ES2331408T3 - Herramienta de corte giratoria. - Google Patents
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Abstract
Una fresa radial de corte giratoria que tiene una porción de espiga (14) y una porción de corte (12), comprendiendo la porción de corte (12) una pluralidad de bordes de corte laterales (32, 34, 36) sobre su circunferencia, estando definido cada borde de corte lateral (32, 34, 36) por una estría (26, 28, 30) formada en la circunferencia, y terminando la porción de corte (12) en una punta que comprende una pluralidad de bordes de corte extremos (20, 22, 24), extendiéndose cada borde de corte radial (20, 22, 24) radialmente hacia fuera desde el eje de rotación de la fresa radial hacia la periferia de la punta e intersectando allí un borde de corte lateral (32, 34, 36) y comprendiendo una porción de borde radial periférico (70) en la intersección con un borde de corte lateral (32, 34, 36) y una porción de borde interior (72) hacia el interior desde la porción de borde radial periférica (70), en la que la porción de borde radial periférica (70) se bisela someramente desde la periferia de la punta hacia la porción de caña (14), y la porción extrema interior (72) se bisela de forma relativamente empinada desde la porción de borde radial periférica (70) hacia la porción de caña (14), en la que la porción de borde radial periférica (70) y la porción de borde interior (72) de cada borde de corte radial (20, 22, 24) se extiende a lo largo de un radio cuando se ve en la dirección del eje de rotación de la fresa radial.
Description
Herramienta de corte giratoria.
Esta invención se refiere a herramientas de
corte giratorias. En particular, esta invención se refiere a
herramientas fresadoras radiales, y más particularmente, a
herramientas fresadoras radiales que proporcionan rendimiento
mejorado para cortar, mientras avanzan simultáneamente en la
dirección del eje longitudinal de la herramienta (avance radial) y
en una dirección transversal al eje longitudinal de la herramienta
(avance de traslación), siendo conocido dicho avance simultáneo
como "avance en rampa".
Las herramientas fresadoras radiales son
herramientas de corte configuradas generalmente cilíndricas, que
comprenden una porción de cuerpo y una porción de espiga, en las que
la porción de cuerpo incluye bordes de corte y la porción de espiga
comprende típicamente superficies para la retención por un
dispositivo giratorio de la herramienta. Típicamente, la porción de
cuerpo comprende una punta o extremo que comprende bordes de corte
extremos, y una longitud de corte que comprende una pluralidad de
estrías que definen bordes de corte laterales que terminan en la
punta. Las fresas radiales conocidas pueden tener estrías rectas o
helicoidales y pueden tener dos, tres, cuatro o más estrías y dos,
tres, cuatro o más bordes de corte extremos. Se conoce disponer los
bordes de corte extremos para localizarlos a lo largo de radios en
la punta y proporcionar canales o entalladuras en la punta
inter-espaciados con bordes de corte extremos y
continuos entre la circunferencia de la punta y el interior de la
punta próximo al centro de la punta. Además, se conoce disponer
bordes de corte extremos en planos oblicuos a la longitud de la
herramienta y biselados en ángulos relativamente pequeños desde la
periferia de la herramienta hacia el centro de la punta.
La patente de los Estados Unidos Nº 2.129.417
describe una fresa radial que tiene una depresión arqueada en el
extremo de la punta en el interior de los bordes de corte extremos,
de tal manera que los bordes de corte extremos tienen una longitud
efectiva relativamente corta y están bien soportados por los lados
biselados pendiente de la depresión arqueada. Se describe que la
fresa radial descrita tiene una resistencia mejorada al desbaste de
los bordes de corte extremos.
La patente de los Estados Unidos 5.049.009
describe una fresa radial, en la que porciones de borde de corte
radial, que se encuentran paralelas a radios en la punta, se
inclinan ligeramente hacia dentro desde la periferia de la punta
hacia el extremo de la espiga y se intersectan en el centro de la
punta. Una meseta primaria (referida como una "primera superficie
destalonada") se encuentra entre cada porción de borde de corte
radial y una superficie de relieve que intersecta superficies no
cortantes del lado trasero.
Otra fresa radial de corte giratoria se describe
en el documento EP 0 352 224 B1. Esta herramienta de corte
giratoria tiene bordes de corte exteriores formadas a lo largo de
estrías en espiral sobre su periferia exterior así como cuatro
bordes de corte extremos en la punta de la herramienta. Sin embargo,
la forma específica de esta herramienta convencional no parece
garantizar resultados óptimos durante la perforación y/o el
fresado.
La patente de los Estados Unidos Nº 5.779.399
describe una fresa radial en la que solamente un borde de corte
radial se encuentra a lo largo de un radio en la punta y se extiende
desde la periferia a través del centro de la punta. Como se muestra
en esta referencia, está previsto un relieve en el extremo de la
punta detrás del borde de corte radial y entre el borde de corte
radial y una pared lateral de una entalladura. El borde de corte
radial de esta referencia se encuentra en un plano
perpendicularmente a la longitud de la herramienta.
Las fresas radiales conocidas tienden a vibrar
durante el avance en rampa a velocidades de avance nominales,
debido a las fuerzas relativamente altas que actúan sobre el borde
trasero del extremo de la punta. Para evitar la vibración de la
herramienta, es convencional reducir las velocidades de avance por
debajo de valores nominales durante el avance en rampa. Por
consiguiente, existe una necesidad de una fresa radial que
proporcione un rendimiento de corte mejorado durante el avance en
rampa, mostrando particularmente fuerzas reducidas de inducción a
vibración y permitiendo el avance a velocidades de avance
nominales.
Un objeto de la presente invención es
proporcionar una fresa radial que muestra un corte libre en el
avance en rampa, por lo que se reducen las fuerzas.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar una fresa radial que proporciona suministro mejorado
de refrigerante al borde de corte radial.
Otros objetos y ventajas de la invención serán
evidentes a partir de los dibujos que se acompañan y de su
descripción siguiente.
De acuerdo con los objetos mencionados
anteriormente, la presente invención proporciona una fresa radial de
corte giratoria de acuerdo con la reivindicación 1, en la que los
bordes de corte extremos están paralelos a radios de la punta y se
encuentran a lo largo de chaflanes primero y secundario desde la
periferia de la herramienta hacia dentro. El chaflán primario es
relativamente somero y se extiende sobre una porción relativamente
corta del borde de corte, el chalán secundario es relativamente
empinado y se extiende sobre la mayor parte del borde de corte
radial. La punta incluye una meseta adyacente a cada borde de corte
radial y el chaflán primario proporciona relieve en esta meseta
detrás del borde periférico de la meseta. El chaflán secundario
favorece el suministro de refrigerante próximo al chaflán primario y
la evacuación de virutas desde la zona de corte.
La figura 1 es una vista lateral de una fresa
radial de acuerdo con la invención.
La figura 2 es una vista superior del extremo de
la punta de la fresa radial de la figura 1.
La figura 3 es una sección parcial de una
porción de corte de la herramienta de corte tomada a lo largo de
las líneas A-A de la figura 2.
Las figuras 4 a 7 son grafos de fuerzas medidas
de ensayos de corte de herramientas de acuerdo con la invención y
de herramientas de acuerdo con la técnica anterior.
Con referencia a la figura 1, la herramienta 10
comprende una porción de corte 12 y una porción de caña 14. La
porción de caña 14 puede incluir características superficiales,
tales como una llanura 16 para asegurar la porción de espiga en un
dispositivo para hacer girar la herramienta 10. La porción de corte
12 termina en un extremo en punta 18 que comprende bordes de corte
extremos 20, 22 y 24 (figura 2). La porción de corte 12 incluye
estriñas helicoidales 26, 28 y 30 en su circunferencia. Aunque se
ilustran tres estrías helicoidales en la figura 1, las herramientas
de corte de acuerdo con la invención pueden incluir dos o más
estrías. Las estrías 26, 28 y 30 definen bordes de corte laterales
32, 34 y 36, las estrías y los bordes de corte mostrados son
helicoidales. Los contornos de las estrías 26, 28 y 30 rebajan la
periferia de la porción de corte 12 para producir una geometría de
corte positivo en los bordes de corte 32, 34 y 36.
Con referencia a la figura 2, unos canales o
entalladuras 40, 42 y 44 están inter-espaciados con
bordes de corte extremos 20, 22 y 24. Las entalladuras 40, 42 y 44
intersectan la periferia de la herramienta 10 y continúan hacia
dentro hacia el centro de la punta 18. El contorno inferior de cada
una de las entalladuras 40, 42 y 44 se bisela desde la periferia de
la herramienta 10 fuera de la porción de espiga 14 hacia el centro
de la punta. Típicamente, las entalladuras 40, 42 y 44 rebajan,
respectivamente, los bordes de corte extremos 20, 22 y 24 para
producir una geometría de corte positivo en los bordes de corte 20,
22 y 24. Adyacentes a los bordes de corte 20, 22 y 24 se encuentran
unas mesetas primarias 46, 48 y 50. Entre las mesetas 46, 48 y 50 y
las entalladuras 40, 42 y 44, respectivamente, se encuentran
superficies de relieve 52, 54 y 56. Las superficies de relieve 52,
54 y 56 son planas, en pendiente hacia el extremo de la espiga,
respectivamente, desde las mesetas 46, 48 y 50 hacia segmentos no
cortantes 58, 60 y 62 de la porción de corte 12.
Una vista lateral del borde de corte 32 y de un
borde de corte extremo 20 se muestran en la figura 3. Como se ve en
la figura 3, el borde de corte extremo 20 intersecta el borde de
corte helicoidal 32 en la periferia de la porción de punta 18. De
la misma manera, los bordes de corte extremos 22 y 24 intersectan
los bordes de corte helicoidales 36 y 34, respectivamente. Como se
muestra en la figura 3, cada borde de corte extremo comprende dos
porciones, una porción de borde extremo periférico y una porción de
borde interior, en el caso del borde de corte extremo 20, la
porción de borde extremo periférico 70 y la porción de borde
interior 72. La porción de borde extremo periférico 70 se bisela de
forma relativamente somera hacia la porción de espiga 14 desde la
periferia de la herramienta hasta la porción de borde interior 72.
El ángulo 74, que define el chaflán de la porción de borde extremo
periférico 70, tiene típicamente de 2 a 5 grados, con preferencia
mayor que 2 y menos de 4,5. más preferentemente entre 3 y 4 grados.
La borde de borde interior 72 se bisela de forma relativamente
empinada hacia la porción de espiga 14 desde la porción de borde
extremo 70 para intersección con la entalladura 46. El ángulo 76,
que define el chaflán de la porción interior 72, está en el
intervalo de 5 a 25 grados, con preferencia entre 10 y 20 grados.
Los chaflanes preferidos incluyen de 12 a 18 grados. La meseta 46,
adyacente al borde de corte 20, comprende también dos porciones, la
porción de meseta extrema periférica 80 y la porción de meseta
interior 82 (figura 2).
La combinación de los bordes de corte extremos
en chaflán somero y las entalladuras de las fresas radiales
convencionales deja porciones centrales sustanciales, donde las
fuerzas tienden a empujar el centro de la punta fuera del eje de
rotación de la herramienta. La combinación de entalladuras y de
porciones de bordes extremos interiores de chaflán relativamente
empinado de las herramientas fresadoras radiales de la invención
proporciona un relieve próximo al centro de la punta 18, reduciendo
las fuerzas que tienden a impulsar el centro de la punta fuera del
eje de rotación de la herramienta. Debido a la reducción de las
fuerzas, se puede incrementar la fuerza de avance, permitiendo un
corte más rápido. Además, as porciones de bordes extremos
interiores de chaflán empinado permiten el escape de calor desde la
interfaz entre el borde de corte y la pieza de trabajo y permiten
que el refrigerante entre en contacto con esta interfaz para
lubricación y refrigeración.
Se realizaron ensayos de corte comparando la
actuación de herramientas de acuerdo con la invención y herramientas
similares, en las que los bordes de corte extremos estaban
biselados solamente desde la periferia de la herramienta hacia sus
terminaciones interiores. Las herramientas ensayadas eran fresas
radiales de carburo de tres estrías, con un diámetro de corte de
0,50 pulgadas, con tres bordes de corte extremos. Los ensayos de
corte se realizaron en una pieza de trabajo de aluminio 6061T85,
siendo girada la herramienta a 3500 rpm, y accionada a lo largo de
rampas de ángulos seleccionados de una profundidad de corte de 0,50
pulgadas, y una anchura de corte de 0,25 pulgadas. Las velocidades
de avance se variaron para variar la velocidad por diente de los
bordes de corte de la punta desde 0,003 pulgadas hasta 0,01 pulgada
(las piezas de trabajo fueron pre-mecanizadas con
el ángulo de rampa adecuado para producir una profundidad constante
de corte). Durante los ensayos de corte, se midieron las fuerzas a
lo largo de tres ejes ortogonales utilizando una galga dinamométrica
de tres ejes y las fuerzas medidas fueron representadas en gráficos
para producir los resultados de ensayo ilustrados en los grafos de
las figuras 4 a 7 (los valores negativos reflejan la dirección de la
fuerza medida a lo largo de los ejes identificados). El corte
saciado con mediciones que aparecen en la figura 4 se realizó con un
ángulo de rampa de cero grados. El corte asociado con mediciones
que aparecen en la figura 5 se realizó en un ángulo de rampa de
quince grados. El corte asociado con mediciones que aparecen en la
figura 6 se realizó con un ángulo de rampa de 30 grados. El corte
asociado con mediciones que aparecen en la figura 7 se realizó con
un ángulo de rampa de 45 grados.
Con referencia a las figuras 4 a 7 se ve que las
herramientas de acuerdo con la invención mostraron una fuerza
reducida en todas las direcciones comparada con las fuerzas
asociadas con fresas de acuerdo con la técnica anterior, es decir,
ausencia de la porción interior inclinada relativamente empinada de
los bordes de corte extremos. A medida que se incrementa el ángulo
de rampa, se incrementa la reducción de las fuerzas mostradas por
fresas de acuerdo con la invención.
Aunque la invención se ha ilustrado con
referencia a una forma de realización preferida, y la forma de
realización preferida ha sido descrita con detalle considerable, no
es intención de los inventores limitar la invención a tales
detalles. En su lugar, se pretende que la invención se define por
las reivindicaciones anexas y todos sus equivalentes.
Claims (6)
1. Una fresa radial de corte giratoria que tiene
una porción de espiga (14) y una porción de corte (12),
comprendiendo la porción de corte (12) una pluralidad de bordes de
corte laterales (32, 34, 36) sobre su circunferencia, estando
definido cada borde de corte lateral (32, 34, 36) por una estría
(26, 28, 30) formada en la circunferencia, y terminando la porción
de corte (12) en una punta que comprende una pluralidad de bordes de
corte extremos (20, 22, 24), extendiéndose cada borde de corte
radial (20, 22, 24) radialmente hacia fuera desde el eje de
rotación de la fresa radial hacia la periferia de la punta e
intersectando allí un borde de corte lateral (32, 34, 36) y
comprendiendo una porción de borde radial periférico (70) en la
intersección con un borde de corte lateral (32, 34, 36) y una
porción de borde interior (72) hacia el interior desde la porción de
borde radial periférica (70), en la que la porción de borde radial
periférica (70) se bisela someramente desde la periferia de la
punta hacia la porción de caña (14), y la porción extrema interior
(72) se bisela de forma relativamente empinada desde la porción de
borde radial periférica (70) hacia la porción de caña (14), en la
que la porción de borde radial periférica (70) y la porción de borde
interior (72) de cada borde de corte radial (20, 22, 24) se
extiende a lo largo de un radio cuando se ve en la dirección del eje
de rotación de la fresa radial.
2. La fresa radial de corte giratoria de la
reivindicación 1, en la que la punta comprende, además, una
pluralidad de mesetas primarias (46, 48, 50), estando cada meseta
primaria (46, 48, 50) adyacente a un borde de corte radial (20, 22,
24) respectivo y comprendiendo una porción de meseta radial
periférica (80) adyacente a la porción de borde radial periférica
(70) y una porción de meseta interior (82) adyacente a la porción de
borde interior (72).
3. La fresa radial de corte giratoria de la
reivindicación 2, en la que la punta comprende, además, una
pluralidad de superficies de relieve (52, 54, 56), estando cada
superficie de relieve (52, 54, 56) adyacente a una meseta primaria
(46, 46, 50) respectiva y en chaflán desde allí hacia la porción de
espiga (14) para intersección con un segmento no cortante de la
circunferencia de la porción de corte (12).
4. La fresa radial de corte giratoria de la
reivindicación 3, en la que la punta comprende, además, una
pluralidad de canales (40, 42, 44), siendo cada canal (40, 42, 44)
continuo desde un segmento no cortante de la porción de corte (12)
hasta un término próximo al centro de la punta y adyacente a una
superficie de relieve (52, 54, 56) respectiva y que se intersecta
con una porción de borde interior (72) respectiva.
5. La fresa radial de corte giratoria de la
reivindicación 1, en la que la porción de borde radial periférica
(70) se bisela en un ángulo en el intervalo de 2 a 5 grados.
6. La fresa radial de corte giratoria de la
reivindicación 5, en la que la porción de borde interior (72) se
bisela en un ángulo en el intervalo de 5 a 25 grados.
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