MXPA04012957A - Inserto de perforacion de punto recto. - Google Patents

Inserto de perforacion de punto recto.

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Abstract

Se proporciona un inserto (35) de una herramienta de corte que tiene una geometria de punto recto especializada en el centro del inserto (35) . El inserto (35) comprende una porcion (64) de corte de punto recto y una porcion (74) de corte de cuchilla.

Description

- INSERTO DE PERFORACIÓN DE PUNTO RECTO CAMPO TECNICO Esta solicitud reclama, el beneficio de la solicitud provisional de E.U.A. No. de Serie 60/391,797 presentada el 27 de junio- del 2002, incorporada en la presente como referencia. La presente invención se relaciona generalmente con un inserto cortador que se va a colocar en" un sujetador de herramienta para taladrar orificios en .metales. Más especificamente, la invención se relaciona con un inserto de herramienta cortante que tiene una geometría de punto recto especializada en el centro del inserto la cual . facilita el corte de piezas de trabajo, por ejemplo de piezas de trabajo' relativamente más delgadas y piezas de, trabajo que están' a- una distancia de- la máquina cortadora .
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓ · - , , ' Los sistemas " de perforación se utilizan - frecuentemente para proporcionar orificios cilindricos en piezas de trabajo metálicas. La acción cortante o de perforación del sistema ' de perforación se puede llevar a cabo por una "herramienta de ' perforación alargada y sustancialmente cilindrica, tal como una ' combinación de un sujetador de herramienta y un inserto^ de perforación, el cual se une selec ivamente al mismo. Tal distribución después- se puede utilizar en una aplicación en donde un ' extremo del sujetador de herramienta se monta de manera segura en un aparato impulsor, el cual hace girar al sujetador alrededor de su eje longitudinal. En el extremo opuesto del' sujetador de herramienta alargada, el inserto cortante hace contacto con el material que se va a cortar. De manera alternativa, - la . pieza : de trabajo se puede elaborar ¦ para que gire . en relación al sujetador y al inserto cortante, de manera que al colocar el sujetador en el depósito 'trasero de un torno o similar. Además, la herramienta' y la pieza de trabajo se pueden hacer que giren una en relación a la otra. El uso de insertos cortantes permite el cambio rápido del inserto ante el desgaste de las superficies cortantes en vez de toda la herramienta, y permite que se utilice una herramienta para una diversidad de aplicaciones de perforación diferentes simplemente al cambiar el inserto y no la totalidad del - montaje de perforación. - No obstante, una- aplicación particular la cual proporciona problemas para las herramientas cortantes de la técnica anterior involucra orificios de perforación a través de la porción de nervadura de las vigas en I de - - acero estructurales, por ejemplo. Los rebordes de una viga en I requieren que "la herramienta llegue a una distancia significativa de la nervadura o el alma de la viga en I. La distancia de alcance puede provocar un problema de inestabilidad grave para la herramienta cuando intenta cortar un orificio a través del alma. Como un resultado, la herramienta puede oscilar o "caminar" lo que resulta en un orificio de tamaño excesivo, un corrimiento, la formación de un abocardado o un orificio fuera de lugar. Otro problema es que el alma en estas aplicaciones típicamente es relativamente delgada. Durante el procedimiento de perforación, la presión de perforación empuja contra la pared delgada, del material lo que. permite que se doble. Conforme la herramienta rompe a través del material, el material regresa rápidamente a su posición original, lo que resulta en un orificio de conformación irregular. Otro problema adicional que se presenta por estas aplicaciones o aplicaciones ~ similares es que -. se produce un corrimiento grande en el lado trasero del material . Conforme la herramienta rompe a través del material, la presión de taladrado acumulada provoc que la herramienta se abalance a través del orificio perforado lo que resulta en la creación de una rebaba en el lado trasero del material . Esto típicamente requiere un procedimiento de desbarbado adicional a la operación del- maquinado con el fin de - - eliminar la rebaba! En- tales aplicaciones, por ejemplo con acero estructural, es crítico que no sólo el orificio sea redondo sino que no exista una rebaba que interfiera entre las superficies alineadas de las vigas y las placas conectoras las cuales deben estar planas cuando se van a unir. Una rebaba puede generar una longitud de unión inapropiada y también disminuir la resistencia de la conexión al impedir una precarga adecuada del suj etador utilizado para unir las vigas.
DESCRIPCIÓN BREVE DE LA INVENCIÓ La presente invención proporciona un inserto de punto recto para una herramienta de perforación la cual tiene estabilidad aumentada y reduce el abalanzado de la herramienta cuando realiza una perforación pasante. Estas y otras ventajas.de la presente invención se proporcionan por un inserto de perforación que comprende un cuerpo de inserto de perforación que tiene por lo menos un primer lado y un segundo lado, en donde el primer lado del cuerpo de perforación comprende una superficie generalmente plana, en donde el segundo, lado comprende una primera porción cortante conformada sobre un primer diámetro de inserto y una segunda porción cortante conformada sobre un segundo diámetro de inserto, en donde la primera porción cortante - - comprende por lo menos dos bordes cortantes que conforman un ángulo incluido primario y en donde los bordes cortantes de la primera porción cortante se extienden desde extremos opuestos de un' punto de escoplo al primer diámetro de inserto, en donde la segunda porción cortante comprende ' por lo menos dos bordes cortantes que conforman un ángulo secundario, en dónde los bordes cortantes de la segunda porción cortante se extienden desde el primer diámetro de inserto al segundo diámetro de inserto. Estas y otras ventajas de la presente invención también se proporcionan por un montaje de herramienta de perforación que comprende un sujetador que tiene un primero y segundo extremos y un eje rotacional, en donde el segundo extremo está adaptado para ser unido fijamente en una perforadora, y , un primer extremo comprende una ranura sujetadora que tiene una superficie de - aloj amiento inferior sobre por lo menos una porción de la ranura sujetadora, la ranura sujetadora también incluye un resalto de ubicación que se extiende desde la superficie de' alojamiento inferior; y un cuerpo de inserto de perforación que tiene por lo menos un" primer lado y un segundo- lado, en donde el primer lado del cuerpo de perforación comprende una superficie generalmente plana,- en donde el segundo lado comprende una primera porción cortante conformada sobre un primer diámetro de. inserto, y una segunda porción cortante conformada, sobre un segundo diámetro de inserto, en donde la primera porción cortante comprende por. lo- menos dos bordes cortantes que forman un ángulo incluido- primario y en donde los bordes cortantes de la primera porción cortante se extienden desde extremos opuestos de un punto ¦ de escoplo al primer diámetro de inserto, en donde la segunda porción cortante comprende por lo menos dos bordes cortantes que conforman un ángulo secundario, en donde los bordes cortantes de la segunda porción cortante se extienden desde el primer : diámetro de inserto al segundo diámetro de inserto y en donde el primer lado está adaptado para tener po lo menos una porción del mismo colocado en la ranura sujetadora en acoplamiento de alojamiento o apoyo con la superficie de alojamiento inferior y que incluye una ranura de ubicación formada en el primer lado del cuerpo de inserto de perforación el cual coopera con el resalto de ubicación de la superficie .de alojamiento inferior para permitir que .el inserto se aloje contra la superficie de alojamiento .inferior. ¦ . " BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS . La invención y los desarrollos de la misma se describen con mayor detalle en. lo siguiente por medio de las modalidades con referencia a los dibujos, en los - - cuales : la figura 1 es una vista de montaje despiezada del montaje de herramienta de. perforación de acuerdo con una modalidad" preferida; - la figura 2 es una vista en perspectiva parcial de un suj etador, asociado con el montaje; ¦ las, figuras 3A-3D son - una variedad de piezas diferentes de un inserto de acuerdo con una primera modalidad de la-, presente invención que tiene un ángulo incluido secundario de 180°; y las -figuras 4A-4D son una variedad de vistas diferentes de un inserto de acuerdo con una segunda modalidad" de la presente invención q e tiene un ángulo incluido secundario menor de 180°.
, DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Regresando ahora a una modalidad preferida de la invención, la figura.1 ilustra un montaje 10 de herramienta de- perforación indicado de manera general. El montaje 10 de herramienta de perforación comprende un sujetador 12, el cual tiene -un cuerpo 14 y una porción 16 de cabeza asociada con el mismo. En la modalidad preferida, el sujetador 12 tiene,- en general, una forma cilindrica con un primer extremo 20 y un segundo extremo 22. Como se muestra en la - - figura 2, el primer extremo 20 del sujetador 12 tiene una ranura 30 de sujeción o sujetadora la cual se puede extender a través .· de todo el diámetro de la porción 16 de cabeza o por lo menos sobre una porción central de la misma en una ubicación general del eje- 18 rotacional del sujetador 12. La ranura 30 sujetadora tiene una pared 32 inferior. colocada en orientación sustancialmente perpendicular en relación al eje 18 rotacional del sujetador 12. En la modalidad preferida, el montaje 10 puede incluir además un resalto de ubicación o un perno 24 pasador el cual se coloca precisamente con respecto al eje 18 y se extiende desde la pared 32 inferior de la ranura 30 sujetadora. El perno 24 se puede colocar dentro de un orificio 26 que se extiende de manera descendente desde la pared 32 inferior de la ranura 30 a lo largo del eje 18 - de cuerpo sujetador en una relación de ajuste a presión con el perno 24 de posición. De manera alternativa, el resalto de ubicación en el cual, en la modalidad preferida comprende al perno 24, se puede configurar de otra manera para obtener la funcionalidad correspondiente del perno 24, tal como un miembro integral que se extiende desde la pared 32 inferior. Dentro de la ranura 30 sujetadora, se colocan con precisión un inserto 35 de perforación- con respecto al sujetador 12 para realizar la función de perforación deseada junto con el mismo. Como se describirá . ¦posteriormente con mayor detalle, el- inserto -35 tiene una geometría de punto recto que- comprende una pluralidad de superficies cortantes las cuales se colocan con - precisión con respecto al eje 18 del sujetador 12. para minimizar errores en la Operación de perforación resultante utilizando, el montaje 10. ' - De manera más particular, la modalidad preferida del, sujetador 12 se muestra e la figura 2 y se puede configurar para incluir en su primer extremo 20 un par de brazos 34 de sujeción los, cuales se extienden alrededor de la ranura 30 'sujetadora. .Los. brazos 34 de sujeción preferiblemente incluye aberturas 36 las cuales alojan tornillos 38 (véase la figura 1) para asegurar el inserto 35 de perforación en su posición dentro de la ranura 30 sujetadora. En la configuración preferida, los orificios 36 están roscados para permitir el acoplamiento del tornillo 3,8 y coinciden con los orificios para tornillo que se forman en el insertó 35 de perforación de una manera predeterminada para colocar con precisión el inserto de perforación en una ubicación predeterminada dentro de la ranura 30 sujetadora, como se describirá con mayor detalle. Cada uno de los brazos 34 de sujeción también puede incluir un orificio- de ventilación 28 de lubricación el cual permite la aplicación y flujo de lubricación adyacente- a las superficies cortantes del inserto de perforación para - facilitar la operación de perforación. Los brazos 34 de sujeción también pueden incluir superficies inclinadas o curvadas las cuales facilitan' la' separación del chip vía ranuras 37 de evacuación de chip en cada lado del sujetador 12. La superficie 32 de alojamiento también se muestra diseñada como una superficie plana, la cual corresponde a la porción inferior plana del inserto 35 de perforación preferido, aunque se pueden utilizar otras configu aciones de la superficie 32 inferior y se contemplan en la presente. Regresando a las figuras 3A-3D, se muestra una primera modalidad del inserto 35 de perforación de punto recto. El inserto 35 de perforación de punto recto es una cuchilla de perforación , de tipo espada con bordes 60 laterales que incluye márgenes 63 de la cuchilla que generalmente están paralelos al eje . rotacional 18 del sujetador 12 una vez que el inserto 35 se- coloca y fija con el sujetador 12. Cuando se asegura con el sujetador 12, el inserto 35 de perforación también tendrá un eje rotacional, el cual de manera deseable es coaxial con el eje 18 del sujetador 12. El inserto 35 de perforación también tendrá una anchura 71 la cual, cuando se hace girar con el sujetador 12, conforma un diámetro 71 exterior de la herramienta ensamblada. El -inserto 35 de perforación comprende una primera porción - 64 cortante recta que tiene un diámetro menor o un diámetro 61 recto y una segunda porción 74 cortante de cuchilla que . tiene un diámetro mayor o un diámetro^ de cuchilla equivalente a la anchura 71 de inserto . La- porción 64 cortante recta incluye bordes 66 cortantes sobre su superficie superior en una conformación de forma en V que tiene un primer ángulo T o ángulo incluido primario. Los bordes 66 cortantes se conforman sobre planos paralelos en lados opuestos del inserto 35 de perforación y se extienden generalmente de manera radial hacia adentro y terminan en extremos opuestos de un escoplo 90 que se forma a través de la nervadura 92 del inserto 35. Los bordes 66 cortantes se extienden a lo largo de planos paralelos generalmente de manera radial hacia afuera al diámetro 61 recto. Para la mayor parte de las aplicaciones, el mejor .funcionamiento se obtiene cuando el diámetro 61 recto generalmente es de la mitad a un cuarto del tamaño del diámetro 71 de cuchilla. No obstante, se contempla que también se pueden utilizar otras proporciones y que el diámetro 61 recto .no se considere limitado a alguna proporción particular con respecto al diámetro 71 de cuchilla. La segunda porción 74 cortante de cuchillas incluye bordes 76 cortantes sobre su superficie superior. Los bordes 76 cortantes pueden ser perpendiculares al eje - - rotacional . y tienen un ángulo7 de 180o-, como se muestra en ' las figuras 3A-3D o en una forma de V que tiene un segundo ángulo F o ángulo incluido secundario, como se muestra en las figuras 4A-4D..Los bordes 76 cortantes se conforman en planos . paralelos sobre lados opuestos del inserto 35 de perforación y se extienden generalmente de manera radial hacia afuera desde el diámetro 61 recto del diámetro 71 de cuchilla. - Los bordes 66, 76 cortantes pueden incluir una pluralidad de componentes cortantes los cuales cooperan juntos para proporcionar la superficie 66 cortante deseada para el material o la aplicación de perforación. Estos componentes cortantes pueden incluir, pero no .se limitan a elementos que rompen virutas, broches de esquina, radio de esquina, -tratamientos de borde, etcétera. , En general, el inserto 35 está diseñado para cortarse cuando es impulsado rotacionalmente junto con el sujetador 12 en una dirección predeterminada, y no es reversible, aunque las configuraciones de . la cuchilla perforadora se conocen por los .expertos en la técnica y se pueden utilizar junto con la presente invención, si así se desea. El inserto 35 de perforación de manera preferible y adicional incluye aberturas 70, las cuales cooperan con las aberturas 36 en los brazos 34 de- sujeción para asegurar el inserto 35 dentro de la ranura 30 sujetadora y alojarla - - contra la superficie 32 de - alojamiento. De manera adicional, cada una de las aberturas 36 y 70 se forman preferiblemente con porciones avellanadas conformadas como una superficie de- apoyo adaptada para estar acoplado por una superficie ahusada correspondiente o similar en los tornillos u" otro mecanismo .38 de sujeción. La cabeza de sujeción agrandada de los tornillos 38 pueden ser de cualquier forma conveniente, por ejemplo cónica, en forma de esfera o en alguna otra forma que corresponda con las superficies similares en el sujetador 12 de herramienta y el inserto 35. ,De una manera típica, mediante desviación de los ejes de las aberturas 36 y 70, ante el inserto 35 de aseguramiento dentro de . la ranura .30 por medio' de los tornillo 38, la porción 59 inferior plana del inserto 35 será impulsada de manera descendente contra la superficie 32 de alojamiento. El inserto 35 puede incluir una ranura 65 de ubicación .la cual permite colocar el perno 34 de ubicación en la misma. Esta conexión se describe adicionalmente en la Patente de E.U.A. No. 5,957,635 en copropiedad, la cual se incorpora en la presente como referencia. En operación, la porción 64 cortante recta, o escariador, se acopl de manera activa al material que se va cortar y ayuda a centrar la herramienta durante el corte inicial . Conforme el escariador 64 se conforma en un - - diámetro 61 menor o diámetro recto que es más pequeño que el' diámetro 71 mayor o la anchura de la herramienta 10 cortante, existe menor' deflexión-, de la pieza de trabajo cuando se acopla el escariador .64. Cuando el escariador 64 se rompe a través del lado opuesto de - la pieza de trabajo, se libera una porción significativa de presión de perforación acumulada. Además, los márgenes 63 del inserto 35 de perforación típicamente están acoplados por completo con el _ diámetro del orificio material en el momento en el que el escariador 64 sobresale a través del lado opuesto de la pieza ¦ de trabajo - lo. cual proporciona .estabilidad adicional a la operación cortante. Por lo tanto, se retiene la estabilidad de la herramienta 10 cortante y los bordes 76 cortantes secundarios o de cuchilla en efecto muelen el material de la pieza -de trabajo remanente en el orificio. La reducción en la presión de perforación acumulada también resulta en una reducción significativa de abalanzado cuando se completa la perforación del orificio, lo "que resulta en una minimización de la creación. de rebabas inaceptables. .Regresando a las figuras 4A-4D, se muestra una segunda modalidad del' inserto 35' de perforación de punto recto. El inserto 35' de perforación es- similar al inserto 35 de perforación, -excepto que el inserto 35 de perforación, comprende una segunda porción 741 cortante de cuchilla que tiene un ángulo F incluido secundario el cual es menor de 180°. y el diámetro 61' recto' es aproximadamente un cuarto del tamaño. del diámetro 71 de cuchilla. Se contempla que el.' inserto de perforación 35, 35' se "elabore de un material metálico sinterizado duro tal como carburo, cerametal, material cerámico, diamante monocristalino , y policristalino o nitruro de boro. No obstante, el inserto de perforación también puede estar constituido de acero de alta velocidad. Aunque la presente invención, se ha descrito en lo anterio con detalle, la misma se presenta a modo de ilustración y ejemplo únicamente, y no se pretende que se considere como una limitación de la presente invención. En consecuencia, el alcance " y contenido de la presente invención se va a definir únicamente por los términos de las reivindicaciones anexas.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un' inserto de, perforación que comprende: un cuerpo de inserto de perforación que comprende un primer extremo, un segundo extremo, un par de superficies de conexión conformadas generalmente paralelas entre sí en lados opuestos del cuerpo de inserto de perforación, y un par de márgenes que se extienden desde el primer extremo al segundo extremo y que conforman un diámetro exterior del cuerpo de inserto de perforación; en donde el primer extremo del cuerpo de perforación comprende una superficie generalmente plana que tiene por lo menos un rebajo conformado en el primer extremo, en donde el segundo extremo comprende una primera porción cortante conformada sobre un primer diámetro de inserto y una segunda porción cortante -conformada sobre un segundo diámetro de inserto que corresponde generalmente al diámetro exterior del cuerpo de inserto de perforación: en donde la primera porción cortante comprende por lo menos dos bordes cortantes que conforman un ángulo incluido primario y en donde los bordes cortantes de la primera porción cortante se extienden desde extremos opuestos de un punto de escoplo a un primer diámetro de inserto, en donde la segunda porción cortante comprende por lo menos dos bordes cortantes que conforman un ángulo secundario, en donde los bordes cortantes de la segunda porción cortante están adyacentes hacia y: desde un borde cortante continuo con los bordes cortantes de la primera porción cortante, y en donde los bordes cortantes de la segunda porción cortante se extienden desde el primer diámetro de inserto al segundo diámetro de inserto.
2. El inserto de perforación de la reivindicación 1, en donde se conforman por lo menos dos bordes ' cortantes de la primera porción cortante, transversales entre sí en planos paralelos .
3. El inserto de perforación de la réivindicación 1, en donde se conforman por lo menos dos bordes cortantes de la segunda porción cortante transversales entre sí en planos paralelos . ,
4. El inserto de perforación de la reivindicación 1, que comprende además una abertura conformada a través del cuerpo de perforación.
5. . El' inserto de perforación de la reivindicación 1, -que comprende además una pluralidad de aberturas conformadas a través del cuerpo de perforación.
6. El inserto de perforación de la reivindicación 1, en. donde cada nervadura delgada de la primera porción cortante se extiende radialmente hacia fuera, al borde del primer diámetro de inserto y radialmente hacia adentro al extremo del escoplo.
7. El inserto ·¦ de perforación ' de la reivindicación 1,· en donde el ángulo secundario es un ángulo incluido menor de 180° ÷
8. El inserto de perforación de la reivindicación 1, en donde el ángulo secundario generalmente' es de 180°.
9. El - inserto de · perforación de la reivindicación ' 1 , en donde el cuerpo de inserto de perforación está comprendido de un material duro metálico sinterizado. ' ¦
10. El inserto de perforación de la reivindicación 1, en donde el cuerpo de inserto de perforación está comprendido de un material que . se selecciona del grupo que consiste de carburo, ceraraetal , material cerámico, diamante monocristalino y policristalino y nitruro.de boro.
11. El inserto de .perforación de la reivindicación 1, en donde el cuerpo , del inserto de perforación está comprendido de acero de alta velocidad.
12. Un montaje de herramienta de perforación que comprende: un sujetador que tiene un primero y segundo extremos y un eje rotacional, en donde el segundo extremo está adaptado para ser unido fijamente en una perforadora, y el primer extremo comprende " una ranura sujetadora que tiene -una superficie de alojamiento inferior sobre por lo ' menos una porción de la ranura - sujetadora, la ranura sujetadora también incluye un resalto de ubicación que se extiende desde la superficie de alojamiento inferior; un cuerpo de' inserto de perforación que comprende un primer extremo, un segundo extremo, un par de superficies de conexión conformadas generalmente paralelas entre sí sobre lados' opuestos del cuerpo de inserto de perforación, y un par de márgenes que se extienden desde el primer extremo al segundo extremo y que conforman un diámetro exterior del cuerpo de inserto de perforación; en donde el primer extremo del cuerpo de perforación comprende una superficie generalmente plana que tiene por lo menos un rebajo conformado en el primer extremo, en donde el segundo extremo comprende una primera porción cortante conformada ; sobre un primer diámetro de inserto, y una segunda porción cortante ..conformada sobre un segundo diámetro de inserto que corresponde generalmente al diámetro exterior del cuerpo de inserto de perforación, en donde la primera , porción cortante comprende por lo menos dos bordes cortantes que conforman un .ángulo incluido primario y en donde los bordes cortantes de la primera porción cortante se extienden desde extremos opuestos de un punto de escoplo al primer diámetro de inserto, en donde la segunda porción cortante comprende por lo menos dos bordes cortantes que conforman un ángulo secundario,' en donde , los bordes cortantes de la segunda porción cortante están adyacentes y forman un borde cortante continuo con los bordes cortantes de la primera porción cortante, y en donde los bordes cortantes de la segunda porción cortante se extienden desde el primer diámetro de inserto al segundo diámetro de inserto, y en donde el primer extremo está adaptado para tener por lo menos una porción del mismo colocado en la ranura sujetadora en ; el acoplamiento de alojamiento con la superficie de alojamiento' inferior y que incluye una ranura de ubicación conformada en el primer extremo del cuerpo de inserto de perforació el cual coopera con el resalto de ubicación de la superficie de alojamiento inferior para permitir que el inserto se apoye contra la superficie de alojamiento inferior.
13. ' El montaje de herramienta de perforación de la reivindicación.12, en donde el ángulo secundario es un ángulo incluido menor de 180° .
14. El montaje de herramienta de perforación de la reivindicación .12, en done el ángulo secundario generalmente es de 180° .
15. El montaje de herramienta de perforación de la reivindicación 12, en donde se conforman - por lo menos dos bordes cortantes de la primera porción cortante transversales entre sí sobre planos paralelos. 16.- . El montaje de herramienta de perforación de la reivindicación 12, en donde por lo menos dos bordes cortantes de la segunda porción cortante' se conforman transversales entre sí sobre planos paralelos. 17. El montaje de herramienta de perforación de la reivindicación 12, que comprende además una pluralidad de aberturas conformadas a través del par de superficies de conexión del cuerpo de perforación. 18. El montaje de herramienta de perforación de la reivindicación 17, que comprende además una pluralidad de sujetadores, en donde un sujetador de la pluralidad de sujetadores se coloca a través de cada abertura de la pluralidad de aberturas de manera que asegura el cuerpo de perforación al sujetador. 19. El montaje de herramienta de perforación de la reivindicación 12, en donde cada nervadura delgada de la primera porción cortante se extiende radialmente hacia fuera al borde del primer diámetro de inserto y radialmente hacia adentro al extremo del escoplo. ·
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