Geometría de canal de refrigeración.

Herramienta de corte accionada rotatoriamente, particularmente broca, con un diámetro nominal de broca

(D), al menos una ranura receptora de virutas (1) y al menos un alma (2) que se extienden desde una punta de herramienta (8) hasta un vástago de broca (9), estando conformados en cada alma (2) un filo principal (4) y un canal de refrigeración interna (3) que se extiende desde la punta de herramienta (8) hasta un extremo de broca opuesto y presenta un contorno de sección transversal (32) que se desarrolla en forma continua y que encierra tangencialmente un círculo imaginario (K) con un centro (M), presentando el contorno de sección transversal (32) del canal de refrigeración interna (3) al menos un, preferentemente dos máximos de curvatura, cuya distancia al eje de broca (A) en dirección de una línea entre el centro (M) y el eje de broca (A) es más grande que o igual a la distancia del centro (M) al eje de broca (A), con espesores mínimos de pared (dAUX, dSPX, dSFX) entre el canal de refrigeración interna (3) y el perímetro externo de broca (7, 7'), entre el canal de refrigeración interna (3) y la superficie de desprendimiento de viruta (5) y entre el canal de refrigeración interna (3) y la superficie libre de virutas (6), que se encuentran en un rango entre un límite inferior (Wmin,1, Wmin,2, Wmin,3, Wmin,4) y un límite superior (Wmax,1, Wmax,2, Wmax,3), encontrándose el límite inferior en 0,08 x D para D 1 mm (Wmin,1),

encontrándose el límite superior en 0,35 x D para D 6mm (Wmax,1), caracterizada porque el contorno de sección transversal (32) del canal de refrigeración interna (3) es asimétrico y porque el radio (R1") en la curvatura más fuerte del contorno de sección transversal (32) del canal de refrigeración interna (3) es análogo a 0,5 a 0,85 veces, preferentemente 0,6 a 0,85 veces, en forma particularmente preferencial 0,7 a 0,8 veces, por ejemplo, 0,75 veces el radio del circulo (R0).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/DE2003/004276.

Solicitante: GÜHRING OHG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: HERDERSTRASSE 50-54 72458 ALBSTADT ALEMANIA.

Inventor/es: KLEINER,GILBERT.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > MAQUINAS-HERRAMIENTAS; TRABAJO DE METALES NO PREVISTO... > TORNEADO; TALADRADO (usando un electrodo en lugar... > Herramientas para máquinas de taladrar > B23B51/06 (Brocas previstas para ser lubrificadas o enfriadas)

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Fragmento de la descripción:

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DESCRIPCIÓN

Geometría de canal de refrigeración La invención se refiere a una herramienta de corte, respectivamente de inserción, accionada rotatoriamente, particularmente una broca, según el preámbulo de la reivindicación 1.

Para la alimentación de refrigerante, respectivamente lubricante, las herramientas de corte presentan canales de refrigeración interna, a través de los cuales se conduce el refrigerante a la punta de la broca. Aparte de la función de refrigerar, respectivamente lubricar, la punta de la broca, le corresponde al refrigerante también la función de mejorar la evacuación de virutas.

Para transportar las virutas fuera de la ranura receptora de virutas es necesario, en particular en el caso de taladrado de agujeros profundos, que el refrigerante se suministre en parte a alta presión, debiendo el canal de refrigeración interna, respectivamente la broca, soportar presiones correspondientes sin destruirse. Justamente en la lubricación a cantidad mínima, cuyo empleo es cada vez mayor, se trata de dimensionar los canales de refrigeración en lo posible con gran volumen. Además, existe una necesidad de poder realizar agujeros cada vez más pequeños y más largos. Pero con longitud creciente y diámetro decreciente de la herramienta de taladrado pasa a ser cada vez más difícil dimensionar los canales de refrigeración interna de modo tal que un caudal de refrigerante, respectivamente una presión de refrigerante, correspondiente se ponga a disposición sin menoscabo de la estabilidad de la broca. Porque que el tamaño de los canales de refrigeración está limitado por la distancia al dorso de broca, respectivamente al espacio de virutas. En el caso de almas demasiado delgadas se producen fisuras y roturas de herramienta. En herramientas de inserción de múltiples filos es necesario que los canales de refrigeración tengan además una cierta distancia mínima entre sí, dado que de lo contrario se producen efectos adversos en la geometría de frente de broca, es decir, p. ej., en el filo transversal o en un aguzado.

Unas brocas conocidas presentan en este caso generalmente canales de refrigeración interna de sección circular. Aparte de ello, ya se conocen en principio también métodos, con los cuales pueden producirse piezas brutas sinterizadas con secciones transversales de canal de refrigeración elípticas, por ejemplo, del documento DE 42 42 336 A1. También en la memoria de patente de EE.UU. US 2, 422, 994 ya se menciona un diseño de perfil de canal de refrigeración que difiere de la forma circular. También se propusieron canales de refrigeración con perfil triangular en forma de triángulo isósceles con vértices redondeados, por ejemplo, en la publicación DE 199 42 966 A1.

Aparte de ello, ya se propuso en el documento DE 3629035 A1, que forma el preámbulo de la reivindicación 1, una broca de dos labios con un perfil de canal de refrigeración en forma de triángulo isósceles con vértices redondeados, con el cual se tiene por objeto posibilitar una posición de los canales de refrigeración interna cercana al centro, la cual permite una alimentación central de canal de refrigeración en el extremo de broca cónico.

Frente a ello es objetivo de la invención mejorar un herramienta de corte de tipo genérico refrigerada internamente en lo referente a caudal de refrigerante, resistencia a la rotura, a la presión, a la torsión y a la flexión.

Este objetivo se consigue mediante las características de la reivindicación 1.

La invención se basa en el conocimiento de que las tensiones que se presentan en el canal de refrigeración resultan de la forma del canal de refrigeración y, por consiguiente, principalmente del efecto de entalladura del canal de refrigeración en sus radios más pequeños en dirección de carga. Además, se reconoció que para la resistencia que una herramienta de inserción, por ejemplo, una broca o una fresa, puede oponer a esos picos de tensión, es decir, para su estabilidad y en definitiva para saber si ocurren una fisuración o una rotura prematura de la herramienta, es determinante, aparte de los picos de tensión que se presentan en el canal de refrigeración, la distancia de los canales de refrigeración con respecto al espacio de virutas y con ello la posición del canal de refrigeración sobre el alma.

Unas simulaciones de MEF (método de elementos finitos) dieron como resultado que en geometrías circulares de canal de refrigeración utilizadas hasta ahora se presentan pequeños picos de tensión. Pero debido a las almas esencialmente en forma de segmento de círculo no puede utilizarse óptimamente el espacio existente en el alma, de modo que resultan secciones transversales de canal de refrigeración de superficies relativamente pequeñas. Debido a los bajos caudales que resultan de ello se llega en este caso a limitaciones en lo referente a longitud y diámetro de la broca.

Por otro lado, en perfiles triangulares conocidos se logran caudales más elevados. Sin embargo, el enfoque de aprovechar al máximo, con secciones transversales triangulares de canal de refrigeración, el espacio constructivo que existe en el alma de broca sin estar por debajo de un espesor mínimo de pared y que tiene forma de segmento de círculo, y de este modo incrementar los caudales causa picos de tensión extremos en el fondo de entalladura del canal de refrigeración y, por consiguiente, lleva a una resistencia reducida de la herramienta de inserción.

Extensos ensayos y simulaciones dieron por resultado la geometría de sección transversal según la invención.

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Con la forma asimétrica de las secciones transversales de canal de refrigeración puede utilizarse óptimamente el espacio constructivo disponible. También bajo el aspecto de que la solicitación más alta se presenta sobre el lado del canal de refrigeración orientado hacia el filo principal, mientras que sobre el lado orientado hacia el dorso del alma deben resistirse solicitaciones que son bajas con respecto a ello, es ventajosa la forma constructiva asimétrica, en particular si el ensanchamiento de alma en dirección radial sobre el lado del filo principal tiene lugar más rápidamente que sobre el lado orientado hacia el dorso de alma.

Con la geometría de canal de refrigeración determinada en forma experimental y la posición del canal de refrigeración sobre el alma pueden obtenerse resultados sorpresivamente positivos particularmente en su alcance:

Se comprobó que, bajo carga y a iguales o mayores caudales, en la herramienta con perfil de canal de refrigeración según la invención se presentan cargas locales de tensión dramáticamente más bajas en comparación con una forma triangular. Los valores de resistencia correspondientemente más altos de la herramienta de inserción según la invención se confirmaron en ensayos de rotura. Los ensayos se realizaron en este caso en herramientas hechas de un metal duro de uso corriente con valores de 0, 5 a 0, 85 veces el radio de un círculo encerrado por el contorno para el radio de curvatura más estrecho. Valores de 0, 6 a 0, 85 veces, en particular de 0, 7 a 0, 8 veces, el diámetro del círculo encerrado mostraron ser particularmente apropiados en este caso. Así, por ejemplo, en una broca con un diámetro nominal de 4 mm resultó un radio mínimo de 0, 75 x diámetro del círculo encerrado sobre el lado del canal de refrigeración orientado hacia la ranura receptora de virutas, con picos de tensión aprox. un 35% más bajos con igual sección transversal de canal de refrigeración. De este modo pudo alcanzarse para ese espesor mínimo de pared un valor de solamente... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

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1. Herramienta de corte accionada rotatoriamente, particularmente broca, con un diámetro nominal de broca (D) , al menos una ranura receptora de virutas (1) y al menos un alma (2) que se extienden desde una punta de herramienta (8) hasta un vástago de broca (9) , estando conformados en cada alma (2) un filo principal (4) y un canal de refrigeración interna (3) que se extiende desde la punta de herramienta (8) hasta un extremo de broca opuesto y presenta un contorno de sección transversal (32) que se desarrolla en forma continua y que encierra tangencialmente un círculo imaginario (K) con un centro (M) , presentando el contorno de sección transversal (32) del canal de refrigeración interna (3) al menos un, preferentemente dos máximos de curvatura, cuya distancia al eje de broca (A) en dirección de una línea entre el centro (M) y el eje de broca (A) es más grande que o igual a la distancia del centro (M) al eje de broca (A) , con espesores mínimos de pared (dAUX, dSPX, dSFX) entre el canal de refrigeración interna (3) y el perímetro externo de broca (7, 7â?) , entre el canal de refrigeración interna (3) y la superficie de desprendimiento de viruta (5) y entre el canal de refrigeración interna (3) y la superficie libre de virutas (6) , que se encuentran en un rango entre un límite inferior (Wmin, 1, Wmin, 2, Wmin, 3, Wmin, 4) y un límite superior (Wmax, 1, Wmax, 2, Wmax, 3) , encontrándose el límite inferior en 0, 08 x D para D <= 1 mm y en 0, 08mm para D > 1 mm (Wmin, 1) , encontrándose el límite superior en 0, 35 x D para D <= 6mm y en 0, 4 x D-0, 30mm para D > 6mm (Wmax, 1) , caracterizada porque el contorno de sección transversal (32) del canal de refrigeración interna (3) es asimétrico y porque el radio (R1") en la curvatura más fuerte del contorno de sección transversal (32) del canal de refrigeración interna (3) es análogo a 0, 5 a 0, 85 veces, preferentemente 0, 6 a 0, 85 veces, en forma particularmente preferencial 0, 7 a 0, 8 veces, por ejemplo, 0, 75 veces el radio del circulo (R0) .

2. Herramienta de corte según la reivindicación 1, encontrándose el límite inferior de los espesores mínimos de pared (dAUX, dSPX, dSFX) en 0, 08 x D para D < = 2, 5 mm y en 0, 2 mm para D > 2, 5 mm (Wmin, 2) , preferentemente en 0, 08 x D para D < = 3, 75 mm y en 0, 3 mm para D > 3, 75mm (Wmin, 3) , por ejemplo, en 0, 1 x D para D < = 3mm y en 0, 3 mm para D > 3mm (Wmin, 4) , y encontrándose el límite superior de los espesores mínimos de pared (dAUX, dSPX, dSFX) en 0, 333 x D para D < = 6 mm y en 0, 4 x D -0, 40 mm para D > 6mm (Wmax, 2) , preferentemente en 0, 316 x D para D < = 6 mm y en 0, 4 x D -0, 50 mm para D > 6 mm (Wmax3) , en forma particularmente preferencial en 0, 3 x D para D < = 6 mm y en 0, 4 x D-0, 60 mm para D > 6mm (Wmax;4) , por ejemplo, en 0, 2 x D (Wmax, 5) o 0, 15 x D para D < =4 mm y en 0, 6 mm para D > 4 mm (Wmax, 6) .

3. Herramienta de corte según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada por un diámetro nominal (D) en el rango de 1 mm a 25 mm, en particular 1 mm a 16 mm, preferentemente 1 mm a 12 mm y en forma particularmente preferencial 1 mm a 6 mm.

4. Herramienta de corte según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por su configuración como broca de dos labios o múltiples labios.

5. Herramienta de corte según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada por la conformación como herramienta para agujeros profundos con una relación de diámetro nominal (D) con respecto a longitud de parte de corte en el rango de 1 : 5 hasta 1 : 200.