ES2899893T3

ES2899893T3 - Fresa matriz hueca de engranajes y un procedimiento de formación de la citada fresa matriz hueca de engranajes

Info

Publication number: ES2899893T3
Application number: ES14716418T
Authority: ES
Inventors: Jonathan Fair
Original assignee: Hyperion Materials and Technologies Sweden AB
Current assignee: Hyperion Materials and Technologies Sweden AB
Priority date: 2013-10-10
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2022-03-15
Anticipated expiration: 2034-03-14
Also published as: US20200038979A1; US11426811B2; EP3055094B1; EP3055094A1; US10518345B2; US20160207128A1; WO2015052593A1

Abstract

Una fresa matriz hueca para un aparato de corte que comprende un cuerpo (12) de una composición de metal duro sinterizado y al menos una cavidad (14) situada en el interior del cuerpo (12), en la que la cavidad (14) tie- ne un volumen comprendido entre aproximadamente el 10% y aproximadamente el 90% del volumen del cuerpo (12); caracterizada porque: el cuerpo (12) incluye un núcleo (16) que tiene lados opuestos y un elemento sinterizado fusionado en cada lado del núcleo (16) para sellar la cavidad (14) y formar un cuerpo unitario.

Description

DESCRIPCIÓN

Fresa matriz hueca de engranajes y un procedimiento de formación de la citada fresa matriz hueca de engranajes Campo técnico

Una fresa matriz hueca para una herramienta de corte que comprende un cuerpo de una composición de metal duro sinterizado y al menos una cavidad situada en el interior del cuerpo, en la que la cavidad tiene un volumen en el rango de aproximadamente el 10% a aproximadamente el 90% del volumen del cuerpo.

Antecedentes

Los materiales comunes para el tallado con fresa matriz en la industria de engranajes de corte son el acero rápido (HSS) y el carburo sólido (SC). Aunque las herramientas de HSS ofrecen soluciones de menor coste, el desgaste y la fiabilidad son cuestiones importantes. Los materiales altamente resistentes al desgaste, tales como el carburo cementado, son populares para las herramientas de perforación y de corte de metales.

Las fresas matrices de carburo sólido ofrecen altas velocidades de corte, pero los módulos de mayor tamaño son muy pesados y, por tanto, difíciles de manejar por los clientes y pueden ser demasiado pesados para la máquina en la que se va a utilizar la herramienta. Las soluciones de fresas matrices indexables son los tamaños de módulo 4 y están disponibles en el mercado. Sin embargo, la variación en la ubicación de los insertos limita las tolerancias a la clase de calidad B aproximadamente a la norma DIN 3968 y / o BS ISO 4468 en la mayoría de las situaciones. El documento US 2003 / 0017013 describe un cortador con fresa matriz de acuerdo con el preámbulo de la reivindica ción 1 que tiene un cuerpo de herramienta, cuerpos de vástagos que se extienden en cada extremo del cuerpo de herramienta y una barra de sujeción adaptada para que pase a través del cuerpo de herramienta y de los cuerpos de vástagos. El documento JP 5230391 divulga una herramienta de corte de carburo cementado formada como una fresa matriz con una cavidad interna de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 12.

Otra desventaja de las fresas matrices de carburo sólido disponibles en la actualidad es el coste. Los costes de las materias primas son la principal contribución a los costos de producción. Además, las actuales fresas matrices de carburo sólido no permiten la introducción de refrigerante / lubricante de corte ni la amortiguación de las vibraciones.

Sumario

En un aspecto de la invención, se proporciona una fresa matriz para un aparato de corte que comprende un cuerpo de una composición de metal duro sinterizado, y al menos una cavidad situada en el interior del cuerpo, que se ca racteriza porque la cavidad tiene un volumen en el rango de aproximadamente el 10% a aproximadamente el 90% del volumen del cuerpo; en el que el cuerpo incluye un núcleo que tiene lados opuestos y un elemento sinterizado fusionado a cada lado del núcleo para sellar la cavidad y formar un cuerpo unitario.

En otro aspecto de la invención, se proporciona un procedimiento de formación de una fresa matriz hueca de un aparato de corte de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que comprende los pasos de proporcionar un cuerpo hueco de una composición de metal duro sinterizado, en el que al menos una cavidad se encuentra en el interior del cuerpo, en el que la al menos una cavidad tiene un volumen en el rango de aproximadamente el 10% a aproximadamente el 90% del volumen del cuerpo, y en el que el cuerpo hueco incluye un núcleo que tiene lados opuestos; y el procedimiento se caracteriza por: fusionar un elemento sinterizado a cada lado del núcleo para sellar la al menos una cavidad, en el que cada elemento sinterizado está fusionado al cuerpo, en el que la fresa matriz hueca del aparato de corte está formada como un cuerpo unitario.

El resumen que antecede, así como la descripción detallada que sigue de las realizaciones, se entenderán mejor cuando se lean en conjunto con los dibujos del apéndice. Se debe entender que las realizaciones representadas no están limitadas a las disposiciones e instrumentalidades precisas mostradas.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una sección transversal de una herramienta de corte que tiene una fresa matriz hueca de acuerdo con una realización de la presente divulgación.

La figura 2 es una sección transversal ampliada de la fresa matriz hueca de la figura 1.

La figura 3 es una sección transversal de otra realización de una fresa matriz hueca.

La figura 4 es una sección transversal tomada a lo largo de la línea II - II de la figura 3.

Las figuras 5(a) - 5(c) son secciones transversales de otras realizaciones de una fresa matriz hueca de acuerdo con la presente divulgación.

La figura 6 es todavía otra realización de una fresa matriz hueca de acuerdo con la presente divulgación. La figura 7 es todavía otra realización de una fresa matriz hueca de acuerdo con la presente divulgación. La figura 8 es otra realización de una fresa matriz hueca de acuerdo con la presente divulgación.

La figura 9 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento de formación de una fresa matriz hueca de acuerdo con la presente divulgación.

Descripción detallada

Haciendo referencia a las figuras 1 y 2, una fresa matriz 10 de acuerdo con una realización actual tiene un cuerpo 12 de una composición de material de metal duro sinterizado. Una composición de metal duro es un material compues to que normalmente tiene una fase dura formada por uno o más carburos, nitruros o carbonitruros de tungsteno, titanio, cromo, vanadio, tántalo, niobio (o similares) unidos por una fase metálica, típicamente cobalto, níquel, hierro (o combinaciones) o similares en proporciones variables. El cuerpo 12 puede ser de carburo cementado sólido. El carburo cementado sólido describe partículas duras específicas combinadas con una aleación aglutinante específi ca. Por ejemplo, carburo de tungsteno unido o cementado por un aglutinante de aleación de cobalto.

Sin embargo, de forma similar a lo anterior, el carburo sólido cementado puede ser de tungsteno, silicio, niobio, tita nio, vanadio, cromo, tántalo, níquel, cobalto o combinaciones de los mismos. El aglutinante suele ser cobalto o ní quel. Se debe apreciar que otros materiales para los miembros son contemplados por las presentes realizaciones y por lo tanto las mismas no deben ser limitadas por un material específico.

El cuerpo 12 es un cuerpo sólido de un material de este tipo y normalmente se fabrica por medio de procedimientos pulvimetalúrgicos, a saber, pero sin limitarse a ellos, por ejemplo, mediante prensado y sinterización. El término cuerpo sólido se define como un cuerpo unitario y contiguo de material. Sin embargo, el cuerpo sólido no se limita a una composición homogénea específica, sino que puede tener un gradiente, en el que la abundancia relevante de constituyentes varía a lo largo del cuerpo. También se debe apreciar que la composición del material no está limita da a gradientes específicos.

El cuerpo 12 tiene al menos una cavidad 14. La cavidad 14 tiene un volumen que oscila entre el 10% y el 90% del volumen del cuerpo. Por lo tanto, la fresa matriz hueca de carburo sólido 10 de las presentes realizaciones sería de menor peso y, por lo tanto, más fácil de manejar, podría ser soportada por las máquinas y podría conseguir toleran cias de calidad A o AA, de acuerdo con DIN 3968 y / o BS ISO 4468, en fresas matrices de carburo sólido de mayor tamaño que lo que era práctico previamente.

Como se muestra en las figuras 3 y 4, el cuerpo 12 puede tener una pluralidad de cavidades 14', siendo el número y la posición específicos de las cavidades en el cuerpo 12 dependiente del uso final particular de la fresa matriz. Ade más, la forma particular de las cavidades puede variar y, aunque no se muestra, la presente divulgación contempla numerosas formas diferentes de cavidades. El volumen total de las cavidades puede ser de entre un 10% y un 90% del volumen del cuerpo sólido. El cuerpo 12 podría estar formado, por ejemplo, por extrusión, para tener múltiples cavidades que se extienden parcialmente o a través de toda su longitud. El cuerpo 12 de la fresa matriz incluye un núcleo 16 con extremos opuestos. En cada extremo del núcleo puede fijarse una placa extrema 18 para formar la cavidad 14 (14'). Cada una de las placas puede ser fabricada por separado, por ejemplo, por medio de prensado directo. Como se describirá más adelante, después de la sinterización de las piezas, el núcleo 16 y las placas ex tremas 18 pueden ser montados y fusionarse juntos, dejando el espacio interno o la cavidad 14. Las placas finales 18 pueden ser de carburo cementado de la misma composición que el núcleo 16, o de dos o más composiciones diferentes y pueden ser diferentes con respecto a la composición y / o el tamaño de grano que se fusionan juntos, permitiendo esto aumentar el uso de material reciclado en comparación con el núcleo.

La fresa matriz de la presente invención puede tener una pluralidad de partes sinterizadas diferentes fusionadas al núcleo 16 o a las placas de extremo 18, dependiendo del uso final deseado de la fresa matriz. Haciendo referencia a las figuras 5(a) - 5(c), el núcleo 16 puede tener extremos de vástagos 20 que se pueden unir directamente a los extremos del núcleo 16 (figura 5(a)). Alternativamente, un extremo de vástago 20 puede ser fusionado a una placa de extremo y a continuación al núcleo (figura 5(b). Por ejemplo, el cuerpo 12 puede tener un acoplamiento Capto® (Sandvik Coromant, Gimo, SE) unido al mismo, como se muestra en la figura 5(c). Se debe apreciar que una varie dad de partes pueden ser fusionadas o unidas a la fresa matriz. Por ejemplo, capas, pivotes, vástagos, acoplamien tos, ejes y / o cualquier otro componente o elemento. Como se ha explicado más arriba, los elementos fusionados al núcleo pueden ser del mismo o de diferentes carburos cementados que el cuerpo o de cualquier otro material ade cuado.

Como se muestra en la figura 6, el cuerpo 12 puede estar formado como un componente de fresa matriz parcialmen te cerrado 24 que tiene una cavidad 26. Uno de los extremos del componente 24 está cerrado y el otro está abierto y sellado por la placa de extremo 18, o cualquier otro elemento. La cavidad, tal como se utiliza en la presente memoria descriptiva, se refiere a una cavidad cerrada, así como a un rebaje formado en el cuerpo.

Haciendo referencia a la figura 7, la cavidad 14 puede llenarse con un medio de amortiguación de vibraciones 28. El medio 28 puede ser introducido en la cavidad 14 a través de un canal 30 provisto en la placa final 18 que se sella posteriormente, por ejemplo, con un tapón de acero 32. Se debe apreciar que la sección transversal del canal que conduce a la cavidad es menor que la sección transversal de la cavidad.

Haciendo referencia a la figura 8, y como se ha descrito más arriba, una parte sinterizada 34, tal como un eje o un vástago, puede ser fusionada al cuerpo 12. El cuerpo 12 puede incluir orificios de refrigerante 36 en el mismo. El refrigerante puede ser introducido en una cavidad 14 a través del canal 30 provisto en la placa del vástago y salir a través de los orificios 34 para dirigir el fluido de lubricación / refrigeración / lavado directamente al filo de corte en lugar de la refrigeración por inundación, como es común en la actualidad.

Haciendo referencia a la figura 9, se describe un procedimiento 50 de formación de una fresa matriz hueca de una herramienta de corte de acuerdo con las presentes realizaciones. En el paso 52 se proporciona un cuerpo 12 de la fresa matriz. El cuerpo 12 ha sido sinterizado para obtener sustancialmente la densidad y dureza completas del mismo. Como se ha descrito más arriba, el cuerpo 12 puede ser un núcleo 16 o un componente 24 que tenga la forma deseada.

En el paso 54, se forma al menos una cavidad 14 en el cuerpo 12 mediante la fusión de al menos una pieza sinteri zada, tal como una placa de extremo / vástagos 18 y o cualquier otra pieza, con el núcleo 16 / componente 24 para encerrar la(s) cavidad(s) 14, 14', Como se ha descrito más arriba, la cavidad 14 tiene un volumen de aproximada mente el 10% a aproximadamente el 90% del volumen del cuerpo. Las placas 18 pueden ser mecanizadas con canal(es) 28 u otras características antes de la sinterización.

Después de que los miembros sinterizados se hayan montado para formar la forma deseada de la fresa matriz y la cavidad, se produce el calentamiento. El calentamiento de los miembros en la relación montada se emplea para fusionar los miembros de tal manera que se forma un cuerpo hueco unitario sólido de la fresa matriz 12. No se nece sita ningún material de relleno o de fijación, tal como soldadura fuerte, para unir las placas de los extremos u otras piezas al núcleo / componente para formar el cuerpo y la cavidad.

Durante la fusión, los materiales montados se someten a una atmósfera de vacío o de gas, sin aplicación de presión externa, y a una temperatura suficiente para fusionar la pluralidad de materiales para formar el cuerpo unitario. Por ejemplo, a una temperatura de aproximadamente 1340°C a aproximadamente 1360°C.

Aunque la presente realización se ha descrito en relación con aspectos particulares de la misma, muchas otras va riaciones y modificaciones y otros usos serán evidentes a los expertos en la técnica. Se prefiere, por lo tanto, que la presente realización(es) no esté limitada por la divulgación específica de la presente memoria descriptiva, sino úni camente por las reivindicaciones que se acompañan.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una fresa matriz hueca para un aparato de corte que comprende un cuerpo (12) de una composición de metal duro sinterizado y al menos una cavidad (14) situada en el interior del cuerpo (12), en la que la cavidad (14) tie ne un volumen comprendido entre aproximadamente el 10% y aproximadamente el 90% del volumen del cuerpo (12);

caracterizada porque:

el cuerpo (12) incluye un núcleo (16) que tiene lados opuestos y un elemento sinterizado fusionado en cada lado del núcleo (16) para sellar la cavidad (14) y formar un cuerpo unitario.

2. La fresa matriz hueca de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la composición de metal duro es carburo cementado sólido.

3. La fresa matriz hueca de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada porque la composición de metal duro comprende carburo de tungsteno.

4. La fresa matriz hueca de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la composición de metal duro comprende carburo de tungsteno unido con un aglutinante de aleación de cobalto.

5. La fresa matriz hueca de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el metal duro comprende una composición seleccionada del grupo de tungsteno, silicio, cromo, vanadio, tantalio, niobio, titanio, níquel, cobalto, hierro y combinaciones de los mismos.

6. La fresa matriz hueca de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizada porque el núcleo (16) y cada elemento sinterizado son de carburo cementado de la misma composición o de una o varias composiciones diferentes.

7. La fresa matriz hueca de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque al menos una parte sinterizada está fusionada al cuerpo (12).

8. La fresa matriz hueca de acuerdo con la reivindicación 7, en la que la al menos una parte sinterizada es un carburo cementado.

9. La fresa matriz hueca de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque un medio amortiguador de vibraciones está dispuesto con la al menos una cavidad (14).

10. La fresa matriz hueca de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque en el cuerpo (12) se forman una pluralidad de cavidades.

11. La fresa matriz hueca de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque en el cuerpo (12) están dispuestos una pluralidad de orificios para el refrigerante.

12. Un procedimiento de formación de una fresa matriz hueca de un aparato de corte de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que comprende los pasos de proporcionar un cuerpo hueco (12) de una composi ción de metal duro sinterizado, en el que al menos una cavidad (14) se encuentra en el interior del cuerpo (12), en el que la al menos una cavidad (14) tiene un volumen en el rango de aproximadamente el 10% a aproxima damente el 90% del volumen del cuerpo (12), y en el que el cuerpo hueco incluye un núcleo (16) que tiene lados opuestos; y el procedimiento se caracteriza por:

fusionar un elemento sinterizado a cada lado del núcleo (16) para sellar la al menos una cavidad (14), en el que cada elemento sinterizado se fusiona al cuerpo (12), en el que la fresa matriz hueca del aparato de corte se forma como un cuerpo unitario.

13. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12, que se caracteriza porque la composición de metal duro es de carburo cementado sólido.