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