ES2952689T3

ES2952689T3 - Placa de tronzado de alto avance para operaciones de tronzado de ancho estrecho

Info

Publication number: ES2952689T3
Application number: ES18808519T
Authority: ES
Inventors: Yaakov Guy
Original assignee: Iscar Ltd
Current assignee: Iscar Ltd
Priority date: 2017-12-04
Filing date: 2018-10-24
Publication date: 2023-11-03
Anticipated expiration: 2038-10-24
Also published as: WO2019111240A1; PL3720635T3; KR20200090881A; US11278968B2; IL274493B2; CA3083736A1; BR112020011093A2; JP2021505413A; TW201924812A; WO2019111240A9; EP3720635B1; KR102561507B1; IL274493A; CN111448021B; BR112020011093B1; RU2020115582A3; PT3720635T; US20200246878A1; EP3720635A1; TWI766123B

Abstract

Un inserto de tronzado (16) para un avance relativamente alto de hasta 0,4 mm/rev incluye una superficie de inclinación (22) que incluye un subborde frontal (60) que se extiende entre dos subbordes de esquina convexos (66, 68). Se define una anchura de corte Wc entre los puntos distales del primer y segundo subbordes de esquina convexos (66, 68). El ancho de corte Wc cumple la condición: Wc <= 6 mm. El subborde frontal (60) incluye un terreno con un espesor mínimo de subborde frontal TF que cumple la condición: TF > 0,20 mm. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Placa de tronzado de alto avance para operaciones de tronzado de ancho estrecho

Campo de la invención

La invención se refiere a una placa de tronzado de ancho pequeño (es decir, estrecho) de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 (también denominada “placa” en lo adelante), particularmente para la mecanización del acero a altas velocidades de avance, y herramienta que comprende la misma. El documento US 7,326,007 describe un ejemplo de una placa de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Antecedentes de la invención

Se describe un tipo de placa de tronzado en el documento US 7,326,007.

Se describe un tipo de herramienta (es decir, cuchilla de tronzado) y soporte de herramienta (es decir, portacuchillas) en el documento US 9,259,788.

Las placas de tronzado preferentemente tienen el ancho más pequeño posible (perpendicular a la dirección de corte) para minimizar el desperdicio de material. En el documento Us 7,326,007 se describe una disposición de sujeción elástica para sujetar la placa de tronzado. Una ventaja notable de este diseño sin abrazadera es el ancho de la mecanización relativamente estrecho que se permite, ya que las anchuras de la placa y la herramienta no necesitan acomodar un vástago de la abrazadera o vástago del tornillo. Sin embargo, para evitar el desalojo de dichas placas sujetadas de forma elástica, se han propuesto diferentes soluciones, incluyendo tornillos y abrazaderas.

El documento US 7,578,640 describe una placa similar a la del documento US 7,326,007, con algunas modificaciones de diseño e incluye de forma adicional un tornillo que sujeta una porción trasera de la placa para evitar el desalojo.

El documento US 2017/0151612 describe una placa similar a la del documento US 7,326,007, con algunas modificaciones de diseño e incluye adicional una abrazadera para sujetar una porción trasera de la placa y permitir la mecanización de alta resistencia.

Se entenderá que las condiciones de avance relativamente más altas no se limitan únicamente por las limitaciones y tipo de resistencia de la cavidad de una herramienta (abordadas en las soluciones anteriores con tornillos y abrazaderas), sino también por la propia placa que puede fallar si se somete a fuerzas excesivas para su tamaño. Un folleto titulado “Y-axis parting” de Sandvik Coromant (con la referencia de identificación C-1040:194 en-GB © AB Sandvik Coromant 2017) describe una placa de tronzado sujetada de forma elástica en la que la orientación de la placa se ha girado 90 grados para permitir velocidades de avance más altas. En particular, se señala que se usan las mismas placas y adaptadores al permitir más alto avance al proporcionar mayor estabilidad.

En un video en línea que demuestra el uso del tronzado en el eje Y (titulado “Corocut QD Demo Three times higher feed rate with Y-axis parting”; ubicado en la dirección del sitio web https://www.youtube.com/watch?v=BWmdsB_VUYg), se proporcionan resultados superiores con la misma placa que tiene un avance de 0,45 mm/rev en el mismo giro de 90 grados en comparación con un avance de 0,15 mm/rev en la orientación convencional.

Es objeto de la presente solicitud proporcionar una nueva y mejorada placa, herramienta y conjunto de herramientas para la misma.

Resumen de la invención

De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se proporciona una placa de tronzado de ancho estrecho que comprende las características definidas en la reivindicación 1.

La invención reivindicada define una placa de tronzado con un ancho de corte relativamente pequeño y un grosor mínimo del subborde frontal relativamente grande. El presente inventor ha descubierto que esta placa de tronzado proporciona ventajas sobre otras soluciones. Más particularmente, el concepto de “tronzado en el eje Y” descrito anteriormente requiere una disposición especial que, a su vez, requiere un centro de mecanización capaz de moverse a lo largo del eje Y para proporcionar una mayor estabilidad y lograr las altas velocidades de avance mencionadas. Considerando que la presente invención proporciona una placa mejorada que se ha encontrado que logra la misma velocidad de avance que una herramienta y disposición convencionales.

La presente invención proporciona un grosor mínimo del subborde frontal T^fmás alto que el conocido previamente para una placa de tronzado relativamente pequeña. Esta solución aumenta el grosor mínimo del subborde frontal TF para que sea mayor que lo que era típico anteriormente, con el fin de proporcionar una placa de alto avance especializada que normalmente no puede operar a velocidades de avance relativamente bajas, como se ha demostrado en las pruebas. También, se espera que esta geometría no sea capaz de realizar la mecanización de muchos tipos de materiales de pieza de trabajo, aparte del acero. Debido a estas limitaciones, no es sorprendente que todas las demás placas de tronzado pequeñas conocidas tengan un grosor mínimo del subborde frontal muy pequeño, ya que eso permite la mecanización a velocidades de avance bajas y altas y con muchos materiales diferentes. Sin embargo, se cree que esta placa especializada es ventajosa en comparación con el equipo especial requerido para lograr velocidades de avance más altas.

La placa puede comprender otra porción de corte adicional que se extiende desde la porción de vástago en dirección hacia atrás o en otra dirección.

Se conocen grosores del subborde frontal más grandes para placas más grandes (que tienen anchuras de corte Wc más grandes). Esto se debe a que la persona experta simplemente aumenta el grosor de cada componente de manera proporcional y no se preocupará de que la placa más grande o la herramienta más resistente pueda soportar las fuerzas asociadas con la mecanización de las virutas más grandes a velocidades de avance más altas. Sin embargo, esta invención ha logrado proporcionar velocidades de avance más altas incluso para placas más pequeñas. Se encontró sorprendentemente que las herramientas, cavidades y placas menos robustas pudieron resistir las fuerzas más altas de las virutas a velocidades de avance mucho más altas que las normales. Esto, por supuesto, es preferido ya que las placas y herramientas más pequeñas son más económicas. Adicionalmente, el menor ancho de corte resulta en menos desperdicio de material de la pieza de trabajo.

Aún más sorprendentemente, se ha descubierto que al trabajar a velocidades de avance relativamente más altas con un grosor del subborde frontal relativamente más grande, se logra una vida útil de la herramienta significativamente mayor que al trabajar a velocidades de avance estándar con grosores del subborde frontal estándar.

En vista de lo anterior, la presente invención puede mecanizar más rápido (debido a velocidades de avance más altas), requiere menos cambio de placas (debido a una vida útil más larga de la herramienta), mecaniza más piezas (también debido a una vida útil más larga de la herramienta) y permite el uso de herramientas y máquinas convencionales.

De acuerdo con un aspecto adicional no cubierto por las presentes reivindicaciones, se proporciona un método de ranurado o tronzado que comprende: mover un conjunto de herramientas que tiene una placa de tronzado de acuerdo con cualquiera de los aspectos anteriores en una dirección de corte para ranurar o tronzar una pieza de trabajo; dicho movimiento incluye operar a una velocidad de avance más alta, por revolución, que el grosor mínimo del subborde frontal Tf.

Se entenderá que se prefiere un ancho de corte más pequeño porque hay menos desperdicio de material en una operación de tronzado, sin embargo, existe un límite en la resistencia estructural de una placa para operaciones de alto avance. En consecuencia, se prefiere que el ancho de corte W^ccumple con la condición: W^c≤ 5 mm, o incluso W^c≤ 4 mm. Se entenderá que existe un límite inferior para el ancho de corte Wc de acuerdo con los parámetros de mecanización deseados. En cualquier caso, el rango más preferido para el ancho de corte W^ces: 2,5 mm ≤ W^c≤ 4 mm. El rango más preferido permite fuerzas de corte significativas al mismo tiempo que proporciona un ancho de corte estrecho que minimiza el desperdicio de material en el tronzado. Se entenderá que la placa de tronzado también puede usarse para operaciones de ranurado si se desea.

De manera similar, aumentar el grosor mínimo del subborde frontal puede permitir velocidades de avance mayores, sin embargo, esto también aumenta las fuerzas sobre la placa y existen límites en las capacidades de la máquina (velocidades, etc.). En consecuencia, se prefiere que el grosor mínimo del subborde frontal Tf cumple con la condición: Tf > 0,25 mm, Tf > 0,30 mm, o incluso Tf > 0,35 mm. En esta etapa se han probado varios valores y aún no se ha encontrado un límite superior para este concepto, si es que existe. En general, la velocidad de avance debe ser mayor que el grosor mínimo del subborde frontal Tf. Por ejemplo, si el grosor mínimo del subborde frontal Tf es de 0,25 mm, entonces una velocidad de avance recomendada sería de 0,30 mm/rev o 0,35 mm/rev. Si se usara una velocidad de avance de 0,20 mm/rev con una placa que tenga dicho grosor del subborde frontal, se esperaría que la mecanización fuera fallida. Las pruebas realizadas hasta ahora han demostrado que esta suposición es precisa. En consecuencia, se prefiere cada valor mayor de grosor mínimo del subborde frontal Tf porque permite las ventajas mencionadas anteriormente, sin embargo, factores externos como la capacidad de la máquina (velocidades, etc.) pueden limitar que esta característica de diseño sea aún más grande. También, se espera que los operadores de máquinas sean reacios a operar con altas velocidades de avance por temor a daños o fallas inmediatas. Sin embargo, cuando se eliminan los factores externos, se cree que dicho grosor puede aumentarse incluso por encima de los valores mencionados anteriormente, aumentando la velocidad de avance en consecuencia. En cualquier caso, aunque es probable que sean factibles valores aún más altos, se han probado con éxito valores de grosor del subborde frontal T^fde 0,25 mm y 0,35 mm. En consecuencia, un rango preferido, pero no limitante es 0,20 mm ≤ T^f≤ 0,40 mm, siendo un rango aún más preferido 0,25 mm ≤ Tf ≤ 0,35 mm. Como se mencionó, no se excluye que valores más altos del grosor del subborde frontal Tf puedan proporcionar resultados adecuados en el futuro.

En pruebas más recientes, se ha descubierto que, aunque no sean óptimas, las velocidades de avance que igualan exactamente el grosor del subborde frontal T^ftambién proporcionaron resultados sorprendentemente buenos. Por ejemplo, si el grosor del subborde frontal Tf es de 0,25 mm, entonces la velocidad de avance recomendada sería de 0,25 mm/rev o más alta.

Para las operaciones de tronzado, se prefiere que el subborde frontal sea recto en una vista en planta de la superficie de inclinación. Se observa que los sub bordes frontales circulares en aplicaciones de tronzado tienen propiedades inferiores de evacuación de virutas, por lo tanto, se prefiere un subborde frontal recto. Aún con mayor preferencia, el subborde frontal es perpendicular a la dirección de corte, en una vista en planta de la superficie de inclinación. Esto también se debe a consideraciones de evacuación de virutas y/o consideraciones de tamaño de punta de centro muerto.

0tra razón por la cual grosores del subborde Tf y radios R comparativamente grandes son menos preferidos es porque puede lograrse una mejor forma de viruta con los grosores y radios conocidos.

De acuerdo con algunas modalidades, puede preferirse que el subborde frontal sea recto en una vista de la superficie de relieve frontal a lo largo de la dirección hacia atrás.

De acuerdo con algunas modalidades, puede preferirse que el subborde frontal tenga un grosor uniforme.

Se entenderá que se prefiere un tamaño de radio mayor para obtener una mayor resistencia estructural en operaciones de alto avance. Sin embargo, como se mencionó anteriormente, en las operaciones de tronzado queda una punta de centro muerto en el centro de la pieza de trabajo después de que se haya realizado la operación. Cuanto más grande sea el radio del borde de corte, más grande será la punta. Se entenderá que un radio más grande también provoca que la herramienta que sujeta la placa se doble de manera indeseable al final de la operación de tronzado. Sin embargo, para estas condiciones de avance, es altamente deseable un radio resistente. Después de realizar pruebas, se ha encontrado que el tamaño de la punta únicamente aumenta ligeramente con un radio mayor, lo que permite que una placa de la presente invención tenga un grosor mínimo del subborde frontal significativamente mayor (que no afecta significativamente la calidad de la mecanización) y un radio moderadamente mayor (es decir, suficiente) para mantener la resistencia estructural sin aumentar excesivamente el tamaño de la punta. Si bien cada uno de los primeros y segundos radios no necesariamente tiene que ser idéntico, por concisión ambos serán tratados juntos. En consecuencia, se prefiere que el primer radio R1 cumple con la condición: R1 > 0,20 mm; y el segundo radio R2 cumple la condición: R2 > 0,20 mm, preferentemente pueden cumplir las condiciones R1 > 0,30 mm, R2 > 0,30 mm o incluso R1 > 0,35 mm y R2 > 0,35 mm. Sin embargo, de acuerdo con la teoría se cree que un límite superior teórico para un rendimiento aceptable sería R1 ≤ 0,60 mm y R2 ≤ 0,60 mm. Aún con mayor preferencia, R1 debería cumplir con la condición: R1 ≤ 0,45 mm y el segundo radio R2 debe cumplir la condición: R2 ≤ 0,45 mm.

Ahora se discutirán algunas características preferidas de geometría de la placa general.

Preferentemente, una porción de asiento de la superficie de apoyo se extiende de forma paralela o sustancialmente paralela a la superficie de inclinación. Se entenderá que, para aplicaciones de alto avance, es ventajoso que la placa sea apoyada directamente debajo de la superficie de inclinación (que participa en el corte).

Generalmente es preferible para las operaciones de tronzado que las superficies de la porción de corte estén aliviadas. En consecuencia, cada una de las características a continuación se prefiere individualmente y/o en combinación:

- la superficie de relieve frontal se extiende hacia abajo y hacia atrás desde la superficie de inclinación;

- la primera superficie de relieve lateral se extiende hacia atrás y hacia dentro desde la superficie de relieve frontal;

- la primera superficie de relieve lateral se extiende hacia abajo y hacia dentro desde la superficie de inclinación;

- la segunda superficie de relieve lateral se extiende hacia atrás y hacia dentro desde la superficie de relieve frontal; y

- en donde la segunda superficie de relieve lateral se extiende hacia abajo y hacia dentro desde la superficie de inclinación.

Para aclarar, si bien los aspectos anteriores pueden definir una dirección como, por ejemplo, “hacia abajo” y la especificación, por ejemplo, el párrafo anterior, puede definir de forma adicional el mismo elemento como, por ejemplo, “hacia abajo y hacia atrás”, se entenderá que la dirección inicial “hacia abajo” se entiende de manera general. De tal manera que también es posible una especificación adicional, de modo que la superficie también podría extenderse hacia abajo y hacia atrás o hacia abajo y hacia adelante, siempre y cuando todavía esté presente un componente hacia abajo. Con respecto a la superficie de relieve frontal, por ejemplo, se observa que existe la posibilidad de que también pueda orientarse hacia abajo y hacia adelante, siempre y cuando la orientación general de la placa en una cavidad proporcione relieve durante una operación de tronzado.

En cuanto a las direcciones, se entenderá que para las operaciones de tronzado y/o operaciones de ranurado, una dirección de corte para dichas placas es bien conocida en el campo. Es decir, la placa de corte se mueve en una única dirección hacia una pieza de trabajo para realizar dicha operación. A los fines de explicar la geometría de la placa, la dirección de corte también constituye una dirección hacia adelante de la placa.

La presente solicitud se dirige en general a una placa para operaciones de tronzado. Se entenderá que dichas placas también son adecuadas para operaciones de ranurado, ya que la diferencia radica en que las operaciones de ranurado únicamente requieren una profundidad de corte comparativamente menor (con relación al tamaño de la pieza de trabajo).

En consecuencia, la ventajosa disposición de la porción de corte discutida anteriormente podría aplicarse a cualquier número de diferentes tipos de placas. Por ejemplo, podría llevarse a cabo en una placa pentagonal del tipo descrito en el documento US 9,174,279.

Sin embargo, las operaciones de tronzado más difíciles son aquellas con voladizos relativamente largos, que aumentan significativamente la inestabilidad y la probabilidad de fallos y desgaste. Por ejemplo, la cuchilla de tronzado y el conjunto de herramientas mostrados en el documento Us 9,259,788. Los voladizos largos se mecanizan típicamente con placas que tienen un único borde de corte para que toda la placa pueda entrar en la pieza de trabajo.

En consecuencia, en algunas modalidades, la placa únicamente comprende un único borde de corte. También es posible girar las placas de corte de manera que únicamente un borde de corte pueda ser operativo y el otro pueda insertarse en una pieza de trabajo. En consecuencia, se prefiere adicional o alternativamente que, en una vista en planta de la superficie de inclinación, el ancho de corte W^cen el borde de corte sea la dimensión más grande de la placa perpendicular a la dirección de corte.

También debe tenerse en cuenta que la provisión de un agujero para tornillo o una abrazadera aumenta el tamaño de una placa de corte y, por lo tanto, aumenta el ancho de corte de esta o reduce la profundidad de corte de esta. Una placa de acuerdo con algunas modalidades preferidas tiene una construcción sólida (es decir, sin un agujero para tornillo o cualquier agujero, o incluso una disposición parcial para acomodar un tornillo o abrazadera).

Además de la discusión en el documento US 9,174,279, se entenderá que la placa puede comprender una porción de corte adicional que se extiende desde la porción de vástago en dirección hacia atrás u otra dirección, o porciones de corte que se extienden circunferencialmente, etc. También se entenderá que una porción de vástago se define como una porción de una placa configurada para montarse en una herramienta, más particularmente en una cavidad. Dicha configuración podría ser en forma de un agujero para tornillo, superficies colindantes, disposición de sujeción lateral, etc. De manera similar, una porción de corte se refiere a una porción de la placa configurada para participar en el corte.

Si bien se prevé que diferentes disposiciones de formación de virutas pueden proporcionar un rendimiento adecuado. Se ha realizado una prueba con la disposición de formación de virutas mostrada, es decir, que comprende únicamente una única cavidad. Por lo tanto, esta disposición, habiendo sido probada exitosamente, es sin duda una disposición preferida de formación de virutas.

Se entenderá que el diseño óptimo es el de una placa lo más pequeña posible. De acuerdo con las placas probadas, se prefiere que el volumen sinterizado de la placa con un ancho de corte de 5 mm o menos sea inferior a 260 mm3. Se entenderá que para una placa que tiene un ancho de corte de 4 mm o menos, puede preferirse que el volumen sinterizado sea inferior a 140 mm3, y que para una placa con un ancho de corte de 3 mm o menos, puede preferirse que el volumen sinterizado sea inferior a 100 mm3.

Finalmente, se observa que una geometría de la placa preferida es la mostrada en los dibujos de la presente solicitud, y también se muestra, por ejemplo, en el documento US 7,326,007 y el documento U^s9,259,788. Esta geometría de la placa tiene una ventaja especial para las velocidades de avance extraordinariamente altas previstas en la presente invención. Como se muestra en la Figura 1A, la viruta excepcionalmente grande 20, representada esquemáticamente, se beneficia al no estar obstruida por una abrazadera o labio superior de la cuchilla. Se entenderá que dicha geometría de la placa y/o la herramienta que sujeta la placa, únicamente sujetan la placa en su superficie inferior y no adyacente a la superficie de inclinación de esta. En consecuencia, esa viruta grande y de movimiento rápido no dañará ninguna abrazadera superior o labio de una herramienta durante la mecanización con condiciones de avance excepcionalmente altas.

En consecuencia, de acuerdo con una geometría de la placa preferida, la placa puede comprender las siguientes características individualmente y/o en combinación:

- puede formarse una superficie de apoyo con una disposición de sujeción lateral de apoyo; la disposición de sujeción lateral de apoyo puede ubicarse en la porción de asiento de la superficie de apoyo; la disposición de sujeción lateral de apoyo puede comprender una ranura de apoyo que se extiende paralela a la dirección de corte y que tiene superficies de ranura lateral de apoyo opuestas que se extienden hacia dentro y hacia arriba;

- una superficie trasera de la placa puede comprender una disposición de sujeción lateral trasera; la disposición de sujeción lateral trasera puede comprender una ranura trasera que se extiende de forma ortogonal a la superficie de inclinación y que tiene superficies de ranura lateral trasera opuestas que se extienden hacia dentro y hacia adelante;

- una superficie de apoyo puede comprender una porción colindante de la superficie de apoyo que se extiende hacia abajo desde la porción de asiento de la superficie de apoyo; la porción colindante de la superficie de apoyo puede extenderse hacia abajo y hacia atrás; la porción colindante de la superficie de apoyo puede carecer de una disposición de sujeción lateral;

- una superficie de apoyo puede comprender una porción de la superficie inferior que se extiende hacia atrás desde una porción colindante de la superficie de apoyo hasta una superficie trasera de la placa;

- las únicas superficies de la placa que tienen una disposición de sujeción lateral pueden ser la porción de asiento de la superficie de apoyo y una superficie trasera;

- hacia atrás de una zona de conexión del vástago y la porción de corte, una porción de vástago puede extenderse de forma adicional hacia abajo o hacia abajo y hacia atrás; y

- una porción de vástago únicamente se extiende hacia abajo.

Si bien no se ha conocido que dichas placas tengan una configuración de enfriamiento, para la presente aplicación de alto avance se considera deseable. Especialmente cuando se usa el enfriamiento a alta presión para ayudar en la rotura de la viruta. En consecuencia, en algunas modalidades, en una vista en planta de la superficie de inclinación, en una superficie superior de la porción de vástago puede formarse una ranura de enfriamiento que se extiende hacia la superficie de inclinación. La ranura de enfriamiento puede abrirse hacia la superficie de inclinación. La ranura de enfriamiento puede abrirse hacia una superficie trasera de la placa ubicada en una superficie trasera opuesta a la superficie de relieve frontal.

Adicional a la explicación anterior, de acuerdo con un cuarto aspecto se proporciona una herramienta (por ejemplo, una cuchilla de tronzado) o un conjunto de herramientas (soporte de herramienta, herramienta y placa de acuerdo con cualquiera de los aspectos anteriores) para operaciones de tronzado de alto avance.

La herramienta puede formarse con una cavidad para sujetar la placa de tronzado. La herramienta puede tener, al menos debajo de la cavidad, un grosor de herramienta Tb, medido perpendicular a la dirección de corte, que es más estrecho que el ancho de corte de la placa. En algunas modalidades, se prefiere que toda la herramienta tenga un grosor de herramienta T^bque sea más estrecho que el ancho de corte de la placa.

La cavidad puede ser preferentemente una cavidad elástica (es decir, configurada para sujetar la placa de forma elástica sin un tornillo o abrazadera, lo que de esta manera permite un ancho de corte y/o ancho de herramienta más pequeños).

La cavidad elástica puede configurarse preferentemente para entrar en contacto únicamente con una superficie de apoyo y una superficie trasera de la placa. Dicho de otra manera, la herramienta puede carecer de cualquier elemento que se extienda sobre la cavidad de la herramienta.

Breve descripción de los dibujos

Para una mejor comprensión del objeto de la presente solicitud, y para mostrar cómo puede llevarse a cabo en la práctica, se hará referencia a continuación a los dibujos adjuntos, en los cuales:

La Figura 1A es una vista lateral de un conjunto de herramientas que realizan la mecanización esquemáticamente de una pieza de trabajo;

La Figura 1B es una vista en planta del conjunto de herramientas y la pieza de trabajo en la Figura 1A;

La Figura 1C es una vista frontal (también llamada vista frontal en dirección hacia atrás) del conjunto de herramientas en la Figura 1A sin la pieza de trabajo;

La Figura 2A es una primera vista en perspectiva lateral de la placa de corte del conjunto de herramientas en la Figura 1A;

La Figura 2B es una segunda vista en perspectiva lateral de la placa de corte en la Figura 2A;

La Figura 2C es una vista superior (también llamada vista en planta de la superficie de inclinación o una vista en dirección hacia abajo hacia la superficie de inclinación) de la placa de corte en la Figura 2A;

La Figura 2D es una vista frontal de la placa de corte en la Figura 2A (también llamada vista de la superficie frontal en dirección hacia atrás);

La Figura 2E es una vista superior de la placa de corte correspondiente a la vista en la Figura 2C;

La Figura 2F es una vista lateral de la placa de corte en la Figura 2A;

La Figura 2G es una vista inferior de la placa de corte en la Figura 2A; y

La Figura 2H es una vista trasera de la placa de corte en la Figura 2A.

Descripción detallada

Con referencia a las Figuras 1A a 1C, se ilustra un conjunto de herramientas ilustrativo 10 que comprende un soporte de herramienta 12, una herramienta 14, una placa de tronzado sólida 16 y una pieza de trabajo de acero 18 que se está mecanizando en la Figura 1A, con una viruta 20 que se muestra esquemáticamente.

A partir de las Figuras 1A y 1B, se entenderá, como es conocido en el arte, que se define una dirección de corte D^ccomo la dirección en la que la placa 16 se mueve hacia la pieza de trabajo 18. Esto podría definirse alternativamente como una dirección paralela a una superficie de inclinación 22 y hacia una superficie de relieve frontal 24 (Figura 1C) de la placa 16. Se define una dirección hacia atrás Dr opuesta a la dirección de corte (o dirección hacia adelante) Dc.

Una dirección hacia abajo D^dse define como dirigida desde la superficie de inclinación 22 hacia la porción de asiento de la superficie de apoyo 26. Se define una dirección hacia arriba Du opuesta a la dirección hacia abajo Dd. Para mayor claridad, se definen las direcciones lateral primera y segunda Ds-i, Ds2 como ortogonales a la dirección de corte D^c, la dirección hacia atrás D^r, la dirección hacia abajo D^dy la dirección hacia arriba D^u. Aunque, como se entenderá a partir de las siguientes figuras, las direcciones hacia dentro o hacia fuera de la placa con relación a las demás características de esta son más relevantes para comprender la geometría, y los nombres específicos “hacia arriba”, “hacia abajo” y “lateral” son únicamente por conveniencia. Como se conoce, dicho conjunto de herramientas 10 también puede operar boca abajo.

El conjunto de herramientas ilustrativo 10 mostrado, tiene una herramienta 14 que es una cuchilla de tronzado configurada para particularmente voladizos largos. En consecuencia, la herramienta 14 tiene un grosor de herramienta Tb que es menor que el ancho de corte Wc de la placa. En consecuencia, la herramienta 14 puede ingresar a la pieza de trabajo 18 hasta que, por ejemplo, la pieza de trabajo alcance el soporte de herramienta 12 (o no pueda mantenerse la estabilidad).

La herramienta 14 comprende una cavidad elástica 28 que únicamente contacta una superficie de apoyo 30 y una superficie trasera 32 de la placa 16.

Con referencia ahora a las Figuras 2A a 2H, la invención se describirá haciendo referencia a una geometría de la placa preferida pero no limitante.

La placa 16 comprende una porción de vástago 34 ilustrativo, pero no limitante, y una porción de corte 36. Como se muestra, separada de la porción de corte 36, la porción de vástago se extiende hacia abajo, en este ejemplo únicamente hacia abajo.

La placa 16 puede definirse como que comprende las siguientes superficies: una superficie de relieve frontal 24, una superficie trasera 32 ubicada opuesta a la superficie de relieve frontal 24, una superficie superior 38, una superficie de apoyo 30 ubicada opuesta a la superficie superior 38, y la primera y segunda superficies laterales 40, 42 que conectan la superficie de relieve frontal 24, la superficie trasera 32, la superficie superior 38 y la superficie de apoyo 30.

Como se muestra mejor en la Figura 2F, la superficie de relieve frontal 24 se extiende hacia abajo y hacia atrás desde la superficie de inclinación 22.

La superficie trasera 32 comprende una disposición de sujeción lateral trasera 44. Más precisamente, la disposición de sujeción lateral trasera 44 comprende una ranura trasera 46 con superficies de ranura lateral traseras opuestas 48, 50 que se extienden hacia dentro y hacia adelante (ver, por ejemplo, Figura 2C).

La superficie superior 38 puede dividirse teóricamente en la superficie de inclinación 22 en la porción de corte 36, y en una superficie superior del vástago 52.

La superficie de inclinación 22 comprende un borde de corte 54 y una disposición de formación de virutas 56 que tiene una única cavidad 58.

El borde de corte 54 comprende un subborde frontal 60, un primer subborde lateral izquierdo 62, un segundo subborde lateral derecho 64, un primer subborde de esquina convexa 66 que tiene un primer radio Ri y un segundo subborde de esquina convexa 68 que tiene un segundo radio R2.

Como se ejemplifica en este ejemplo no limitante, el subborde frontal 60 es recto en una vista en planta de la superficie de inclinación 22 (ver Figura 2C), se extiende perpendicularmente a la dirección de corte (ver Figura 2C), es recto en una vista de la superficie de relieve frontal en dirección hacia atrás (ver Figura 2D), y tiene un grosor uniforme Tf (ver Figura 2C). El grosor Tf refuerza, y de esta manera ofrece resistencia al subborde frontal 60, extendiendo la vida de la placa, incluso al realizar el corte a velocidades de avance más altas de lo normal en la dirección de corte D^c. Por lo tanto, el subborde frontal 60 puede considerarse en cierto sentido como tener una “superficie de apoyo” reforzada proporcionada con un grosor ampliado en una dirección paralela a la dirección de corte Dc.

Solo para mayor claridad, las extensiones arqueadas de cada uno de los primeros y segundos sub bordes de esquina convexos 66, 68 pueden formar un círculo imaginario Ci (únicamente se muestra uno en la Figura 2C) y el radio del círculo Cⁱproporciona los valores de los radios R1, R2.

Como se muestra con más detalle en la Figura 2C, el ancho de corte Wc se define desde un primer punto 82 del primer subborde de esquina convexa 66, hasta un segundo punto 84 del segundo subborde de esquina convexa 68. Las placas de acuerdo con el objeto de la presente solicitud tienen sub bordes frontales de ancho estrecho 60. Para los propósitos actuales, se define un subborde frontal de “ancho estrecho” 60 como aquel que tiene un ancho de corte menor o igual a 6 mm. Sin embargo, en algunas modalidades y para algunas aplicaciones, el ancho de corte del subborde frontal 60 puede ser más pequeño, tal como no mayor de 4 mm o preferentemente 3 mm. Si bien se desconoce cuál podría ser el límite inferior de una placa de tronzado tan estrecha en el futuro, actualmente se teoriza que el ancho de corte mínimo práctico es de 2 mm o mayor. El rango de valores actualmente preferido es de 2,5 mm a 4,5 mm. Dicho rango óptimo es un compromiso entre un tamaño mínimo de la placa que pueda soportar una carga de fuerza de corte sustancial y el deseo de que el ancho de corte sea lo más pequeño posible para reducir el material desperdiciado.

Una relación de aspecto superior Rt para el subborde frontal 60 se define como la relación entre el ancho de corte Wc y el grosor Tf, como se observa en una vista superior de la placa (Figura 2C); es decir, Rt = Wc / Tf. Una placa de acuerdo con el objeto de la presente solicitud tiene una relación de aspecto superior menor a 30; es decir, Rt ≤ 30.

La superficie superior del vástago 52 puede comprender una configuración de enfriamiento 70. La configuración de enfriamiento 70 puede comprender una ranura de enfriamiento 72. La ranura de enfriamiento 72 puede abrirse hacia la superficie de inclinación 22 en una abertura de enfriamiento del corte 74. La ranura de enfriamiento 72 puede abrirse hacia la superficie trasera 32 en una abertura trasera de enfriamiento 76.

La primera superficie lateral 40 puede comprender una primera superficie de relieve lateral 78 (Figura 2A). La primera superficie de relieve lateral 78 puede extenderse hacia atrás y hacia dentro desde la superficie de relieve frontal 24 (Figura 2G) y puede extenderse hacia abajo y hacia dentro desde la superficie de inclinación 22 (Figura 2D).

La segunda superficie lateral 42 puede comprender una segunda superficie de relieve lateral 80 (Figura 2A). La segunda superficie de relieve lateral 80 puede extenderse hacia atrás y hacia dentro desde la superficie de relieve frontal 24 (Figura 2G) y puede extenderse hacia abajo y hacia dentro desde la superficie de inclinación 22 (Figura 2D).

Con referencia a la Figura 2F, la superficie de apoyo 30 puede comprender una porción de asiento de la superficie de apoyo 26, una porción colindante de la superficie de apoyo 86 y una porción de la superficie inferior 88.

La porción de asiento de la superficie de apoyo 26 puede formarse con una disposición de sujeción lateral de apoyo 90 (Figura 2A). La disposición de sujeción lateral de apoyo 90 puede comprender una ranura de apoyo 92 y superficies de ranura laterales de apoyo que se extienden hacia dentro y hacia arriba 94, 96.

La porción colindante de la superficie de apoyo 86 proporciona una superficie contracolindante a la superficie trasera 32. Preferentemente, la porción colindante de la superficie de apoyo 86 carece de una disposición de sujeción lateral. Se entenderá, sin embargo, que existen posibilidades de ubicaciones alternativas para disposiciones de sujeción lateral, aunque menos preferidas. Cuáles son las opciones para tener proyecciones en lugar de ranuras. A continuación, se detallan los resultados de prueba de tronzado de ejemplo de una placa de tronzado de acuerdo con la invención y una placa comparativa que únicamente difiere en cuanto al grosor mínimo del subborde frontal T^fy los radios R1, R2.

En la prueba de tronzado, ambas placas estaban hechas del mismo material de grado, ambas tenían Wc = 4 mm, y la velocidad de corte Vc se estableció en 100 m/min. El desgaste máximo se definió como 0,25 mm.

La velocidad de avance F1 se estableció en condiciones normales para la placa comparativa (F1 = 0,18 mm/rev, que era ligeramente más grande que el grosor mínimo del subborde frontal de la misma, es decir, 0,115 mm, por lo que Rt = 4 mm / 0,115 mm = 34,78). La velocidad de avance F2 se estableció en lo que se espera que sean condiciones normales para la placa de acuerdo con la invención (F2 = 0,4 mm/rev, que era ligeramente más grande que el grosor mínimo del subborde frontal Tf de la misma, es decir, 0,3 mm, por lo tanto, Rt = 4 mm / 0,3 mm = 13,33).

Los radios Ri, R2 para la placa comparativa eran de 0,24 mm. Los radios Ri, R2 para la placa de acuerdo con la invención eran de 0,50 mm.

En la prueba, las dos placas comparativas probadas alcanzaron desgaste máximo después de 20 y 25 minutos, respectivamente. Las dos placas de acuerdo con la presente invención alcanzaron el desgaste máximo después de 100 y 110 minutos, respectivamente.

En consecuencia, hubo una mejora tremenda e inesperada en la vida útil de la herramienta para las placas de acuerdo con la presente invención, a pesar de que ambas placas fueron probadas en condiciones de operación normales.

En una prueba de ranurado de los mismos tipos de placas descritas anteriormente, la velocidad de corte Vc se estableció en 200 m/min y el avance para ambas se estableció en 0,4 mm/rev. En esta prueba, la placa de acuerdo con la presente invención realizó tres veces más ranuras que la placa comparativa.

Claims

REIVINDICACI0NES

1. Una placa de tronzado de ancho estrecho (16) que comprende:

una porción de vástago (34); y

una porción de corte (36) conectada a la porción de vástago (34) y que define una dirección de corte (D^c) desde la porción de vástago (34) hacia la porción de corte (36), y una dirección hacia atrás (Dr) opuesta a la dirección de corte (DC);

la porción de corte (36) que comprende:

una superficie de inclinación (22);

una superficie de apoyo (30) que comprende al menos una porción de asiento de la superficie de apoyo (26) ubicada debajo de la superficie de inclinación (22), una dirección hacia abajo (Dd) se define como dirigida desde la superficie de inclinación (22) hacia la porción de asiento de la superficie de apoyo (26); una superficie de relieve frontal (24) conectada a la superficie de inclinación (22) y la superficie de apoyo (30) y que es la superficie más adelantada de la porción de corte (36), la superficie de relieve frontal (24) se extiende hacia abajo desde la superficie de inclinación (22);

una primera superficie de relieve lateral (78) conectada a la superficie de relieve frontal (24) y la superficie de inclinación (22), la primera superficie de relieve lateral (78) se extiende hacia atrás desde la superficie de relieve frontal (24) y hacia abajo desde la superficie de inclinación (22);

una segunda superficie de relieve lateral (80) conectada a la superficie de relieve frontal (24) y la superficie de inclinación (22), la segunda superficie de relieve lateral (80) se extiende hacia atrás desde la superficie de relieve frontal (24) y hacia abajo desde la superficie de inclinación (22); y

un borde de corte (54);

el borde de corte (54) que comprende:

un subborde frontal reforzado (60) formado en la intersección de la superficie de inclinación (22) y la superficie de relieve frontal (24);

un primer subborde lateral (62) formado en una intersección de la superficie de inclinación (22) y la primera superficie de relieve lateral (78);

un segundo subborde lateral (64) formado en una intersección de la superficie de inclinación (22) y la segunda superficie de relieve lateral (80);

un primer subborde de esquina convexa (66) que conecta el subborde frontal (60) y el primer subborde lateral (62) y tiene un primer radio R1; y

un segundo subborde de esquina convexa (68) que conecta el subborde frontal (60) y el segundo subborde lateral (64) y que tiene un segundo radio R2;

la superficie de inclinación (22) que comprende una disposición de formación de virutas (56) ubicada hacia atrás del subborde frontal (60) y que se extiende hacia abajo o hacia abajo y hacia atrás desde el subborde frontal (60);

se define un ancho de corte Wc desde un primer punto (82) del primer subborde de esquina convexa (66) que está distal al segundo subborde de esquina convexa (68), hasta un segundo punto (84) del segundo subborde de esquina convexa (68) que está distal al primer subborde de esquina convexa (66);

se define un grosor mínimo del subborde frontal T^fdesde un punto más adelantado del subborde frontal hasta el punto más cercano de la intersección del subborde frontal (60) y la disposición de formación de virutas (56); caracterizado porque:

una relación de aspecto superior del subborde frontal, Rt = Wc / Tf, es menor que 30;

el ancho de corte W^ccumple la condición W^c≤ 6 mm; y

el grosor mínimo del subborde frontal T^fcumple la condición: T^f> 0,20 mm.

2. La placa de tronzado (16) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el ancho de corte Wc cumple la condición: 2,5 mm ≤ W^c≤ 4 mm.

3. La placa de tronzado (16) de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde el grosor mínimo del subborde frontal T^fcumple la condición: T^f> 0,25 mm.

4. La placa de tronzado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la porción de asiento de la superficie de apoyo (26) se extiende de forma paralela a la superficie de inclinación (22).

5. La placa de tronzado (16) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el subborde frontal (60) es recto en una vista en planta de la superficie de inclinación (22).

6. La placa de tronzado (16) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el subborde frontal (60) tiene un grosor uniforme.

7. La placa de tronzado (16) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde el primer radio Ri cumple la condición: R1 > 0,20 mm; y el segundo radio R2 cumple la condición: R2 > 0,20 mm; preferentemente el primer radio R1 cumple la condición: R1 > 0,30 mm; y el segundo radio R2 cumple la condición: R2 > 0,30 mm; con mayor preferencia, el primer radio R1 cumple la condición: R1 ≤ 0,60 mm; y el segundo radio R2 cumple la condición: R2 ≤ 0,60 mm; con la máxima preferencia, el primer radio R1 cumple la condición: R1 ≤ 0,45 mm; y el segundo radio R2 cumple la condición: R2 ≤ 0,45 mm.

8. La placa de tronzado (16) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde la placa (16) únicamente comprende un único borde de corte (54).

9. La placa de tronzado (16) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde, en una vista en planta de la superficie de inclinación (22), el ancho de corte Wc en el borde de corte (54) es la dimensión más grande de la placa de tronzado (16) perpendicular a la dirección de corte (D^c).

10. La placa de tronzado (16) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde la disposición de formación de virutas (56) comprende únicamente una única cavidad (58).

11. La placa de tronzado (16) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en donde la superficie de apoyo (30) se forma con una disposición de sujeción lateral de apoyo (90); preferentemente la disposición de sujeción lateral de apoyo (90) se encuentra en la porción de asiento de la superficie de apoyo (26).

12. La placa de tronzado (16) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en donde una superficie trasera (32) de la placa (16) comprende una disposición de sujeción lateral trasera (44).

13. La placa de tronzado (16) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en donde la superficie de apoyo (30) comprende una porción colindante de la superficie de apoyo (86) que se extiende hacia abajo desde la porción de asiento de la superficie de apoyo (26); preferentemente la porción colindante de la superficie de apoyo (86) se extiende hacia abajo y hacia atrás.

14. La placa de tronzado (16) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en donde las únicas superficies de la placa (16) que tienen una disposición de sujeción lateral (44, 90) son la porción de asiento de la superficie de apoyo (26) y una superficie trasera (32).

15. La placa de tronzado (16) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en donde la placa (16) tiene una construcción sólida.