ES2928984T3 - Un inserto de corte y un método de fabricación de un inserto de corte - Google Patents

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Abstract

Un inserto de corte (1) para una herramienta de corte, que tiene un borde de corte (7) de PCBN o PCD formado en una región de esquina del inserto de corte en una transición entre una superficie lateral (6) y un chaflán (4) formado en un lado superior (2) del inserto de corte. Se forma un rompevirutas (9) en el chaflán dentro del borde de corte, que se extiende entre una porción de chaflán inferior (10) y una porción de chaflán superior (11), donde el rompevirutas comprende un fondo rompevirutas (12) conectado al porción de chaflán inferior y una pared rompevirutas (13) que se extiende desde la porción de chaflán superior hasta el fondo del rompevirutas. Se forma una transición superior (16) entre la porción de chaflán superior y la pared del rompevirutas. Como se ve en una vista desde arriba, la transición superior sigue una trayectoria suavemente curvada (14) que comprende una parte central convexa (18). Como se ve en una sección perpendicular al filo de corte, la pared del rompevirutas y el fondo del rompevirutas juntos forman un perfil cóncavo suave. El rompevirutas se forma usando grabado láser. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Un inserto de corte y un método de fabricación de un inserto de corte
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención está relacionada con un inserto de corte de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1. En particular, pero no exclusivamente, la invención está relacionada con un inserto de corte configurado para el mecanizado por arranque de viruta de una pieza de trabajo por medio de torneado. La invención también está relacionada con un método de fabricación de un inserto de corte de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación independiente del método.
ANTECEDENTES Y TÉCNICA ANTERIOR
Para el mecanizado por arranque de viruta de materiales tales como fundición gris, aleaciones de aluminio con alto contenido de silicio, materiales compuestos de matriz metálica (MMC), fibra de vidrio, tableros de fibra, laminados de madera y materiales endurecidos, como el acero cementado, a menudo es deseable utilizar un inserto de corte que tenga un borde de corte fabricado de un material superduro que comprenda nitruro de boro cúbico policristalino (PCBN) o diamante policristalino (PCD). Dichos insertos de corte ofrecen excelente dureza en caliente, tenacidad y estabilidad química.
Es posible fabricar el inserto de corte completamente de PCBN o PCD, pero esto es relativamente caro, o fabricar un pequeño cuerpo sinterizado superduro que comprenda PCBN o PCD, que luego se une por soldadura fuerte sobre un cuerpo de carburo cementado para conformar un inserto de corte en bruto. A continuación, el inserto de corte en bruto se rectifica para conformar superficies periféricas incluidos chaflanes. También se conforma un rompevirutas en el chaflán, dentro del borde de corte. El rompevirutas proporciona una mejor formación y control de la viruta y, por lo tanto, es importante para lograr una alta productividad y condiciones de trabajo seguras para los operadores de herramientas de torneado.
Con insertos de corte de carburo cementado, que es posible producir mediante procesos de pulvimetalurgia tales como prensado y sinterización, es posible proporcionar un rompevirutas en el inserto de corte ya durante el prensado. Sin embargo, esto no es posible para materiales superduros que comprendan PCBN o PCD, y en estos casos el rompevirutas normalmente tiene que conformarse mediante rectificado. De este modo, las opciones de diseño para el rompevirutas están limitadas y, por lo tanto, también las posibilidades de controlar la formación y el flujo de viruta del inserto de corte. Con un control insuficiente de la viruta, aparecen altas temperaturas durante el mecanizado, lo que plantea un problema en particular para insertos de corte que tienen un pequeño cuerpo sinterizado superduro unido por soldadura fuerte a un cuerpo de carburo cementado más grande. En estos insertos de corte, las altas temperaturas pueden conducir a un ablandamiento de la unión de soldadura fuerte entre los cuerpos, lo que conduce a una reducción de la resistencia del borde de corte. Además, el proceso de desgaste del inserto de corte se vuelve más difícil de predecir. Por lo tanto, se tiene que reducir la velocidad de corte para evitar el desprendimiento del cuerpo sinterizado superduro o daños en el mismo. Las altas temperaturas también pueden provocar una deformación adicional de la viruta, lo que a su vez puede dañar o romper el borde de corte.
El documento WO2008093592 describe un inserto de corte que tiene una parte de esquina fabricada de un material de PCBN, con un rompevirutas proporcionado en un chaflán dentro del borde de corte. El rompevirutas tiene un fondo del rompevirutas que forma un plano y una pared del rompevirutas que se extiende desde el fondo del rompevirutas hasta una parte superior del chaflán. En un plano paralelo a la superficie superior, la pared del rompevirutas sigue una trayectoria convexa suavemente curvada. La trayectoria curvada contribuye a mejorar el control de la viruta.
El documento US20120128438 describe un inserto de corte que tiene una parte de esquina fabricada a partir de un cuerpo sinterizado superduro, con un rompevirutas conformado en el cuerpo sinterizado superduro. El rompevirutas tiene un fondo del rompevirutas y una pared del rompevirutas. Vistos en una sección perpendicular al borde de corte, la pared del rompevirutas y el fondo del rompevirutas forman juntos un perfil cóncavo.
COMPENDIO DE LA INVENCIÓN
Es un objetivo principal de la presente invención proporcionar un inserto de corte con un borde de corte fabricado de un material superduro que comprende nitruro de boro cúbico policristalino (PCBN) o diamante policristalino (PCD), ofreciendo dicho inserto de corte mejor formación y control de la viruta en comparación con los insertos de corte conocidos de este tipo. Un segundo objetivo es proporcionar una forma mejorada de fabricar un inserto de corte de modo que se pueda lograr mejor formación y control de la viruta.
De acuerdo con un primer aspecto de la invención, al menos el objetivo principal se logra por medio del inserto de corte definido inicialmente que tiene los rasgos caracterizadores definidos en la reivindicación 1. De acuerdo con otro aspecto de la invención, el segundo objetivo mencionado anteriormente se logra por medio del método definido inicialmente, que tiene los rasgos caracterizadores definidos en la reivindicación independiente del método.
El inserto de corte de acuerdo con la invención comprende:
- un lado superior que comprende una superficie superior alrededor de la cual se extiende al menos un chaflán, - un lado inferior que comprende una superficie inferior, donde un eje central se extiende perpendicularmente a través de la superficie superior y la superficie inferior,
- una superficie lateral que se extiende entre el lado superior y el lado inferior,
- al menos un borde de corte conformado en una zona de esquina del inserto de corte en una transición entre la superficie lateral y el al menos un chaflán, donde al menos la zona de esquina comprende un cuerpo sinterizado superduro que comprende nitruro de boro cúbico policristalino o diamante policristalino, - un rompevirutas conformado en el al menos un chaflán dentro del borde de corte, que se extiende entre una parte inferior del chaflán del al menos un chaflán cercana al borde de corte y una parte superior del chaflán del al menos un chaflán cercana a la superficie superior,
donde el rompevirutas comprende un fondo del rompevirutas conectado a la parte inferior del chaflán, y una pared del rompevirutas que se extiende al menos parcialmente desde la parte superior del chaflán hasta el fondo del rompevirutas, donde una transición superior está conformada por encima de la pared del rompevirutas, extendiéndose al menos parcialmente entre la parte superior del chaflán y la pared del rompevirutas, y donde, si se observa en una vista desde arriba, la transición superior sigue una trayectoria suavemente curvada que comprende una parte central convexa que se extiende dentro de una parte de punta en forma de radio del borde de corte. Además, vistos en una sección perpendicular al borde de corte, la pared del rompevirutas y el fondo del rompevirutas forman juntos un perfil cóncavo suave.
El método de fabricación propuesto comprende:
- conformar al menos un cuerpo sinterizado superduro,
- opcionalmente, unir por soldadura fuerte el al menos un cuerpo sinterizado superduro sobre un cuerpo de carburo cementado preconformado para conformar un inserto en bruto,
- rectificar el al menos un cuerpo sinterizado superduro o el inserto en bruto para conformar la superficie superior, la superficie inferior, la superficie lateral y el al menos un chaflán,
- conformar el rompevirutas en el al menos un cuerpo sinterizado superduro,
donde se usa grabado por láser en el conformado del rompevirutas.
El rompevirutas del inserto de corte propuesto tiene una forma suavemente curvada tanto si se observa en una vista desde arriba, o en una proyección de la transición superior sobre un plano que tiene un vector normal paralelo al eje central, como si se observa en una sección perpendicular al borde de corte, como por ejemplo en un plano bisector del borde de corte, es decir, una bisectriz de una parte de punta en forma de radio del borde. En la sección perpendicular al borde de corte, la pared del rompevirutas y el fondo del rompevirutas están conectados suavemente sin esquinas afiladas gracias al perfil cóncavo suave formado por la pared del rompevirutas y el fondo del rompevirutas. El perfil cóncavo suave comprende una curva doblada hacia adentro. El perfil cóncavo suave puede comprender dicha curva inclinada hacia dentro en forma de arco circular, pero también puede ser otra curva suave tal como un arco elíptico, una curva parabólica, una curva hiperbólica o una combinación de ellas. El tamaño de la curvatura de la curva doblada hacia dentro puede ser constante pero también puede variar a lo largo de la extensión del perfil cóncavo suave de tal manera que el tamaño de la curvatura se haga más pequeño o más grande cuanto más se cerca se esté de la parte central convexa. La pared del rompevirutas también puede comprender, vista en la sección perpendicular al borde de corte, una parte lineal por encima de la curva doblada hacia adentro, conectada suavemente a la curva doblada hacia adentro. La parte lineal de la pared del rompevirutas puede extenderse en un ángulo de la parte lineal £ con respecto a la superficie superior, donde el tamaño del ángulo de la parte lineal £ puede variar a lo largo de la extensión de la parte lineal a lo largo de la trayectoria suavemente curvada. La forma suave del rompevirutas se puede conseguir gracias a que se utiliza grabado por láser para conformar el rompevirutas. De este modo, la forma del rompevirutas no está limitada a lo que es posible lograr mediante rectificado. En vez de esto, el rompevirutas puede diseñarse con una forma suave diseñada a medida la aplicación prevista del inserto de corte.
La transición superior entre la parte superior del chaflán y la pared del rompevirutas, y en algunas realizaciones también en parte directamente entre la superficie superior y la pared del rompevirutas, es una transición suavemente redondeada que tiene forma de radio.
La transición superior tiene una parte que se extiende entre la superficie superior y la pared del rompevirutas, esta parte está ubicada directamente dentro de una parte de punta en forma de radio del borde de corte.
Una transición inferior entre el fondo del rompevirutas y la parte inferior del chaflán también es preferiblemente una transición suavemente redondeada, preferiblemente en forma de radio o parte de una elipse, una parábola o similar. De esta forma, un perfil desde la superficie superior o desde la parte superior del chaflán hasta la parte inferior del chaflán, visto en la sección perpendicular al borde de corte, sigue una curva suave sin esquinas afiladas.
El inserto de corte propuesto proporciona condiciones mejoradas para la formación de la viruta gracias a la suavidad del rompevirutas. El perfil cóncavo suave conformado por la pared del rompevirutas y el fondo del rompevirutas contribuye a un mejor flujo de la viruta, menor diámetro de viruta, virutas más cortas y fricción reducida en comparación con un inserto de corte que tenga una transición brusca entre la pared del rompevirutas y el fondo del rompevirutas. La fricción reducida genera menos calor, reduciendo de esta manera el riesgo de deformación adicional de la viruta y/o desgaste termoquímico que, de otra manera, puede dañar el borde de corte. Esto es particularmente importante para un inserto de corte en el que el cuerpo sinterizado superduro se une por soldadura fuerte sobre un cuerpo de carburo cementado preconformado, ya que, en este caso, las altas temperaturas pueden conducir a un ablandamiento de la unión de soldadura fuerte con un control reducido sobre el proceso de desgaste del inserto de corte como consecuencia de ello.
Gracias a la fricción y/o las fuerzas de corte reducidas generadas durante el mecanizado con el inserto de corte propuesto, el cuerpo sinterizado superduro también puede, con datos de corte mantenidos, fabricarse más pequeño y/o más delgado que en un inserto de corte que tenga una transición brusca entre la pared del rompevirutas y el fondo del rompevirutas. Alternativamente, se puede mantener el tamaño del cuerpo sinterizado superduro y aumentar la velocidad de corte. Ambas alternativas mejoran la rentabilidad del proceso de mecanizado.
El inserto de corte de acuerdo con la invención es particularmente adecuado para torneado. El torneado tiende a generar virutas relativamente largas y, por lo tanto, es importante mejorar la formación y el control de la viruta.
La trayectoria suavemente curvada que sigue la transición superior desde un extremo del rompevirutas hasta el otro extremo del rompevirutas puede conformarse con varios radios de curvatura a lo largo de la trayectoria dependiendo de la configuración del borde de corte. La trayectoria curvada es preferiblemente, para una geometría simétrica del inserto de corte, simétrica con respecto a un plano bisector del borde de corte. La trayectoria curva tiene una parte central convexa, es decir, su parte central centrada en la bisectriz sobresale hacia una esquina del inserto de corte con respecto a las partes circundantes de la trayectoria curvada. Por lo tanto, la transición superior sigue aproximadamente el borde de corte si se observa en una vista desde arriba.
El al menos un chaflán puede extenderse en un ángulo de chaflán 0 con respecto a la superficie superior, donde el ángulo de chaflán 0 puede estar típicamente dentro del rango de 10-45°. El al menos un chaflán puede comprender solo un chaflán, es decir, la parte superior del chaflán y la parte inferior del chaflán se extienden en un ángulo de chaflán idéntico con respecto a la superficie superior. Sin embargo, el al menos un chaflán también puede comprender un chaflán superior y un chaflán inferior, donde el chaflán superior comprende la parte superior del chaflán y el chaflán inferior comprende la parte inferior del chaflán. El chaflán superior puede extenderse en este caso en un ángulo menor que el chaflán inferior con respecto a la superficie superior.
Como se mencionó anteriormente, la parte lineal de la pared del rompevirutas puede extenderse en un ángulo de la parte lineal £ con respecto a la superficie superior, donde el ángulo de la parte lineal puede variar dentro del rango de 85° < £ < (180°-0) o más preferiblemente dentro del rango 90° < £ < (170°-0). El ángulo de la parte lineal £ se puede seleccionar para flujo de viruta optimizado, diámetro de viruta controlado, adaptación del rompevirutas para diferentes materiales y adaptación del rompevirutas para la fecha de corte. El ángulo de la parte lineal £ puede ser constante a lo largo de la pared del rompevirutas, pero puede variar de tal manera que £ tenga un valor a lo largo de la parte central convexa menor que a lo largo de las otras partes de la trayectoria suavemente curvada, lo que es ventajoso cuando el avance es bajo y la parte central convexa contribuye más a la formación de viruta. Pero £ también puede tener un valor menor a lo largo de una parte cóncava y/o a lo largo de una parte final cóncava de la trayectoria suavemente curvada en comparación con el valor de £ a lo largo de la parte central convexa, lo que es ventajoso cuando el avance es mayor y la formación de viruta está más influenciada por las partes de la pared del rompevirutas a la derecha/izquierda de la parte central convexa.
De acuerdo con una realización, la parte inferior del chaflán tiene una anchura que es la misma o esencialmente la misma a lo largo del borde de corte. Una transición inferior entre la parte inferior del chaflán y el fondo del rompevirutas se extiende por lo tanto a lo largo de una curva paralela o esencialmente paralela al borde de corte. De este modo el rompevirutas sigue el borde de corte, lo que es beneficioso para las propiedades de formación de viruta del inserto de corte.
De acuerdo con una realización, el perfil cóncavo suave comprende una parte con forma de radio. Preferiblemente, la parte con forma de radio tiene un radio de curvatura dentro del rango de 0,1-0,5 mm, o más preferiblemente de 0,15­ 0,25 mm. Esto es beneficioso para un flujo de viruta uniforme. El valor del radio de curvatura puede ser constante pero también puede variar a lo largo de la extensión de la parte con forma de radio, de manera que el valor se haga más pequeño cuanto más cerca se esté de la parte central convexa donde tiene su mínimo. Este radio de curvatura variable es beneficioso para algunos materiales y para avance bajo. Sin embargo, el valor del radio de curvatura puede variar de tal manera que el valor se vuelva mayor cuanto más cerca se esté de la parte central convexa donde tiene su máximo. Este radio de curvatura variable es beneficioso para mayores profundidades de corte y mayor velocidad de avance.
De acuerdo con la reivindicación 1, la transición superior es una transición en forma de radio. La transición superior es en esta realización un arco circular que tiene preferiblemente un radio de curvatura dentro del rango de 0,02-0,2 mm vista en la sección perpendicular al borde de corte. De este modo, se forma una transición suave entre la parte superior del chaflán y la pared del rompevirutas, evitando que las virutas sean obstruidas por un borde de transición afilado. De este modo también se evitan puntos calientes locales, que de otro modo podrían generarse como efecto de una mayor fricción en la transición brusca.
De acuerdo con una realización, una transición inferior entre el fondo del rompevirutas y la parte inferior del chaflán es una transición en forma de radio. La transición inferior tiene preferiblemente un radio de curvatura dentro del rango de 0,01-0,2 mm vista en la sección perpendicular al borde de corte. La transición suave conformada evita que las virutas sean obstruidas por un borde de transición afilado.
De acuerdo con una realización, la trayectoria suavemente curvada comprende, a cada lado de la parte central convexa, una parte cóncava con al menos un radio de curvatura, es decir, una parte doblada hacia adentro si se observa en una vista desde arriba. Esto es especialmente beneficioso para insertos de corte con un radio de punta relativamente pequeño. La parte cóncava dirige y conforma las virutas de modo que puedan romperse y/o ser alejadas de la zona de corte, de modo que las virutas no golpeen y dañen la pieza de trabajo o el propio inserto de corte. La trayectoria suavemente curvada también puede comprender, a cada lado de la parte central convexa, una mezcla de partes cóncavas y convexas.
De acuerdo con una realización, la trayectoria suavemente curvada comprende, en cada extremo del rompevirutas, una parte final cóncava, si se observa en una vista desde arriba. La parte final cóncava redirige las virutas para mejorar el flujo de viruta.
De acuerdo con una realización, la parte final cóncava tiene un radio de curvatura menor que al menos una parte vecina de la trayectoria suavemente curvada. El pequeño radio de curvatura contribuye a la redirección de las virutas y se puede ajustar finamente dependiendo de la aplicación de corte prevista.
De acuerdo con una realización, si se observa en una vista desde arriba, se forma un ángulo a entre una extensión principal de la parte inferior del chaflán y una extensión principal de la pared del rompevirutas, donde 10° < a < 30°. En esta realización, la extensión principal de la pared del rompevirutas puede entenderse como una línea desde un centro de curvatura de una parte final cóncava de la trayectoria suavemente curvada, siendo dicha línea tangente a la parte central convexa de la trayectoria. Alternativamente, dependiendo del diseño del rompevirutas, la extensión principal se puede describir como una línea desde un punto final del rompevirutas hasta un punto en la pared del rompevirutas ubicado cerca de un punto medio de la pared del rompevirutas. El ángulo a se puede seleccionar para un flujo de viruta optimizado.
De acuerdo con una realización, el fondo del rompevirutas forma un plano que se extiende en un ángulo p con respecto a un plano que tiene un vector normal paralelo al eje central, donde -15° < p < 35°. El ángulo p en esta realización debería ser típicamente menor que el ángulo de chaflán 0. Si se proporcionan dos chaflanes, p debería ser menor que un ángulo de chaflán del chaflán inferior. Un ángulo p negativo conduce a un ángulo de corte más positivo y a una geometría de corte más ligera. Un ángulo positivo p proporciona un inserto de corte más resistente con mayores fuerzas de corte generadas.
De acuerdo con una realización, el fondo del rompevirutas comprende rasgos superficiales en forma de protuberancias y/o depresiones. Dichos rasgos superficiales pueden incluirse para generar localmente ángulos de corte positivos o negativos. Pueden incluirse rasgos superficiales para conformar y romper las virutas generadas.
De acuerdo con una realización, el inserto de corte se conforma completamente a partir del cuerpo sinterizado superduro, es decir, el inserto de corte es un inserto de corte sólido sin uniones de soldadura fuerte. Un inserto de corte de este tipo es estable y para algunos diseños de insertos, por ejemplo para insertos de corte que tienen al menos tres bordes de corte, es más rentable de fabricar que un inserto de corte que comprenda un cuerpo de carburo cementado al que se unen cuerpos sinterizados superduros.
De acuerdo con una realización, el inserto de corte comprende un cuerpo de carburo cementado al que se une el cuerpo sinterizado superduro. Esta puede ser una alternativa más rentable a un inserto de corte sólido de PCD o PCBN. El cuerpo sinterizado superduro se puede unir al cuerpo de carburo cementado por medio de soldadura fuerte para conformar un inserto en bruto. El cuerpo sinterizado superduro también se puede conformar con una parte de carburo cementado, donde la parte de carburo cementado y el PCD/PCBN se unen durante el proceso de sinterización, después de lo cual el cuerpo sinterizado combinado se une por soldadura fuerte sobre un cuerpo de carburo cementado preconformado para conformar un inserto en blanco. Por supuesto, el inserto de corte puede comprender más de un cuerpo sinterizado superduro, ubicado cada uno de ellos en una zona de esquina del inserto de corte.
De acuerdo con una realización, el inserto de corte es indexable con al menos dos bordes de corte idénticos y que se pueden utilizar alternativamente. El inserto de corte también puede tener dos lados con lados superior e inferior idénticos, duplicando el número de bordes de corte disponibles.
Otros rasgos ventajosos y ventajas de la invención se pondrán de manifiesto a partir de la siguiente descripción detallada.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La invención se describirá a continuación a modo de ejemplo con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:
La figura 1 muestra una vista en perspectiva de un inserto de corte de acuerdo con una primera realización, La figura 2 muestra una vista en perspectiva parcial del inserto de corte de la figura 1,
La figura 3 muestra una vista desde arriba parcial del inserto de corte de la figura 1,
La figura 4 muestra una sección a lo largo de la línea IV-IV de la figura 3,
La figura 5 muestra una vista en perspectiva parcial de un inserto de corte de acuerdo con una segunda realización,
La figura 6 muestra una vista desde arriba parcial del inserto de corte de la figura 5,
La figura 7 muestra una sección a lo largo de la línea VII-VII de la figura 6,
La figura 8 muestra un detalle del inserto de corte mostrado en la figura 1,
La figura 9 muestra un detalle del inserto de corte mostrado en la figura 5,
La figura 10 muestra una vista en perspectiva parcial de un inserto de corte de acuerdo con una tercera realización,
La figura 11 muestra una vista desde arriba parcial del inserto de corte de la figura 10,
La figura 12 muestra una sección a lo largo de la línea XII-XII de la figura 11,
La figura 13 muestra una vista en perspectiva parcial de un inserto de corte de acuerdo con una cuarta realización,
La figura 14 muestra una vista desde arriba parcial del inserto de corte de la figura 13,
La figura 15 muestra una vista en perspectiva de un inserto de corte de acuerdo con una quinta realización, La figura 16 muestra una vista desde arriba parcial del inserto de corte de la figura 15,
La figura 17 muestra una vista en perspectiva de un inserto de corte de acuerdo con una sexta realización, La figura 18 muestra una vista desde arriba parcial del inserto de corte de la figura 17, y
La figura 19 es un diagrama de flujo que ilustra un método de fabricación de un inserto de corte de acuerdo con una realización.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE REALIZACIONES DE LA INVENCIÓN
En las figuras 1-18 se muestran insertos de corte de acuerdo con varias realizaciones diferentes. Cabe señalar que el mismo signo de referencia designa el mismo elemento o uno similar en todas las realizaciones mostradas.
En la figura 1 se muestra un inserto de corte 1 de acuerdo con una primera realización de la invención y concebido para ser usado en una herramienta de torneado. El inserto de corte 1 comprende un lado superior 2 con la forma básica de un paralelogramo. En el lado superior 2 se proporcionan una superficie superior 3 plana y un chaflán 4 que se extiende alrededor de la superficie superior 3, en un ángulo de chaflán 0 de 25° con respecto a la superficie superior 3 (véase la figura 4). Opuesto al lado superior 2, se proporciona un lado inferior 5 que comprende una superficie inferior plana (no mostrada), paralela a la superficie superior 3. Un eje central C se extiende perpendicularmente a través de la superficie superior 3 y la superficie inferior. Una superficie lateral 6 se extiende entre el lado superior 2 y el lado inferior 5.
El inserto de corte 1 es indexable con dos bordes de corte 7 idénticos y que se pueden utilizar alternativamente proporcionados en zonas de esquina opuestas del lado superior 2. Cada borde de corte 7 está conformado en una transición entre la superficie lateral 6 y el chaflán 4. Para mayor facilidad de comprensión, sólo una de las zonas de esquina se describirá en detalle en este documento.
La zona de esquina se ilustra con mayor detalle en las figuras 2-4. Una zona de esquina de un inserto de corte 1 de acuerdo con una segunda realización se ilustra en las figuras 5-7. Los insertos de corte 1 de acuerdo con las realizaciones primera y segunda son idénticos excepto por el diseño de las zonas de esquina. En ambas realizaciones, el inserto de corte 1 comprende un cuerpo sinterizado superduro 8 que comprende nitruro de boro cúbico policristalino (PCBN) o diamante policristalino (PCD), en el que se conforma el borde de corte 7 y en el que se proporciona un rompevirutas 9. El cuerpo sinterizado superduro 8 está en este caso unido por soldadura fuerte sobre un cuerpo de carburo cementado 22 preconformado.
El rompevirutas 9 se extiende dentro del borde de corte 7, más cerca del eje central C, y forma una depresión en el chaflán 4. Por lo tanto, divide el chaflán 4 en una parte inferior 10 del chaflán cercana al borde de corte 7 y una parte superior 11 del chaflán cercana a la superficie superior 3, extendiéndose ambas formando el ángulo de chaflán 0 con respecto a la superficie superior 3. Un fondo plano 12 del rompevirutas, paralelo a la superficie superior 3, se extiende hacia el interior desde la parte inferior 10 del chaflán hasta una pared 13 del rompevirutas, la cual a su vez se extiende desde el fondo 12 del rompevirutas hasta la parte superior 11 del chaflán. La parte inferior 10 del chaflán tiene una anchura W que es la misma a lo largo del borde de corte 7. El borde de corte 7 comprende, en las realizaciones primera y segunda, una parte de punta en forma de radio 15 y bordes rascadores 21, para generación de una superficie lisa en la pieza de trabajo, conformada a cada lado de la parte de punta en forma de radio 15. En estas realizaciones, un radio de punta Rn es de 1,2 mm.
El rompevirutas 9 está conformado como una superficie suavemente curvada sin esquinas o bordes afilados donde las virutas puedan obstruirse durante el mecanizado.
Las figuras 4 y 7 son vistas en sección de un plano bisector de la parte de punta en forma de radio 15. La pared 13 del rompevirutas comprende una parte con forma de radio 24 que se extiende desde el fondo 12 del rompevirutas hacia la parte superior 11 del chaflán, de modo que la pared 13 del rompevirutas y el fondo 12 del rompevirutas forman juntos un perfil cóncavo suave. La parte con forma de radio 24 tiene la forma de un arco circular que tiene un radio de curvatura r1 de 0,2 mm (primera realización, véase la figura 4) y 0,1 mm (segunda realización, véase la figura 7), respectivamente. Además, una transición superior 16 en forma de transición en forma de radio convexo que tiene un radio de curvatura r2 de 0,05 mm (figura 4) y 0,03 mm (figura 7), respectivamente, está conformada entre la parte superior 11 del chaflán y la pared 13 del rompevirutas. Una transición inferior 17, también en forma de transición en forma de radio convexo, que tiene un radio de curvatura r3 de 0,02 mm (figura 4) y 0,03 mm (figura 7), respectivamente, está conformada entre el fondo 12 del rompevirutas y la parte inferior 10 del chaflán.
Tanto en la primera como en la segunda realización, pero particularmente en la segunda realización, la pared 13 del rompevirutas comprende una parte lineal 23 que se extiende entre la parte con forma de radio 24 y la transición superior 16 dentro de la parte de punta en forma de radio 15. La parte lineal 23 de la pared del rompevirutas se extiende en un ángulo de la parte lineal £ con respecto a la superficie superior 3 (véase la figura 7). El tamaño del ángulo de la parte lineal £ es de 90°.
La transición superior 16 sigue una trayectoria suavemente curvada 14 sin esquinas afiladas como puede verse en las vistas desde arriba de las figuras 3 y 6.
En la primera realización mostrada en las figuras 1-4, la trayectoria suavemente curvada 14 comprende una parte central convexa 18 que se extiende dentro de la parte de punta en forma de radio 15 del borde de corte 7 y que tiene un radio de curvatura R1 de 0,55 mm. Comprende además partes cóncavas 19a, 19b que se extienden a cada lado de la parte central convexa 18 dentro de los bordes rascadores 21. En el presente documento, se entiende que cóncavo y convexo son con respecto a un punto en el fondo 12 del rompevirutas entre la parte respectiva y el borde de corte 7, es decir, la parte central convexa 18 está curvada hacia fuera con respecto a dicho punto y las partes cóncavas 19a, 19b están curvadas hacia dentro con respecto a dichos puntos, respectivamente. Las partes cóncavas 19a, 19b están conformadas en esta realización con tres radios de curvatura diferentes, R2 = 13 mm, R3 = 2,3 mm y R4 = 2,2 mm. Esto se muestra en la figura 8, que muestra una proyección de la trayectoria suavemente curvada 14 sobre un plano que tiene un vector normal paralelo al eje central C.
En la segunda realización mostrada en las figuras 5-7, la trayectoria suavemente curvada 14 comprende una parte central convexa 18 que se extiende dentro de la parte de punta en forma de radio 15 del borde de corte 7 y que tiene un radio de curvatura R1. Comprende además partes finales cóncavas 20a, 20b que tienen un radio de curvatura R5 relativamente pequeño de 0,05 mm que conecta el rompevirutas 9 al chaflán 4. Entre la parte central convexa 18 y las partes finales cóncavas 20a, 20b, las partes ligeramente cóncavas 19a, 19b que tienen un radio de curvatura relativamente grande se extienden dentro de los bordes rascadores 21. En la figura 9 se muestra una proyección de la trayectoria suavemente curvada 14 sobre un plano que tiene un vector normal paralelo al eje central C.
Como se ilustra en la figura 3, se forma un ángulo a de 20° entre una extensión principal de la parte inferior 10 del chaflán, es decir, de la transición inferior 17, y una extensión principal de la pared 13 del rompevirutas.
Los insertos de corte 1 de acuerdo con las realizaciones primera y segunda son adecuados para aplicaciones de torneado de avance elevado en las que se desee un acabado superficial liso.
En las figuras 10-12 se muestra una zona de esquina de un inserto de corte 1 de acuerdo con una tercera realización. El inserto de corte 1 en esta realización difiere de las realizaciones primera y segunda en que el radio de punta Rn es mayor, proporcionando de esta forma un mejor acabado superficial y un borde de corte 7 más duradero. Además, en esta realización, el ángulo del chaflán 0 es de 10° y, por lo tanto, el rompevirutas 9 es menos profundo, es decir, la pared 13 del rompevirutas es más baja. Por lo demás, el rompevirutas 9 es similar al rompevirutas 9 de la primera realización en que la trayectoria suavemente curvada 14 que sigue a la transición superior 16 tiene una parte central convexa 18 dentro de la parte de punta en forma de radio 15 del borde de corte 7 y partes cóncavas 19a, 19b proporcionadas a cada lado, dentro de los bordes rascadores 21. El radio de curvatura r2 de la transición superior 16 es de 0,05 mm y el radio de curvatura r3 de la transición inferior 17 es de 0,05 mm. La pared 13 del rompevirutas tiene, en la vista en sección, una parte con forma de radio 24 que tiene un radio de curvatura r1 de 0,08 mm.
Las figuras 13-14 muestran una zona de esquina de un inserto de corte de acuerdo con una cuarta realización que es similar a la tercera realización con un gran radio de punta Rn, pero con un ángulo del chaflán 0 de 25° en lugar de 10°. Este inserto de corte es particularmente adecuado para mayores profundidades de corte gracias al diseño diferente del rompevirutas 9, con un fondo 12 del rompevirutas más grande. La transición superior 16 está en esta realización, detrás de una parte central de la parte de punta en forma de radio 15, conformada entre una parte lineal 23 de la pared 13 del rompevirutas y la superficie superior 3. Dentro de los bordes rascadores 21, la transición superior 16 está conformada entre la pared 13 del rompevirutas y las partes superiores 11a, 11b del chaflán. La trayectoria suavemente curvada 14 seguida por la transición superior 16 es una curva convexa, en la que la parte central convexa 18 tiene un radio de curvatura Ri = 2Rn. En otras variantes de esta realización, el radio de curvatura Ri puede estar dentro del rango de 1,2 Rn < R1 < 5Rn.
Las figuras 15-16 muestran un inserto de corte 1 de acuerdo con una quinta realización, en la cual el inserto de corte tiene una forma rómbica más alargada adecuada para tornear piezas de trabajo que tengan varios radios diferentes. El borde de corte 7 comprende una parte de punta en forma de radio 15 y bordes rascadores 21 para el acabado superficial. La trayectoria suavemente curvada 14 seguida por la transición superior 16 del rompevirutas 9 tiene una parte central convexa 18 y partes cóncavas 19a, 19b proporcionadas a cada lado. Además, el inserto de corte 1 en esta realización difiere de las realizaciones expuestas anteriormente en que está conformado como un inserto de corte 1 sólido, es decir, está conformado completamente a partir de PCD o PCBN.
Las figuras 17-18 muestran un inserto de corte 1 de acuerdo con una sexta realización. El inserto de corte 1 tiene una forma trigonal con tres bordes de corte 7 sin bordes limpiadores. El rompevirutas 9 tiene una forma redondeada y la trayectoria suavemente curvada 14 es convexa con partes finales cóncavas 20a, 20b. El ángulo del chaflán 0 es en esta realización de 20°.
En el diagrama de flujo de la figura 19 se ilustra un método de fabricación de un inserto de corte de acuerdo con una realización de la invención. Para conformar un inserto de corte que tenga un cuerpo de carburo cementado 22 sobre el que se unen por soldadura fuerte cuerpos sinterizados superduros 8, se conforma un cuerpo de carburo cementado preconformado en un paso 101. El cuerpo de carburo cementado preconformado se puede conformar, p. ej., por prensado isostático en caliente, sinterizado y rectificado a la forma deseada. En un paso diferente 102, varios cuerpos 8 sinterizados superduros, correspondientes al número de zonas de esquina que deben presentar bordes de corte 7, se conforman a partir de PCBN o PCD por medio de sinterización. En un paso posterior 103, los cuerpos sinterizados superduros 8 se unen por soldadura fuerte sobre esquinas preconformadas del cuerpo de carburo cementado 22 preconformado para conformar un inserto en bruto. Después de eso, el inserto en bruto se rectifica en un paso 104 para conformar superficies periféricas, es decir, la superficie superior 3, la superficie inferior, la superficie lateral 6 y el chaflán 4. En un paso posterior 105, el rompevirutas 9 se conforma en los cuerpos sinterizados superduros 8 usando grabado por láser. Se usa un modelo computarizado del rompevirutas 9 deseado para controlar el equipo de grabado por láser de modo que se pueda lograr una alta precisión. En pasos posteriores 106 y 107, respectivamente, se conforman los bordes de corte 7 mediante afilado o pulido de bordes, y el inserto de corte 1 se recubre usando deposición física de vapor (PVD) o deposición química de vapor (CVD). Entre los pasos mencionados, se realizan operaciones de limpieza para asegurar que se obtienen la forma final y el acabado superficial deseados.
Los cuerpos sinterizados superduros 8 también se pueden conformar con un soporte de carburo cementado, en particular si el material superduro utilizado es PCD. En este caso, el soporte de carburo cementado y el material PCD se sinterizan juntos para formar un cuerpo combinado. El soporte de carburo cementado del cuerpo combinado y el cuerpo de carburo cementado 22 preconformado se unen después mediante soldadura fuerte, de manera que se obtiene una pieza en bruto de inserto.
Para fabricar un inserto de corte sólido conformado en una sola pieza a partir de PCBN o PCD, se omiten los pasos 101 de conformar un cuerpo de carburo cementado 22 preconformado y 103 de unir por soldadura fuerte los cuerpos sinterizados superduros al mismo. En vez de esto, el cuerpo sinterizado superduro se rectifica para conformar las superficies periféricas antes de conformar el rompevirutas 9 usando grabado por láser.
Por supuesto, la invención no está limitada a las realizaciones descritas, sino que puede variarse y modificarse dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Un inserto de corte (1) para una herramienta de corte, que comprende:
- un lado superior (2) que comprende una superficie superior (3) alrededor de la cual se extiende al menos un chaflán (4),
- un lado inferior (5) que comprende una superficie inferior, donde un eje central (C) se extiende perpendicularmente a través de la superficie superior (3) y la superficie inferior,
- una superficie lateral (6) que se extiende entre el lado superior (2) y el lado inferior (5),
- al menos un borde de corte (7) conformado en una zona de esquina del inserto de corte (1) en una transición entre la superficie lateral (6) y el al menos un chaflán (4), donde al menos la zona de esquina comprende un cuerpo sinterizado superduro (8) que comprende nitruro de boro cúbico policristalino (PCBN) o diamante policristalino (PCD),
- un rompevirutas (9) conformado en el al menos un chaflán (4) dentro del borde de corte (7), que se extiende entre una parte inferior (10) del chaflán del al menos un chaflán (4) cerca del borde de corte (7) y una parte superior (11, 11a, 11b) del chaflán del al menos un chaflán (4) cerca de la superficie superior (3),
donde el rompevirutas (9) comprende un fondo (12) del rompevirutas conectado a la parte inferior (10) del chaflán, y una pared (13) del rompevirutas que se extiende al menos parcialmente desde la parte superior (11) del chaflán hasta el fondo (12) del rompevirutas, donde una transición superior (16) está conformada por encima de la pared (13) del rompevirutas, que se extiende al menos parcialmente entre la parte superior (11) del chaflán y la pared (13) del rompevirutas, y donde, vistos en una sección perpendicular al borde de corte (7), la pared (13) del rompevirutas y el fondo (12) del rompevirutas forman juntos un perfil cóncavo suave, caracterizado por que, si se observa en una vista desde arriba, la transición superior (16) sigue una trayectoria suavemente curvada (14) que comprende una parte central convexa (18) que se extiende dentro de una parte de punta en forma de radio (15) del borde de corte (7), y donde la transición superior (16) es una transición con forma de radio.
2. El inserto de corte de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la parte inferior (10) del chaflán tiene una anchura (W) que es la misma o esencialmente la misma a lo largo del borde de corte (7).
3. El inserto de corte de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que el perfil cóncavo suave comprende una parte con forma de radio (24).
4. El inserto de corte de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que una transición inferior (17) entre el fondo (12) del rompevirutas y la parte inferior (10) del chaflán es una transición en forma de radio.
5. El inserto de corte de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la trayectoria suavemente curvada (14) comprende, a cada lado de la parte central convexa (18), una parte cóncava (19a, 19b) con al menos un radio de curvatura.
6. El inserto de corte de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la trayectoria suavemente curvada (14) comprende, en cada extremo del rompevirutas (9), una parte final cóncava (20a, 20b).
7. El inserto de corte de acuerdo con la reivindicación 6, en el que la parte final cóncava (20a, 20b) tiene un radio de curvatura más pequeño que al menos una parte vecina de la trayectoria suavemente curvada (14).
8. El inserto de corte de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que, si se observa en una vista desde arriba, se forma un ángulo a entre una extensión principal de la parte inferior (10) del chaflán y una extensión principal de la pared (13) del rompevirutas, donde 10° < a < 30°.
9. El inserto de corte de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el fondo (12) del rompevirutas forma un plano que se extiende en un ángulo p con respecto a un plano que tiene un vector normal paralelo al eje central, donde -15° < p < 35°.
10. El inserto de corte de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el fondo del rompevirutas comprende rasgos superficiales en forma de protuberancias y/o depresiones.
11. El inserto de corte de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el inserto de corte está conformado completamente a partir del cuerpo sinterizado superduro.
12. El inserto de corte de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, donde el inserto de corte comprende un cuerpo de carburo cementado (22) al que se une el cuerpo sinterizado superduro (8).
13. El inserto de corte de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el inserto de corte (1) es indexable con al menos dos bordes de corte (7) idénticos y que se pueden utilizar alternativamente.
14. Un método de fabricación de un inserto de corte (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende:
- conformar al menos un cuerpo sinterizado superduro (8),
- opcionalmente, unir por soldadura fuerte el al menos un cuerpo sinterizado superduro (8) sobre un cuerpo de carburo cementado (22) preconformado para conformar un inserto en bruto,
- rectificar el al menos un cuerpo sinterizado superduro o la pieza en bruto del inserto para conformar la superficie superior (3), la superficie inferior, la superficie lateral (6) y el al menos un chaflán (4),
- conformar el rompevirutas (9) en el al menos un cuerpo sinterizado superduro (8),
caracterizado por
que se utiliza grabado por láser en el conformado del rompevirutas (9).
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