características de tenacidad, para evitar el riesgo de rotura, buena dureza superficial y resistencia óptima a las elevadas temperaturas de procesamiento, con el objeto de no sufrir variaciones de tamaño o perder sus características mecánicas durante las etapas de corte.

Además, la capa de recubrimiento 20 tiene un grosor variable de 1 a 5 \mum y confiere a toda la herramienta 10 una resistencia óptima al desgate, incluso cuando esta última se utiliza en condiciones muy alejadas de las óptimas, y garantiza una mayor duración de la calidad de corte del filo 19 así como la calidad final de corte realizado.

Para ser más exactos, la capa de recubrimiento 20 confiere a la herramienta 10 un aumento de sus propiedades tribológicas con respecto a las herramientas tradicionales para la madera, es decir una mayor resistencia a las fuerzas de corte y mayor facilidad para que la herramienta 10 se deslice en el interior del objeto de madera 11.

Como se puede ver esquemáticamente en la figura 3, el procedimiento para fabricar la herramienta 10 comprende una etapa de montaje 21, una etapa de verificación 22, una etapa de lavado 23, una etapa de carga 25, una etapa de vaporización 26 y una etapa de descarga 27 para descargar las herramientas 10 tratadas.

La etapa de montaje 21 consiste en montar las plaquitas de corte 13 sobre el cuerpo plano 12 por medio de cobresoldadura.

La etapa de verificación 22 consiste en un control de calidad de las herramientas 10 montadas en la etapa de montaje 21, para comprobar si tienen agujeros ciegos u otros detalles difíciles de limpiar o defectos de naturaleza diferente no aceptables en la aplicación de esta tecnología.

La etapa de lavado 23 consiste en que las herramientas 10 se someten secuencialmente a: inmersión en un baño de agua y lavado con detergentes y ultrasonidos; inmersión en un baño electrolítico; enjuague; otra inmersión en agua para facilitar la descarga en osmosis del agua desmineralizada; lavado en ducha y colocación en un horno bajo vacío a una temperatura aproximada de 105ºC para su secado.

En el caso de que una de las herramientas 10 entrara en contacto con impurezas, deberá someterse nuevamente a la etapa de lavado 23.

La etapa de verificación 22 y la etapa de lavado 23 permiten evitar el óxido, la suciedad o la descarburización en las superficies que se van a recubrir con el fin de asegurar una cobertura óptima de las superficies.

Durante la etapa de carga 25, las herramientas lavadas 10 se cargan en el interior de la cámara de un horno de vaporización utilizando un soporte para llevar la herramienta, que permite disponer las herramientas 10 con el fin de tener una altura uniforme en el mismo plano y una disposición simétrica tanto en forma como en dimensión. Por consiguiente, las herramientas 10 con un diámetro de corte mayor se disponen en el centro de la cámara del horno. En el interior de la cámara del horno se crea un gran vacío, es decir que la presión interior se lleva a 10^{-5} mbar aproximadamente.

La etapa de vaporización 26 comprende una primera subetapa 26a para llevar el material metálico que se va a depositar a fase gaseosa, una segunda sub-etapa 26b para convertir el material metálico que se va a depositar en gas ionizado, en el interior del horno de vaporización; y una tercera etapa 26c para condensar el material metálico que se va a depositar sobre la herramienta 10, con el objeto de formar la capa de recubrimiento 20.

Durante la primera sub-etapa 26a, el material metálico que se va a depositar, por ejemplo titanio, se evapora utilizando el efecto de un arco eléctrico bajo vacío. La fuente del arco eléctrico puede ser, según una técnica sustancialmente conocida, una o más placas metálicas, rectangulares o circulares, situadas a un potencial negativo, por ejemplo con una conexión catódica con un voltaje comprendido entre -15 V y -30 V aproximadamente, dispuesta en los laterales de la cámara del horno de deposición.

El arco eléctrico generado de este modo hace que se evapore una gran cantidad de metal bruto, proporcional a la intensidad de la corriente, y se acelere y se guíe a lo largo de una trayectoria deseada, mediante un campo magnético, durante la segunda sub-etapa 26b, hacia las herramientas 10 que se van a recubrir, situadas a un potencial negativo, por ejemplo con una tensión transversal que oscila entre unas pocas docenas de voltios y aproximadamente
-1.200 V.

El material metálico evaporado reacciona con un gas reactivo introducido como por ejemplo N_{2}, C_{2}H_{2}, CH_{4} u otros. La carga térmica que se desarrolla en esta etapa en los extremos y particularmente en los extremos de las herramientas 10, suele permanecer por debajo de 300ºC aproximadamente, es decir, según la invención, por debajo de la temperatura de revenido del material que constituye el cuerpo plano 12.

Además, en la tercera sub-etapa 26c, donde el material metálico vaporizado se deposita sobre las superficies exteriores de la herramienta 10, esta última se mueve durante todo el tiempo que dura el proceso con respecto a la fuente del material metálico que se va a depositar, con el fin de obtener grosores prácticamente uniformes de la capa de recubrimiento 20 depositada, independientemente de cuál sea la forma geométrica de la herramienta 10.

Ventajosamente, el solicitante ha observado que para obtener capas de recubrimiento 20 con tensiones internas bajas, es necesario reducir las tensiones en el interface entre el recubrimiento 20 y la superficie exterior de la herramienta 10, por medio de capas de transición adecuadas, y esto se logra optimizando los parámetros de deposición.

La etapa de descarga 27 consiste en sacar las herramientas 10 del horno de vaporización con el fin de almacenarlas o someterlas a posibles etapas ulteriores de elaboración y de acabado.

Es también evidente que, si bien la presente invención se ha descrito con referencia a ejemplos específicos, todo experto en la materia estará en condiciones de realizar cualquier otro método de producción equivalente de una herramienta para el trabajo de la madera o de materiales similares con las características expresadas en las reivindicaciones, entrando todo ello por lo tanto dentro del ámbito de protección aquí definido.

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Bibliografía citada en la descripción

Esta lista de referencias citada por el solicitante, es únicamente para conveniencia del lector. No forma parte del documento de la patente europea. Aunque se ha puesto mucho cuidado en recopilar las referencias, no se pueden excluir errores u omisiones y la EPO declina toda responsabilidad al respecto.

Documentos de patente citados en la descripción

\bullet EP 1048385 A [0001] [0011]

Claims (10)

1. Procedimiento para fabricar una herramienta para el trabajo de la madera o de materiales similares, provisto de un cuerpo central prácticamente plano (12) a base de un primer material metálico, y una pluralidad de elementos de corte (13) a base de un segundo material metálico diferente del primer material metálico mencionado y dispuesto en la periferia de dicho cuerpo central (12), donde la mencionada pluralidad de elementos de corte (13) puede proceder a trabajar dicha madera desprendiendo virutas de la misma; dicho procedimiento comprende por lo menos una etapa de montaje (21), en la que los citados elementos de corte (13) se disponen sobre la periferia del cuerpo central mencionado(12), por lo menos una etapa de carga (25) ulterior a la etapa de montaje mencionada (21), en la que la herramienta (10) para trabajar la madera o materiales similares se coloca en un entorno de presión y temperatura controladas, y por lo menos una etapa de vaporización (26), en la que se vaporiza, dentro de dicho entorno de presión y temperatura controladas, un tercer material metálico, diferente del primero y del segundo material metálico mencionados, con el objeto de depositar una capa de recubrimiento (20) de dicho tercer material metálico por lo menos sobre las superficies laterales del cuerpo central indicado (12) y/o de los elementos de corte mencionados (13), caracterizado porque durante dicha etapa de vaporización (26) la temperatura de trabajo es inferior a la temperatura de revenido del primer material metálico citado.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque en la etapa de montaje indicada (21), los elementos de corte (13) se fijan en dicho cuerpo central (12) por medio de cobresoldadura.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque entre la etapa de montaje mencionada (21) y la etapa de carga (25) existe por lo menos una etapa de lavado (23) en la que la herramienta (10) para trabajar la madera o materiales similares se sumerge secuencialmente en un baño de agua y se lava con detergentes y ultrasonidos, y luego se sumerge en un baño electrolítico, enjuagándose después y volviéndose a sumergir en agua, con el objeto de facilitar la descarga en osmosis del agua desmineralizada, seguidamente se lava en una ducha y finalmente se dispone en un horno para secar la mencionada herramienta (10).

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque entre la etapa de montaje (21) mencionada y la etapa de lavado indicada (23), se dispone por lo menos una etapa de verificación (22), en la que se realiza un control de calidad de dicha herramienta (10) montada durante la etapa de montaje mencionada (21).

5. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque en la etapa de carga (25) se carga una pluralidad de herramientas (10) en el interior de dicho entorno de presión y temperatura controladas por medio de un soporte correspondiente que lleva la herramienta, de modo que cualquiera de las herramientas citadas (10) se dispone respecto de las otras a una altura uniforme sobre un mismo plano, y simétricamente.

6. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha etapa de vaporización (26) comprende una primera sub-etapa (26a), en la que el tercer material metálico se hace pasar a estado gaseoso; una segunda sub-etapa (26b) en la que el tercer material metálico mencionado que ha pasado a estado gaseoso se transporta siguiendo una trayectoria deseada en el interior de dicho entorno de presión y temperatura controladas; y una tercera sub-etapa (26c) para condensar dicho tercer material metálico sobre la herramienta mencionada (10) con el objeto de formar la capa de recubrimiento indicada (20).

7. Método según la reivindicación 6, caracterizado porque en la primera sub-etapa indicada (26a) se hace que se evapore este tercer material metálico aprovechando el efecto de un arco eléctrico en vacío.

8. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque en dicha segunda sub-etapa (26b), el tercer material metálico que ha pasado a estado gaseoso se acelera y se guía a lo largo de una trayectoria deseada, utilizando un campo magnético.

9. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque en dicha tercera sub-etapa (26c), la herramienta mencionada (10) se mueve con respecto a la fuente de dicho tercer material metálico con el objeto de tener una capa de recubrimiento (20) de grosor prácticamente uniforme.

10. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque tras la etapa de vaporización mencionada (26), se dispone una etapa de descarga (27) en la que dicha herramienta se descarga de un entorno de presión y temperatura controladas.