Una herramienta de corte rotatoria que comprende:

un cuerpo (20) que tiene una parte cortante (24) y una parte de fuste (22);

una pluralidad de pares de ranuras helicoidales simétricas y opuestas diametralmente (30, 32, 34) formadas en laparte cortante (24) del cuerpo (20), en las que el paso entre al menos un par de ranuras helicoidales adyacentes (32)es menor o mayor que el paso de al menos otro par de ranuras helicoidales adyacentes (34) en al menos un planoradial a lo largo de la longitud axial de las ranuras (30);

una pluralidad de bordes cortantes periféricos (40, 42, 44) asociados con la pluralidad de las ranuras helicoidales(30);

caracterizada porque al menos uno de los bordes cortantes periféricos (42) tiene un ángulo de ataque radialdiferente del ángulo de ataque radial de un borde cortante periférico (44) de una ranura helicoidal (30) diferente.

Herramienta de corte rotatoria

Campo técnico

La presente invención se refiere en general a una herramienta de corte rotatoria según el preámbulo de la reivindicación 1, y más en particular a una fresa escariadora que tiene una pluralidad de pares de ranuras helicoidales simétricas y opuestas diametralmente, en la que el paso entre al menos un par de ranuras helicoidales adyacentes es menor o mayor que el paso de al menos otro par de ranuras helicoidales adyacentes en al menos un plano radial a lo largo de la longitud axial de las ranuras, una pluralidad de bordes cortantes periféricos asociados con la pluralidad de las ranuras helicoidales en la que al menos uno de los bordes cortantes periféricos tiene un ángulo de ataque radial diferente del ángulo de ataque radial de un borde cortante periférico de una ranura helicoidal diferente. La fresa escariadora mejorada según la reivindicación 1 proporciona una vibración reducida, un mejor acabado superficial y otros beneficios adicionales.

Antecedentes de la invención

Las fresas escariadoras rotatorias se han usado desde hace tiempo para diversas tareas de corte. Convencionalmente, estas fresas escariadoras están construidas con diferentes tipos de acero endurecido así como carburo de tungsteno, y a menudo están dotadas de características estructurales adicionales como un radio de esquina en los extremos cortantes, extremos cortantes cónicos, extremos cortantes en forma de bola, bordes cortantes desiguales para operaciones de fresado bastas que incluyen estrías y otros contornos de borde. Análogamente, a estas fresas escariadoras puede proporcionárseles una vida más larga frente al desgaste con recubrimientos de PVD y CVD resistentes al desgaste que incluyen diamante amorfo y diversas composiciones de nitruros.

Un problema común que se encuentra en el uso de fresas escariadoras es la "vibración". Cuando se cortan materiales ferrosos y no ferrosos, especialmente a niveles de velocidad de corte agresivos, los armónicos pueden generar una vibración regeneradora en virtud de lo cual la frecuencia de vibración de la fresa escariadora rotatoria se autoexcita. La vibración autoexcitada se acompaña comúnmente de un ruido agudo y excesivo durante el mecanizado. Una causa de esta vibración es cuando los bordes cortantes periféricos formados a lo largo de la hélice están separados por distancias iguales alrededor de la fresa escariadora de manera que el tiempo transcurrido entre el impacto de los bordes cortantes con el material que se corta es el mismo (o peor incluso, en un corte radial cóncavo cuando más de un borde cortante impacta sobre el material que se corta al mismo tiempo y en los mismos intervalos) . La vibración excesiva puede dar lugar a un acabado superficial deficiente, a la necesidad de un nuevo trabajo o a la inutilidad del producto de trabajo. La vibración puede dañar el borde cortante de una fresa escariadora y limitar su vida útil, con lo que aumenta los costes de la operación de fresado y genera partes mecanizadas menos precisas que de lo que podría desearse o necesitarse para una función final determinada. La vibración excesiva también puede causar un desgaste prematuro de la máquina fresadora y de sus componentes.

Con el fin de combatir los armónicos se han desarrollado fresas escariadoras de hélice variable y fresas escariadoras de paso variable. Una fresa escariadora de hélice variable es generalmente una fresa escariadora que tiene ranuras helicoidales en las que la distancia circunferencial entre los bordes cortantes periféricos varía en una dirección axial a lo largo de la fresa escariadora. La distancia circunferencial se describe también a veces como un ángulo entre bordes cortantes periféricos adyacentes conocido como paso o ángulo de índice. Un tipo de fresa escariadora de hélice variable es aquel en el que las ranuras helicoidales adyacentes tienen ángulos helicoidales diferentes. Otro tipo es aquel en el que las ranuras helicoidales tienen ángulos helicoidales variables diferentes (es decir, el ángulo helicoidal de una ranura es de 40 grados en el extremo delantero de la ranura y de 35 grados en el extremo posterior de la ranura) . El otro tipo de fresa escariadora expuesto es el de las fresas escariadoras de paso variable. Un tipo de fresa escariadora de paso variable es aquel en el que todas las ranuras helicoidales tienen el mismo ángulo helicoidal con la graduación de la ranura alterada con respecto a la separación típica de 90 grados. A diferencia de las fresas escariadoras de hélice variable, la distancia circunferencial entre bordes cortantes periféricos adyacentes de una fresa escariadora de paso variable es normalmente constante en la dirección axial de la fresa escariadora.

Una de las fresas escariadoras de hélice variable de más éxito comercial es la fresa escariadora Z-Carb® fabricada según la patente de EE.UU. nº. 4.963.059, y propiedad del solicitante. La patente 4.963.059 desvela una fresa escariadora según el preámbulo de la reivindicación 1 que tiene una pluralidad de ranuras helicoidales en pares que forman un número par de bordes cortantes periféricos helicoidales separados uniformemente en sentido circunferencial en un plano en el que los bordes cortantes periféricos están formados como una pluralidad de pares de bordes cortantes opuestos diametralmente que tienen el mismo ángulo helicoidal y, con ello, son simétricos con respecto al eje del cuerpo. Aunque la fresa escariadora Z-Carb® es resistente a la vibración y proporciona un buen acabado superficial, la tecnología tiene más de 20 años de antigüedad y se cree que aún queda posibilidad de mejora.

Muchos fabricantes de fresas escariadoras han intentado emplear diferentes estrategias para reducir los armónicos. Se describe uno de estos intentos en la Solicitud de Patente Publicada de EE.UU. US-2004/0120777, que enseña una fresa escariadora que tiene una pluralidad de ranuras en la que cada característica de la ranura es asimétrica con respecto a cada una de las otras ranuras, incluyendo la posición de la ranura en la herramienta (ángulo de índice) , ángulo el helicoidal, el ángulo de ataque radial y el ángulo de incidencia radial. Parecería desprenderse que una herramienta que tuviera todo diferente sería la que mejor funcionaría en términos de reducción de la vibración; sin embargo, las pruebas con estas herramientas han mostrado una disminución del rendimiento en comparación con otras fresas escariadoras destacadas. Una fresa escariadora que tiene todas las características diferentes puede tener problemas de estabilidad que podrían ser todavía peores que los problemas con la vibración. Otro problema con estas herramientas es que la producción y el reafilado de la herramienta son difíciles, ya que todas las características de la fresa escariadora son diferentes.

Otro intento de reducir los armónicos y aumentar el rendimiento se enseña en la patente de EE.UU. nº 6.997.651, titulada Fresa escariadora que tiene ángulos de ataque axial diferentes y ángulos de ataque radial diferentes. Esta fresa escariadora de la técnica anterior tiene una pluralidad de ranuras todas las cuales tienen el mismo ángulo helicoidal y están separadas por igual alrededor de la circunferencia de la herramienta (mismo ángulo de índice) , pero tienen al menos dos ángulos de ataque radial diferentes y al menos dos ángulos de ataque axial diferentes. AL igual que la otra fresa escariadora de la técnica anterior expuesta anteriormente, las pruebas de estas herramientas han mostrado una disminución del rendimiento en comparación con otras fresas escariadoras destacadas, incluyendo la reducción de los armónicos. El rendimiento de esta fresa escariadora se abordará más adelante en mayor detalle.

Se han realizado otros muchos intentos en la técnica anterior para mejorar el rendimiento de las fresas escariadoras en lo que respecta a la vibración. La reducción de los armónicos no se consigue haciendo todas las características diferentes de una forma aleatoria, ya que esto puede tener consecuencias adversas importantes en el rendimiento de la herramienta. En consecuencia, queda espacio para mejoras en la técnica anterior con el fin de reducir la vibración sin sacrificar la estabilidad de la herramienta.

Resumen de la invención

La presente invención supera al menos una desventaja de la técnica anterior proporcionando una herramienta de corte rotatoria según se define en la reivindicación 1. Otras formas de realización ventajosas son objeto de las reivindicaciones dependientes 2 a 20.

Breve descripción de los dibujos

1. Una herramienta de corte rotatoria que comprende:

un cuerpo (20) que tiene una parte cortante (24) y una parte de fuste (22) ;

una pluralidad de pares de ranuras helicoidales simétricas y opuestas diametralmente (30, 32, 34) formadas en la parte cortante (24) del cuerpo (20) , en las que el paso entre al menos un par de ranuras helicoidales adyacentes (32) es menor o mayor que el paso de al menos otro par de ranuras helicoidales adyacentes (34) en al menos un plano radial a lo largo de la longitud axial de las ranuras (30) ;

una pluralidad de bordes cortantes periféricos (40, 42, 44) asociados con la pluralidad de las ranuras helicoidales (30) ;

caracterizada porque al menos uno de los bordes cortantes periféricos (42) tiene un ángulo de ataque radial diferente del ángulo de ataque radial de un borde cortante periférico (44) de una ranura helicoidal (30) diferente.

2. La herramienta de corte rotatoria según la reivindicación 1, en la que el paso entre ranuras helicoidales adyacentes (30) es constante a lo largo de la longitud axial de las ranuras (30) .

3. La herramienta de corte rotatoria según la reivindicación 1, en la que el paso entre ranuras helicoidales adyacentes (30) es variable a lo largo de la longitud axial de las ranuras (30) .

4. La herramienta de corte rotatoria según la reivindicación 3, en la que el paso entre todas las ranuras helicoidales (30) es equivalente en al menos un plano radial de la parte cortante (24) del cuerpo (20) .

5. La herramienta de corte rotatoria según la reivindicación 3, en la que el paso entre todas las ranuras helicoidales (30) no es equivalente en ningún plano radial de la parte cortante (24) del cuerpo (20) .

6. La herramienta de corte rotatoria según la reivindicación 1, en la que al menos un par de ranuras (30) está formado en un ángulo helicoidal constante.

7. La herramienta de corte rotatoria según la reivindicación 1, en la que al menos un par de ranuras (30) está formado en un ángulo helicoidal variable.

8. La herramienta de corte rotatoria según la reivindicación 1, en la que dentro de cada uno de los pares de ranuras helicoidales simétricas y opuestas diametralmente (30) :

el ángulo de ataque radial de uno de los bordes cortantes periféricos (42, 44) de un par de ranuras (30) es equivalente al ángulo de ataque radial del otro borde cortante periférico (42, 44) de dicho par de ranuras (30) .

9. La herramienta de corte rotatoria según la reivindicación 1, en la que dentro de cada uno de los pares de ranuras helicoidales simétricas y opuestas diametralmente (30) :

el ángulo de ataque radial de uno de los bordes cortantes periféricos (42, 44) de un par de ranuras (30) es diferente al ángulo de ataque radial del otro borde cortante periférico (42, 44) de dicho par de ranuras (30) .

10. La herramienta de corte rotatoria según la reivindicación 1, en la que el ángulo de ataque radial de cada borde cortante periférico (42, 44) es diferente al ángulo de ataque radial de cada otro borde cortante periférico (42, 44) .

11. La herramienta de corte rotatoria según la reivindicación 1, en la que el ángulo de ataque radial de al menos uno de los bordes cortantes periféricos (42, 44) es constante a lo largo de la longitud de la ranura helicoidal

(30) que forma el borde cortante periférico (42, 44) .

12. La herramienta de corte rotatoria según la reivindicación 1, en la que el ángulo de ataque radial de al menos uno de los bordes cortantes periféricos (42, 44) es variable a lo largo de la longitud de la ranura helicoidal

(30) que forma el borde cortante periférico (42, 44) .

13. La herramienta de corte rotatoria según la reivindicación 1, en la que al menos un borde cortante periférico (42, 44) tiene un ángulo de ataque radial positivo.

14. La herramienta de corte rotatoria según la reivindicación 1, en la que al menos un borde cortante periférico (42, 44) tiene un ángulo de ataque radial negativo.

15. La herramienta de corte rotatoria según la reivindicación 1, en la que al menos un borde cortante

periférico (42, 44) tiene un ángulo de ataque radial neutro.

16. La herramienta de corte rotatoria según la reivindicación 1, en la que todos los bordes cortantes periféricos (42, 44) tienen un ángulo de ataque radial positivo.

17. La herramienta de corte rotatoria según la reivindicación 3, en la que la parte cortante (24) del cuerpo

(20) proporciona una longitud de corte y en la que el paso entre todas las ranuras helicoidales (30) es equivalente en al menos un plano radial del cuerpo cilíndrico (20) , con el plano radial pasando generalmente a través del punto medio axial de la longitud de corte.

18. La herramienta de corte rotatoria según la reivindicación 1, en la que al menos un borde cortante periférico (40) está formado como una base en K.

19. La herramienta de corte rotatoria según la reivindicación 1, en la que

al menos una ranura (30) está formada en un ángulo helicoidal constante, siendo el paso entre ranuras helicoidales adyacentes (30) variable a lo largo de la longitud axial de las ranuras (30) , y siendo el paso entre todas las ranuras helicoidales (30) equivalente en al menos un plano radial de la parte cortante (24) del cuerpo (20) ;

los bordes cortantes periféricos (40) están formados a lo largo de una intersección de una superficie circunferencial de la parte cortante (24) del cuerpo (20) y una parte de una superficie interior de una de las ranuras helicoidales (30) respectiva situada enfrente en una dirección de rotación del cuerpo (20) ;

en la que dentro de cada uno de los pares de ranuras helicoidales simétricas y opuestas diametralmente (30) : el ángulo de ataque radial de uno de los bordes cortantes periféricos (40) de un par de ranuras (30) es equivalente al ángulo de ataque radial del otro borde cortante periférico (40) de dicho par de ranuras (30) ;

en la que el ángulo de ataque radial de al menos uno de los bordes cortantes periféricos (40) es constante a lo largo de la longitud de la ranura helicoidal (30) que forma el borde cortante periférico (40) ; y

en la que todos los bordes cortantes periféricos (40) tienen un ángulo de ataque radial positivo.

20. La herramienta de corte rotatoria según la reivindicación 19, en la que la parte cortante (24) del cuerpo

(20) proporciona una longitud de corte y en la que el paso entre todas las ranuras helicoidales (30) es equivalente en al menos un plano radial del cuerpo cilíndrico (20) , con el plano radial pasando generalmente a través del punto medio axial de la longitud de corte.