ES2803400T3 - Herramienta de mecanizado - Google Patents

Abstract

Una herramienta de mecanizado, en particular para taladrar, perforar o escariar orificios, compuesta por un cuerpo base (12) giratorio en torno a un eje de rotación (26) y desplazable en la dirección de avance a lo largo del eje de rotación (26), al menos un elemento de corte (16) fijado en el cuerpo base (12) y con una cuchilla frontal (30) que apunta en la dirección de avance, una ranura receptora de virutas (14) asignada al elemento de corte (16) y formada por una hendidura en el cuerpo base (12), y una cubierta de la ranura receptora de virutas (22) instalada en el cuerpo base (12), que cubre exteriormente un área de retirada de virutas (20) de la ranura receptora de virutas (14) adyacente al elemento de corte (16), caracterizada porque la cubierta de la ranura receptora de virutas (22) está formada como una pieza moldeada construida adicionalmente a partir de un material en polvo, y porque un canal de refrigerante (48) que al menos en secciones tiene forma espacialmente curvada pasa a través de una porción de pared (50) de la cubierta de la ranura receptora de virutas (22).

Description

DESCRIPCIÓN

Herramienta de mecanizado

La invención se refiere a una herramienta de mecanizado de acuerdo con el concepto de la reivindicación 1. La patente alemana núm. DE 102013 108825 B describe una herramienta de mecanizado de este tipo.

Con las herramientas de mecanizado convencionales, por ejemplo, brocas, brocas de avellanado, herramientas de rebajado y escariadoras, las ranuras receptoras de virutas se abren radialmente hacia fuera. Debido a la fuerza centrífuga, las virutas son lanzadas contra la pared del orificio y pueden dañarla y/o alojarse en las cavidades del componente. A menudo las salidas de los canales de enfriamiento están dirigidas contra el flujo de virutas. Como resultado, las virutas no son transportadas específicamente fuera del componente, sino que incluso obstaculizan su descarga. Mediante la geometría de ruptura de virutas se pueden lograr virutas cortas. Sin embargo, son precisamente estas virutas más cortas las que permanecen preferentemente en las cavidades y orificios transversales del componente y requieren una gran limpieza. Los componentes terminados deben someterse a un complejo proceso de inspección para eliminar las virutas restantes.

En base a esto, la invención tiene el objetivo de mejorar aún más las herramientas de mecanizado conocidas en el estado de la técnica para evitar los inconvenientes mencionados y permitir una eliminación selectiva de las virutas para lograr una alta calidad de fabricación.

Para lograr este objetivo, se propone la combinación de las características indicadas en la reivindicación 1. Las reivindicaciones dependientes contienen modalidades ventajosas y mejoras de la invención.

La invención se basa en la idea de usar un cuerpo guía como un destructor de virutas. De acuerdo con la invención, se propone en consecuencia montar una cubierta de la ranura receptora de virutas en cada una de las ranuras receptoras de virutas del cuerpo base, que cubre un área de retirada de virutas de la ranura receptora de virutas adyacente al elemento de corte hacia el exterior. De esa manera, las virutas producidas en la cuchilla frontal se pueden guiar positivamente y dirigidas hacia la parte posterior sin entrar en contacto con la pared el orificio. Esto se ve apoyado por el hecho de que constantemente se suministra nuevo material de virutas. Ello significa que las virutas no pueden entrar en los espacios libres del componente, sino que son guiadas completamente hasta el final de la ranura receptora de virutas y transportadas al exterior.

La invención prevé que la cubierta de la ranura receptora de virutas se construya como una pieza moldeada fabricada mediante adición de un material en polvo, en particular por fusión selectiva con láser. Esto hace posible crear la cubierta de la ranura receptora de virutas como una pieza moldeada compleja que incorpora una amplia gama de funcionalidades.

En este sentido, también resulta ventajoso que la cubierta de la ranura receptora de virutas tenga un contorno interior de guía de virutas que limite el área de retirada de virutas y tenga un grosor de pared variable. De esta manera se garantiza la retirada de virutas de manera segura, y a la vez se reduce el desgaste del cuerpo base.

Resulta ventajoso que la cubierta de la ranura receptora de virutas tenga una pared lateral que rodee el eje de rotación como un segmento, preferentemente sobre un rango de ángulo de menos de 180°, de manera que las virutas se descarguen sin tocar la pared del orificio.

Para crear un cuerpo de herramienta homogéneo, resulta ventajoso que el exterior de la pared lateral sea parcialmente cilíndrico y esté a nivel del contorno exterior adyacente del cuerpo base.

Otra modalidad ventajosa para la guía de las virutas es que la cubierta de la ranura receptora de virutas tenga una pared frontal que apunta en la dirección de avance y cubra el área de retirada de virutas dejando libre una abertura de entrada de virutas. La pared frontal impide así la reemisión no deseada de material maquinado en la parte delantera.

Para evitar la colisión con el fondo del orificio, resulta ventajoso que la forma de la pared frontal de la cubierta de la ranura receptora de virutas se adapte al contorno de corte frontal generado en una pieza de trabajo a mecanizar.

Otra mejora se puede lograr colocando la pared frontal de la cubierta de la ranura receptora de virutas a una distancia axial de la cuchilla del elemento de corte, de manera que no se obstaculice el proceso de corte de virutas.

En este sentido, también resulta ventajoso que la distancia axial se defina en función del avance por revolución del cuerpo base y/o del número de elementos de corte.

Para introducir las virutas producidas en el área cerrada de retirada de virutas, resulta ventajoso que se mantenga libre una abertura de entrada de virutas entre la cubierta de la ranura receptora de virutas y la cuchilla del elemento de corte.

Como la velocidad de corte es menor hacia el eje de rotación y tienden a formarse allí agrupaciones de virutas, el ancho de la abertura de entrada de las virutas debería ser mayor en un área radial interior que en un área radial exterior.

Para poder acomodar con seguridad el volumen de mecanizado, resulta ventajoso que el ancho de la abertura de entrada de la viruta esté en el rango de 0,2 a 1,0 mm.

Otra modalidad ventajosa es que la ranura receptora de virutas tiene una salida de la ranura que se mantiene libre de la cubierta de la ranura receptora de virutas. Preferentemente, la salida de la ranura siempre está fuera de la pieza, por lo que la extensión axial de la cubierta de la ranura receptora de virutas se adapta en consecuencia.

De acuerdo con la invención, un canal de refrigerante pasa a través de una sección de la pared de la cubierta de la ranura receptora de virutas, que está espacialmente curvada al menos en secciones, de modo que además del enfriamiento en el área de la cuchilla, también se pueda apoyar la eliminación de las virutas.

En este sentido, también resulta ventajoso que el canal de refrigerante pase en forma de arco por un canal de tornillo de la cubierta de la ranura receptora de virutas.

Resulta ventajoso que el canal de refrigerante se abra en el área de retirada de virutas a través de una abertura de salida orientada en contra de la dirección de avance, de modo que el flujo de refrigerante provoque la retirada de virutas.

Para asegurar un flujo fiable de refrigerante incluso con secciones transversales pequeñas, resulta ventajoso que la sección transversal de paso del canal de refrigerante disminuya preferentemente de manera continua en su dirección de flujo.

Para una fijación segura al cuerpo base, resulta ventajoso que la cubierta de la ranura receptora de virutas tenga una prolongación para el alojamiento del lado de la cabeza de un tornillo de fijación que pueda atornillarse preferentemente al cuerpo base, y que la prolongación enganche por adherencia de forma en un flanco de la ranura receptora de virutas.

Otras modalidades ventajosas prevén que

• el elemento de corte se suelde al cuerpo base o se fabrique en forma de troquel reemplazable;

• el elemento de corte se fabrique a partir de un material seleccionado del grupo formado por diamante policristalino, diamante de capa gruesa CVD, cerámica, carburo cementado o cermet;

• el cuerpo base se fabrique convencionalmente por maquinado;

• el cuerpo base tenga una interfaz en su extremo posterior para la conexión a un husillo de máquina.

A continuación, se explica detalladamente la invención a partir de los ejemplos de modalidad mostrados esquemáticamente en los dibujos. Se muestran:

En la figura 1, una vista en perspectiva de una herramienta de perforación de máquina para taladrar una pieza con una cubierta de ranura receptora de virutas;

En la figura 2, una vista lateral de la herramienta mostrada en la figura 1;

En la figura 3, un corte radial a lo largo de la línea 3 - 3 de la figura 2;

En la figura 4, una sección axial de la herramienta en el área de la cubierta de ranura receptora de virutas;

En la figura 5, una perspectiva de la cubierta de la ranura receptora de virutas;

En la figura 6, el recorrido de los canales de refrigerante a través de la cabeza de la herramienta.

La herramienta de perforación 10 mostrada en el dibujo comprende un cuerpo base 12, varios elementos de corte 16, 18 fijados en grupos en el área de las ranuras receptoras de virutas 14 del cuerpo base 12 y la cubierta de ranura receptora de virutas 22 asignada individualmente a las ranuras receptoras de virutas 14 y que cubre hacia el exterior su área de retirada de virutas 20.

Como se puede ver en las figuras 1 y 2, el cuerpo base 12 tiene una pieza de sujeción 24 en su parte trasera que es adecuada para la sujeción en el husillo de una máquina herramienta, por ejemplo, una interfaz ABS. Esto permite accionar de manera giratoria la herramienta de perforación 10 alrededor de un eje de rotación 26 y al mismo tiempo su avance en la dirección del eje de rotación 26. El cuerpo base 12 se fabrica convencionalmente a partir de un acero para herramientas y se lleva mediante el mecanizado a su forma final, mostrada aquí, escalonado cilíndricamente hacia el frente. Las tres ranuras receptoras de virutas 14 se insertan desde el frente de la herramienta como ranuras rectas con flancos en ángulo agudo entre sí en un vástago escalonado 28 que forma la cabeza de la herramienta.

Un grupo de tres elementos de corte frontales 16 dispuestos a una distancia angular de 120° entre sí tiene una cuchilla frontal 30 que es sustancialmente perpendicular al eje de rotación 26. Una cuchilla larga se escalona radialmente hacia afuera, mientras que las otras dos cuchillas se superponen desde el exterior hasta la mitad del radio. En una sección cónica del vastago escalonado 28, se coloca otro grupo de tres elementos de corte 18 para avellanar el orificio ciego creado por las cuchillas frontales 30.

Los elementos de corte 16, 18 se pueden soldar en el cuerpo base 12 como cuchillas de PCD. También es concebible utilizar troqueles intercambiables, que, si fuera necesario, se fijan al cuerpo base 12 por medio de casetes.

Las cubiertas de la ranura receptora de virutas 22 están diseñadas como piezas moldeadas separadas (véase la figura 5) por medio de un aditivo o generador de fusión láser selectivo. En este proceso de formación o impresión en 3D, se aplica una fina capa de un material en polvo a una plataforma de construcción. El material en polvo se vuelve a fundir localmente por medio de un láser, de modo que se forma una capa de material sólido después de la solidificación. Una vez que el material se ha solidificado, se baja la plataforma de construcción en correspondencia con el grosor de la capa y se aplica una nueva capa de polvo. De esta manera se puede prescindir de herramientas o moldes, con lo que el producto se puede producir con un alto grado de libertad geométrica. La fusión selectiva por láser (SLM) es, por lo tanto, un proceso aditivo en contraste con el mecanizado sustractivo del cuerpo base 12.

Cada una de las cubiertas de la ranura receptora de virutas 22 se atornilla desmontable en el cuerpo base 12 por medio de un tornillo de fijación 32. Tienen una pared frontal 34 que apunta en la dirección de avance y se encuentra esencialmente en un plano radial con respecto al eje de rotación y una pared lateral 36 que rodea el eje de rotación 26 por segmentos.

La forma de la pared frontal 34 se adapta al contorno de la cuchilla frontal. Además, la pared frontal se dispone a una distancia axial de la cuchilla 30 del elemento de corte 16 asociado. Esta distancia corresponde al menos al avance rotacional por elemento de corte frontal 16. Mientras más elementos de corte 16 estén disponibles, menor será la distancia axial que se puede seleccionar. De esta manera, se hace posible un proceso de mecanizado sin problemas y se evita una colisión de la pared frontal 34 con el fondo del orificio de la pieza de trabajo.

Como se puede apreciar también en la figura 3, la pared lateral 34 de la cubierta de la ranura receptora de virutas 22 tiene forma parcialmente cilíndrica por fuera, de modo que se logra un contorno exterior a nivel del exterior del cuerpo base 12 y un cuerpo de herramienta completo homogéneo. De esa manera, el área de retirada de virutas 20 queda completamente cerrada radialmente hacia afuera. Como resultado, las virutas producidas no pueden entrar en los espacios libres de la pieza o componente y son guiadas completamente hacia la salida abierta 38 de la ranura receptora de virutas 14 y transportadas al exterior.

Como se puede ver mejor en las figuras 4 y 5, la cubierta de la ranura receptora de virutas 22 tiene un contorno interior de guía de virutas 40 que limita el área de retirada de virutas 20 y asegura un flujo de virutas optimizado. Esto también asegura que no se produzcan erosiones debido al flujo de virutas en el cuerpo base 12. El contorno de guía de la viruta 40 está diseñado de tal manera que el área de retirada de virutas 20 se extiende en contra de la dirección de avance.

La figura 4 también muestra que, entre la cubierta de la ranura receptora de virutas 22 y el elemento de corte 16, se mantiene libre una abertura de entrada de virutas 42 en forma de hendidura. Su ancho de abertura depende de la velocidad de avance y del grosor de la viruta producida y debe estar entre 0,2 y 1,0 mm. El ancho de la abertura de entrada de las virutas 42 en un área radialmente interior es mayor que en un área radialmente exterior, para poder acoger las virutas más fuertemente aplastadas debido a la menor velocidad de corte en el interior.

La figura 5 muestra la cubierta de la ranura de viruta 22 como una pieza moldeada separada en la que se moldea una prolongación 44 para alojar el tornillo de fijación 32 en el lado de la cabeza. La prolongación 44 tiene un canal de tornillo 46 para este propósito, que en el estado montado corre tangencialmente al eje de rotación 26. Para asegurar una conexión definida incluso bajo carga, la prolongación 44 está diseñada como un cuerpo de ajuste de forma que se engancha por adherencia de forma en un contorno complementario en el flanco de la ranura receptora de virutas 14.

La figura 5 también ilustra en líneas discontinuas un canal de refrigerante 48, que pasa por una sección de la pared 50 de la cubierta de la ranura receptora de virutas 22 y sigue un curso espacialmente curvo. Para ello, el canal de refrigerante 48 pasa en forma de arco por el canal de tornillo 46. La sección transversal de paso del canal de refrigerante 48 está adecuadamente diseñada para variar, de modo que no haya espacios de embolsado y sea posible una lubricación de cantidad mínima. Un diseño tan complejo desde el punto de vista geométrico es posible prácticamente solo mediante el proceso de fabricación aditiva.

Como se muestra en la figura 6, el refrigerante o lubricante de refrigeración se alimenta hacia el cuerpo base 12 desde la parte trasera de la herramienta 10 a través de un canal de alimentación central 50. Desde allí, los orificios inclinados 52 pasan por un punto de conexión 54 de la cubierta de la ranura receptora de virutas 22 al respectivo canal de refrigerante 48. Su curso se dispone en forma de arco para que el refrigerante se descargue a través de una abertura de salida 56 en contra de la dirección de avance. De esta manera, se puede apoyar de manera selectiva el flujo de la viruta hacia la salida de la ranura 38 y se puede lograr el máximo efecto de retroceso.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Una herramienta de mecanizado, en particular para taladrar, perforar o escariar orificios, compuesta por un cuerpo base (12) giratorio en torno a un eje de rotación (26) y desplazable en la dirección de avance a lo largo del eje de rotación (26), al menos un elemento de corte (16) fijado en el cuerpo base (12) y con una cuchilla frontal (30) que apunta en la dirección de avance, una ranura receptora de virutas (14) asignada al elemento de corte (16) y formada por una hendidura en el cuerpo base (12), y una cubierta de la ranura receptora de virutas (22) instalada en el cuerpo base (12), que cubre exteriormente un área de retirada de virutas (20) de la ranura receptora de virutas (14) adyacente al elemento de corte (16), caracterizada porque la cubierta de la ranura receptora de virutas (22) está formada como una pieza moldeada construida adicionalmente a partir de un material en polvo, y porque un canal de refrigerante (48) que al menos en secciones tiene forma espacialmente curvada pasa a través de una porción de pared (50) de la cubierta de la ranura receptora de virutas (22).

2. La herramienta de mecanizado de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la cubierta de la ranura receptora de virutas (22) se forma por fusión selectiva con láser.

3. La herramienta de mecanizado de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque la cubierta de la ranura receptora de virutas (22) tiene un contorno interior de guía de la viruta (40) que delimita el área de retirada de virutas (20) y está formada por una resistencia de pared variable.

4. La herramienta de mecanizado de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la cubierta de la ranura receptora de virutas (22) tiene una pared lateral (36) que se engancha en secciones alrededor del eje de rotación (26).

5. La herramienta de mecanizado de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizada porque el exterior de la pared lateral (36) está diseñado de forma parcialmente cilíndrica y se une a nivel del contorno exterior adyacente del cuerpo base (12).

6. La herramienta de mecanizado de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la cubierta de la ranura receptora de virutas (22) tiene una pared frontal (34) que apunta en la dirección de avance.

7. La herramienta de mecanizado de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizada porque la cuchilla frontal (30) genera un contorno de corte frontal en una pieza a procesar y porque la forma de la pared frontal (34) de la cubierta de la ranura receptora de virutas (22) se adapta al contorno de la cuchilla frontal.

8. La herramienta de mecanizado de acuerdo con las reivindicaciones 6 o 7, caracterizada porque la pared frontal (34) de la cubierta de la ranura receptora de virutas (22) se dispone a una distancia axial de la cuchilla frontal (30) del elemento de corte (16).

9. La herramienta de mecanizado de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque entre la cubierta de la ranura receptora de virutas (22) y la cuchilla (30) del elemento de corte (16) se mantiene libre una abertura de entrada de virutas (42).

10. La herramienta de mecanizado de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizada porque el ancho de la abertura de entrada de virutas (42) es mayor en un área interior radial que en un área exterior radial.

11. La herramienta de mecanizado de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque la ranura receptora de virutas (14) tiene una salida de la ranura receptora de virutas (38) que se mantiene libre de la cubierta de la ranura receptora de virutas (22).

12. La herramienta de mecanizado de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque el canal de refrigerante (48) pasa en forma de arco por delante de un canal de tornillo (46) de la cubierta de la ranura receptora de virutas (22).

13. La herramienta de mecanizado de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque el canal de refrigerante (48) pasa por una abertura de salida (56) orientada en sentido contrario a la dirección de avance hacia el área de retirada de virutas (20).

14. La herramienta de mecanizado de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada porque la sección transversal de paso del canal de refrigerante (48) en su dirección de flujo disminuye preferentemente de forma continua.

15. La herramienta de mecanizado de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 14, caracterizada porque la cubierta de la ranura receptora de virutas (22) tiene una prolongación (44) para el montaje en el lado de la cabeza de un tomillo de fijación (32) preferentemente atomillable en el cuerpo base (12), y porque la prolongación (44) se engancha por adherencia de forma en un flanco de la ranura receptora de virutas (14).