ES3035314T3 - Drilling tool - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a una herramienta de taladrado, en particular una broca espiral para materiales metálicos, plásticos o compuestos, con un vástago y una broca, que presenta en su cara frontal al menos dos labios principales (preferiblemente tres o más), formados por caras de ataque y flancos adyacentes, y con ranuras rectas o helicoidales. Según la invención, los labios principales presentan una punta de corte exterior que se encuentra fuera del eje longitudinal de la broca y sobresale, visto en la dirección de avance de la perforación, desde la cual los labios principales descienden hacia dicho eje. Además, un rascador de 1,5 mm a 5 mm de longitud se une a cada una de las puntas de corte radialmente más externas de los labios principales, extendiéndose dicho rascador con una inclinación de al menos 10° respecto a la superficie lateral restante, paralela al eje longitudinal de la broca. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Herramienta de perforación

La invención se refiere a una herramienta de perforación, en particular a una broca helicoidal para materiales metálicos, plásticos o materiales compuestos, con un vástago y una corona de perforación que presenta en su cara frontal al menos dos filos principales (preferiblemente tres o más), formados por respectivas superficies de desprendimiento y de alivio adyacentes, extendiéndose uno de los filos principales al menos hasta el eje longitudinal de la broca, y con canales de evacuación de virutas rectos o helicoidales.

Las brocas helicoidales del tipo mencionado se utilizan especialmente para taladrado macizo. Una herramienta de perforación de este tipo, según el preámbulo de la reivindicación 1, se conoce por el documento DE 3339211 A.

Las brocas helicoidales utilizadas originalmente según el estado de la técnica presentan una punta en forma de cuña con dos o más filos principales y filos secundarios dispuestos de forma helicoidal en la zona envolvente de la herramienta, entre los cuales se encuentran los canales de evacuación de virutas. A esta parte de la broca, que presenta los filos principales y secundarios, se une un vástago cilíndrico como extremo de sujeción. En las brocas helicoidales con cabeza en forma de cuña, el ángulo de cuña formado por los filos principales es de 118° a 130°. Según el material, se utilizan brocas helicoidales con distintos ángulos de desprendimiento lateral.

Para poder realizar un taladro ciego con un fondo plano, se propone en el documento EP 1748 859 B1 una broca cuyos dos filos principales en el extremo frontal forman un filo continuo común, que se extiende en un plano perpendicular al eje longitudinal de la broca. Los dos filos principales están, por tanto, orientados entre sí con un ángulo de 180°. Dicha broca no presenta una punta saliente, de modo que el fondo del orificio perforado queda completamente liso y plano. El filo formado por los filos principales debe extenderse a lo largo de todo el diámetro de la broca y presentar una disposición simétrica respecto al centro de la broca.

Sin embargo, las brocas con una punta en forma de cuña tienen la desventaja de que, especialmente en diámetros grandes, primero debe realizarse una perforación piloto con un diámetro reducido, siendo esta perforación piloto la que determina el centrado de la punta en cuña de la broca.

Las brocas con un filo principal que se extiende de forma lineal transversal al eje longitudinal de la broca prácticamente no permiten un centrado fiable. En brocas de accionamiento manual o en aquellas en las que la pieza de trabajo no puede fijarse con respecto al portabrocas, es casi imposible ubicar el orificio de forma precisa.

Por ello, la presente invención tiene como objetivo eliminar esta desventaja y proporcionar una herramienta de perforación que, por su diseño, permita un centrado seguro.

Este objetivo se resuelve mediante una herramienta de perforación según la reivindicación 1, que se caracteriza por que los filos principales presentan un punto de corte saliente, situado fuera del eje longitudinal de la broca y en dirección del avance de perforación, desde el cual los filos descienden hacia el eje longitudinal de la broca, y porque a cada punto de corte saliente más externo en sentido radial de los filos principales se le une un filo de arrastre, que está inclinado al menos 10° con respecto a la superficie envolvente paralela al eje longitudinal de la broca y que presenta una extensión axial longitudinal de entre 1,5 mm y 5 mm.

La combinación de estas medidas permite un centrado seguro. Al girar la herramienta de perforación sujetada, el punto radialmente más exterior de los filos de corte principales o el filo de corte principal determina un círculo con un radio que corresponde al diámetro del orificio posterior o se aproxima a este. A diferencia de una cabeza de broca con punta en forma de cuña, se garantiza así una fijación local del taladro durante el mecanizado. Los filos principales, inclinados hacia «atrás» en dirección al centro longitudinal de la broca, generan durante el mecanizado fuerzas de corte que evitan de forma eficaz el desvío lateral de la broca al iniciar el taladro. De manera análoga, las cuchillas de arrastre que se extienden radialmente hacia el exterior y están inclinadas al menos 10° contribuyen adicionalmente a este efecto.

En las reivindicaciones dependientes se describen otras realizaciones de la invención. Así, cada filo principal, preferentemente cada uno de los tres filos principales, puede presentar, en una vista en sección transversal, una forma lineal, convexa o cóncava, preferentemente de manera que el filo principal lineal o una línea que una los extremos del filo principal convexo o cóncavo esté inclinada en un ángulo entre 3° y 20° con respecto a un plano transversal perpendicular al eje longitudinal central de la broca. El ángulo óptimo es de 10° ± 3°, ya que es el compromiso ideal entre el centrado de la broca y el avance rápido de la perforación.

Para evitar roturas en los bordes entre el filo de arrastre y el filo principal, se dispone entre ambos un chaflán, preferentemente con un ángulo entre 40° y 50°, por ejemplo 45°.

Según una realización preferida adicional, al filo de arrastre le sigue otro filo con un recorrido curvado de forma convexa, preferentemente con un radio de curvatura R entre 1 mm y 1,5 mm. Dicho recorrido curvo del filo de arrastre (prolongado) sirve especialmente para alisar la pared del orificio.

Según otra configuración, puede preverse un filo adicional entre la corona de perforación y el vástago de sujeción de la herramienta, destinado al corte de un chaflán, preferentemente con un ángulo de 45°. Dicho chaflán evita la formación de un borde superior afilado en la pared del orificio y puede servir, en su caso, para la inserción de elementos de herramienta en forma de espiga, actuando como ayuda de centrado conocida en principio del estado de la técnica.

Como ya se mencionó, un filo principal está formado por una superficie de desprendimiento y una superficie de alivio que se encuentran adyacentes. Preferentemente, con el fin de posibilitar un llamado «corte de arrastre», el ángulo de desprendimiento de la superficie de desprendimiento es negativo.

Para mejorar la rotura de la viruta y facilitar así la evacuación de virutas a través de las cavidades helicoidales de formación de viruta, según otra configuración de la invención se prevén elementos formadores de viruta en las superficies de desprendimiento de los filos principales, los cuales están configurados como cavidades formadoras de viruta o resaltes formadores de viruta, en particular nervaduras. Gracias a las cavidades formadoras de viruta, la viruta que se genera en el filo de corte adquiere una curvatura que, debido a la propia cavidad o a nervaduras dispuestas en su interior, provoca una rotura temprana de la viruta.

Según otra realización de la invención, los filos principales pueden presentar hendiduras adicionales, preferentemente cavidades en forma de ranura, dispuestas entre los filos principales a distintas distancias axiales, de modo que, al girar la herramienta de perforación, dichas ranuras recorren trayectorias de corte diferentes. Esta medida mejora considerablemente el rendimiento de corte, es decir, el avance de perforación.

Según el uso previsto, el cuerpo de broca de una sola pieza se fabrica en metal duro o acero rápido.

Para mejorar el rendimiento de corte en la zona del eje longitudinal de la broca, uno de los filos principales es más largo que el otro u otros filos principales, es decir, uno de los filos atraviesa el eje longitudinal central de la broca y presenta, por tanto, un tramo que sobrepasa dicho eje, mientras que el otro filo o los demás filos principales terminan antes de alcanzar el eje longitudinal de la broca.

Otros detalles de la invención, así como realizaciones preferidas, se describen a continuación con referencia a los dibujos. Se muestran, en forma de esquema de principio:

Fig. 1

vista lateral simplificada de una herramienta de perforación,

Fig. 2

vista detallada «X» según la fig. 1,

Fig. 3 a 12

Varios esquemas de principio de diferentes diseños.

Cabe señalar previamente que las herramientas de perforación con un vástago de inserción y una parte de broca con canales formadores de viruta incorporados, de forma helicoidal o también recta, son conocidas en términos generales. Las cámaras de viruta y los puentes entre dichas cámaras no se representan en los dibujos.

La broca según la invención presenta, en la versión mostrada en la Fig. 1, un vástago cilíndrico de sujeción 20 y una parte de vástago 21 provista de los mencionados canales de evacuación y de la cabeza de broca. Entre el vástago de sujeción 20 y la parte de vástago 21 se dispone un chaflán 22 con un ángulo y de 45°, destinado al avellanado del borde de un orificio. La corona de perforación posee al menos dos filos principales 23, 24, que están inclinados con respecto a un plano 27 vertical respecto al eje longitudinal central 26 de la broca, formando un ángulo a. Como se aprecia en la Fig. 3, que muestra una vista superior de la cara frontal de la broca, de los tres filos principales utilizados 23, 24, 25, uno de ellos, el filo 25, está configurado como prolongado y sobresale más allá del punto definido por el eje longitudinal central 26 de la broca. Los otros filos principales 24 y 23 terminan respectivamente antes de alcanzar dicho punto definido por el eje longitudinal de la broca 26. Por lo tanto, en el «centro de perforación», el trabajo de corte lo realiza el filo 25 o su correspondiente prolongación. Los tres filos principales 23, 24 y 25 utilizados están dispuestos entre sí con un desfase de 120°.

Los filos 23, 24 y 25 pueden presentar, en una vista en sección transversal, un recorrido lineal o curvado, ya sea cóncavo o convexo. Las curvaturas convexas y cóncavas de los filos principales generan un filo de corte prolongado. Como muestra una vista detallada de la cabeza de broca en la Fig. 2, al filo principal 23 se le une, a partir de su punto más externo en sentido radial 231, un chaflán 28 inclinado 45° respecto al eje longitudinal de la broca 26.

La anchura a l de dicho chaflán puede ser relativamente reducida, inferior a 0,5 mm, ya que este chaflán 28 sirve únicamente para estabilizar la zona de borde entre el filo principal 23 y el filo de arrastre 29. Al apoyar la herramienta de perforación sobre la pieza de trabajo, el primer punto de contacto es el punto 231 de la herramienta. Este extremo del filo principal 23 describe, al girar la herramienta, una circunferencia de perforación. La inclinación de los filos principales 23, 24 y 25 provoca una distribución de fuerzas que evita de forma eficaz el desvío lateral de la broca.

Al chaflán 28 se le une un filo de arrastre 29 que, en la parte contigua al chaflán 28 (vista en sección transversal), presenta un recorrido rectilíneo. Este filo de arrastre 29 puede prolongarse en su extremo posterior en otro filo adicional con un recorrido curvado, de radio convexo superior a 1 mm, por ejemplo de 1,2 mm, antes de alcanzar el diámetro D1, determinado por las zonas de banda entre las cavidades formadoras de viruta.

La fig. 4 muestra detalles de las primeras medidas, concretamente de la inclinación de los filos principales 23 y 24 respecto a un plano transversal 27, con un ángulo a comprendido entre 3° y 20°, preferentemente de 10° ± 5°. El filo de arrastre, con una extensión axial longitudinal de una medida a comprendida entre 1,5 mm y 5 mm, por ejemplo 3 mm, y una inclinación con un ángulo p de entre 10° y 25°, preferentemente de 15°, son medidas destinadas a garantizar un centrado óptimo de la herramienta de perforación. Adicionalmente, y como se muestra en la Fig. 5, el filo de arrastre 29 se divide en una parte lineal y una parte curvada convexa 30 con un radio R. En la medida a representada, la parte curvada del filo tiene, por ejemplo, una longitud aproximada de 0,3 mm.

La fig. 6 muestra un cuerpo de broca cuya cabeza presenta cada filo principal dividido en (en relación con el avance de perforación) una parte delantera 23' y 24', y respectivas partes traseras 23" y 24", unidas entre sí mediante un tramo de conexión 23m y 24m. Durante el avance de perforación, los primeros puntos de contacto con la pieza (no representada) son los extremos 231 y 241 de la herramienta. Una vez que la broca ha alcanzado una profundidad de perforación correspondiente a la medida c, entran en contacto con la pieza los puntos exteriores 232 y 242 de los filos principales exteriores 23" y 24", de modo que son ahora estos filos continuados los que realizan el trabajo de corte. La inclinación de las superficies de conexión 23m y 24m forma un ángulo £ de como máximo 20°, preferentemente 10°. Las zonas 23" y 23m, así como 24" y 24m, se conectan mediante un chaflán con radio R1. Las superficies de las zonas 23' y 23", así como 24' y 24", están dispuestas en paralelo, con un desplazamiento entre sí.

La fig. 7 muestra los filos principales 25, 24 y 23 ya representados en la Fig. 3, donde el filo principal 25 se extiende más allá del centro. También se observan tres orificios 31 a través de los cuales puede conducirse un refrigerante hacia la punta de la broca. Los canales de refrigeración están dispuestos en paralelo a los canales de evacuación de virutas y, por tanto, siguen un recorrido helicoidal o recto, según la configuración de estos últimos, como se ilustra en las Fig. 8 y 9 mediante las líneas 32 y 33. En el último caso, el ángulo con el que finalizan los canales de evacuación de virutas en la punta de la broca es 8 = 30°.

Una alternativa adicional se muestra en la Fig. 10, en la cual los filos principales 23 y 24 presentan hendiduras adicionales 34 a 37. La distancia de estas hendiduras al eje longitudinal central 26 de la broca (es decir, concretamente la distancia entre las hendiduras 35 y 36 por un lado, y 34 y 37 por el otro) es preferentemente distinta, de modo que, al girar la herramienta, las hendiduras describen trayectorias circulares diferentes.

La Fig. 11 muestra a modo de ejemplo una herramienta de perforación con un chaflán 38 inclinado 45°.

La Fig. 12 ilustra que la superficie de desprendimiento 39, adyacente al filo principal 24, está dispuesta con un ángulo de desprendimiento negativo. Como se aprecia además en la Fig. 13, en la superficie de desprendimiento 39 se dispone al menos una cavidad formadora de viruta 40 y al menos un elemento formador de viruta elevado 41. El elemento formador de viruta 41 puede presentar una configuración en forma de nervadura. La combinación de la superficie de desprendimiento con ángulo negativo y la cavidad formadora de viruta 40 provoca una curvatura forzada de la viruta que se desprende desde el filo principal 24. Dicha viruta, además, experimenta una ondulación transversal causada por los elementos formadores elevados 41, lo que conduce finalmente a una rotura de la viruta, evitando así la formación de virutas largas. Esto resulta de gran importancia para la evacuación de virutas a través de los canales de evacuación.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Herramienta de perforación, en particular broca helicoidal para materiales metálicos, plásticos o materiales compuestos, con un vástago (20) y una corona de perforación que presenta en su cara frontal al menos dos filos principales, preferentemente tres o más filos principales (23, 24, 25), formados por respectivas superficies de desprendimiento y de alivio adyacentes, extendiéndose uno de los filos principales al menos hasta el eje longitudinal de la broca, y con canales de evacuación de virutas rectos o helicoidales,caracterizada porquelos filos principales (23, 24, 25) presentan un punto de corte saliente, situado fuera del eje longitudinal (26) de la broca y orientado en la dirección del avance de perforación, desde el cual los filos principales (23, 24, 25) descienden hacia el eje longitudinal, y porque en cada uno de los puntos de corte salientes más externos en sentido radial (231,241) de los filos principales (23, 24, 25) se conecta un filo de arrastre (29), que está inclinado al menos 10° con respecto a la superficie envolvente paralela al eje longitudinal de la broca (26) y que presenta una extensión axial longitudinal (a) comprendida entre 1,5 mm y 5 mm.

2. Herramienta de perforación según la reivindicación 1,caracterizada porquelos filos principales (23, 24, 25), preferentemente cada uno de los tres filos principales, presentan en una vista en sección transversal una forma lineal, convexa o cóncava, preferentemente de tal modo que el filo principal lineal o una línea que una los extremos del filo principal cóncavo o convexo esté inclinada con un ángulo 3° < a < 20° respecto a un plano transversal (27) perpendicular al eje longitudinal (26) de la broca.

3. Herramienta de perforación según la reivindicación 1 o 2,caracterizada porqueentre el filo de arrastre (29) y el filo principal (23, 24, 25) se dispone un chaflán (28), preferentemente con un ángulo p comprendido entre 40° y 50°.

4. Herramienta de perforación según una de las reivindicaciones 1 a 3,

caracterizada porqueal filo de arrastre (29) le sigue otro filo (30) con un recorrido curvado convexo, preferentemente con un radio de curvatura R comprendido entre 1 mm y 1,5 mm.

5. Herramienta de perforación según una de las reivindicaciones 1 a 4,

caracterizada porqueentre la corona de perforación y el vástago (20) de sujeción de la herramienta se dispone un filo (22, 38) destinado al corte de un chaflán, preferentemente con un ángulo £ de 45°.

6. Herramienta de perforación según una de las reivindicaciones 1 a 5,

caracterizada porquelas superficies de desprendimiento (39) de los filos principales (23, 24, 25) están dispuestas con un ángulo de desprendimiento negativo.

7. Herramienta de perforación según una de las reivindicaciones 1 a 6,

caracterizada porquelas superficies de desprendimiento (39) de los filos principales (23, 24, 25) presentan elementos formadores de viruta, configurados como cavidades formadoras de viruta (40) o salientes formadores de viruta (41), en particular en forma de nervaduras.

8. Herramienta de perforación según una de las reivindicaciones 1 a 7,

caracterizada porquelos filos principales (23, 24, 25) presentan hendiduras (34 a 37), preferentemente cavidades en forma de ranura, estando dichas hendiduras dispuestas, preferentemente, a diferentes distancias axiales entre los filos principales (23) y (24), de modo que las ranuras describen trayectorias de corte distintas.

9. Herramienta de perforación según una de las reivindicaciones 1 a 8,

caracterizada porqueel cuerpo de broca de una sola pieza está fabricado en metal duro o acero rápido (HSS).

10. Herramienta de perforación según una de las reivindicaciones 1 a 9,

caracterizada porqueuno de los filos principales (25) atraviesa el eje longitudinal central (26) de la broca y presenta, por tanto, un tramo que sobresale con respecto a dicho eje, mientras que el(los) otro(s) filo(s) principal(es) (23, 24) terminan antes de alcanzar el eje longitudinal central (26).