Punta de corte y fresa de corte con mayores resistencia y capacidad de penetración.

Un punta de corte que presenta:

un cuerpo (10) generalmente cónico,

que es sustancialmente rotacionalmente simétrico respecto a un eje (A) centralde la punta (1) de corte y que presenta un perfil en una sección longitudinal por el eje (A) central, comprendiendo elperfil:

una parte (Pcx) generalmente convexa, que se extiende desde un extremo (11) cortante situado en el eje (A) central,hasta un punto (Pic) de inflexión, que está situado a una distancia axial y radial desde el extremo (11) cortante, haciauna parte (12) base en el cuerpo (10), y

una parte (Pcv) generalmente cóncava, que se extiende desde el punto (Pic) de inflexión hasta un punto que estásituado a una distancia radial y axial mayor desde el extremo (11) cortante, y axialmente más cercano a la parte (12)base,

caracterizada porque

el perfil de al menos una de entre la parte (Pcv) generalmente cóncava y la parte (Pcx) generalmente convexacomprende:

una primera parte (LP1, LP5) lineal, definida por una parte de una primera línea, extendiéndose dicha primera líneadesde un primer punto (P1, P12) en una primera posición radial (Ro, A), a un ángulo de alrededor de 45 grados conrelación el eje (A) central, hasta un segundo punto (P2, P11) en una segunda posición (Ri, Rio) radial y axialmenteespaciada del primer punto (P1, P12), y

una segunda parte (LP2) lineal, definida por una parte de una segunda línea, la cual segunda línea se extiendedesde un tercer punto (P3, P10), que constituye un punto medio aproximado de la primera línea, hasta un cuartopunto (P4,P9) en la segunda posición radial y a una distancia axial desde el segundo punto (P2, P11) quecorresponde a alrededor de la mitad de la longitud de la primera línea.

Punta de corte y fresa de corte con mayores resistencia y capacidad de penetración

Campo técnico

La presente descripción se refiere a puntas de corte y fresas de corte de uso en equipos de servicio pesado en minería o perforación o en un equipo fresador de carreteras.

La descripción se refiere particularmente a las llamadas “puntas tipo pico”.

Antecedentes En aplicaciones de minería, perforación o en fresadoras de carreteras por ejemplo, se dispone de un cuerpo actuador, que puede tener la forma de por ejemplo un tambor o una cabeza de perforación, con varias fresas de corte reemplazables, que tienen un borde cortante muy duro. Ejemplos no limitantes de tales cuerpos actuadores se muestran en las figuras 1 y 14-20 del documento US2008/258536A1.

La fresa mostrada en la US2008/258536A1 comprende una parte de cabeza, que puede ser aproximadamente cónica y se estrecha hacia un borde cortante; y un vástago que se inserta en un soporte de fresa. La fresa es una parte de desgaste, y por tanto es deseable que sea posible reemplazar rápidamente las fresas desgastadas y también producir dichas fresas al menor coste posible.

Sin embargo, para minimizar el tiempo de parada de la máquina, también es deseable tener que reemplazar las fresas de corte lo menos posible. Por tanto, es deseable disponer de puntas de corte lo más fuertes que sea posible.

Varios diseños de puntas de corte se muestran en los documentos US 6, 375, 272 B1, DE 295 04 676 U1, US 6, 986, 552 B1, WO01/73252 A2, EP 0 757 157 A1, DE 28 46 744 A1, US 5, 219, 209, WO94/13932 A1, US 4, 911, 504 y US 4, 981, 328.

Existe una permanente necesidad de puntas de corte que tengan aun mas mejorada su resistencia y capacidad de penetración.

Compendio Es un objeto general de esta descripción proporcionar una punta de corte que tenga una resistencia y/o capacidad de penetración mejoradas.

La invención se define mediante las reivindicaciones independientes adjuntas. Las realizaciones se establecen en reivindicaciones dependientes, en las figuras adjuntas y en la siguiente descripción.

De acuerdo con un primer aspecto de la invención se proporciona una punta de corte, que presenta un cuerpo generalmente cónico, que es sustancialmente rotacionalmente simétrico respecto a un eje central de la punta de corte y que presenta un perfil en una sección longitudinal por el eje central. El perfil comprende una parte generalmente convexa, que se extiende desde un extremo cortante situado en el eje central, hasta un punto de inflexión, que está situado a una distancia axial y radial desde el extremo cortante hacia una parte base del cuerpo, y una parte generalmente cóncava, que se extiende desde el punto de inflexión hasta un punto que está situado a una mayor distancia radial y axial desde el extremo cortante, y axialmente más cerca de la parte base. El perfil de la al menos una de entre la parte generalmente cóncava y la parte generalmente convexa comprende una primera parte lineal, definida por una parte de una primera línea, extendiéndose dicha primera línea desde un primer punto en una primera posición radial, a un ángulo de alrededor de 45º grados con relación al eje central, hasta un segundo punto en una segunda posición radial y espaciados axialmente desde el primer punto, y una segunda parte lineal, definida por una parte de una segunda línea, cuya segunda línea se extiende desde un tercer punto, que constituye un punto aproximadamente medio de la primera línea, hasta un cuarto punto en la segunda posición radial y a una distancia axial desde el segundo punto que corresponde a alrededor de la mitad de la longitud de la primera línea.

Por “alrededor” y “aproximadamente” se entiende +/- 10 %, preferiblemente +/- 5% y mas preferiblemente +/- 2%.

Se entiende que cada “parte lineal” del perfil corresponderá a una parte troncocónica del cuerpo de la punta de corte.

La invención se basa en el concepto de “diseño en árbol”, el cual, como tal es conocido a partir de, por ejemplo Matteck, C. y otros: “A Most Simple Graphic Way to Reduce Notch Stresses by Growth”, Forschungszentrum Karlsruhe GmbH, Institute for Materials Research II, Septiembre 2005. La idea que está detrás de este diseño es proporcionar material solamente donde se necesita, proporcionando así una relación óptima entre resistencia y consumo/peso de material.

Una punta de corte de acuerdo con la presente descripción proporciona un ligero aumento de resistencia, al mismo tiempo que proporciona un aumento de la capacidad de penetración.

Con el concepto de diseño aquí descrito, es posible proporcionar un radio menor en el extremo cortante que con los diseños convencionales, conservando la resistencia y por tanto aumentando la penetración de la punta de corte.

En la punta de corte, dicha al menos una de entre la parte generalmente cóncava y la parte generalmente convexa pueden además comprender una tercera parte lineal, definida por una parte de una tercera línea, cuya tercera línea se extiende desde un quinto punto, que constituye un punto medio aproximado de la segunda línea, hasta un sexto punto en la segunda posición radial y a una distancia axial del cuarto punto que corresponde a alrededor de la mitad de la longitud de la segunda línea.

La parte convexa puede presentar al menos dos secciones lineales que presentan un ángulo respectivo con relación al eje central y la parte cóncava puede presentar al menos dos partes lineales que presentan un ángulo respectivo con relación al eje central. Los ángulos de todas las partes lineales sucesivas de la parte convexa pueden aumentar hacia el extremo cortante, y los ángulos de todas las partes lineales sucesivas de la parte cóncava pueden disminuir hacia el extremo cortante.

Todos los ángulos de las secciones lineales de al menos una de la parte convexa y la parte cóncava pueden ser mayores de alrededor de 5 grados.

En la parte cóncava, la primera posición radial puede estar a un radio externo y la segunda posición radial puede estar a un radio interno, que es menor que el radio externo.

El radio interno puede ser alrededor del 20-30% del radio externo mayor, preferiblemente alrededor de 25%.

En la parte convexa, la primera posición radial puede estar sustancialmente en el eje central y la segunda posición radial está a un radio interno mayor.

Una sección lineal que forma parte de la parte convexa puede presentar sustancialmente el mismo ángulo que una sección lineal que forma parte de la parte cóncava.

Dos secciones lineales que forman parte de la parte convexa pueden presentar sustancialmente los mismos ángulos que las respectivas secciones lineales que forman parte de la parte cóncava.

Una transición entre dos partes lineales adyacentes presenta aproximadamente un radio.

La punta de corte puede además presentar un radio que forma el extremo cortante.

La parte cóncava puede presentar dos partes lineales, que presentan, según se ven axialmente desde la parte base hacia el extremo cortante, ángulos de alrededor de 45 grados y alrededor de 21 grados respectivamente.

La parte cóncava puede presentar una tercera parte lineal, que presenta un ángulo de alrededor de 10 grados.

La parte cóncava puede presentar tres partes lineales, que presentan longitudes axiales de alrededor de 23%, alrededor de 29% y alrededor de 33% respectivamente, de la longitud total de la parte cóncava.

La parte convexa puede presentar dos partes lineales, que presentan, vistas axialmente desde la parte base hacia el extremo cortante, ángulos de alrededor de 21 grados y de alrededor de 45 grados, respectivamente.

La parte convexa puede presentar dos partes lineales, que presentan longitudes de alrededor del 40% y de alrededor de 30% respectivamente, de una longitud total de la parte convexa.

Breve descripción de las figuras

La Figura 1 es una vista en sección esquemática que ilustra la punta de corte de acuerdo con la presente descripción en relación a una punta de corte de diseño tradicional.

La Figura 2 es una vista en sección esquemática de la punta de corte de acuerdo con la presente descripción. Las Figuras 3a y 3b son diagramas en sección esquemática que ilustran el principio de diseño aplicado en la presente descripción.

Las Figuras 4a y 4b ilustran la distribución de fuerzas en las simulaciones siguientes. Las Figuras 5a y 5b ilustran los resultados de la simulación de una punta de corte estándar (técnica anterior) . Las Figuras 6a y 6b ilustran los resultados de la simulación de una punta de corte de acuerdo con la presente... [Seguir leyendo]

1. Un punta de corte que presenta:

un cuerpo (10) generalmente cónico, que es sustancialmente rotacionalmente simétrico respecto a un eje (A) central de la punta (1) de corte y que presenta un perfil en una sección longitudinal por el eje (A) central, comprendiendo el perfil:

una parte (Pcx) generalmente convexa, que se extiende desde un extremo (11) cortante situado en el eje (A) central, hasta un punto (Pic) de inflexión, que está situado a una distancia axial y radial desde el extremo (11) cortante, hacia una parte (12) base en el cuerpo (10) , y

una parte (Pcv) generalmente cóncava, que se extiende desde el punto (Pic) de inflexión hasta un punto que está situado a una distancia radial y axial mayor desde el extremo (11) cortante, y axialmente más cercano a la parte (12) base,

caracterizada porque el perfil de al menos una de entre la parte (Pcv) generalmente cóncava y la parte (Pcx) generalmente convexa comprende:

una primera parte (LP1, LP5) lineal, definida por una parte de una primera línea, extendiéndose dicha primera línea desde un primer punto (P1, P12) en una primera posición radial (Ro, A) , a un ángulo de alrededor de 45 grados con relación el eje (A) central, hasta un segundo punto (P2, P11) en una segunda posición (Ri, Rio) radial y axialmente espaciada del primer punto (P1, P12) , y

una segunda parte (LP2) lineal, definida por una parte de una segunda línea, la cual segunda línea se extiende desde un tercer punto (P3, P10) , que constituye un punto medio aproximado de la primera línea, hasta un cuarto punto (P4, P9) en la segunda posición radial y a una distancia axial desde el segundo punto (P2, P11) que corresponde a alrededor de la mitad de la longitud de la primera línea.

2. La punta de corte de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dicha al menos una de entre la parte (Pcv) generalmente cóncava y de la parte (Pcx) generalmente convexa comprende además una tercera parte (LP3, LP3a) lineal, definida por una parte de una tercera línea, la cual tercera línea se extiende desde un quinto punto (P5, P8) , que constituye el punto medio aproximado de la segunda línea, hasta un sexto punto (P6, P7) en la segunda posición radial y a una distancia axial desde el cuarto punto (P4, P9) que corresponde a alrededor de la mitad de la longitud de la segunda línea.

3. La punta de corte de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en la que

la parte (Pcx) convexa presenta al menos dos secciones (LP4, LP5) que presentan un ángulo respectivo (α4, α2) con relación al eje (A) central, la parte (Pcv) cóncava presenta al menos dos secciones (LP1, LP2, LP3) que presentan un ángulo respectivo (α10, α8 α6) con relación al eje (A) central,

los ángulos (α4, α2) de todas las sucesivas secciones lineales (LP4, LP5) de la parte (Pcx) convexa aumentan hacia el extremo (11) cortante, y

los ángulos (α10, α8, α6) de todas las sucesivas secciones (LP1, LP2, LP3) de la parte (Pcv) cóncava disminuyen hacia el extremo (11) cortante.

4. La punta de corte de acuerdo con la reivindicación 3, en la que todos los ángulos (α4, α2) de las secciones (LP4, LP5) lineales de al menos una de entre la parte (Pcx) convexa y la parte (Pcv) cóncava son mayores de alrededor de 5 grados.

5. La punta de corte de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que, en la parte (Pcv) cóncava, la primera posición radial es a un radio (Ro) externo y la segunda posición radial está a un radio (Ri) interno, el cual es menor que el radio externo.

6. La punta de corte de acuerdo con la reivindicación 5, en la que el radio (Ri) interno es alrededor de.

2. 30% del radio (Ro) externo mayor, preferiblemente alrededor de 25%.

7. La punta de corte como la reivindicada en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que, en la parte (Pcx) convexa, la primera posición radial está sustancialmente en el eje (A) central y la segunda posición radial y la segunda posición radial está a un radio (Rio) interno mayor.

8. La punta de corte de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que una sección lineal que forma parte de la parte (Pcx) convexa presenta sustancialmente el mismo ángulo (α2, α10; α4, α8) que una sección lineal que forma parte de la parte (Pcv) cóncava.

9. La punta de corte de acuerdo con la reivindicación 7, en la que dos secciones (LP5, LP4) lineales que forman parte de la parte (Pcx) convexa presentan sustancialmente los mismos ángulos (α2, α10; α4, α8) que las respectivas secciones (LP1, LP2) lineales que forman parte de la parte (Pcv) cóncava.

10. La punta de corte de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que una transición 5 entre dos partes (LP1, LP2, LP3, LP4) lineales adyacentes presenta un radio (R9, R7, R5, R3) .

11. La punta de corte de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que presenta además aproximadamente un radio (R1) que forma el extremo (11) cortante.

12. La punta de corte de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que la parte (Pcv)

cóncava presenta dos partes (LP1, LP2) lineales que presentan, vistas axialmente desde la parte (12) base hacia el10 extremo (11) cortante, ángulos de alrededor de 45 grados y alrededor de 21 grados respectivamente.

13. La punta de corte de acuerdo con la reivindicación 11, en la que la parte (Pcv) cóncava presenta una tercera parte (LP3) lineal, que presenta un ángulo de alrededor de 10 grados.

14. La punta de corte de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que la parte (Pcv)

cóncava presenta tres parte (LP1, LP2, LP3) lineales, que presentan longitudes axiales de alrededor de 23%, 15 alrededor de 29% y alrededor de 33% respectivamente, de una longitud (Lcv) total de la parte (Pcv) cóncava.

15. La punta de corte de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que la parte convexa presenta dos partes (LP4, LP5) lineales, que presentan según se ven axialmente desde la parte (12) base hacia el extremo (11) cortante, ángulos de alrededor de 21 grados y alrededor de 45 grados, respectivamente.

16. La punta de corte de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que la parte convexa

presenta dos partes (LP4, LP5) lineales, que presentan longitudes axiales de alrededor de 40% y alrededor de 30% respectivamente, de una longitud (Lcx) total de la parte (Pcx) convexa.

17. Una fresa de corte que tiene un pico (2) de herramienta con una parte de cabeza y un vástago (22) , y dicha cabeza tiene una superficie (21) frontal, una superficie lateral que se extiende axialmente hacia atrás desde la superficie frontal hacia un hombro, caracterizada por que una punta (1) de corte de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-16 está montada en la superficie frontal de la cabeza.