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ES2213562T3 - Metodo y dispositivo para fabricar una herramienta. - Google Patents

Metodo y dispositivo para fabricar una herramienta.

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ES2213562T3
ES2213562T3 ES00850113T ES00850113T ES2213562T3 ES 2213562 T3 ES2213562 T3 ES 2213562T3 ES 00850113 T ES00850113 T ES 00850113T ES 00850113 T ES00850113 T ES 00850113T ES 2213562 T3 ES2213562 T3 ES 2213562T3
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ES
Spain
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core
plastic compound
extrusion
compound
compounds
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ES00850113T
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English (en)
Inventor
Johnny Bruhn
Mattias Puide
Mikael Gronkvist
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Seco Tools AB
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Seco Tools AB
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Abstract

Un método para fabricar una herramienta para mecanización con desprendimiento de viruta que consta de un núcleo relativamente tenaz conectado a una periferia relativamente resistente al desgaste, que comprende los siguientes pasos: A- suministrar un primer compuesto plástico caliente (55) que tiene un alto contenido de aglutinante metálico a una matriz (29) para extrusión y B- suministrar simultáneamente un segundo compuesto plástico caliente (56) que tiene un contenido relativamente bajo de aglutinante metálico a una matriz (29) para extrusión alrededor del primer compuesto plástico (55), por lo cual el segundo compuesto plástico (56) topará contra dicho primer compuesto plástico (55) durante la extrusión, formando de ese modo una varilla sustancialmente cilíndrica (65); y C- permitir que la varilla (65) rebase una porción (42) para formar acanaladuras de viruta (18), después de lo cual la porción (42) es desplazada radialmente para formar una parte de vástago sobre la pieza de partida, yD- calentar dichos compuestos conectados (55, 56) como una unidad para extraer un polímero contenido en los compuestos y para sinterizar posteriormente el resto en una pieza de partida dura, E- se hace una posible mecanización de acabado, tal como rectificación.

Description

Método y dispositivo para fabricar una herramienta.
Campo del invento
El presente invento se refiere a un método y a una máquina para fabricar una herramienta para mecanización con desprendimiento de viruta que comprende un núcleo relativamente tenaz conectado a una periferia relativamente resistente al desgaste.
Técnica anterior
Se conoce previamente a través de, por ejemplo, el documento WO 98/28455 comprimir en dos pasos un núcleo y un tubo circundante de material en polvo. El material en polvo consta de carburo de volframio (WC) junto con cobalto (Co), que son comprimidos entre un punzón y una matriz, y que son posteriormente sinterizados de manera que el metal aglutinante se funde y aglutina los carburos para formar un material de herramienta para mecanización con desprendimiento de viruta. La técnica conocida ocasiona una pluralidad de desventajas, entre otras en la fabricación de cuerpos delgados alargados. El polvo despide polvillo y el cuerpo verde formado (material comprimido pero no sinterizado) no resistirá ningún grado de manejo. Además, las acanaladuras de viruta deben ser rectificadas y el método requiere tiempo. Los problemas han sido parcialmente solucionados por moldeo de inyección de metal duro mezclado en un portador tal como se indica en la patente norteamericana No. 5.947.660. El método de moldeo por inyección trae un alto grado de libertad en lo que concierne a la geometría, pero ocasiona problemas en la fabricación de cuerpos delgados alargados e inversiones costosas en moldes.
A través de la patente de EE.UU. Nº 4.779.440 se conoce previamente una herramienta de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, para formar una pieza de partida o en bruto para una broca helicoidal. Una pieza de partida para broca extruida que tiene acanaladuras de viruta de paso constante a lo largo de la circunferencia de la pieza de partida se obtiene calentado un metal duro en polvo hasta la temperatura de extrusión, comprimiendo el polvo calentado bajo un alto consumo de energía a través de un espacio definido por un mandril y una boquilla mientras que se hace girar la pieza de partida. La pieza de partida es guiada por la extrusión en la dirección más allá de la arista helicoidal dispuesta en el interior de la boquilla, para conformar acanaladuras de viruta a lo largo de la pieza de partida. Una desventaja de la técnica conocida es que la herramienta producida no obtiene la duración máxima de tiempo de servicio. Otro documento de tecnología anterior es el WO 96/20057.
Objetivos del invento
Un objetivo del presente invento es proporcionar un método y una máquina, por medio de los cuales se eliminan las desventajas de la técnica conocida.
Otro objetivo del presente invento es proporcionar un método y una máquina por medio de los cuales se puedan fabricar cuerpos delgados alargados que tengan una duración óptima de tiempo de servicio.
Estos y otros objetivos se han logrado por medio de un método y una máquina para fabricar una herramienta tal como se definen en la reivindicaciones anexas con referencia a los dibujos.
Descripción de los dibujos
Las figuras 1A-1C muestran esquemáticamente una broca de acuerdo con el presente invento en una vista lateral y en vistas en perspectiva delantera y trasera, respectivamente. La figura 1D muestra una sección transversal de acuerdo con la línea D-D en la figura 1A. La figura 1E muestra una sección transversal de acuerdo con la línea E-E en la figura 1A. La figura 2A muestra un dispositivo de acuerdo con el presente invento para la fabricación de cuerpos verdes alargados, en una vista frontal. La figura 2B muestra el dispositivo en una sección de acuerdo con la línea IIB-IIB en la figura 2A. La figura 2C muestra el dispositivo en una vista de extremo. La figura 2D muestra el dispositivo en sección de acuerdo con la línea IID-IID en la figura 2A. La figura 3 muestra el dispositivo y una porción de alimentación.
Descripción detallada del invento
La realización de una herramienta mostrada en la figura 1A-1C es una denominada broca helicoidal. La broca 10 comprende un vástago sustancialmente macizo 11 que tiene un primer extremo en forma de punta, que comprende al menos un filo cortante 19, un número de acanaladuras de viruta 18 que son tantas en número como filos cortantes. La broca comprende una porción central de material duro relativamente tenaz conectado a una porción periférica 13 de material duro relativamente resistente al desgaste. La broca 10 está hecha de material duro macizo, tal como metal duro extruido, e incluye acanaladuras de viruta helicoidales 18 y estas se pueden extender a lo largo de todo el cuerpo o a lo largo de una parte del mismo. El vástago ha de estar asegurado a un husillo rotable, no mostrado. La broca tiene dos superficies de incidencia o ataque superiores 15. La broca es extruida a partir de dos materiales diferentes en los que la diferencia consiste en el equilibrio de una sustancia dura (por ejemplo carburo de volframio, WC) y aglutinante (por ejemplo cobalto, Co). Todas las superficies exteriores y bordes asociados están hechos del mismo material, esto es, metal duro resistente al desgaste, extruido, con un contenido de cobalto relativamente bajo. Las acanaladuras de viruta 18 de la herramienta 10 constan totalmente de material duro resistente al desgaste que proporciona a la broca tanto tenacidad como resistencia al desgaste. Como es obvio de las figuras 1D y 1E, la mayor parte de la sección transversal está en la porción tenaz 12, que está completamente rodeada por la porción resistente al desgaste 13, excepto en sus extremos. Por lo tanto se obtiene una "envuelta" rígida y dura en la broca. Además, los canales de evacuación 14 se extienden preferiblemente sólo en la porción más tenaz. Las líneas de intersección de las acanaladuras de viruta 18 y de las superficies de ataque 15 forman los filos de corte principales 19, preferiblemente por medio de chaflanes reforzadores, no mostrados.
En las figuras 2A-2D se muestra un dispositivo 20, de acuerdo con el presente invento, para producir cuerpos verdes alargados. El dispositivo 20 comprende un alojamiento rectangular 21 de acero, que está destinado a ser sujetado con, por ejemplo, tornillos a un máquina para extrusión, no mostrada. El alojamiento 21 tiene dos tornillos 22 para ser sujetado en la máquina y tiene una superficie trasera 23 destinada a formar una junta de obturación contra dicha máquina. El alojamiento tiene un rebaje pasante central 24 a través del cual se comprimirán al menos dos compuestos. El rebaje 24 se transforma en una restricción reductora de diámetro 27 en una boquilla circular 28. La boquilla 28 esté hecha de un material resistente al desgaste, tal como metal duro. El rebaje 24 continúa después en un agujero interior cilíndrico 30, situado centralmente en una matriz circular 29, que está dispuesta cerca de y en conexión con la boquilla 28. La posición de la matriz 29 respecto al alojamiento está determinada por la cooperación entre un tornillo de tope 32 en el alojamiento y un agujero 32 que se extiende lateralmente respecto a la dirección de alimentación principal F de los compuestos. Un núcleo con forma de barra 33 está introducido en un rebaje de la matriz. El núcleo es rectangular e incluye dos agujeros 34 para recibir espigas o pasadores alargados 35. Los pasadores 35 están destinados a sobresalir del núcleo en la dirección de alimentación F en caso de que se formen canales de evacuación en la pieza de partida. Después el rebaje 24 continúa en forma de agujero coaxial 37 en una tapa 36. La tapa 36 está unida al alojamiento por medio de dos tornillos 38 y los tornillos 22. La tapa 36 está provista de una ranura en T 39, que se extiende entre dos lados largos de la tapa 36. La ranura 39 está destinada a recibir dos mordazas 40, 41, cuya forma básica, de acuerdo con la figura 2B, forma esencialmente una T. Cada mordaza 40, 41, incluye un espaciamiento 42 dirigido hacia la otra mordaza. El espaciamiento 42 incluye una arista helicoidal 43 tal que cuando las mordazas se apoyan una contra la otra, los espaciamientos forman la sección transversal de una broca helicoidal con acanaladuras de viruta. Las mordazas son comprimidas una contra la otra por medio de medios de potencia, no mostrados, y los mismos medios se utilizan en caso de que las mordazas se separaran, como cuando la pieza de partida debe ser parcialmente cilíndrica, por ejemplo en el vástago de broca. Preferiblemente, se sitúa una tabla de soporte en conexión con las mordazas para soportar la pieza de partida extruida en caliente.
Un dispositivo de alimentación 50 conectado al alojamiento 21 se muestra en la figura 3. El dispositivo de alimentación 50 comprende al menos dos cámaras separadas 51, 52. Una cámara central 51 está dispuesta sustancialmente de manera simétrica alrededor de la dirección de alimentación F y comprende una boquilla central 53 dirigida hacia el alojamiento 21. Al menos una segunda cámara 52 está dispuesta sustancialmente perpendicular a la dirección de alimentación F y comprende una boquilla 54 dispuesta en conexión con la boquilla 28. La boquilla 54 está dispuesta coaxialmente con la boquilla 53, pero está más cerca axialmente al alojamiento 21 que la anterior. La primera cámara 51 está prevista para contener un primer compuesto 55 que tiene un contenido de cobalto relativamente alto, mientras que las segunda cámara 52 está prevista para contener un segundo compuesto 56 que tiene un contenido de cobalto relativamente bajo. Las cámaras comprenden tornillos sin fin de alimentación 57, 58, para impulsar los dos compuestos hacia delante en la dirección de alimentación F. Cada tornillo sin fin de alimentación es impulsado por un motor 59, 60. Los gránulos son suministrados a aberturas tipo embudo 61, 62. Las cámaras están rodeadas al menos parcialmente por calentadores 63, 64.
La broca o el cortador de fresado de extremo se fabrica como sigue. Se mezcla polvo de metal duro con un cierto contenido de cobalto y un portador, por ejemplo un polímero, en compuestos y se conforma en bolitas o gránulos. Eso se hace de manera que al menos se obtengan dos compuestos diferentes, en los que la diferencia reside en la cantidad de cobalto. El aglutinante será la matriz del cuerpo verde. La diferencia en contenido de aglutinante se sitúa en el intervalo de 1 a 10 por ciento en peso. El término "cobalto" se ha de entender aquí como un aglutinante metálico que pueda ser intercambiado alternativamente por o incluir otros metales, por ejemplo níquel, Ni. Después se precalientan los compuestos a una temperatura adecuada para los compuestos, preferiblemente a la misma temperatura, y son insertados en una máquina 50 para extrusión. Después los compuestos son comprimidos en la cámara correspondiente 51, 52, a alta presión y a una cierta temperatura, alrededor de 180ºC, hacia la boquilla respectiva 53, 54, por lo cual dicho segundo compuesto plástico topará contra dicho primer compuesto plástico y forman una varilla sustancialmente cilíndrica 65. Después los compuestos calientes alcanzan el núcleo 33 y rebasan a este por cada lado a través de dos aberturas sustancialmente semicirculares formadas alrededor del núcleo. La anchura del núcleo (véase la figura 2A) es preferiblemente menor que el diámetro del compuesto interior. Hacia la parte trasera del núcleo, en la dirección F, los compuestos se fusionan de nuevo en una barra cilíndrica. Si se disponen los pasadores 35 en el núcleo, se forman entonces espacios en el cuerpo, que posteriormente constituirán canales de evacuación. Los pasadores son elegidos suficientemente largos para permitir que el compuesto se enfríe, de manera que se evite la fusión. Los alrededores del canal de evacuación se pueden elegir para constar solamente del primer o del segundo compuesto o de una combinación de ellos eligiendo los parámetros para la extrusión y especialmente el diámetro de la boquilla 53. Después los compuestos alcanzan la separación 42 que está definida por las mordazas 40, 41, mediante lo cual los compuestos, debido a las aristas 43, son atornillados a través de las mordazas para obtener la sección transversal de una broca helicoidal. Contrariamente a la tecnología anterior, las acanaladuras de viruta de la broca fabricadas de acuerdo con el presente invento constarán completamente del metal duro más resistente al desgaste. Cuando los compuestos salen de las mordazas se enfrían rápidamente debido a la temperatura circundante, y la pieza de partida continúa extruyéndose hasta que la parte de acanaladura de viruta es suficientemente larga. Posteriormente, las mordazas 40, 41, son separadas y alejadas del compuesto de manera que se forma una porción de vástago cilíndrica. La longitud de la parte de vástago se determina o bien por cuánto tiempo se prolonga la extrusión o por cuándo las mordazas son desplazadas hacia dentro de manera que se inicie una nueva pieza de partida. En el último caso, dos o más piezas de partida son continuas. La pieza de partida solidificada puede entonces ser cortada o rota, por ejemplo a mano.
Después la pieza de partida es calentada en una horno separado de manera que el portador es expulsado por fusión y de manera que el metal aglutinante se funde y aglutina los carburos. Después tiene lugar una mecanización posterior, tal como por ejemplo una rectificación en las porciones de borde, porción de vástago y superficies de ataque.
De este modo, la periferia de la herramienta obtiene una mayor resistencia al desgaste debido al menor contenido de aglutinante, por ejemplo cobalto, mientras que la porción de centro consta de metal duro más rico en cobalto más tenaz.
Con el presente método se puede producir una herramienta con una vida de servicio larga, con o sin acanaladuras de viruta, y con o sin porción de vástago, y permite un manejo sencillo a un coste bajo. Esto se puede hacer sin generar polvo. Además se puede utilizar al menos una mordaza para hacer marcas en la porción de vástago de la pieza de partida, en la que se puede rectificar un plano para mandrinar. De ese modo se pude minimizar el volumen de
rectificación.
El invento no está de ningún modo limitado a las realizaciones descritas anteriormente, sino que puede variarse libremente dentro del alcance de las reivindicaciones anexas. De este modo el invento puede también ser utilizado para fresas de extremo macizo. La herramienta puede ser recubierta con capas de, por ejemplo, Al_{2}O_{3}, TiN y/o TiCN.

Claims (7)

1. Un método para fabricar una herramienta para mecanización con desprendimiento de viruta que consta de un núcleo relativamente tenaz conectado a una periferia relativamente resistente al desgaste, que comprende los siguientes pasos:
A- suministrar un primer compuesto plástico caliente (55) que tiene un alto contenido de aglutinante metálico a una matriz (29) para extrusión y
B- suministrar simultáneamente un segundo compuesto plástico caliente (56) que tiene un contenido relativamente bajo de aglutinante metálico a una matriz (29) para extrusión alrededor del primer compuesto plástico (55), por lo cual el segundo compuesto plástico (56) topará contra dicho primer compuesto plástico (55) durante la extrusión, formando de ese modo una varilla sustancialmente cilíndrica (65); y
C- permitir que la varilla (65) rebase una porción (42) para formar acanaladuras de viruta (18), después de lo cual la porción (42) es desplazada radialmente para formar una parte de vástago sobre la pieza de partida, y
D- calentar dichos compuestos conectados (55, 56) como una unidad para extraer un polímero contenido en los compuestos y para sinterizar posteriormente el resto en una pieza de partida dura,
E- se hace una posible mecanización de acabado, tal como rectificación.
2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que se mezclan un polvo metálico duro y un portador, tal como un polímero, y se insertan en al menos dos cámaras separadas (51, 52) antes del paso A.
3. El método de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que la porción (42) consta de dos mordazas movibles una respecto a la otra (40, 41) que son desplazadas en sentidos opuestos sustancialmente de manera perpendicular a la dirección de alimentación (F).
4. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el paso B incluye que se permita que los compuestos rebasen un núcleo (33) anclado firmemente a la matriz (29), y después fusionar los compuestos en un cuerpo cilíndrico hacia la parte de atrás del núcleo (33) en la dirección de alimentación (F).
5. El método de acuerdo con la reivindicación 4, en el que se disponen espigas o pasadores (35) en el núcleo, por medio de los cuales se forman espacios en la pieza de partida.
6. Una máquina para extrusión de una pieza de partida para una herramienta para mecanización con desprendimiento de viruta, que comprende un núcleo relativamente tenaz conectado a una periferia relativamente resistente al desgaste, comprendiendo dicha máquina (20) un alojamiento (21), que está destinado a ser sujetado a la máquina para extrusión, teniendo dicho alojamiento (21) un rebaje pasante (24) a través del cual se ha de extruir un primer compuesto en una dirección de alimentación (F), incluyendo dicho rebaje (24) una primera boquilla (53) y un agujero (30) en una matriz (29), en el que al menos una segunda boquilla (54) está dispuesta en esencia coaxialmente alrededor de la primera boquilla para formar un segundo compuesto (56) sustancialmente alrededor del primer compuesto (55), comprendiendo dicha máquina al menos dos cámaras separadas (51, 52),
caracterizada porque la máquina comprende dos mordazas (40, 41), estando dispuestas dichas mordazas movibles radialmente respecto al rebaje (24) con la intención de acoplar y desacoplar dicho segundo compuesto para formar acanaladuras de viruta o una porción de vástago, respectivamente, en la que las mordazas (40, 41) son movibles radialmente en sentidos opuestos en esencia perpendicularmente a la dirección de alimentación (F).
7. La máquina de acuerdo con la reivindicación 6, en la que un núcleo (33) está asegurado firmemente en la matriz (29) y en la que la matriz incluye un espacio circular y en la que el núcleo (33) es rectangular e incluye dos agujeros (34) para recibir pasadores alargados (35), dichos pasadores (35) están destinados a sobresalir del núcleo en la dirección de alimentación (F) en caso de que se hayan de formar canales de evacuación en la pieza de partida, y en la que cada mordaza (40, 41) incluye una separación (42) dirigida hacia la otra mordaza, dicha separación (42) incluye una arista helicoidal (43), de manera que cuando las mordazas se apoyan una contra la otra las separaciones forman la sección transversal de una broca helicoidal con acanaladuras de viruta.
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