MXPA06004019A - Pieza cortante para fresado frontal a elevada alimentacion - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a una pieza cortante, que comprende:una superficie superior que comprende por lo menos cuatro bordes cortantes convexos;una superficie inferior con un perímetro que es menor que el perímetro de la superficie superior;por lo menos una superficie libre cónica, adyacente a por lo menos uno de los bordes cortantes convexos, que se extiende entre la superficie superior y la superficie inferior;y esquinas de nariz que conectan por lo menos los cuatro bordes cortantes convexos, en donde cada borde cortante convexo comprende un arco circular con un radio mayor o igual a dos veces un radio del círculo más grande que puede inscribirse en la superficie superior.

Description

PIEZA CORTANTE PARA FRESADO FRONTAL A ELEVADA ALIMENTACIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente descripción se dirige a una pieza cortante. La pieza o accesorio cortante muestra una combinación de resistencia favorable en el borde cortante y geometría única del borde cortante, permitiendo así operaciones de fresado a velocidades de alimentación relativamente elevadas y puede ser útil en fresado frontal, fresado de ranuras, fresado por penetración y formación de desniveles.

DESCRIPCIÓN DEL ANTECEDENTE DE LA INVENCIÓN Los métodos .de maquinado tradicionales, que son los principales medios para quitar metal de las piezas de trabajo, pueden ser los métodos de maquinado con corte de viruta (como puede ser el fresado, perforación, torno, mandrilado, avellanado y aterrajado) y los métodos de maquinado abrasivo (como puede ser el lijado, rectificación y pulimentación) . Un proceso de mecanización por corte de virutas como este, el fresado frontal, puede ser útil para producir una superficie generalmente plana sobre una pieza de trabajo. Una herramienta para fresado frontal o "fresa de refrentar" es así denominada porque la superficie plana de la pieza de trabajo se produce por acción de la cara de la herramienta, aunque el diámetro exterior o borde cortante biselado retira la mayor parte del material para labrar. En una aplicación común, una herramienta fresa consiste en diversas piezas cortantes que pueden ser impulsadas por un huso en un eje colocado perpendicular a la superficie que se refrenta. ASM handbook, Volumen 16, "Machine" (ASM Intern. 1989) p. 311.

Una herramienta fresadora produce virutas con espesor variable. El espesor de las virutas puede utilizarse para calcular la carga máxima por longitud unitaria que se ejerce sobre' los bordes de una herramienta para refrentar. Normalmente se utiliza un espesor promedio de la viruta en estos cálculos. El espesor promedio de la viruta se puede calcular y varía con el ángulo de avance de la pieza cortante para la misma velocidad de alimentación del material. Como un ejemplo de una pieza de forma prácticamente cuadrada que tenga cuatro bordes cortantes idénticos, un ángulo de avance más grande produce un espesor promedio de las virutas más grande durante el maquinado, mientras que un ángulo de avance más pequeño produce virutas con espesores más pequeños en promedio. Un ejemplo de la variación del espesor promedio de las virutas con ángulo de avance de la pieza se muestra en la Figura 1. La Figura 1 muestra una comparación de un maquinado con pieza de forma cuadrada idéntico con avance de ángulos de 90°, 75° y 45°. Como se indica en la Figura 1, a medida que el ángulo de avance aumenta de 45° en la Figura 1 (a) a 75° en la Figura 1 (b) hasta 90° en la Figura 1 (c) , el espesor promedio de la viruta (hm) aumenta desde 0.71 veces la alimentación por diente del portador ("Fz") hasta 0.97 x Fz, hasta Fz. En un sentido más general, el espesor de la viruta para una pieza cortante de forma cuadrada, o cualquier otra pieza que tenga un borde cortante lineal que se utilice en una herramienta para refrentar, se puede calcular utilizando la ecuación hm =fz x sin (K) , donde hm es el espesor promedio de las virutas y K es el ángulo de avance medido en la forma que se muestra en la Figura 1.

La Figura 1 indica que la longitud del borde cortante ocupado, cuando se utiliza un ángulo de avance de 90° es más corto entre estas variaciones que se muestran en la Figura 1, mientras que la longitud del borde cortante ocupado es más larga cuando el ángulo de avance es de 45°. Esto significa que el fresado frontal que utilice un ángulo de avance de 90° produce más carga, es decir, mayor esfuerzo, en el borde cortante por longitud unitaria en comparación con el fresado que utilice un ángulo de avance de 45°, para la misma profundidad del corte. Un promedio de carga reductora en el borde cortante por longitud unitaria es aquella carga reducida que permite emplear una velocidad de alimentación mayor por diente o mella en la operación de fresado y aumenta la vida útil de la herramienta. Así pues, para reducir los esfuerzos promedio de la carga en el borde cortante ocupado, es evidentemente una ventajada utilizar un ángulo de avance más pequeño.

Las piezas cortantes de forma cuadrada se utilizan comúnmente en fresado frontal y de penetración porque son resistentes, se pueden ajustar y tienen múltiples bordes cortantes. Las piezas que tienen una forma considerablemente cuadrada o que tienen cuatro bordes cortantes se describen, por ejemplo, en las Patentes US Nos. 5,951,212, y 5,454,670, la Solicitud US Publicada No. US 2000/0098049, la Referencia Japonesa No. 08174327 y la Publicación del PCT WO 96/35538. Una peculiaridad común de las piezas descritas en estas referencias es la combinación de cuatro bordes cortantes rectos y una superficie de separación o salida de las virutas plana o plana o biselar por debajo de cada borde cortante.

No obstante, es bien sabido que las piezas de forma redonda tienen el borde cortante más resistente. Además, las piezas de forma redonda proporcionan una combinación más favorable de resistencia máxima de las esquinas, buena capacidad para eliminar el material, resistencia mecánica al choque y distribución térmica. Como tales, las piezas para fresado frontal de forma redonda se utilizan muchas veces para aplicaciones de maquinado más existentes, como aquellas que involucran materiales difíciles de cortar, materiales duros, materiales termo-resistentes, titanio, etcétera. En el fresado frontal que utiliza una pieza cortante de forma redonda, el ángulo de avance y la medica del borde cortante ocupado variará con la profundidad del corte, como se muestra en la Figura 2. El espesor promedio de las virutas producidas por una pieza de forma redonda se puede calcular aproximadamente utilizando la siguiente ecuación (I) : en donde hm es el espesor promedio de las virutas, fz es la alimentación por diente de una maquina fresadora, R es el radio de la pieza cortante de forma redonda y doc es la profundidad del corte. La ecuación anterior indica que cuando se corta con una pieza de forma redonda, el espesor de las virutas varía con la profundidad del corte. Por el contrario cuando se hace el corte utilizando una pieza de forma cuadrada o cualquier pieza que tenga un borde cortante lineal, el espesor de las virutas no cambia con el cambio de la profundidad del cote si el ángulo de avance sigue siendo el mismo (ver la Figura 1) .

Más aún, para la misma profundidad de corte, un radio más grande de una pieza de forma redonda siempre corresponde a una porción más grande de borde cortante que ocupa la pieza de trabajo, como se muestra en la Figura 3, reduciendo de este modo la carga promedio del esfuerzo por longitud unitaria en el borde cortante. Esto, a su vez, permite el uso de mayores velocidades de alimentación durante el fresado sin perdida de la calidad. No obstante, una limitación de una pieza cortante de forma redonda radica en que a mayor radio mayor la pieza cortante. Es difícil utilizar completamente las ventajas que proporcionan las piezas redondas de radio cada vez más grande en las aplicaciones de maquinado tradicionales debido a su tamaño.

Por consiguiente, para superar los problemas de la carga del borde cortante que pueden encontrarse en el fresado frontal con ángulos de avance grandes, existe la necesidad de un diseño mejorado de pieza cortante que permita velocidades de alimentación significativamente aumentadas durante las operaciones de fresado frontal conservando a la vez la misma vida útil de la herramienta o mayor de las piezas cortantes. Así mismo, sería conveniente una nueva pieza cortante que sea semejante a una pieza de forma redonda en cuanto a que muestre resistencia favorable del borde cortante, pero también sea semejante a una pieza de forma cuadrada para que incluya múltiples bordes cortantes, se pueda graduar y también permita una velocidad elevada de alimentación y propiedades favorables de desgaste.

COMPENDIO Para solucionar las necesidades anteriores, la presente descripción proporciona una pieza cortante para operaciones de fresado, como puede ser las operaciones de fresado frontal, fresado de ranuras, fresado por penetración y operaciones de formación de desniveles. La pieza cortante muestra una combinación de resistencia favorable del borde cortante y geometría única del borde cortante permitiendo de este modo operaciones de fresado a velocidades de alimentación relativamente altas. La pieza cortante incluye por lo menos cuatro bordes cortantes convexos. Algunas modalidades de las piezas cortantes cuadradas tendrán cuatro bordes cortantes convexos que pueden estar conectados por esquinas salientes. El borde cortante convexo puede consistir en por lo menos un arco circular, una parte de una elipse, una parte de una parábola, una curva de línea suave, de múltiples segmentos, una línea recta o combinaciones de estas. Cuando el borde cortante convexo consiste en un arco circular, el arco circular puede tener un radio mayor que o igual a dos veces un radio del círculo más grande que puede estar inscrito en la superficie alta.

Las modalidades de la pieza cortante de conformidad con la presente descripción se pueden producir en forma de, por ejemplo, piezas para fresado frontal. En relación con las piezas cortantes tradicionales que tienen bordes cortantes lineales, las modalidades de las piezas cortantes de conformidad con la presente invención pueden permitir velocidades de alimentación significativamente aumentadas, fuerzas cortantes radiales reducidas, velocidades aumentadas de la eliminación de materiales y vida útil incrementada de la pieza cortante. Las modalidades de la pieza cortante pueden ser diseñadas en forma robusta para utilizarse en otras operaciones de fresado como la formación de desniveles, fresado por penetración y formación de ranuras. Además, algunas modalidades de una pieza cortante, descritas en la presente, están diseñadas para incluir cavidades para las piezas que acepten diversas piezas cortantes con bordes cortantes convexos.

Estas y otras ventajas serán evidentes tomando en cuenta la siguiente descripción de algunas modalidades.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Las modalidades de la presente invención se comprenderán haciendo referencia a las siguientes figuras, en donde: Las Figuras l(a), 1 (b) y 1 (c) muestran variaciones en el espesor promedio de la viruta para ángulos de avance de 45°, 75° y 90° de una pieza cortante de forma considerablemente cuadrada con un borde cortante lineal en una operación de fresado común, en donde el ángulo de avance se mide desde la dirección del recorrido de la pieza hasta el borde cortante de la pieza.

La Figura 2 muestra una variación en el ángulo de avance promedio para diferentes profundidades de corte para aplicación de una pieza cortante de forma considerablemente redonda en una operación de fresado común.

La Figura 3 muestra la diferencia en la medida del borde cortante ocupado entre una pieza cortante de forma considerablemente redonda con un diámetro de 80 mm y una pieza cortante de forma considerablemente redonda con un diámetro de 20 mm para una operación de fresado con una profundidad de corte de 5 mm.

Las figuras 4 (a)-(c) muestran diferentes vistas de una modalidad de una pieza cortante con bordes cortantes convexos de acuerdo con la presente descripción.

Las figuras 5(a)-(d) muestran diferentes diseños posibles de bordes cortantes convexos de las piezas cortantes de acuerdo con la presente descripción.

Las figuras 6 (a)-(d) representan los pasos del método de la presente invención para preparar una modalidad de la herramienta cortante de la presente invención que contiene por lo menos cuatro bordes cortantes convexos .

La Figura 7 es una vista en perspectiva de una herramienta cortante para fresado que consiste en un cuerpo cortante que tiene una pluralidad de piezas cortantes .

La Figura 8 es una amplificación de una cavidad de un cuerpo cortante que contiene una pieza cortante y representa la relación entre el borde cortante de una modalidad de la pieza cortante de la presente invención y el eje del cuerpo cortante, y también representa el movimiento lineal de la pieza cortante en relación con la pieza de trabajo para operaciones de fresado frontal, fresado por penetración, fresado de ranuras y formación de desniveles.

Las Figuras 9 (a) es una vista en planta superior y vistas laterales de una modalidad de la pieza cortante de la presente invención que contiene un borde cortante convexo parcialmente definido por un arco circular con un radio de 22.5 mm, y la Figura 9 (b) es una vista en planta superior y las vistas laterales de una modalidad de la pieza cortante de la presente invención que contiene un borde cortante convexo parcialmente definido por un arco circular con un radio de 55 mm; y La Figura 10 es una vista superior y lateral de otra modalidad de la pieza cortante de la presente invención con geometría para fraccionar virutas en la superficie alta.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES Debe entenderse que algunas descripciones de la presente invención han sido simplificadas para mostrar solo aquellos elementos y limitaciones que son importantes para una comprensión clara de la presente invención, eliminando así, para propósitos de claridad, otros elementos. Los expertos en la técnica, al considerar la presente descripción de la invención, se darán cuenta que pueden ser deseables otros elementos y/o limitaciones para poner en practica la presente invención. No obstante, debido a que estos otros elementos y/o limitaciones se pueden investigar fácilmente por quienes cuentan con las habilidades ordinarias en la técnica al tomar en cuenta la presente descripción de la invención, y que no son necesarios para una compresión completa de la presente invención, no se proporciona en la presente una discusión de estos elementos y limitaciones. Por ejemplo, como se describe en la presente, las modalidades de las piezas cortantes de la presente descripción pueden producirse en forma de piezas para rectificación frontal y otras piezas para cortar materiales. Las formas en las que se fabrican las piezas cortantes son generalmente comprendidas por los expertos en la materia y, por consiguiente, no se describen .con detalle en la presente. Además, todas las formas geométricas deben ser consideradas modificas por el término "considerablemente" en donde el término "considerablemente" significa que la configuración se forma dentro del diseño común y tolerancias de fabricación para las piezas cortantes.

Por otra parte, algunas modalidades de la invención de acuerdo con la presente descripción están descritas en forma de piezas cortantes para fresado frontal. Sin embargo, se comprenderá que la presente invención puede ser incorporada en las formas y aplicada a usos finales que no estén descritos específica y expresamente en la presente. Por ejemplo, un experto en la técnica se dará cuenta que las modalidades de la presente invención pueden ser fabricadas como piezas cortantes para otros métodos de eliminar metal de las piezas de trabajo.

Algunas modalidades de la presente invención se dirigen a las piezas cortantes que proporcionan una combinación de ventajas mostradas por piezas cortantes de forma redonda que tienen un radio muy grande, y piezas cortantes de forma cuadrada de tamaño normal adaptadas para uso habitual en diversas aplicaciones de maquinado. Algunas . otras modalidades de la presente invención se dirigen a una herramienta de fresado incluidas las modalidades de piezas cortantes únicas de la presente invención.

Estas características se proporcionan mediante una modalidad de la presente invención de una pieza cortante que tiene un borde cortante relativamente grande definido por un arco con radio de curvatura. La pieza cortante conserva el tamaño general de la pieza medida por el diámetro de un círculo inscrito. Además, las modalidades de la presente invención pueden contener piezas cortantes con la forma general de cualquier pieza cortante normal que tenga 4 o más lados, como puede ser las formas de piezas cortantes cuadradas, de rombo u otras. En la forma más simple, el borde cortante convexo esta en la forma de un arco de un círculo que tiene un radio relativamente grande si se compara con el radio de un círculo inscrito en la cara alta de la pieza. El arco de un círculo se considera relativamente grandes si el radio del arco es más grande que o igual a dos veces el radio del círculo más grande que puede estar inscrito en la superficie alta de la pieza cortante. En algunas modalidades, el radio del arco puede ser más grande que o igual a 5 veces el radio del círculo más grande que puede estar inscrito en la superficie alta de la pieza cortante, para algunas otras aplicaciones, los resultados pueden ser mejorados si el radio del arco es más grande que o igual a 10 veces el radio del círculo más grande que puede estar inscrito en la superficie alta de la pieza cortante. El borde cortante convexo ha sido descrito al principio como comparación con un arco circular, no obstante, el borde cortante convexo también puede comprender parte de una elipse, partes de una parábola, curvas lineales de múltiples segmentos, líneas rectas y combinaciones de éstas.

Por tanto, las modalidades de la pieza cortante de la presente invención pueden tener un borde cortante convexo, como puede ser un radio de curvatura relativamente grande en un borde cortante curvo, y generar un corte relativamente liso y virutas relativamente delgadas. Una pieza cortante que tiene un borde cortante convexo permite una mayor longitud de ocupación para el borde cortante comparado con una pieza cortante tradicional, semejante, con un borde cortante lineal para la misma profundidad de corte. Esto reduce el esfuerzo por longitud unitaria del borde cortante y puede, a su vez, permitir el uso de velocidades de alimentación relativamente altas o vida útil más larga de la pieza en comparación con las piezas cortantes tradicionales empleadas en las operaciones de fresado frontal. El borde cortante convexo puede formarse sobre uno o más bordes cortantes de la pieza cortante. De preferencia, todas las superficies cortantes tienen bordes convexos de modo que la herramienta se pueda ajustar completamente.

Otra ventaja que proporcionan algunas modalidades de la pieza cortante de la presente invención se refieren a las características de una pieza de forma cuadrada que por lo regular se diseñan en una forma relativamente robustas de modo que la misma pieza cortante se pueda utilizar para aplicaciones de fresado de ranuras, por penetración y para formación de desniveles, además de las aplicaciones de fresado frontal a alta velocidad. Así mismo, un cuerpo cortante de acuerdo algunas modalidades de la presente invención puede estar diseñado de modo que la misma cavidad de la pieza pueda recibir piezas cortantes de diferentes bordes cortante convexos. Por consiguiente, las modalidades de la pieza cortante de la presente descripción funcionan en un modo semejante a la pieza cortante de forma redonda que tiene un radio relativamente grande pero tienen un campo de aplicación más amplio.

Las modalidades de la presente invención incluyen una pieza cortante de forma generalmente cuadrada con cuatro bordes cortantes convexos. Los cuatro bordes cortantes pueden o no ser idénticos. Además, cada uno de los bordes cortantes convexos puede tener diversas zonas. Por ejemplo, una primera zona puede tener una parte curva en el borde cortante con un radio de curvatura relativamente grande. Una o más zonas de cada borde cortante convexo tienen un borde cortante prácticamente lineal o lineal según se ve desde una parte alta de la pieza cortante. La primera zona de la parte convexa del borde cortante de la pieza cortante puede formar una superficie para la salida de las virutas generalmente cónicas sobre la superficie lateral de la pieza cortante. Con base en la combinación de las características de una pieza de forma redonda relativamente grande y una pieza de forma cuadrada de tamaño habitual, se ha desarrollado un método que se describe más adelante y que puede utilizarse para guiar el diseño de los bordes cortantes de algunas modalidades de la pieza cortante de la presente invención.

Algunas aplicaciones de maquinado necesitan una acción cortante relativamente positiva. Por tanto, como una opción, también se puede incluir en las modalidades de las piezas cortantes de la presente descripción una característica rompe virutas. Un rompe virutas por lo regular es una característica integrada en la parte alta de la pieza cortante para fresado. Muchas veces un rompedor de virutas se caracteriza por algunos parámetros fundamentales, como la profundidad de la hendidura, el ángulo de ataque, la meseta de la pared posterior y el ancho de la hendidura para proporcionar acciones cortantes positivas con menor fuerza cortante en operaciones de fresado frontal.

Una modalidad de la pieza cortante, que tiene como referencia el número 10, se muestra en la Figura 4. La pieza cortante 10 puede fabricarse de cualquiera de los diversos materiales adecuados para aplicaciones de corte. Estos materiales pueden ser materiales resistentes al desgaste, como acero, carburos metálicos, compuestos como óxido de aluminio y carburos metálicos carburos de tungsteno, cerámicos, combinaciones de cerámica con metal, así como otros materiales conocidos en la técnica. El material además puede estar recubierto para mejorar las propiedades de la pieza cortante para algunas aplicaciones. Como se muestra en la Figura 4 (a) , una modalidad de la pieza cortante 10 define un agujero central 13, una cara alta 15, una cara inferior 17 y 4 bordes cortantes idénticos 12 formados alrededor de la periferia de la cara alta 15. La Figura 4 (b) es una vista superior de la pieza cortante 10, viendo hacia abajo en la superficie alta 15 y con el borde inferior 21 y los diversos bordes formados en cada superficie lateral 19 indicados en líneas discontinuas. La Figura 4 (c) es una vista lateral en elevación de la pieza cortante 10 en la dirección de las flechas A-A de la Figura 4 (a) . Como se observa mejor en las figuras 4 (a) y ^ ( c) , cada superficie lateral 19 de la pieza 10 tiene diversas superficies para la salida de virutas formadas entre el borde cortante 12 y el borde inferior 21, formadas alrededor de la periferia de la cara inferior 17. En esta modalidad, cada uno de los 4 bordes cortantes convexos 12 consiste en varias zonas, incluida una zona curva del borde cortante 25 con un radio de curvatura grande, y 2 zonas del borde cortante considerablemente rectas (es decir, lineales) 27 y 29. Los 4 bordes cortantes convexos 12 de la pieza cortante 10 están conectados por esquinas salientes 23.

Aunque los bordes cortantes 12 de la pieza cortante 10 incluyen estas diversas zonas, otras modalidades de la pieza cortante de la presente descripción pueden tener 4 bordes cortantes idénticos que incluyan solo un radio saliente y una parte curva del borde cortante con un arco grande del radio de curvatura, como pueden ser las zonas del borde cortante 23 y 25 de la pieza cortante 10 en donde el arco grande de radio de curvatura se extiende desde la esquina saliente 23 a un esquina saliente 23 contigua. Por consiguiente, estas modalidades no incluyen una o más zonas considerablemente rectas (es decir, lineales) de los bordes cortantes, como se incluye en la pieza cortante 10 como zonas 27 y 29.

Regresando de nuevo a la pieza cortante 10 de la Figura 4, cada una de las zonas del borde cortante 12 de la pieza cortante 10 forma una superficie de salida de virutas distinta en una superficie lateral 19 de la pieza 10. Cada superficie para la salida de virutas se extiende hacia abajo desde el borde cortante 12 de la pieza 10 hasta el borde inferior 21. Por ejemplo, como se observa mejor en las figuras 4 (a) y 4 (c) , la superficie cónica para la salida de virutas 26 se extiende hacia abajo desde el radio saliente 23, la superficie cónica para la salida de virutas 28 se extiende hacia abajo desde el borde cortante curvo 25, la superficie plana para la salida de virutas 31 se extiende hacia abajo desde el borde cortante 27 y una superficie plana para la salida de virutas 33 se extiende hacia abajo desde el borde cortante recto 29. La pieza cortante 10 también tiene una superficie plana, secundaria, para la salida de virutas 35 que se extiende desde las superficies para la salida de virutas 28, -31 y 33 hacia el borde inferior 21 de la pieza 10.

De acuerdo con la modalidad de la Figura 4, una pieza cortante de forma considerablemente cuadra 10 incluye 4 bordes cortantes convexos 12, y la zona curva del borde cortante 25 del borde cortante 12 tiene un radio de curvatura relativamente grande según se observa desde la superficie alta 15 de la pieza cortante 10. Este radio de curvatura grande preferentemente es mucho mayor que el radio nominal del círculo inscrito de la pieza. La zona curva del borde cortante 25 entonces forma la superficie cónica para la salida de virutas 28 sobre la superficie lateral 19 de la pieza cortante 10.

Por consiguiente, se entenderá que las diferentes modalidades de la pieza cortante de la presente descripción pueden incluir diferentes combinaciones de distintas zonas del borde cortante. Por ejemplo, la Figura 5 muestra algunos diseños de los bordes cortantes de las piezas de la presente descripción. La Figura 5 (a) representa una pieza cortante de forma prácticamente cuadrada 110 que tiene cuatro bordes cortantes idénticos 112, La pieza cortante 110 tiene una zona de radio de nariz o saliente 114 y una zona convexa del borde cortante 116. Los bordes cortantes 112 del inserto 110 carecen de las zonas lineales. La Figura 5(b) representa una pieza cortante de forma prácticamente cuadrada 120 que tiene 4 bordes cortantes convexos idénticos 112, la pieza cortante 120 tiene una zona de radio de nariz 124, una zona considerablemente lineal del borde cortante 126 y una zona curva del borde cortante 128 que tiene un radio de curvatura relativamente grande. La Figura 5(c) representa una pieza cortante de forma considerablemente cuadrada 130 con 4 bordes cortantes idénticos 132, la pieza cortante 130 tiene una zona con radio de nariz 134, 2 zonas contiguas considerablemente lineales del borde cortante 135 y 136 y una zona curva del borde cortante 138 con un radio de curvatura relativamente grande. La Figura 5 (d) una pieza cortante con forma considerablemente cuadrada 140 que tiene 4 bordes cortantes idénticos 142, la pieza cortante 140 tiene una zona de radio de nariz 143, 3 zonas contiguas considerablemente lineales del borde cortante 144, 145 y 146 y una zona curva del borde cortante 148 con un radio de curvatura relativamente grande.

Algunas modalidades de las piezas cortantes de conformidad con la presente descripción pueden describirse, en general, en forma matemática. Como un ejemplo se hace referencia a la Figura 6. Como se sabe en la materia, el diámetro del círculo inscrito, A, (es decir, el círculo de radio más grande que se ajuste dentro del perímetro de la superficie de la pieza) generalmente representa el tamaño de la pieza cortante. Con referencia la Figura 6 (a) supongamos que el origen (es decir, el punto 0,0)) del sistema de coordenadas cartesianas X-Y esta en el centro, CP, del círculo inscrito A dentro de la pieza cortante representada por el cuadro 210. La ecuación del círculo inscrito A puede describirse con la siguiente ecuación (II) : X2 + y¿ = R¿ (II) donde R es el radio del círculo inscrito A. Una característica única de algunas modalidades de las piezas cortantes de conformidad con la presente descripción es la combinación de algunas ventajas de una pieza de forma redonda relativamente grande y algunas ventajas de una pieza de forma cuadrada de tamaño habitual. Cada uno de los 4 bordes cortantes 212 de la pieza de forma considerablemente cuadrada será tangente al círculo inscrito A en sus puntos de contacto, Pl, P2, P3 y P4, los cuales pueden ser determinados por la ecuación anterior, y se pueden representar por un grupo de ecuaciones tangenciales del círculo inscrito como sigue: PÍXX + ?iyY = R¿ (ni: Donde P_?_ Y P_yy son las coordenadas X y Y de los puntos tangenciales, y i = 1, ..., 4. La pieza cuadrada se determina por un ángulo de avance a, el cual esta directamente relacionado con la profundidad máxima del corte M que se va a utilizar cuando se corte con una pieza de forma redonda. Supongamos que el lado inferior del cuadrado 210 de la Figura 6 (a) es tangente al círculo inscrito A en el punto P_. (P?x, P?y) . En este caso, Pix = R* (seno a) y P_y = -R* (coseno a) . Si se sustituye el punto (P_?,P_y) en la ecuación anterior obtenemos la siguiente ecuación (IV) para el lado inferior del cuadrado 210 de la Figura 6: (seno a) .X —. (coseno a) y = R (IV) donde a es el ángulo de avance.

Las ecuaciones que definen los tres lados restantes del cuadrado 210 de la Figura 2 se pueden obtener en la misma forma, obteniéndose la siguiente serie de ecuaciones (V)-(VIII), cada una representado cada lado del cuadrado: (seno a) .X — (coseno a) y = R2 (coseno a) X + (seno a) y = R2 (seno a) .X + (coseno a) y = R2 (coseno a) X - (seno a) y = R2 El grupo de ecuaciones anteriores se basa en el ángulo de avance que corresponde a la profundidad de corte máxima. Cada uno de los 4 bordes cortantes de la pieza, incluida la zona curva del borde cortante que tiene el radio de curvatura más grande, estará confinado por el cuadro 210 formado por las ecuaciones Una vez que se han generado las ecuaciones (V) - (VIII) anteriores, en cada lado del cuadrado 210, tangente al cuadro 210 en cada uno de los puntos P_ hasta p4, se tendrá un arco de una longitud idéntica con un radio mayor que el círculo inscrito A. Los 4 arcos idénticamente colocados se muestran en la Figura 6 (a) como los arcos B_ hasta B4. En algunas modalidades de la pieza cortante, una cuerda de cada uno de los 4 arcos B_-B4, paralela al lado adyacente particular del cuadrado 210, define la zona curva del borde cortante. Así pues, con referencia a la Figura 6 (a) , el arco B_ tiene radio de curvatura mayor que el radio del círculo inscrito A. La línea punteada Z esta paralela al lado del cuadrado 210 tangente al arco P_ e interseca el arco B_ en los puntos Z' y Z' ' . La cuerda C_ del arco B_, entre los puntos Z' y Z' ' , define la zona curva del borde cortante 210 de la pieza cortante. El radio de curvatura relativamente grande de la zona curva del borde cortante 220 esta indicado por los segmentos en líneas punteadas Ri y ^2 r que se extienden desde la zona curva del borde cortante 220 hacia el punto central del radio de curvatura que define el arco B_. Si se extiende la distancia del radio de curvatura del arco B_, los segmentos de líneas R_ y R2 se encontrarán en un punto muy alejado del punto central CP del círculo A.

Puesto que en esta modalidad, la cuerda Cl del arco Bl es paralela al lado adyacente del cuadro 210, la zona curva del borde cortante definida con radio de curvatura grande tiene el mismo ángulo de avance como se observa el en el grupo de ecuaciones anteriores. En casos donde la pieza cortante que se proporciona en la presente descripción se vaya a utilizar principalmente para fresado frontal, la línea tangencial en el punto Z1 del extremo inferior izquierdo del arco B_ tiene que ser perpendicular al eje del cuerpo cortante, de modo que se pueda garantizar el buen acabado superficial sobre la superficie maquinada perpendicular al eje del cuerpo cortante. Entonces, de acuerdo con la relación geométrica que se muestra en la Figura 6, la longitud de la cuerda, Ci se puede representar como función de la profundidad de corte máxima y el ángulo de avance a como se muestra en la siguiente ecuación (IX) : L_, = docmax/Seno a (IX) En tal caso, el radio de curvatura R_ de la zona curva del borde cortante se determina por la siguiente fórmula: Rb =____* = b (X) 2 .seno (?/2) 2. seno a donde ? es el ángulo central del arco.

Un segundo paso dentro del procedimiento de diseño de algunas modalidades de las piezas cortantes de acuerdo con la presente descripción puede ser adicionar una segunda zona al borde cortante, como puede ser en este ejemplo, una zona lineal del borde cortante que sea perpendicular al eje de la pieza cortante y tangente al punto del extremo izquierdo inferior del arco que forma la zona curva del borde cortante de la pieza cortante. Este segundo paso se muestra en la Figura 6 (b) , en donde una primera zona lineal del borde cortante 215 de longitud semejante se adiciona al extremo de cada zona curva del borde cortante 220. El siguiente paso puede ser adicionar una segunda zona lineal del borde cortante al extremo de la primera zona lineal del borde cortante 214 en cada uno de los bordes cortantes. La segunda zona lineal del borde cortante 216 puede ser determinada en un ángulo relativamente pequeño respecto a la primera zona lineal del borde cortante. Este paso se muestra en la Figura 6 (c) , en donde la segunda zona lineal del borde cortante 216 se adiciona en cada borde cortante en el extremo de la primera zona lineal del borde cortante 214. Otro paso más puede ser adicionar esquinas salientes a la pieza cortante. En esta modalidad, las esquinas salientes 218 cada una tiene un radio idéntico que se conecta uniformemente y es tangente a la segunda zona lineal del borde cortante 216 y la zona curva del borde cortante 220 con la que se conecta cada esquina saliente 218. Este paso se muestra en la Figura 6 (d) , en donde 4 esquinas salientes idénticas 218 completan el perfil de la pieza cortante 220.

Una vez que se define el borde cortante convexo 214, 216 y 220 que se muestra en la Figura 6 (d) completo, todas las superficies para la salida de virutas (es decir, las facetas) en las superficies laterales de la pieza cortante se pueden formar. En la modalidad que se muestra en la Figura 4, se puede formar la superficie para salida de virutas 28 por debajo de la parte curva del borde 25 que tiene un radio de curvatura grande, luego se conecta por una cara plana, para la salida de virutas 35 que se extiende hasta el borde inferior 21 de la pieza cortante 10. El radio de curvatura grande de cada borde cortante curvo de la pieza antes descrita es mucho más grande que el radio de nariz 23 en cada esquina de la pieza, por ejemplo, un radio de curvatura de 55 mm en la parte curva del borde cortante del borde cortante convexo se compara con el radio de nariz de 0.8 mm en la esquina de la pieza. La faceta plana 33 se forma por debajo de la parte recta del borde 29, y la faceta plana 31 se forma por debajo de la parte recta del borde 27, ambas sobre cada una de las 4 superficies laterales de la pieza cortante 10. La faceta 33 funciona como una faceta cortante para producir superficie maquinada perpendicular al eje cortante, mientras que la faceta 31 funciona como un ángulo de ataque para fresado por penetración a lo largo de la dirección de corte. Y finalmente la superficie cónica para la salida de virutas 26 se forma por debajo de la esquina de nariz 23.

Una pluralidad de piezas cortantes, como la modalidad de la pieza cortante 10, se puede montar en un cuerpo cortante 41 como se muestra en la Figura 7 y se pueden asegurar en la cavidad 42 mediante un tornillo 43 a través del agujero central 13 de la pieza cortante 10. La pieza cortante también puede tener un canal 44 que ayude a sacar las virutas producidas durante el maquinado.

En algunas aplicaciones de fresado frontal, como se muestra en la Figura 8, el borde cortante recto 29 puede ser perpendicular al eje cortante 46 para garantizar buen acabado superficial en la superficie maquinada. El cuerpo cortante 41 esta diseñado en una forma que la misma cavidad pueda recibir la pieza cortante que tenga el mismo tamaño pero diferente borde cortante convexo, y mantener la relación perpendicular entre el borde cortante 29 de la pieza 10 y el eje del cortador 46. La Figura 9 muestra un ejemplo de la pieza cortante del mismo tamaño que tiene un diámetro de 12.7 mm o de 6.35 mm de radio del círculo inscrito de la pieza con dos diferentes radios de curvatura grandes en el borde cortante convexo, es decir, la pieza cortante 48 tiene un radio de curvatura de 25.5 mm como parte del borde cortante convexo, y la pieza cortante 49 tiene radio de curvatura de 55 mm como parte del borde cortante convexo.

El cortador, como se muestra en la Figura 8, también puede estar diseñado en tal forma que permita utilizar el mismo asiento de la pieza en la misma cavidad para realizar múltiples funciones de fresado (refrentado, ranurado, formación de desniveles y por penetración) como ya se mostró en la Figura 8. Esto significa que si la acción cortante sigue una dirección a lo largo de la superficie maquinada, es decir, perpendicular al eje de corte 46, las piezas están realizando operaciones de fresado frontal o de ranuras, y si la acción cortante sigue una dirección paralela al eje de corte 46, las piezas cortantes realizan una operación de fresado por penetración; y además si la acción cortante sigue a un ángulo pequeño respecto a la superficie de la pieza de trabajo que se va a maquinar, como se muestra en la Figura 8, las piezas cortantes realizan una operación de formación de desniveles.

Las piezas cortantes que se proporcionan en esta invención no se limitan a la pieza cortante con una superficie superior plana sino también a las piezas cortantes con un rompedor de virutas sobre la parte alta de la superficie de la pieza. Como se muestra en la Figura 10, un diseño de la pieza cortante 61 proporcionada en esta invención, tiene un rompedor de virutas sobre la superficie alta 61. Un rompedor de virutas como este se puede caracterizar por al menos 5 parámetros básicos como profundidad de la hendidura 62, ángulo de ataque 63, pared posterior 64, meseta 65 y ancho de hendidura 66, así como otras características del rompedor de virutas conocidas en la técnica. La función del rompedor de virutas que puede estar integrado en las modalidades, las piezas cortantes de la presente invención permiten que la pieza cortante y el cortador asociado se adapten para utilizarlos en el maquinado de diversos materiales de trabajo.

Se entenderá que la presente descripción muestra aquellos aspectos importantes para una comprensión clara de la invención. Algunos aspectos de la invención que serán evidentes para los expertos en la técnica, y que por tanto, no faciliten una mejor comprensión de la invención no han sido presentados para simplificar la presente descripción. Aunque las modalidades de la presente invención han sido descritas, un experto en la materia, después de tomar en cuenta la descripción anterior, se dará cuenta que puede emplear muchas modificaciones y variaciones de la invención. Todas estas variaciones y modificaciones de la invención están destinadas para estar cubiertas por la descripción antes mencionada y las siguientes cláusulas.

Claims (12)

REIVINDICACIONES

1. Una pieza cortante, que consiste en: una superficie alta; una superficie ba a; por lo menos cuatro bordes cortantes convexos, en donde cada borde cortante convexo contiene un arco circular y por lo menos una linea considerablemente recta; y una superficie cónica, para la salida de virutas, entre la superficie alta y la superficie baja.

2. La pieza cortante de la reivindicación 1, caracterizada porque la pieza cortante tiene cuatro bordes cortantes convexos .

3. La pieza cortante de la reivindicación 2, caracterizada porque la pieza cortante además tiene cuatro esquinas salientes o de nariz que conectan los cuatro bordes cortantes convexos .

4. La pieza cortante de la reivindicación 3, caracterizada porque cada una .de las esquinas salientes contiene por lo menos un arco circular, una serie de arcos circulares y una curva de múltiples segmentos.

5. La pieza cortante de la reivindicación 2, caracterizada porque cada arco circular tiene un radio mayor que o igual a dos veces un radio del círculo más grande que puede estar inscrito en la superficie alta.

6. La pieza cortante de la reivindicación 2, caracterizada porque cada arco circular tiene un radio mayor que o igual a cinco veces un radio del círculo más grande que puede estar inscrito en la superficie alta.

7. La pieza cortante de la reivindicación 2, caracterizada porque cada arco circular con un radio mayor que o igual a diez veces un radio del círculo más grande que puede estar inscrito en la superficie alta.

8. La pieza cortante de la reivindicación 6, caracterizada porque el borde cortante convexo tiene dos líneas considerablemente rectas .

9. La pieza cortante de la reivindicación 6, caracterizada porque el borde cortante convexo tiene tres líneas considerablemente rectas.

10. La pieza cortante de la reivindicación 1, caracterizada porque los bordes cortantes convexos además tienen por lo menos una de las siguientes: una parte de una elipse, una parte de una parábola, una línea curva de múltiples segmentos y una línea recta.

11. La pieza cortante de la reivindicación 12, además consta de esquinas salientes que conectan los bordes cortantes convexos .

12. La pieza cortante de la reivindicación 1, además tiene geometría para romper virutas en la superficie alta.