ES2330240T3 - Fresa frontal, con ranuras helicoidales con superficie de corte con varias secciones. - Google Patents
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Abstract
Fresa frontal (10) de corte rotativo que tiene un eje de rotación (16), que comprende: una zona (12) del mango que se extiende a lo largo del eje de rotación (16); una zona (14) con labios de corte que se extiende a lo largo del eje de rotación (16), que tiene un primer extremo unido de manera integral a la zona (12) del mango, un segundo extremo (22) y una superficie exterior (24); y uno o varios dientes helicoidales (26) dispuestos a lo largo de la superficie exterior (24) de la zona (14) con labios de corte, teniendo cada diente helicoidal (26) una superficie de corte (28) y una pared de desahogo (30) que se cortan para formar un ángulo que define un borde cortante helicoidal (32); en la que la superficie de corte (28) incluye una primera zona (50) en forma de arco, una segunda zona (52) en forma de arco y una tercera zona (54) en forma de arco; caracterizada porque: una primera arista rompe-virutas (56) está dispuesta entre la primera zona (50) y la segunda zona (52), y una segunda arista rompe-virutas (58) está dispuesta entre la segunda zona (52) y la tercera zona (54), formando dichas primeras y segundas aristas rompe-virutas interrupciones en dicha superficie de corte.
Description
Fresa frontal, con ranuras helicoidales con
superficie de corte con varias secciones.
La presente invención se refiere en general a
herramientas de corte rotativas para máquinas herramientas y a
fresas frontales en particular.
Se dispone de una amplia variedad de fresas
frontales y son bien conocidas para su utilización en fresadoras
rotativas. Dependiendo del diseño, dichas fresas frontales son
utilizadas generalmente con corte a la derecha, espiral a la
derecha y corte central. De forma convencional, estas fresas
frontales están fabricadas en acero templado, carburos, cerámica,
etc. Las fresas frontales normalizadas son suministradas con diseños
de dos o más labios. Un cierto número de fresas frontales solamente
tienen una superficie operativa en la pared de la cara de corte y
en la zona de los labios de corte. Dichas fresas frontales tienen a
menudo problemas con las virutas que se adhieren a la pared de la
cara de corte y no consiguen un corte tan limpio como una fresa
frontal con dos superficies operativas. Otro problema es el atasco
de virutas en la zona de los labios de corte de la fresa
frontal.
La patente U.S. Nº 3.003.224 de Ribich da a
conocer una fresa frontal con dos superficies operativas en la
pared de la cara de corte, una superficie primaria y una superficie
secundaria en forma de diente. Las fresas frontales del tipo dado a
conocer en la patente U.S. Nº 3.003.224 proporcionaron un corte
mejorado y una mejor expulsión de virutas que las fresas frontales
disponibles en la técnica de aquel momento. Estas fresas frontales
tienen todavía diversas deficiencias y limitaciones, particularmente
cuando son utilizadas con las posibilidades de mecanización a
velocidades elevadas de la técnica actual; por ejemplo, la fresa
frontal tiene problemas de desgaste de las esquinas y problemas con
las virutas en los bordes; a menudo genera un ruido chirriante
indeseable durante su utilización; tiene una vida útil limitada; no
puede ser utilizada de manera efectiva por encima de ciertas
velocidades; y tiene una eliminación de viruta menor de la deseable
en la zona de los labios de corte.
Por consiguiente, lo que se necesita es una
fresa frontal que tenga características mejoradas con respecto a
las fresas frontales de la técnica anterior actualmente
disponibles.
En la patente U.S. 5.160.232 se muestra una
fresa frontal de la técnica anterior que tiene las características
del preámbulo de la reivindicación 1.
Según la presente invención, se da a conocer una
fresa frontal de corte rotativo, según la reivindicación 1.
Históricamente, los centros de fresado tenían
unos avances habitualmente limitados por la potencia disponible o
por la capacidad de las fresas frontales para dispersar el material
arrancado. Las fresas frontales no podían trabajar habitualmente a
velocidades elevadas sin generar mucho ruido, desgaste y
obstrucciones en los labios de corte. Los centros de fresado
modernos disponen de una potencia adecuada para funcionar a
velocidades más elevadas. La fresa frontal de la presente invención
puede funcionar con avances elevados sin obstruirse. Como
resultado de ello, la fresa frontal actual permite que el centro de
fresado pueda funcionar con unos avances más elevados que los
posibles con la mayor parte de las fresas frontales de la técnica
anterior.
Otra ventaja que proporciona la fresa frontal de
la presente invención es que mejora la eliminación de viruta con el
fluido de corte/refrigerante durante el fresado. Las aristas
rompe-virutas dirigen las virutas lejos de la
superficie de corte y de este modo dejan expuesto un lado de la
viruta al fluido de corte dispuesto en el interior del labio de
corte. El fluido de corte enfría la viruta y disminuye las
posibilidades de que la viruta se adhiera a la superficie de
corte.
Estos y otros objetivos y ventajas serán más
fácilmente evidentes a partir del comentario más detallado de la
realización preferente tomada conjuntamente con los dibujos, en los
que los elementos similares están identificados con numerales
iguales en las diversas vistas.
La figura 1 es una vista lateral de una fresa
frontal, según la presente invención.
La figura 2 es una vista transversal en zona,
tomada a lo largo de la línea 2-2 en la figura 1,
que ha sido ampliada a efectos ilustrativos.
La figura 3 es una vista parcial, en zona
transversal, a mayor escala, de un diente de corte de una fresa
frontal, según la presente invención.
La figura 4 es una vista parcial, en zona
transversal, a mayor escala, en forma esquemática, de un diente de
corte de la fresa frontal actual cortando una viruta.
La figura 5 es una vista lateral de una fresa
frontal con tres labios de corte, según la presente invención.
La figura 6 es una vista parcial, muy ampliada,
de la zona transversal del diente de borde cortante de una fresa
frontal, según la presente invención.
La figura 7 es una vista parcial, en forma
esquemática, de un diente de corte.
La figura 8 es una vista parcial, en forma
esquemática, de un diente de corte.
La figura 9 es una vista parcial, en forma
esquemática, de un diente de corte.
Haciendo referencia a continuación a la figura
1, en ella se muestra una fresa frontal (10) de corte rotativo que
incluye una zona (12) del mango y una zona (14) con labios de corte,
que se extienden ambas a lo largo de un eje de rotación (16). La
zona (12) del mango tiene una forma esencialmente cilíndrica y
dispone de dos ranuras rectangulares (18) cortadas en su superficie
exterior. Las ranuras (18) aunque no son imprescindibles, facilitan
la retención de la fresa frontal (10) en el interior de ciertos
tipos de aparatos accionados por rotación (por ejemplo, una
fresadora). Los materiales aceptables para las fresas frontales (10)
incluyen aceros de alta resistencia/cobalto, cerámica, carburos,
etc.
La zona de los labios de corte de la fresa
frontal (10) tiene un primer extremo (20) unido de manera integral
a la zona (12) del mango, un segundo extremo (22) y una superficie
exterior (24). Uno o varios dientes helicoidales (26) están
dispuestos a lo largo de la superficie exterior (24) de la zona de
los labios de corte (14). La figura 2 muestra una realización que
tiene dos dientes helicoidales (26). La figura 5 muestra una
realización que tiene tres dientes helicoidales (26).
Haciendo referencia a continuación a las figuras
2 a 6, cada diente helicoidal (26) tiene una superficie de corte
(28) y una pared de desahogo (30) que se cortan para crear un ángulo
que define un borde cortante helicoidal (32). El borde cortante
helicoidal (32) define una trayectoria circunferencial exterior; es
decir, el borde más exterior que está en contacto con la pieza a
trabajar (34) (ver figura 4). La flecha (36) indica el sentido de
rotación de la fresa frontal (10). La longitud (37) (ver figura 5)
de la superficie de corte (28) se extiende entre el borde cortante
(32) y un punto de inflexión (38) de la curvatura del labio de
corte; es decir, donde la forma cóncava de la superficie de corte
(28) de un diente (26) cambia a la forma convexa de la pared de
desahogo (30) del diente siguiente (26).
Con la fresa frontal (10) de la presente
invención pueden utilizarse una diversidad de diferentes
configuraciones de la pared de desahogo (30), y la fresa frontal
(10) actual no está por consiguiente limitada a una configuración
particular. Por ejemplo, el diente helicoidal (26) mostrado en la
figura 4 tiene una configuración de la pared de desahogo (30) que
incluye un par de zonas en forma de arco (40), (42). La realización
de la pared de desahogo (30) del diente helicoidal (26) mostrada en
la figura 6, incluye un par de zonas de forma lineal (44), (46) y
una zona (48) en forma de arco. La realización de la pared de
desahogo (30) del diente helicoidal mostrada parcialmente en la
figura 7, incluye una primera zona (45) de forma cilíndrica y una
segunda zona (47) en forma de arco. La primera zona (45) está
dispuesta a lo largo de la circunferencia (43) de la zona (14) del
labio de corte. La segunda zona (47) se extiende hacia el interior,
alejada de la circunferencia (43) de la zona (14) del labio de
corte. La realización mostrada parcialmente en la figura 8 es
similar a la mostrada en la figura 7, incluyendo asimismo una
primera zona (45) de forma cilíndrica. Sin embargo, en vez de una
segunda zona (47) más bien en forma de arco, la realización mostrada
en la figura 8 incluye una segunda zona lineal (51) y una tercera
zona lineal (53). La realización de la pared de desahogo (30) del
diente helicoidal mostrada parcialmente en la figura 9, incluye un
borde (55) en forma de radio que se extiende entre la superficie de
corte (28) y la pared de desahogo (30). El borde (55) en forma de
radio se muestra en la figura 9 con una configuración de la pared
de desahogo que incluye una segunda zona lineal (51) y una tercera
zona lineal (53). En realizaciones alternativas, el borde (55) en
forma de radio puede ser utilizado junto con una pared de desahogo
(30) en forma de arco.
La superficie de corte (28) incluye unas
primeras zonas (50), segundas zonas (52) y terceras zonas (54) y
unas aristas rompe-virutas primeras (56) y segundas
(58). La primera arista rompe-virutas (56) está
dispuesta entre la primera zona (50) y la segunda zona (52). La
segunda arista rompe-virutas (58) está dispuesta
entre la segunda zona (52) y la tercera zona (54). La primera zona
(50) de la superficie de corte (28) tiene una curvatura que sigue,
por lo menos substancialmente, un primer radio. La segunda zona (52)
de la superficie de corte (28) tiene una curvatura que sigue, por
lo menos substancialmente, un segundo radio. La primera arista
rompe-virutas (56) es el punto de intersección entre
la primera zona (50) y la segunda zona (52). La tercera zona (54)
de la superficie de corte (28) tiene una curvatura que sigue, por lo
menos substancialmente, un tercer radio. La segunda arista
rompe-virutas (58) es el punto de intersección entre
la segunda zona (52) y la tercera zona (54). Las primeras, segundas
y terceras zonas (50), (52), (54) no están limitadas a formas
circulares, y pueden seguir una trayectoria en forma de arco no
circular. De ello, la descripción de que cada zona (50), (52), (54)
sigue substancialmente un radio. La tercera zona (54) está dispuesta
entre la segunda arista rompe-virutas (58) y la
pared de desahogo (30) del diente adyacente (26). La tercera zona
(54) y por lo tanto la superficie de corte (28), termina
aproximadamente en el punto de inflexión (38) de la curvatura del
labio de corte.
\newpage
Haciendo referencia a la figura 6, cada zona
(50), (52), (54) de la superficie de corte (28) tiene un ángulo de
ataque con respecto a una línea tangente (60) dispuesta en el borde
cortante (32). La línea tangente (60) coincide con el plano de la
superficie de la pieza a trabajar (34) formado por la fresa frontal
rotativa (10). El ángulo de ataque se define como el ángulo formado
entre una línea (62) que se extiende en sentido perpendicular a la
línea tangente (60) y la línea en pendiente (64) de la zona en el
borde cortante (32) (primera zona -50-), o la línea en pendiente en
la primera arista rompe-virutas (56) (segunda zona
-52-), o la línea en pendiente en la segunda arista
rompe-virutas (58) (tercera zona -54-). Las
magnitudes relativas del primer ángulo de ataque (59), el segundo
ángulo de ataque (61) y el tercer ángulo de ataque (63) pueden ser
modificadas para adaptarse a la aplicación presente. Por ejemplo,
en la realización mostrada en la figura 6, el primer ángulo de
ataque (59) es mayor que el segundo ángulo de ataque (61), y el
segundo ángulo de ataque (61) es mayor que el tercer ángulo de
ataque (63). La presente invención no está limitada a una
combinación determinada de ángulos de ataque.
En todos los casos, las zonas de las superficies
de corte (50), (52), (54) y los ángulos de ataque (59), (61), (63)
forman conjuntamente una superficie de corte (28) que está inclinada
con respecto al eje de rotación (16) de la fresa frontal (10) (es
decir, una línea -74- que se extiende substancialmente a lo largo de
la superficie de corte -28- pero que no pasa por el eje de rotación
-16-; ver figura 5).
Las realizaciones de los dientes de corte (26)
mostradas en las figuras 2 a 6 tienen configuraciones idénticas de
los dientes helicoidales. En realizaciones alternativas, algunos o
todos los dientes (26) pueden tener configuraciones diferentes de
la superficie de corte (28) descrita anteriormente.
La primera zona (50) de la superficie de corte
(28) es aproximadamente del 10 al 30% de la longitud total (37) de
la superficie de corte (28). La tercera zona (54) de la superficie
de corte (28) es aproximadamente del 50 al 75% de la longitud total
(37) de la superficie de corte (28).
El segundo extremo (22) de la zona (14) de los
labios de corte puede adoptar una serie de configuraciones
diferentes. Por ejemplo, la realización de dos labios de corte
mostrada en la figura 1, muestra un par de superficies extremas de
corte (68) que tienen un ángulo obtuso (70) dispuesto entre ellas.
En otras realizaciones, las superficies extremas de corte (68)
pueden ser coplanarias. La fresa frontal (10) de la presente
invención no está limitada a una configuración particular del
segundo extremo.
Durante el funcionamiento de la fresa frontal
(10), la fresa frontal (10), que giran a una velocidad de rotación
determinada, establece contacto con una pieza a trabajar (34). Una o
ambas, la pieza a trabajar (34) o la fresa frontal rotativa (10),
se desplazan a lo largo de una trayectoria con respecto a la otra.
Como resultado de ello, cada diente helicoidal (26) establece
contacto con la pieza a trabajar (34) y corta una parte de la pieza
a trabajar (34) formando de este modo una viruta (72). La curvatura
de la zona de la superficie de corte (28) que establece contacto
con la pieza a trabajar (34) influye en la forma de la viruta (72)
formada. Por lo tanto, una viruta (72) formada por la primera zona
(50) de la superficie de corte (28) que establece contacto con la
pieza a trabajar (34) estará guiada a lo largo de la primera zona
(50) a medida que vaya siendo formada a partir de la pieza a
trabajar (34). En consecuencia, la viruta (72) adoptará una
curvatura similar a la de la primera zona (50). Después de una
cierta distancia, la viruta (72) se romperá y se separará de la
pieza a trabajar (34).
La expulsión de la viruta (72) del labio de
corte es muy deseable para evitar obstrucciones. La fresa frontal
(10) de la presente invención facilita la expulsión de la viruta
(72) de un cierto número de formas distintas. Un aspecto de la
presente invención que facilita la expulsión de la viruta (72) es la
diferencia de curvatura de las zonas (50), (52), (54) de la
superficie de corte (28). La diferencia de curvatura entre la
primera zona (50) y la segunda zona (52) de la superficie de corte
(28) elimina, por ejemplo, la posibilidad de que una viruta (72)
sea formada a lo largo de la primera zona (50) que tiene una
curvatura que encaja con la de la segunda zona (52). En
consecuencia, la viruta (72) tiene más tendencia a ser expulsada a
quedar atascada en el interior o a adherirse a la segunda zona
(52). Otro aspecto de la presente invención que facilita la
expulsión de la viruta (72) son las interrupciones formadas en la
superficie de corte (28) mediante las aristas
rompe-virutas (56), (58). Las aristas
rompe-virutas (56), (58) impiden que la viruta (72)
se desplace a lo largo de la superficie de corte, obligando en
cambio a que la viruta (72) se desplace alejándose y saliendo del
labio de corte. Otro aspecto de la presente invención que facilita
la expulsión de la viruta (72) son las diferencias en el ángulo de
ataque entre las zonas de la superficie de corte (28). Las
diferencias en el ángulo de ataque entre las zonas (50), (52), (54)
crean una superficie de corte (28) que está inclinada con respecto
al eje de rotación (16) de la fresa frontal (10) (es decir, una
línea -74- que se extiende substancialmente a lo largo de la
superficie de corte -28- no pasaría por el eje de rotación -16-; ver
figura 5). La orientación más "abierta" de la superficie de
corte (28) facilita la expulsión de la viruta (72) y por
consiguiente ayuda a impedir obstrucciones. Todavía otro aspecto
de la presente invención que facilita la expulsión de la viruta
(72) es que la orientación "abierta" de la superficie de corte
(28) hace que sea más fácil disponer de fluido de corte detrás de
la viruta (72) a medida que va siendo formada. El fluido de corte
actúa como refrigerante que no favorece la unión de la viruta (72)
a la superficie de corte (28). El fluido de corte puede funcionar
asimismo para arrastrar las virutas (72) al exterior del labio de
corte.
Aunque esta invención ha sido mostrada y
descrita con respecto a las realizaciones detalladas de la misma,
los expertos en la materia comprenderán que pueden realizarse
diversos cambios en la forma y en el detalle de las mismas sin
apartarse del ámbito de la invención. Por ejemplo, aunque la
presente invención ha sido descrita en el contexto de una fresa
frontal, la invención es aplicable asimismo a otros tipos de
herramientas de corte, incluyendo fresas de ranurar, machos de
roscar, fresas de roscar y herramientas helicoidales con
insertos.
Claims (9)
1. Fresa frontal (10) de corte rotativo que
tiene un eje de rotación (16), que comprende:
una zona (12) del mango que se extiende a lo
largo del eje de rotación (16);
una zona (14) con labios de corte que se
extiende a lo largo del eje de rotación (16), que tiene un primer
extremo unido de manera integral a la zona (12) del mango, un
segundo extremo (22) y una superficie exterior (24); y
uno o varios dientes helicoidales (26)
dispuestos a lo largo de la superficie exterior (24) de la zona (14)
con labios de corte, teniendo cada diente helicoidal (26) una
superficie de corte (28) y una pared de desahogo (30) que se cortan
para formar un ángulo que define un borde cortante helicoidal
(32);
en la que la superficie de corte (28) incluye
una primera zona (50) en forma de arco, una segunda zona (52) en
forma de arco y una tercera zona (54) en forma de arco;
caracterizada porque:
una primera arista rompe-virutas
(56) está dispuesta entre la primera zona (50) y la segunda zona
(52), y una segunda arista rompe-virutas (58) está
dispuesta entre la segunda zona (52) y la tercera zona (54),
formando dichas primeras y segundas aristas
rompe-virutas interrupciones en dicha superficie de
corte.
2. Fresa frontal (10), según la reivindicación
1, en la que la primera zona (50) es contigua al borde cortante
(32).
3. Fresa frontal (10), según la reivindicación 1
ó 2, en la que la primera arista rompe-virutas (56)
se extiende substancialmente paralelo al borde cortante (32).
4. Fresa frontal (10), según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en la que la segunda arista
rompe-virutas (58) se extiende substancialmente
paralela al borde cortante (32).
5. Fresa frontal (10), según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que la primera zona (50) tiene
una primera curvatura que substancialmente sigue un primer
radio.
6. Fresa frontal (10), según la reivindicación
5, en la que la segunda zona (52) tiene una segunda curvatura que
sigue substancialmente un segundo radio, y el segundo radio es mayor
que el primer radio.
7. Fresa frontal (10), según la reivindicación
6, en la que la tercera zona (54) tiene una tercera curvatura que
sigue substancialmente un tercer radio, y el tercer radio es mayor
que el segundo radio.
8. Fresa frontal (10), según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que la primera zona (50) tiene
un primer ángulo de ataque (59), y la segunda zona (52) tiene un
segundo ángulo de ataque (61), y el primer ángulo de ataque (59) es
diferente del segundo ángulo de ataque (61).
9. Fresa frontal (10), según la reivindicación
8, en la que la tercera zona (54) tiene un tercer ángulo de ataque
(63), y el segundo ángulo de ataque (61) es diferente del tercer
ángulo de ataque (63).
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