PT1897643E

PT1897643E - Ferramenta de corte de fresagem para fresagem de face de elevada velocidade de avanço

Info

Publication number: PT1897643E
Application number: PT07115044T
Authority: PT
Inventors: Gilles Festeau; Jean-Luc Dufour; Daniel X Fang; David J Wills
Original assignee: Tdy Ind Inc
Priority date: 2003-10-15
Filing date: 2004-10-05
Publication date: 2010-08-06
Also published as: ATE474686T1; CZ20015U1; KR100794092B1; CA2541901A1; US7806634B2; TW200531768A; US8162572B2; US8444352B2; RU2006116492A; JP4603550B2; DE07115044T1; US20140341670A1; DE602004010844T2; US7988387B2; EP1689548B1; PL1689548T3; CN1890044A; WO2005039811A1; HK1094556A1; US20050084342A1

Description

ΕΡ 1 897 643/ΡΤ DESCRIÇÃO "Ferramenta de corte de fresagem para fresagem de face de elevada velocidade de avanço"

CAMPO DO INVENTO A presente descrição dirige-se a uma ferramenta de corte de fresagem de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1. A ferramenta de corte exibe uma combinação de resistência de aresta de corte favorável e geometria de aresta de corte única, permitindo assim operações de fresagem a velocidades de avanço relativamente elevadas e pode ser útil em operações de fresagem de face, fresagem de escatel, fresagem por mergulho e fresagem em declive.

DESCRIÇÃO DOS ANTECEDENTES DO INVENTO

Os métodos de maquinagem tradicionais, os quais são os meios principais de remoção de metal das peças de obra, incluem corte de apara (tal como fresagem, perfuração, torneamento, brocagem, mandrilagem e roscagem) e métodos abrasivos de maquinagem (tais como projecção de areia, esmerilagem e polimento) . Um de tais processos de corte de apara, fresagem de face, pode ser útil para produzir uma superfície geralmente plana numa peça de obra. Uma ferramenta de fresagem de face ou "fresa de face" é assim chamada porque a superfície de peça de obra plana é produzida pela acção da face da ferramenta, muito embora o diâmetro externo ou aresta de corte de chanfro remova a maior parte do material. Numa aplicação típica, uma ferramenta de corte de fresagem que compreende um número de insertos de corte pode ser accionada por um fuso num eixo posicionado perpendicular à superfície a ser fresada. Manual ASM, Volume 16, "Machining" (ASM Intern. 1989) p. 311. A ferramenta de corte de fresagem produz aparas com espessura de apara variável. A espessura de apara pode ser utilizada no cálculo da carga máxima por unidade de comprimento exercida sobre as arestas de uma ferramenta de corte de fresagem. É utilizada tipicamente em tais cálculos uma espessura de apara média. A espessura de apara média pode 2 ΕΡ 1 897 643/ΡΤ ser calculada e varia com o ângulo de incidência do inserto de corte para a mesma velocidade de avanço do material. Para o exemplo de um inserto substancialmente de forma quadrada que tem quatro arestas de corte idênticas, um ângulo de incidência maior produz uma espessura de apara média maior durante a maquinagem, enquanto um ângulo de incidência mais pequeno produz aparas de espessura média mais pequena. Um exemplo da variação da espessura de apara média com ângulo de incidência do inserto é mostrado na FIG. 1. A FIG. 1 ilustra uma comparação de um inserto idêntico de forma quadrada que maquina com incidência de ângulos de 90°, 75° e 45°. Tal como indicado na FIG. 1, à medida que o ângulo de incidência aumenta de 45° na FIG. 1(a), até 75° na FIG. 1 (b), para 90° na FIG. 1 (c), a espessura de apara média (hm) aumenta de 0,71 vezes o avanço por dente do suporte ("fz"), até 0,97 X (fz) , para f z. Mais geralmente, a espessura de apara para um inserto de corte de forma quadrada, ou qualquer outro inserto que tenha uma aresta de corte linear utilizada numa ferramenta de corte de fresagem, pode ser calculada utilizando a equação hm = fz x sin(K), onde hm é a espessura de apara média e K é o ângulo de incidência medido da maneira mostrada na FIG. 1. A FIG. 1 também indica que o comprimento da aresta de corte engatada quando se utiliza um ângulo de incidência de 90° é mais curto entre aqueles cenários mostrados na FIG. 1, enquanto que o comprimento da aresta de corte engatada é mais comprido quando o ângulo de incidência é 45°. Isto significa que fresar faces utilizando um ângulo de incidência de 90° produz mais carga, i.e., tensões mais elevadas, na aresta de corte por unidade de comprimento em comparação com a fresagem que utiliza um ângulo de incidência de 45°, para a mesma profundidade de corte. Uma vantagem de reduzir a carga na aresta de corte por unidade de comprimento é que a carga reduzida permite o emprego de uma velocidade de avanço mais elevada por dente na operação de fresagem e um tempo de vida melhorado. Assim, para reduzir as tensões de carga média na aresta de corte engatada é claramente uma vantagem utilizar um ângulo de incidência mais pequeno.

Os insertos de corte de forma quadrada são comummente utilizados em fresagem de face e por mergulho porque os 3 ΕΡ 1 897 643/ΡΤ mesmos são fortes, amovíveis e têm múltiplas arestas de corte. Os insertos que têm uma forma substancialmente quadrada ou que de outro modo incluem quatro arestas de corte são descritos, por exemplo, nas Patentes U.S. Nos. 5 951 212 e 5 454 670, no Pedido U.S. Publicado No. US2002/0098049, na referência Japonesa No. 08174327 e na Publicação PCT No. W096/35538. Uma característica comum dos insertos descritos nestas referências é a combinação de quatro arestas de corte direitas e quer uma superfície plana quer uma superfície (ou relevo) de folga plana de chanfro abaixo de cada aresta de corte. É bem sabido que os insertos de forma redonda, contudo, têm a aresta de corte mais forte. Em adição, os insertos de forma redonda proporcionam uma combinação favorável de resistência de canto máxima, boa capacidade de remoção de material, resistência mecânica ao choque e distribuição térmica. Como tal, os insertos de fresagem de face de forma redonda são muitas vezes utilizados para as aplicações de maquinagem mais exigentes, tais como aquelas que envolvem materiais difíceis de cortar, materiais duros, materiais resistentes ao calor, titânio, etc. Na fresagem de face que utiliza um inserto de corte de forma redonda, o ângulo de incidência e a extensão da aresta de corte engatada irá variar com a profundidade do corte, tal como mostrado na FIG. 2. A espessura de apara média produzida por um inserto de forma redonda pode ser aproximadamente calculada através da seguinte equação (1):

Λ (0 onde hm é a espessura de apara média, fz é o avanço por dente a partir de um órgão de corte de fresagem, R é o raio do inserto de corte de forma redonda, e doc é a profundidade do corte. A equação acima indica que, quando o corte com um inserto de forma redonda, a espessura de apara varia com a profundidade de corte. Em contraste, quando se corta utilizando um inserto de forma quadrada ou qualquer inserto que tenha uma aresta de corte linear, a espessura de apara não muda com mudanças na profundidade de corte se o ângulo de incidência permanecer o mesmo (ver FIG. 1). 4 ΕΡ 1 897 643/ΡΤ

Além do mais, para a mesma profundidade de corte, um raio maior de um inserto de forma redonda corresponde sempre a uma porção maior da aresta de corte que engata na peça de obra, tal como ilustrado na FIG. 3, reduzindo assim a carga de tensão média por unidade de comprimento sobre a aresta de corte. Isto, por sua vez, permite a utilização de velocidades de avanço mais elevadas durante a fresagem de face sem perda de qualidade. Contudo, uma limitação de um inserto de corte de forma redonda assenta no facto de quanto maior o raio, maior o inserto. É difícil utilizar totalmente as vantagens proporcionadas pelos insertos de forma redonda de raio crescentemente maior em aplicações de maquinagem convencionais devido ao seu tamanho.

Encontra-se descrita no WO 02/18083 A2 uma ferramenta de corte de fresagem de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1.

Em conformidade, para ultrapassar os problemas de carga da aresta de corte que se podem encontrar na fresagem de face com grandes ângulos de incidência, tem-se como objecto proporcionar uma concepção aperfeiçoada de inserto de corte que permita velocidades de avanço significativamente aumentadas durante as operações de fresagem de face enquanto se mantém o mesmo tempo de vida ou um tempo de vida maior dos insertos de corte. Para além do mais, surge a necessidade de um novo inserto de corte que seja similar a um inserto de forma redonda pelo facto de o mesmo exibir uma resistência de aresta de corte favorável, mas por também ser similar a um inserto de forma quadrada pelo facto de o mesmo incluir múltiplas arestas de corte, ser amovível, e também permitir uma velocidade de avanço elevada e propriedades favoráveis ao desgaste. O objecto é solucionado através de uma ferramenta de corte de fresagem que tem as características da reivindicação 1. Encontram-se definidos nas reivindicações dependentes outros desenvolvimentos do invento.

SUMÁRIO

De modo a abordar as necessidades anteriores, a presente descrição proporciona uma ferramenta de corte de fresagem 5 ΕΡ 1 897 643/ΡΤ para operações de fresagem, tal como operações de fresagem de face, fresagem de escatel, fresagem por mergulho e fresagem em declive. A ferramenta exibe uma combinação de resistência de aresta de corte favorável e uma geometria de aresta de corte única, permitindo assim operações de fresagem a velocidades de avanço relativamente elevadas. 0 inserto de corte inclui pelo menos quatro arestas de corte convexas. Certas concretizações de insertos de corte quadrados terão quatro arestas de corte convexas as quais podem ser ligadas por cantos salientes. A aresta de corte convexa pode ainda compreender pelo menos uma de uma porção de uma elipse, de uma porção de uma parábola, de uma curva estriada de múltiplos segmentos, de uma linha direita ou combinações destas. No caso em que a aresta de corte convexa compreende um arco de circulo, o arco de circulo pode ter um raio maior do que ou igual a duas vezes um raio do maior circulo que pode ser inscrito na superfície de topo.

As concretizações da ferramenta de corte de fresagem de acordo com a presente descrição podem ser produzidas na forma de, por exemplo, insertos de fresagem de face. Relativamente aos insertos de corte convencionais que têm arestas de corte lineares, as concretizações da ferramenta de corte de acordo com o presente invento podem permitir velocidades de avanço significativamente aumentadas, forças de corte radiais reduzidas, velocidades aumentadas de remoção de material e tempo de vida aumentado do inserto de corte. As concretizações da ferramenta de corte podem ser concebidas de modo robusto para utilizar em outras operações de fresagem, tais como fresar em declive, fresar por mergulho e escatelamento. Em adição, certas concretizações de um corpo de corte, descritas aqui, são concebidas de modo a incluírem bolsas de inserto que irão aceitar vários insertos de corte com arestas de corte convexas.

Estas e outras vantagens tornar-se-ão aparentes após consideração da descrição que se segue de certas concretizações. 6 ΕΡ 1 897 643/ΡΤ

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

As concretizações do presente invento entender-se-ão por referência às Figuras que se seguem, em que: as FIGS. 1(a), 1(b) e 1(c) ilustram variações na espessura de apara média para ângulos de incidência de 45°, 75° e 90° de um inserto de corte substancialmente de forma quadrada com uma aresta de corte linear numa operação de fresagem tipica, em que o ângulo de incidência é medido desde a direcção de percurso do inserto até à aresta de corte do inserto; a FIG. 2 ilustra a variação no ângulo de incidência médio para diferentes profundidades de corte para aplicação de um inserto de corte de forma substancialmente redonda numa operação de fresagem tipica; a FIG. 3 ilustra a diferença na extensão da aresta de corte engatada entre um inserto de corte de forma substancialmente redonda com um diâmetro de 80 mm e um inserto de corte de forma substancialmente redonda com um diâmetro de 2 0 mm para uma operação de fresagem com uma profundidade de corte de 5 mm; as FIGS. 4 (a)-(c) ilustram vistas diferentes de uma concretização de um inserto de corte com arestas de corte convexas de acordo com a presente discrição; as FIGS. 5(a)-(d) ilustram várias concepções possíveis de aresta de corte convexa de insertos de corte de acordo com a presente discrição; a FIG. 6 (a)-(d) mostra os passos no método do presente invento para preparar uma concretização da ferramenta de corte do presente invento que compreende pelo menos quatro arestas de corte convexas; a FIG. 7 é uma vista em perspectiva de uma ferramenta de corte de fresagem que compreende um corpo de corte que suporta uma pluralidade de insertos de corte; a FIG. 8 inclui um alargamento de uma bolsa de um corpo de corte que compreende um inserto de corte e ilustra a relação entre a aresta de corte de uma concretização do inserto de corte do presente invento e o eixo do corpo de corte e também mostra o movimento linear do inserto de corte em relação à peça de obra para fresagem de face, fresagem por mergulho, fresagem de escatel e fresagem em declive; 7 ΕΡ 1 897 643/ΡΤ as FIGS. 9 (a) são vistas de plano de topo e vistas laterais de uma concretização do inserto de corte do presente invento que compreende uma aresta de corte convexa parcialmente definida por um arco de circulo com um raio de 22,5 mm e as FIGS. 9(b) são vistas de plano de topo e vistas laterais de uma concretização do inserto de corte do presente invento que compreende uma aresta de corte convexa parcialmente definida por um arco de circulo com um raio de 5 5 mm; e a FIG. 10 é uma vista de topo e lateral de outra concretização do inserto de corte do presente invento que compreende uma geometria de quebra de apara na superfície de topo.

DESCRIÇÃO DAS CONCRETIZAÇÕES É para ser entendido que certas descrições do presente invento foram aqui simplificadas para ilustrar apenas aqueles elementos e limitações que são relevantes para um entendimento claro do presente invento, enquanto se elimina, por razões de clareza, outro elementos. Aqueles que são ordinariamente peritos na arte, após consideração da presente descrição do invento, irão reconhecer que outros elementos e/ou limitações podem ser desejados de modo a implementar o presente invento. Contudo, devido ao facto de tais outros elementos e/ou limitações poderem ser rapidamente constatados por alguém ordinariamente perito após consideração da presente descrição do invento, e não serem necessários para um entendimento completo do presente invento, não é aqui proporcionada uma discussão de tais elementos e limitações. Por exemplo, tal como aqui discutido, as concretizações dos insertos de corte da presente descrição podem ser produzidas na forma de insertos de fresagem de face e outros insertos para corte de materiais. As maneiras segundo as quais os insertos de corte são fabricados são geralmente entendidas por aqueles que são ordinariamente peritos na arte e, em conformidade, não são descritas aqui em detalhe. Em adição, todas as formas geométricas devem ser consideradas por serem modificadas pelo termo "substancialmente", em que o termo "substancialmente" significa que a forma é formada dentro de tolerâncias de concepção e fabrico típicas para insertos de corte. 8 ΕΡ 1 897 643/ΡΤ

Para além disso, certas concretizações do invento de acordo com a presente descrição são descritas na forma de insertos de corte de fresagem de face. Entender-se-á, contudo, que o presente invento pode ser concretizado em formas e aplicado a utilizações finais que não estão especificamente e expressamente descritas aqui. Por exemplo, um perito na arte irá apreciar que as concretizações do presente invento podem ser fabricadas como insertos de corte para outros métodos de remoção de metal a partir de peças de obra.

Certas concretizações do presente invento dirigem-se a insertos de corte que proporcionam uma combinação de vantagens exibidas pelos insertos de corte de forma redonda que têm um raio muito grande, e insertos de forma quadrada de tamanho convencional adaptados à utilização convencional numa variedade de aplicações de maquinagem. Certas outras concretizações do presente invento dirigem-se a uma ferramenta de corte de fresagem que inclui concretizações de insertos de corte únicos do presente invento.

Estas caracteristicas são proporcionadas por uma concretização do presente invento de um inserto de corte que tem uma aresta de corte relativamente grande definida por um arco de raio de curvatura. 0 inserto de corte mantém o tamanho global do inserto tal como medido pelo diâmetro de um circulo inscrito. Em adição, as concretizações do presente invento podem compreender insertos de corte com a forma geral de qualquer inserto de corte normalizado que tem quatro ou mais lados, tal como um quadrado, losango ou outras formas de inserto de corte. Na forma mais simples a aresta de corte convexa encontra-se na forma de um arco de um círculo que tem um raio relativamente grande quando comparado com o raio de um círculo inscrito na face de topo do inserto. 0 arco de um círculo é considerado por ser relativamente grande se o raio do arco for maior ou igual a duas vezes o raio do maior círculo que pode ser inscrito na superfície de topo do inserto de corte. Em certas concretizações, o raio do arco pode ser maior do que ou igual a 5 vezes o raio do maior círculo que pode ser inscrito na superfície de topo do inserto de corte, para certas outras aplicações, os resultados podem ser melhorados se o raio do arco for maior 9 ΕΡ 1 897 643/ΡΤ do que ou igual a 10 vezes o raio do maior circulo que pode ser inscrito na superfície de topo do inserto de corte. A aresta de corte convexa foi descrita inicialmente dado que compreende um arco de circulo, contudo, a aresta de corte convexa também pode compreender porções de uma elipse, porções de uma parábola, curvas de linha de múltiplos segmentos, linhas direitas e combinações destas.

Como um resultado, as concretizações do inserto de corte do presente invento podem ter uma aresta de corte convexa, tal como um raio de curvatura relativamente grande numa aresta de corte curva, e gerar um corte relativamente suave e aparas relativamente finas. Um inserto de corte que tem uma aresta de corte convexa permite um maior comprimento de engate para a aresta de corte do que um inserto de corte similar convencional com uma aresta de corte linear para a mesma profundidade de corte. Isto reduz a tensão por unidade de comprimento da aresta de corte e pode, por sua vez, permitir a utilização de velocidades de avanço relativamente elevadas ou tempo de vida do inserto maior em comparação com insertos de corte convencionais empregues em operações de fresagem de face. A aresta de corte convexa pode ser formada numa ou mais arestas de corte do inserto de corte. De preferência, todas as superfícies de corte têm arestas convexas de modo que a ferramenta é completamente amovível.

Uma outra vantagem proporcionada por certas concretizações do inserto de corte do presente invento traz consigo as características de um inserto de forma quadrada, o qual é tipicamente concebido de forma relativamente robusta de tal modo que o mesmo inserto de corte pode ser utilizado para aplicações de fresagem por mergulho, de escatel e fresagem em declive, em adição às aplicações de fresagem de face de elevada velocidade de avanço. Para além disso, um corpo de corte de acordo com certas concretizações do presente invento pode ser concebido de tal modo que a mesma bolsa de inserto pode receber insertos de corte de arestas de corte convexas diferentes. Em conformidade, as concretizações do inserto de corte da presente descrição têm um desempenho de forma similar aos insertos de corte de forma redonda que têm um raio relativamente grande mas são muito mais versáteis. 10 ΕΡ 1 897 643/ΡΤ

As concretizações do presente invento incluem um inserto de corte geralmente de forma quadrada com quatro arestas de corte convexas. As quatro arestas de corte podem ser ou podem não ser idênticas. Em adição, cada uma das arestas de corte convexas pode incluir várias regiões. Por exemplo, a primeira região pode incluir uma porção de aresta de corte curva que tem um raio de curvatura relativamente grande. Uma ou mais outras regiões de cada aresta de corte convexa inclui uma aresta de corte substancialmente direita ou linear tal como observado a partir de uma porção de topo do inserto de corte. A primeira região da porção de aresta de corte convexa do inserto de corte pode formar uma superfície (ou relevo) de folga geralmente cónica numa superfície lateral do inserto de corte. Com base em caracteristicas de combinação de um inserto de forma redonda relativamente grande e um inserto de forma quadrada de tamanho convencional, foi desenvolvido um método, discutido abaixo, que pode ser utilizado para guiar a concepção das arestas de corte de certas concretizações do inserto de corte do presente invento.

Certas aplicações de maquinagem requerem uma acção de corte relativamente positiva. Por conseguinte, uma característica de quebra de apara também pode ser opcionalmente incluida nas concretizações dos insertos de corte da presente descrição. Um quebra aparas é uma caracteristica tipicamente incluida na porção de topo de um inserto de corte de fresagem. Um quebra aparas é muitas vezes caracterizado por certos parâmetros básicos, tal como a profundidade da ranhura, o ângulo de inclinação, o espaço de parede traseira e largura de ranhura, para proporcionar acções de corte positivas com menos potência de corte nas operações de fresagem de face. A concretização do inserto de corte, referenciada por 10, está mostrada na FIG. 4. 0 inserto de corte 10 pode ser feito de qualquer dos vários materiais adaptados para aplicações de corte. Tais materiais incluem materiais resistentes ao desgaste, tais como aço, carbonetos metálicos, compósitos, tais como óxido de aluminio e carbonetos de metal, carbonetos de tungsténio, cerâmicos, cermetos assim como outros materiais conhecidos na arte. O material pode ser adicionalmente revestido para melhorar as propriedades do 11 ΕΡ 1 897 643/ΡΤ inserto de corte em certas aplicações. Tal como mostrado na FIG. 4 (a), uma concretização do inserto de corte 10 define um furo central 13, uma face de topo 15, uma face de fundo 17, e quatro arestas de corte idênticas 12 formadas em torno da periferia da face de topo 15. A FIG. 4(b) é uma vista de topo do inserto de corte 10, olhando para baixo na superfície de topo 15, e com a aresta de fundo 21 e as várias arestas formadas em cada superfície lateral 19 indicada em linhas a tracejado. A FIG. 4 (c) é uma vista em alçado lateral do inserto de corte 10 na direcção das setas A-A na FIG. 4 (a) . Tal como melhor se mostra nas FIGS. 4(a) e 4(c), cada superfície lateral 19 do inserto 10 inclui várias superfícies de folga formadas entre a aresta de corte 12 e a aresta de fundo 21, que se formam em torno da periferia da face de fundo 17. Nesta concretização, cada uma das quatro arestas de corte convexas 12 consiste em várias regiões, incluindo uma região de aresta de corte curva 25 com um grande raio de curvatura, e duas regiões de aresta de corte substancialmente direitas (i.e., lineares) 27 e 29. As quatro arestas de corte convexas 12 do inserto de corte 10 estão ligadas por cantos salientes 23.

Muito embora as arestas de corte 12 do inserto de corte 10 incluam estas várias regiões, concretizações alternativas do inserto de corte da presente descrição podem incluir quatro arestas de corte idênticas que incluem apenas um raio de saliência e uma porção de aresta de corte curva com um arco de raio de grande curvatura, tal como regiões de aresta de corte 23 e 25 do inserto de corte 10 em que o arco de raio de grande curvatura se prolonga desde o canto saliente 23 até um canto saliente adjacente 23. Em conformidade, tais concretizações não incluem uma ou mais regiões de aresta de corte substancialmente direitas (i.e., lineares), tal como incluído no inserto de corte 10 como regiões 27 e 29.

Voltando de novo ao inserto de corte 10 da FIG. 4, cada uma das regiões da aresta de corte 12 do inserto de corte 10 forma uma superfície de folga distinta numa superfície lateral 19 do inserto 10. Cada uma dessas superfícies de folga prolonga-se para baixo desde a aresta de corte 12 do inserto 10 até à aresta de fundo 21. Por exemplo, tal como melhor se vê nas FIGS. 4 (a) e (c) , a superfície de folga 12 ΕΡ 1 897 643/ΡΤ cónica 26 prolonga-se para baixo a partir do raio de saliência 23, a superfície de folga cónica 28 prolonga-se para baixo a partir da aresta de corte curva 25, a superfície de folga plana 31 prolonga-se para baixo a partir da aresta de corte direita 27 e a superfície de folga plana 33 prolonga-se para baixo a partir da aresta de corte direita 29. 0 inserto de corte 10 também inclui uma superfície de folga plana secundária 35, a qual prolonga as superfícies de folga 28, 31 e 33 até à aresta de fundo 21 do inserto 10.

De acordo com a concretização da FIG. 4, um inserto de corte de forma substancialmente quadrada 10 incluí quatro arestas de corte convexas 12, e a região de aresta de corte curva 25 da aresta de corte 12 tem um raio de curvatura relativamente grande tal como observado a partir da superfície de topo 15 do inserto de corte 10. Este grande raio de curvatura é de preferência significativamente maior do que o raio nominal do círculo inscrito no inserto. A região de aresta de corte curva 25 forma então a superfície de folga cónica 28 na superfície lateral 19 do inserto de corte 10.

Em conformidade, entender-se-á que diferentes concretizações do inserto de corte da presente descrição podem incluir diferentes combinações de regiões de aresta de corte distintas. Por exemplo, a FIG. 5 ilustra várias concepções das arestas de corte de insertos da presente descrição. A FIG. 5 (a) ilustra um inserto de corte substancialmente de forma quadrada 110 que inclui quatro arestas de corte idênticas 112, o inserto de corte 110 inclui uma região de raio de saliência 114 e uma região de aresta de corte convexa 116. As arestas de corte 112 do inserto 110 têm falta de regiões lineares. A FIG. 5(b) ilustra um inserto de corte substancialmente de forma quadrada 120 que incluí quatro arestas de corte convexas idênticas 122, um inserto de corte 120 inclui uma região de raio de saliência 124, uma região de aresta de corte substancialmente linear 126 e uma região de aresta de corte curva 128 que tem um raio de curvatura relativamente grande. A FIG. 5(c) mostra um inserto de corte de forma substancialmente quadrada 130 que inclui quatro arestas de corte idênticas 132, um inserto de corte 130 que incluí uma região de raio de saliência 134, duas 13 ΕΡ 1 897 643/ΡΤ regiões adjacentes de aresta de corte substancialmente lineares 135 e 136, e uma região de aresta de corte curva 138 que tem um raio de curvatura relativamente grande. A FIG. 5 (d) mostra um inserto de corte de forma substancialmente quadrada 140 que inclui quatro arestas de corte idênticas 142, um inserto de corte 140 que inclui uma região de raio de saliência 143, três regiões adjacentes de aresta de corte substancialmente lineares 144, 145 e 146 e uma região de aresta de corte curva 148 que tem um raio de curvatura relativamente grande.

Certas concretizações de insertos de corte de acordo com a presente descrição podem ser geralmente descritas matematicamente. Como um exemplo, é feita referência à FIG. 6. Tal como é conhecido na arte, o diâmetro do circulo inscrito, A, (i.e., o circulo do maior raio que cabe dentro do perímetro da superfície de inserto) representa geralmente o tamanho de um inserto de corte. Com referência à FIG. 6(a), assume-se que a origem (i.e., ponto (0,0)) do sistema de coordenadas Cartesianas X-Y se encontra no centro, CP, do círculo inscrito A dentro do inserto de corte representado pelo quadrado 210. A equação do círculo inscrito A pode ser descrita como sendo a equação (II): x2 + y1 = R2 (||) onde R é o raio do círculo inscrito A. Uma caracterí stica única de certas concretizações de insertos de corte de acordo com a presente descrição é a combinação de certas vantagens de um inserto de forma redonda relativamente grande e certas vantagens de um inserto de forma quadrada de tamanho convencional. Cada uma das quatro arestas de corte 212 do inserto substancialmente de forma quadrada será tangente ao círculo inscrito A nos seus pontos de contacto Pl, P2, P3 e P4 os quais podem ser determinados pela equação acima, e podem ser representados por um grupo de equações tangenciais do círculo inscrito tal como se segue: (III)

PixX+Piyy = λ2 14 ΕΡ 1 897 643/ΡΤ onde Pix e Piy são as coordenadas X e Y dos pontos tangentes e i = 1,...,4. 0 inserto quadrado é ajustado num ângulo de incidência a o qual está directamente relacionado com a profundidade máxima de corte M a ser utilizada quando se corta com um inserto de forma redonda. Assume-se que o lado de fundo do quadrado 210 na FIG. 6 (a) é tangente ao circulo inscrito A no ponto PI (Pix, Piy) . Nesse caso, Pix = R* (sin a) e Piy = -R* (cos a) . Ao substituir o ponto (Pix, Piy) na equação acima, obtemos a seguinte equação (IV) para o lado inferior do quadrado 210 na FIG. 6: (sina)·*-(cosa) -y = R2 (IV) onde a é o ângulo de incidência.

As equações que definem os restantes três lados do quadrado 210 na FIG. 6 podem ser derivados de uma maneira similar, resultando no seguinte conjunto de equações (V)-(VIII), uma representando cada lado do quadrado: (sina) · x-(cosa) ·y =

(cosa) · x+(sina) -y = R - (sina) · x+(cosa) y = - (cosa) · x - (sina) y-J^ O grupo acima de equações baseia-se no ângulo de incidência que corresponde à profundidade de corte máxima. Cada uma das quatro arestas de corte do inserto, incluindo a região de aresta de corte curva que tem um raio de curvatura relativamente grande, será confinada pelo quadrado 210 formado pelas equações (V)-(VIII).

Uma vez que as equações acima (V)-(VIII) foram geradas, é proporcionado um arco de um comprimento idêntico com um raio maior do que o circulo inscrito A em cada lado do quadrado 210, tangente ao quadrado 210 em cada um dos pontos Pi até P4. Os quatro arcos identicamente posicionados são mostrados na FIG. 6 (a) como arcos Bi até B4. Em certas concretizações do inserto de corte, uma corda de cada um dos quatro arcos B4-B4 que é paralela ao lado adjacente particular do quadrado 210 define a região de aresta de corte 15 ΕΡ 1 897 643/ΡΤ curva. Assim, com referência à FIG. 6 (a) , o arco Bi tem um raio de curvatura maior do que o raio do circulo inscrito A. A linha tracejada Z é paralela ao lado do quadrado 210 tangente ao arco Bi e intersecta o arco Βχ nos pontos z' e z". A corda Ci do arco Βχ que medeia os pontos z' e z" define a região de aresta de corte curva 220 do inserto de corte. O raio de curvatura relativamente grande da região de aresta de corte curva 220 é indicado pelos segmentos de linha tracejada Rx e R2, os quais se prolongam desde a região de aresta de corte curva 220 até ao ponto central do raio de curvatura que define o arco Βχ. Caso prolongada, a distância do raio de curvatura do arco Βχ, os segmentos de linha Rx e R2 irão encontrar-se num ponto bem para além do ponto central CP do circulo A.

Uma vez que nesta concretização a corda Cl do arco BI é paralela ao lado adjacente do quadrado 210, a região de aresta de corte curva definida com grande raio de curvatura tem o mesmo ângulo de incidência que o que se vê no grupo de equações acima. Em situações onde o inserto de corte proporcionado na presente descrição se destina a ser utilizado principalmente para fresagem de face, a linha tangencial no ponto de extremidade esquerdo inferior Z1 do arco Βχ será perpendicular ao eixo de corpo de corte, de modo que se pode assegurar um bom acabamento superficial na superfície maquinada que é perpendicular ao eixo de corpo de corte. Depois, de acordo com a relação geométrica mostrada na FIG. 6, o comprimento da corda, Cx, pode ser representado como uma função da profundidade de corte máxima e do ângulo de incidência α tal como mostrado na equação que se segue (IX) :

Lb = docmax / sina (IX)

Num caso desses, o raio de curvatura Rb da região de aresta de corte curva é determinado pela seguinte formula:

Rb =

Lb2 · sin(0 / 2)

Lb2-sina onde Θ é o ângulo de arco centro. (X) 16 ΕΡ 1 897 643/ΡΤ

Um segundo passo dentro do procedimento de concepção de certas concretizações de insertos de corte de acordo com a presente descrição pode ser adicionar uma segunda região à aresta de corte, tal como neste exemplo, uma região de aresta de corte linear que é perpendicular ao eixo de inserto de corte e tangente ao ponto de extremidade esquerda inferior do arco que forma a região de aresta de corte curva do inserto de corte. Este segundo passo é ilustrado pela FIG. 6 (b), em que uma primeira região de aresta de corte linear 214 de comprimento similar é adicionada à extremidade de cada região de aresta de corte curva 220. O próximo passo pode ser adicionar uma segunda região de aresta de corte linear à extremidade da primeira região de aresta de corte linear 214 em cada aresta de corte. A segunda região de aresta de corte linear 216 pode ser ajustada para um ângulo relativamente pequeno em relação à primeira região de aresta de corte linear. Este passo está ilustrado na FIG. 6 (c) , em que a segunda região de aresta de corte linear 216 é adicionada em cada aresta de corte à extremidade da primeira região de aresta de corte linear 214. Um outro passo adicional pode ser adicionar cantos salientes ao inserto de corte. Nesta concretização, os cantos salientes 218 têm cada um deles um raio idêntico que se liga suavemente e é tangente à segunda região de aresta de corte linear 216 e a região de aresta de corte curva 220 que cada canto saliente 218 liga. Este passo está ilustrado na FIG. 6(d), em que quatro cantos salientes idênticos 218 completam o perfil de inserto de corte 220.

Logo que a aresta de corte convexa completa 214, 216 e 220 mostrada na FIG. 6 (d) esteja definida, todas as superfícies de folga (i.e., facetas) nas superfícies laterais do inserto de corte podem ser formadas. Na concretização mostrada na FIG. 4, a superfície de folga cónica (ou relevo) 28 pode ser formada abaixo da porção de aresta curva 25 que tem um grande raio de curvatura, e depois ligada a uma face de folga plana 35 a qual se prolonga até à aresta de fundo 21 do inserto de corte 10. O grande raio de curvatura em cada aresta de corte curva do inserto acima descrito é muito maior do que o raio de saliência 23 em cada canto do inserto, por exemplo, um raio de curvatura de 55 mm na porção de aresta de corte curva da aresta de corte convexa é comparado com o raio de saliência de 0,8 mm no canto de inserto. A faceta plana 33 17 ΕΡ 1 897 643/ΡΤ está formada abaixo da porção de aresta direita 29 e a faceta plana 31 está formada abaixo da porção de aresta direita 27, ambas em cada uma das quatro superfícies laterais do inserto de corte 10. A faceta 33 funciona como uma faceta de corte para produzir uma superfície maquinada perpendicular ao eixo de corte enquanto a faceta 31 como um ângulo de aproximação para fresagem por mergulho ao longo do sentido de corte. E finalmente a superfície de folga cónica 26 está formada abaixo do canto saliente 23.

Uma pluralidade dos insertos de corte, tal como a concretização do inserto de corte 10, pode ser montada num corpo de corte 41 tal como mostrado na FIG. 7 e posicionada de modo seguro dentro da bolsa 42 através de um parafuso 43 através do furo central 13 no inserto de corte 10. O órgão de corte pode também incluir um sulco 44 que ajuda a evacuar as aparas produzidas durante a maquinagem.

Em certas aplicações de fresagem de face tal como mostrado na FIG. 8, a aresta de corte direita 29 pode ser perpendicular ao eixo de corte 46 para garantir um bom acabamento de superfície na superfície maquinada. O corpo de corte 41 está concebido de uma maneira que a mesma bolsa possa receber o inserto de corte que tem o mesmo tamanho embora uma aresta de corte convexa diferente, e mantém a relação perpendicular entre a aresta de corte direita 29 do inserto 10 e o eixo do órgão de corte 46. A FIG. 9 mostra um exemplo do inserto de corte do mesmo tamanho que tem 12,7 mm de diâmetro ou 6,35 mm de raio do círculo inscrito no inserto com dois raios de curvatura grandes diferentes na aresta de corte convexa, i.e., o inserto de corte 48 tem uma curva de raio de 22,5 mm como parte da aresta de corte convexa, e o inserto de corte 49 tem uma curva de raio de 55 mm como parte da aresta de corte convexa. O órgão de corte 41 tal como mostrado na FIG. 8 também pode ser concebido de uma maneira que o mesmo permite utilizar a mesma sede de inserto na mesma bolsa para realizar múltiplas funções de fresagem (facejamento, escatelamento, fresagem em declive e fresagem por mergulho) tal como já mostrado na FIG. 8. Isto significa que, se a acção de corte seguir um sentido ao longo da superfície maquinada que é 18 ΕΡ 1 897 643/ΡΤ perpendicular ao eixo do órgão de corte 46, os insertos realizam operações de fresagem de face ou de escatel; e se a acção de corte seguir um sentido que é paralelo ao eixo do órgão de corte 46, os insertos de corte realizam uma operação de fresagem por mergulho; e além disso se a acção de corte seguir um pequeno ângulo em relação à superfície da peça de obra a ser maquinada tal como mostrado na FIG. 8, os insertos de corte realizam uma operação de fresagem em declive.

Os insertos de corte proporcionados neste invento não estão limitados ao inserto de corte com uma superfície plana de topo como também aos insertos de corte com um quebra aparas no topo da superfície de inserto. É mostrada na FIG. 10 uma concepção do inserto de corte 61 proporcionado neste invento que tem um quebra aparas na superfície de topo 61. Um tal quebra aparas pode ser caracterizado por pelo menos cinco parâmetros básicos como a profundidade de ranhura 62, o ângulo de inclinação 63, parede traseira 64, espaço 65 e largura de ranhura 66 assim como outras características de quebra de aparas conhecidas na arte. A função do quebra aparas que pode ser incorporado nas concretizações, os insertos de corte do presente invento permitem que o inserto de corte e o órgão de corte associado estejam adaptados para utilizar em maquinagem de uma variedade de materiais de obra.

Entender-se-á que a presente descrição ilustra aqueles aspectos do invento relevantes para um entendimento claro do invento. Certos aspectos do invento que seriam aparentes para aqueles que são ordinariamente peritos na arte e que, por conseguinte, não iriam facilitar um melhor entendimento do invento não foram apresentados de modo a simplificar a presente descrição. Muito embora tenham sido descritas as concretizações do presente invento, alguém ordinariamente perito na arte irá, ao considerar a descrição anterior, reconhecer que podem ser empregues muitas modificações e variações do invento. Todas essas variações e modificações do invento destinam-se a ser cobertas pela descrição anterior e as reivindicações que se seguem.

Lisboa, 2010-07-29

Claims

ΕΡ 1 897 643/ΡΤ 1/4 REIVINDICAÇÕES 1 - Ferramenta de corte de fresagem que compreende: um corpo de corte (41) que inclui pelo menos uma bolsa de inserto de corte (42); e pelo menos um inserto de corte (10) posicionado na bolsa de inserto de corte (42), compreendendo o inserto de corte (10) : uma superfície de topo (15) que compreende quatro arestas de corte convexas idênticas (12) e quatro cantos salientes idênticos (23) que ligam as arestas de corte convexas (12), em que cada aresta de corte convexa (12) inclui uma região de aresta de corte curva (25) e uma primeira região de aresta de corte substancialmente direita adjacente à região de aresta de corte curva (25), e em que um raio de cada região de aresta de corte curva (25) é maior do que ou igual a duas vezes um raio do maior círculo que pode ser inscrito na superfície de topo (15); uma superfície de fundo (17) que compreende uma aresta de fundo (21); e quatro superfícies laterais idênticas (19), prolongando-se cada superfície lateral (19) entre uma aresta de corte convexa (12) e a aresta de fundo (21); caracterizada por cada superfície lateral (19) compreender: uma superfície de folga cónica primária (28) que se prolonga desde uma região de aresta de corte curva (25) até à aresta de fundo (21), e uma primeira faceta plana (33) que se prolonga desde uma primeira região de aresta de corte substancialmente direita até à aresta de fundo (21); e uma superfície de folga cónica secundária (26) que se prolonga desde cada canto saliente (23) até à aresta de fundo (21) , em que, quando o inserto de corte (10) é montado na bolsa de inserto de corte (42) do cortador de fresagem (41), uma primeira região de aresta de corte substancialmente direita do inserto de corte (10) prolonga-se numa direcção substancialmente perpendicular a um eixo de corte (46) do corpo de corte (41). ΕΡ 1 897 643/ΡΤ 2/4
2 - Ferramenta de corte de fresagem da reivindicação 1, em que um perimetro da superfície de fundo (17) é menor do que um perímetro da superfície de topo (15).
3 - Ferramenta de corte de fresagem da reivindicação 1, em que cada canto saliente (23) compreende pelo menos um de um arco de círculo, de uma série de arcos de círculo e de uma curva estriada de múltiplos segmentos.
4 - Ferramenta de corte de fresagem da reivindicação 1, em que cada superfície de folga cónica primária (28) se prolonga desde a região de aresta de corte curva (25) até à aresta de fundo (21).
5 - Ferramenta de corte de fresagem da reivindicação 1, em que o raio de cada região de aresta de corte curva (25) é maior do que ou igual a cinco vezes um raio do maior círculo que pode ser inscrito na superfície de topo (15).
6 - Ferramenta de corte de fresagem da reivindicação 1, em que cada superfície lateral (19) compreende ainda uma superfície de folga plana (35) que se prolonga desde uma parte adjacente à região de aresta de corte curva (25) até à aresta de fundo (21), prolongando a superfície de folga plana (35) a primeira faceta plana (33) até à aresta de fundo (21).
7 - Ferramenta de corte de fresagem da reivindicação 6, em que um perímetro da superfície de fundo (17) é menor do que um perímetro da superfície de topo (15).
8 - Ferramenta de corte de fresagem da reivindicação 7, em que o raio de cada região de aresta de corte curva (25) é maior do que ou igual a cinco vezes um raio do maior círculo que pode ser inscrito na superfície de topo (15).
9 - Ferramenta de corte de fresagem da reivindicação 1, em que: cada aresta de corte convexa (12) compreende ainda uma segunda região de aresta de corte substancialmente direita (27) entre a primeira região de aresta de corte substancialmente direita (29) e um canto saliente (23); e ΕΡ 1 897 643/ΡΤ 3/4 cada superfície lateral (19) compreende ainda uma segunda faceta plana (31) que se prolonga desde uma segunda região de aresta de corte substancialmente direita (27) até à aresta de fundo (21).
10 - Ferramenta de corte de fresagem da reivindicação 9, em que cada superfície lateral (19) compreende ainda uma superfície de folga plana (35) que se prolonga desde uma parte adjacente à região de aresta de corte curva (25) até à aresta de fundo (21), e prolongando a superfície de folga plana (35) pelo menos uma da primeira faceta plana (33) e da segunda faceta plana (31) até à aresta de fundo (21).
11 - Ferramenta de corte de fresagem da reivindicação 8, em que cada aresta de corte convexa (12) compreende ainda uma terceira região de aresta de corte substancialmente direita (144) entre a segunda região de aresta de corte substancialmente direita (145) e um canto saliente (143); e cada superfície lateral (19) compreende ainda uma terceira faceta plana que se prolonga desde uma terceira região de aresta de corte substancialmente direita (144) até à aresta de fundo (21).
12 - Ferramenta de corte de fresagem da reivindicação 11, em que cada superfície lateral (19) compreende ainda uma superfície de folga plana (35) que se prolonga desde a parte adjacente à região de aresta de corte curva (25) até à aresta de fundo (21), e prolongando a superfície de folga plana (35) pelo menos uma da primeira faceta plana (33), da segunda faceta plana (31) e da terceira faceta plana até à aresta de fundo (21).
13 - Ferramenta de corte de fresagem da reivindicação 1, em que cada aresta de corte convexa (12) compreende ainda pelo menos uma de uma porção de uma elipse, de uma porção de uma parábola e de uma curva estriada de múltiplos segmentos.
14 - Ferramenta de corte de fresagem da reivindicação 1, que compreende ainda uma disposição de quebra de apara na superfície de topo (15). ΕΡ 1 897 643/ΡΤ 4/4
15 - Ferramenta de corte de fresagem da reivindicação 1, em que cada aresta de corte convexa (12) é paralela à superfície de fundo (17).
16 - Ferramenta de corte de fresagem da reivindicação 1, em que o corpo de corte (41) inclui uma pluralidade de bolsas de inserto de corte (42) e um inserto de corte (10) posicionado de modo seguro em cada bolsa de inserto de corte (42) . Lisboa, 2010-07-29