ES2558475T3 - Placa de corte prensada acabada/sinterizada acabada y procedimiento para su fabricación - Google Patents

Placa de corte prensada acabada/sinterizada acabada y procedimiento para su fabricación Download PDF

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Abstract

Placa de corte (1) cerámica lista para el uso, como placa de corte reversible, fabricada por sinterización de una pieza en bruto, con una cara superior y una cara inferior (2, 3) que presentan, respectivamente, una superficie de apoyo (4) para el montaje en un soporte de sujeción de una herramienta de corte, con las superficies laterales (5) que unen las caras superior e inferior (2, 3) y con bordes de corte (6) para el mecanizado con arranque de viruta de piezas de trabajo, en la que colindante a los bordes de corte (6) está dispuesta una superficie de desprendimiento (7) circunferencial y la superficie de desprendimiento (7) delimita la superficie de apoyo (4), caracterizada por que las superficies laterales (5), los bordes de corte (6) y la superficie de desprendimiento (7) están constituidos por la piel sinterización formada durante la sinterización y exclusivamente las superficies de apoyo (4) fueron sometidas a un mecanizado con arranque de material y no están constituidas de la piel de sinterización formada durante la sinterización

Description

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DESCRIPCION
Placa de corte prensada acabada/sinterizada acabada y procedimiento para su fabricacion
La invencion se refiere a una placa de corte ceramica lista para el uso fabricada por sinterizacion de una pieza en bruto, segun el preambulo de la reivindicacion 1, veanse por ejemplo los documentos US 4963061 A y DE 200 00 738 U1.
Segun el estado de la tecnica, las tolerancias estrechas para una placa de corte ceramica (por ejemplo en el caso de la tolerancia G en el diametro del drculo inscrito ± 25 pm con d = 12,7 mm y en el espesor s = ± 130 pm) son ajustadas con herramientas de diamante por rectificado despues de la sinterizacion, es decir, en el estado en el que el material ya ha desarrollado todas sus propiedades sobresalientes. Ademas de los angulos, los radios y la preparacion de los bordes de corte de las placas de corte reversibles se produce tambien una sujecion segura de la placa de corte reversible en el asiento de la placa. Esto impone requisitos correspondientes a la planicidad de la superficie de apoyo de las placas de corte reversibles. Este requisito se consigue por rectificacion plana con herramientas de diamante. Este mecanizado posterior conlleva siempre fuerzas y presiones de rectificado elevadas que causan danos en el material.
La invencion se propone el objeto de mejorar una placa de corte lista para el uso segun el preambulo de la reivindicacion 1, de modo que se evite al menos parcialmente un mecanizado posterior despues de la sinterizacion. Ademas deben aprovecharse las ventajas de las superficies de contacto prensadas acabadas/ sinterizadas acabadas entre la placa de corte y la pieza de trabajo. Debe tambien garantizarse un apoyo optimo de la placa de corte para que se eviten vibraciones con las microrroturas/desgaste que ello conlleva.
A continuacion se explicara en detalle la invencion con referencia a las reivindicaciones y las figuras.
Puesto que adyacente a los bordes de corte esta dispuesta una superficie de desprendimiento circunferencial y la superficie de desprendimiento delimita la superficie de apoyo, las superficies laterales, los bordes de corte y la superficie de desprendimiento estan constituidas por la piel de sinterizacion que se forma durante la sinterizacion y no han sufrido dano por un mecanizado con arranque de material y exclusivamente las superficies de apoyo fueron sometidas a un mecanizado con arranque de material y no estan constituidas por la piel de sinterizacion que se forma durante la sinterizacion, se evita un mecanizado posterior tras el sinterizado para estas superficies. Puesto que la piel de sinterizacion a menudo tiene una dureza mayor que el material base, se incrementa la resistencia al desgaste del material de corte o de la placa de corte y se prolonga la vida en servicio.
Preferiblemente, la placa de corte satisface una precision dimensional prescrita por la tolerancia M segun IS01382 o una tolerancia dimensional prescrita por la tolerancia G segun IS01382. Por estas tolerancias estrechas se tiene la precision dimensional y se evitan errores causados por desviacion de la tolerancia.
Para la fijacion de la placa de corte, la superficie de apoyo tiene preferiblemente un hueco de sujecion. Este esta realizado preferiblemente con forma circular y tiene en el medio una elevacion con forma esferica o circular, situandose la elevacion por encima de la base del hueco y el punto mas alto de la elevacion esta situado por debajo de la superficie de apoyo.
Preferiblemente, la placa de corte esta constituida por uno o varios de los materiales de corte ceramicos mencionados a continuacion:
- a-/U-SiAIONe con y sin refuerzo de material duro
- U-Si3N4 con y sin refuerzo de material duro
- ceramica mixta (AI203 - Ti(C, N))
- ZTA (AI203 - Zr02)
La invencion se refiere tambien a un procedimiento segun el preambulo de la reivindicacion 6.
Preferiblemente, las superficies de apoyo son realizadas para estar elevadas con respecto a las superficies de desprendimiento antes de la sinterizacion, con lo que las superficies de apoyo pueden ser rectificadas o pulidas despues de la sinterizacion sin danar la superficie de desprendimiento y los bordes de corte. El tratamiento de la superficie de apoyo que arranca material despues de la sinterizacion tiene la ventaja de que la placa de corte puede descansar de forma optima en el soporte y con ello se evitan vibraciones con las microrroturas/desgaste que ello conlleva.
Preferiblemente, la superficie de apoyo esta realizada para estar elevada menos de 2 mm, preferiblemente entre 0,8 mm y 1,2 mm con respecto a la superficie de desprendimiento.
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Preferiblemente, por el prensado de precision de la pieza en bruto se introduce a presion un hueco de sujecion en la cara superior y/o en la cara inferior.
En una realizacion ventajosa para la fabricacion de la pieza en bruto se emplean uno o varios de los materiales de corte ceramicos mencionados a continuacion:
- a-/IJ-SiAIONe con y sin refuerzo de material duro
- U-Si3N4 con y sin refuerzo de material duro
- ceramica mixta (AI203 - Ti(C, N))
- ZTA (AI203 - Zr02)
Preferiblemente, los materiales de corte ceramicos son mezclados para formar una masa que puede ser prensada, que tiene una alta capacidad de fluencia y por tanto en particular, una capacidad de llenado del molde constante, pudiendo ser ajustado el angulo de reposo de la masa que caracteriza la capacidad de fluencia para que sea menor o igual a 35°, preferiblemente menor o igual a 30°, de forma especialmente preferida menor o igual a 25°. Por el ajuste mencionado de la capacidad de fluencia y de la capacidad de llenado del molde asociada a ella se ajusta la tolerancia.
Antes de la sinterizacion son eliminadas ventajosamente las rebabas de prensado de la pieza en bruto sin que se danen los cantos de la pieza en bruto.
Preferiblemente se tiene en cuenta el diferente comportamiento de prensado y contraccion de las distintas cargas de masa, siendo determinada por ensayos de prensado y sinterizacion la caractenstica de la densidad en verde/contraccion de cada carga y fijada a partir de ello la densidad en verde de fabricacion necesaria y cuando se ajustan las prensas esta densidad en verde de fabricacion es ajustada como valor teorico para la densidad en verde de las piezas en bruto. Esta es una etapa importante del prensado de precision necesario.
Preferiblemente, durante la sinterizacion se minimiza el intercambio de gases entre la atmosfera del horno y el interior del crisol, en el que son sinterizadas las piezas en bruto y se utilizan solo materiales de crisol que sean inertes, es decir, que no interaction en modo alguno con las piezas en bruto durante la sinterizacion. No se produce de este modo ningun tipo de suciedades.
Una placa de corte segun la invencion satisface asf preferiblemente una precision dimensional prescrita por la tolerancia M segun IS01382 y/o una precision dimensional prescrita por la tolerancia G segun IS01382.
Preferiblemente, la placa de corte es una placa de corte reversible.
Preferiblemente, la placa de corte segun la invencion es empleada para el mecanizado con arranque de viruta de metales, metales no ferrosos, plasticos, madera o materiales compuestos.
Segun la invencion en la fabricacion de placas de corte reversibles de materiales de ceramica de alto rendimiento por prensado de precision y sinterizacion directa la masa se consigue satisfaciendo las tolerancias M y G segun ISO 1832.
La tarea de la invencion consiste, entre otras cosas, en llevar la pieza en bruto de la placa de corte, antes de la sinterizacion, por prensado preciso (aqu tambien llamado prensado de precision) a una forma tal que haga posible que despues de la sinterizacion en las superficies laterales, los bordes de corte y las superficies de desprendimiento ya no sea necesaria una rectificacion o pulido de la placa de corte sinterizada acabada.
La invencion proporciona las siguientes mejoras en la aplicacion:
• El dano de la ceramica por rectificado o pulido tiene lugar solo en la superficie de apoyo, es decir, se tiene una menor susceptibilidad a astillarse y desportillarse de las placas de corte en uso.
• La "piel de sinterizacion" se mantiene. Puesto que la piel de sinterizacion a menudo tiene una dureza mayor que el material base, la resistencia al desgaste del material de corte se incrementa aun mas, lo que se manifiesta en la practica en el mecanizado con arranque de viruta por menor desgaste de superficies libres y muescas.
• Por el menor desgaste general en la placa de corte reversible se pueden reducir tambien las roturas en el componente ya que las fuerzas de corte que se forman son menores.
• Una ventaja es tambien que las superficies de desprendimiento como rompevirutas producen una desviacion de la viruta
• Es ventajosa tambien una reduccion de la formacion de ruido durante el uso de la placa de corte reversible (WSP) segun la invencion.
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La invencion se basa en los siguientes servicios innovadores o se tienen en cuenta ventajosamente las siguientes caractensticas en la fabricacion solas o en combinacion:
• Durante el prensado de la pieza en bruto es ventajoso un resquicio muy exacto y centrado con precision entre el troquel de prensado y la matriz. Esto se puede realizar en particular por un sistema de sujecion rapido.
• El proceso de prensado es ajustado preferiblemente con extrema precision y con alta reproducibilidad.
• Masa que puede ser prensada con preferiblemente una capacidad de fluencia muy alta y con ello capacidad de llenado del molde constante. La capacidad de fluencia se caracteriza por el llamado angulo de reposo. Para la medicion se puede verter de manera uniforme una cantidad definida de granulado prensado en un recipiente transparente. Despues, la placa de base se abre un poco, de modo que se derrame una parte del polvo. Dependiendo de la capacidad de fluencia del granulado, el polvo que queda en el recipiente forma un borde mas o menos inclinado cuyo angulo es medido como angulo de reposo. El angulo de reposo para una buena capacidad de fluencia debena ser menor o igual a 35°, preferiblemente menor o igual a 30°, de forma especialmente preferida menor o igual a 25°.
• Es necesario un alto grado de constancia en la densidad en verde de todas las piezas en bruto. Esto se consigue por una masa con una capacidad de fluencia muy buena y una prensa que se regula con mucha precision. Con una medicion automatica de la masa y de la altura en relacion a la prensa puede ser calculada la densidad en verde de cada pieza prensada. La dispersion de la densidad en verde de pieza en bruto a pieza en bruto debena ser menor o igual al 0,5 %, preferiblemente menor o igual al 0,3% de la media (por ejemplo, vease la figura 1: densidad en verde de fabricacion 1,956 g/cm3, las densidades en verde estan dentro de 1,951 - 1,963 g/cm3, con un maximo del 0,3 % de desviacion deben estar en: 1, 951-1,962 g/cm3).
• Retirada de la rebaba de prensado de la pieza en bruto sin que se danen los cantos de la pieza en bruto. Debido al resquicio entre los troqueles de prensado y la matriz queda sobre la pieza en bruto una rebaba fina. Esta debe ser retirada antes de la sinterizacion, para que esta no sea sinterizada y pueda conducir luego a roturas del canto.
• Se tiene en cuenta el diferente comportamiento de prensado y contraccion de distintas cargas de masa. Para ello por ensayos de prensado y sinterizado se determina la caractenstica de densidad en verde/contraccion de cada carga y se fija a partir de ella la densidad en verde de fabricacion necesaria. Esta densidad en verde de fabricacion se aplica durante el ajuste de las prensas como valor teorico para la densidad en verde de las piezas en bruto.
• Estructura especial del horno para evitar el alabeo de sinterizacion, gradientes de densidad, de contraccion y de color. En particular debe ser minimizado el intercambio de gases entre la atmosfera del horno y el interior del crisol. Ademas deben ser empleados solo materiales de crisol que sean inertes, es decir que no interaction en modo alguno con las piezas en bruto durante la sinterizacion. Estas medidas son necesarias para conseguir una contraccion homogenea de las piezas en bruto durante la sinterizacion. Si, por el contrario, se producen interacciones de las piezas en bruto con la atmosfera del horno o el material del crisol, la contraccion de las piezas en bruto se ve afectada localmente, de modo que se produce un alabeo durante la sinterizacion y ya no se puede garantizar la precision dimensional. Cuando se produce un alabeo de sinterizacion, se ven afectadas por regla general sobre todo las esquinas y los cantos de las piezas colocadas en el borde. Por ejemplo, en el caso de materiales de nitruro de silicio o SiAlON, una alta concentracion de carbono en la atmosfera de gas, por ejemplo por nuevos materiales de grafito del crisol o el aislamiento del horno, conduce a una reduccion de los aditivos de sinterizacion estrictamente necesarios para la compactacion en la superficie. Por ello la contraccion en el borde del componente es menor que en el medio del componente, con lo que se produce un alabeo en el componente sinterizado.
Para una mejor sujecion de la placa de corte preferiblemente es introducido por prensado un hueco en las placas de corte, tal como se describe en el documento WO 03/013770 A1. El hueco tiene en el medio una elevacion con forma esferica o circular. La punta de la elevacion se encuentra por encima de la base del hueco y por debajo de la cara superior de la placa de corte. Para la sujecion en una herramienta de corte, una brida de sujecion se aplica con union positiva de forma con un talon conformado adecuadamente en el hueco de la placa de corte. Este hueco sirve para la sujecion con union positiva de forma sobre un cuerpo de soporte. Especialmente para los cortes con traccion, en los que la placa de corte podna ser arrastrada fuera de su asiento por las fuerzas de corte que actuan, esta placa de corte se ofrece con el hueco especial. Para una descripcion adicional de este hueco vease el documento citado.
Para que se tengan siempre condiciones de montaje constantes, en otra forma de realizacion segun la invencion el hueco esta realizado como esta descrito en el documento EP 1 536 903 B1. En este caso es introducido por prensado un primer hueco de sujecion para la sujecion en la herramienta de corte y un segundo hueco de sujecion esta dispuesto coaxial respecto al primer hueco de sujecion, estando dispuesto el primer hueco de sujecion mas profundo que el segundo hueco de sujecion y ambos estan dispuestos mas profundos que la cara superior de la placa de corte. Cuando se sujeta esta placa de corte en una herramienta, una brida de sujecion de la herramienta se apoya sobre el segundo hueco de sujecion y se aplica por ejemplo con un talon en el primer hueco de sujecion. La distancia desde la superficie de apoyo de la brida de sujecion respecto al hueco es, por tanto, siempre constante.
La figura 1 muestra una placa de corte segun la invencion en la vista en planta desde arriba, la figura 2 en un corte y la figura 3 muestra el fragmento A de la figura 2 a escala ampliada.
En el ejemplo mostrado se trata de una placa de corte 1 cuadrada que esta realizada como placa de corte reversible. 5 La placa de corte tiene una cara superior y una cara inferior 2, 3 y una superficie lateral 5 que une la cara superior 2 a la cara inferior 3. Adyacente a los bordes de corte 6 esta dispuesta una superficie de desprendimiento 7 que tiene una profundidad de 1 mm. Las superficies laterales 5 y la superficie de desprendimiento 7 no han sido sometidas despues de la sinterizacion a ningun mecanizado con arranque de material, por lo que disponen de una piel de sinterizacion no danada. Por dentro de la superficie de desprendimiento 7 circunferencial se encuentra una 10 superficie de apoyo 4, con la que la placa de corte 1 se asienta en una herramienta de corte. La superficie de apoyo 4 esta elevada con respecto a la superficie de desprendimiento 7. La diferencia de altura de la superficie de apoyo 4 respecto a la superficie de desprendimiento 7 en la forma de realizacion descrita aqrn se situa entre 0,05 y 0,1 mm. La superficie de desprendimiento 7 enlaza con la superficie de apoyo 4 mediante un bisel 10. El bisel 10 discurre con un angulo de 45 grados con respecto a la normal 11 a la superficie de desprendimiento 7.
15
La superficie de apoyo 4 esta provista de un hueco de sujecion 8, estando el hueco de sujecion 8 realizado con forma circular y presentando en el medio una elevacion 9 con forma esferica o circular y la elevacion 9 esta situada por encima de la base del hueco y por debajo de la superficie de apoyo 4. Para la fijacion preferiblemente un elemento de acoplamiento de un portaherramientas se aplica a un anillo circular en el hueco de sujecion con forma 20 circular y asf rodea a la elevacion 9.

Claims (14)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    55
    60
    65
    REIVINDICACIONES
    1. Placa de corte (1) ceramica lista para el uso, como placa de corte reversible, fabricada por sinterizacion de una pieza en bruto, con una cara superior y una cara inferior (2, 3) que presentan, respectivamente, una superficie de apoyo (4) para el montaje en un soporte de sujecion de una herramienta de corte, con las superficies laterales (5) que unen las caras superior e inferior (2, 3) y con bordes de corte (6) para el mecanizado con arranque de viruta de piezas de trabajo, en la que colindante a los bordes de corte (6) esta dispuesta una superficie de desprendimiento (7) circunferencial y la superficie de desprendimiento (7) delimita la superficie de apoyo (4), caracterizada por que las superficies laterales (5), los bordes de corte (6) y la superficie de desprendimiento (7) estan constituidos por la piel sinterizacion formada durante la sinterizacion y exclusivamente las superficies de apoyo (4) fueron sometidas a un mecanizado con arranque de material y no estan constituidas de la piel de sinterizacion formada durante la sinterizacion.
  2. 2. Placa de corte segun la reivindicacion 1, caracterizada por que la placa de corte (1) satisface una precision dimensional prescrita por la tolerancia M segun ISO1382 o la placa de corte (1) satisface una tolerancia dimensional prescrita por la tolerancia G segun ISO1382.
  3. 3. Placa de corte segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizada por que las superficies de apoyo (4) presentan un hueco de sujecion (8).
  4. 4. Placa de corte segun la reivindicacion 3, caracterizada por que los huecos de sujecion (8) presentan en el medio una elevacion (9) con forma esferica o circular y la elevacion (9) esta situada por encima de la base del hueco y el punto mas alto de la elevacion (9) se situa por debajo de la superficie de apoyo (4).
  5. 5. Placa de corte segun una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada por que la placa de corte (1) esta constituida por uno o varios de los materiales de corte ceramicos mencionados a continuacion:
    - a/U-SiAIONe con y sin refuerzo de material duro
    - U-Si3N4 con y sin refuerzo de material duro
    - ceramica mixta (AI203 - Ti(C, N))
    - ZTA (AI203 - Zr02)
  6. 6. Procedimiento para la fabricacion de una placa de corte (1) ceramica fabricada por sinterizacion de una pieza en bruto, con una cara superior y una cara inferior (2, 3) que presentan, respectivamente, una superficie de apoyo (4) para el montaje en un soporte de sujecion de una herramienta de corte, con superficies laterales (5) que unen las caras superior e inferior (2, 3) y con bordes de corte (6) para el mecanizado con arranque de viruta de piezas de trabajo, en la que adyacente a los bordes de corte (6) esta dispuesta una superficie de desprendimiento (7) circunferencial y la superficie de desprendimiento (7) delimita la superficie de apoyo (4), la pieza en bruto de la placa de corte (1) antes de la sinterizacion es llevada por prensado de precision a la forma deseada y a continuacion la pieza en bruto es sinterizada para la fabricacion de una placa de corte (1) segun una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que despues de la sinterizacion exclusivamente las superficies de apoyo (4 ) son sometidas a un tratamiento con arranque de material.
  7. 7. Procedimiento segun la reivindicacion 6, caracterizado por que las superficies de apoyo (4) son realizadas para estar elevadas respecto a las superficies de desprendimiento (7) antes de la sinterizacion.
  8. 8. Procedimiento segun la reivindicacion 7, caracterizado por que las superficies de apoyo (4) estan realizadas para estar elevadas menos de 2 mm, preferiblemente entre 0,8 mm y 1,2 mm, con respecto a las superficies de desprendimiento (7).
  9. 9. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado por que por el prensado de precision de la pieza en bruto es introducido por prensado un hueco de sujecion (8) en la superficie de apoyo (4) de la cara superior y/o de la cara inferior (2, 3).
  10. 10. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizado por que para la fabricacion de la pieza en bruto son empleados uno o mas de los materiales de corte ceramicos mencionados a continuacion:
    - a-/U-SiAIONe con y sin refuerzo de material duro
    - U-Si3N4 con y sin refuerzo de material duro
    - Ceramica mixta (Al2O3 - Ti(C, N))
    - ZTA (Al2O3 - ZrO2)
  11. 11. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 6 a 10, caracterizado por que los materiales de corte ceramicos son mezclados para formar una masa que pueda ser prensada, que presenta una alta capacidad de fluencia y por tanto en particular una capacidad de llenado del molde constante, pudiendo ser ajustado el angulo de
    reposo de la masa que caracteriza la capacidad de fluencia para que sea menor o igual a 35°, preferiblemente menor o igual a 30°, de forma especialmente preferida menor o igual a 25°.
  12. 12. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 6 a 11, caracterizado por que antes de la sinterizacion son 5 eliminadas las rebabas de prensado de la pieza en bruto sin que sean danados los cantos de la pieza en bruto.
  13. 13. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 6 a 12, caracterizado por que se tiene en cuenta el diferente comportamiento de prensado y contraccion de las distintas cargas de masa, siendo determinada por ensayos de presion y sinterizado la caractenstica de contraccion/densidad en verde de cada carga y a partir de ella es fijada la
    10 densidad en verde de fabricacion necesaria y esta densidad de fabricacion en verde es ajustada cuando se realiza el ajuste de prensado como valor teorico para la densidad en verde de las piezas en bruto.
  14. 14. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 6 a 13, caracterizado por que durante la sinterizacion es minimizado el intercambio de gases entre la atmosfera del horno y el interior del crisol en el que son sinterizadas las
    15 piezas en bruto y solo se utilizan materiales de crisol que sean inertes, es decir que en modo alguno interactuen con las piezas en bruto durante la sinterizacion.
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