k OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS 19 k kInt. Cl. : B23B 51/06 11 Número de publicación: 2 141 936 6 51 ESPAÑA k TRADUCCION DE PATENTE EUROPEA 12 kNúmero de solicitud europea: 95917973.0 kFecha de presentación : 27.04.1995 kNúmero de publicación de la solicitud: 0 757 604 kFecha de publicación de la solicitud: 12.02.1997 T3 86 86 87 87 k 54 Tı́tulo: Herramienta rotativa, en particular una broca. k 73 Titular/es: KENNAMETAL HERTEL AG k 72 Inventor/es: Kammermeier, Dirk k 74 Agente: Isern Jara, Jaime 30 Prioridad: 27.04.1994 DE 9407222 U Werkzeuge + Hartstoffe Wehlauer Str. 71-73 90766 Fürth, DE 45 Fecha de la publicación de la mención BOPI: 01.04.2000 45 Fecha de la publicación del folleto de patente: ES 2 141 936 T3 01.04.2000 Aviso: k k k En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicación en el Boletı́n europeo de patentes, de la mención de concesión de la patente europea, cualquier persona podrá oponerse ante la Oficina Europea de Patentes a la patente concedida. La oposición deberá formularse por escrito y estar motivada; sólo se considerará como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de oposición (art◦ 99.1 del Convenio sobre concesión de Patentes Europeas). Venta de fascı́culos: Oficina Española de Patentes y Marcas. C/Panamá, 1 – 28036 Madrid 1 ES 2 141 936 T3 DESCRIPCION Herramienta rotativa, en particular una broca. El invento hace referencia a una broca con las caracterı́sticas que figuran en el concepto inicial de la reivindicación 1. Se conoce un útil de taladrar de este tipo a través de la patente DE3.601.385-C2. Preferentemente, su vástago con ranuras espirales está hecho de metal duro macizo y una de sus caracterı́sticas esenciales son los canales ondulados internos a través de los cuales se transporta el refrigerante a la zona de corte de la punta del útil de taladrar. Los canales desembocan en las respectivas superficies libres de los filos de la herramienta, de manera que el refrigerante alcanza la zona de corte contigua, y con ello también logra refrigerar los filos de la broca. Precisamente en los útiles de taladrar para agujeros profundos surgen problemas con la refrigeración de los filos de la broca. Dicha refrigeración es especialmente importante en el caso de brocas hechas de metal duro macizo y se realiza con refrigerantes-lubricantes. En la técnica de mecanizado con arranque de virutas existe una generalizada tendencia a la mecanización en seco a fin de evitar los inconvenientes del trabajo en húmedo o del arranque de virutas en húmedo. Estos inconvenientes son la carga del puesto de trabajo y los problemas de evacuación de residuos, pero también el alto porcentaje de agua en las emulsiones de refrigerante-lubricante, puesto que pueden ocasionar fenómenos de corrosión en la pieza. Otro de los problemas, en especial con brocas de alto rendimiento y en taladros profundos, es el mantenimiento de la precisión de ajuste. A tal objeto, la broca tiene una determinada tolerancia. En caso de estrechas tolerancias, estas solo pueden garantizarse si no se produce un sobrecalentamiento en las zonas de corte importantes. Por tanto, para un arranque de virutas en seco es condición indispensable que exista una suficiente evacuación de calor en la zona de corte. Por cierto, es de general conocimiento una técnica de mecanización con arranque de virutas en que materiales de corte, a base de nitrato de silicio y cerámica de óxido de aluminio, presentan una baja dilatación térmica y por tanto son poco sensibles al calor. Su limitada aplicación es debida a que los materiales cortantes son muy frágiles. El habitual metal duro que se utiliza como material de corte tiene el inconveniente de una mayor dilatación térmica. Actualmente, el rendimiento de arranque de virutas de los útiles de metal duro ha aumentado en especial gracias al eficaz revestimiento de la zona de corte. No obstante, esto significa que hay forzosamente temperaturas más altas en las zonas de contacto y por consiguiente mayores requisitos en la evacuación del calor. Asimismo, a través de la patente JP-1.321.105 se conoce un útil de rectificado frontal con un vástago aproximadamente en forma de tubo, llevando la pared de dicho vástago canales de refrigerante dispuestos en sentido axial, los cuales desembocan en la cara frontal del vástago. Las desembocaduras en el costado frontal de dos ca2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2 nales de refrigerante están unidas espacialmente por un anillo existente en el extremo frontal del vástago, con la ranura anular vuelta hacia los extremos de los canales, a fin de formar uno de los bucles de un circuito de refrigeración cerrado en sı́ mismo. El invento tiene por objeto la realización de brocas que, no obstante ser adecuadas para el arranque de virutas en seco, permitan una buena evacuación de calor en las zonas de contacto. Este objeto se consigue de acuerdo a lo indicado en la reivindicación 1. De manera muy generalizada, la solución consiste en la implantación de un bucle de refrigerante en el vástago, colocado lo más cerca posible de las zonas de contacto, ası́ como también de modo usual en los filos del vástago, a fin de proporcionar a dicha zona un buen efecto refrigerante. La fabricación de tal bucle de refrigerante, es decir especialmente el deseado cambio de sentido del refrigerante en las zonas de contacto dentro del vástago de la herramienta, se logra aplicando una placa de cierre en los extremos de las desembocaduras de los canales, que no se ven afectadas, o lo son solo de manera no esencial, por los esfuerzos del arranque de virutas en el transcurso de la mecanización. De este modo, los extremos de las desembocaduras quedan unidas espacialmente entre sı́ y el cubrimiento de dichos extremos de desembocadura se ha hecho de modo que no sale nada de refrigerante al exterior. La unión espacial que permite un flujo de refrigerante entre dos extremos de desembocadura que se corresponden entre sı́ puede realizarse de diversas maneras, bien sea por que la superficie de contacto de la placa de cierre y/o la superficie opuesta del extremo frontal del vástago de la broca, tienen ranuras dispuestas entre ambos extremos de boca. Si ambas superficies son ranuradas, las ranuras en correspondencia forman un canal común entre ellas. Ventajosamente, la placa de cierre está hecha con un acero de herramientas de alta conductabilidad térmica. En las reivindicaciones adicionales figuran detalles caracterı́sticos de formas de realización. El bucle de refrigerante en el cuerpo de la herramienta o broca se corresponde, para formar el circuito de refrigerante, con un bucle de refrigerante de análoga eficacia existente en la máquina herramienta - en el punto de conexión del husillo de la herramienta. Por consiguiente, en dicho punto de conexión con el útil, el husillo de la máquina herramienta también está provisto de un canal de alimentación y un canal de salida de refrigerante. El invento se describe con mayor detalle con ayuda de los ejemplos de formas de realización representadas en las figuras adjuntas. En las mismas: La figura 1 es una vista lateral de la punta de broca, formada según el invento, con las placas de cierre colocadas; La figura 2 es una vista en planta de la punta de broca, en el sentido de la flecha II de la figura 1; La figura 3 es una sección parcial que corresponde a la lı́nea de corte III-III de la figura 2; La figura 4 es una vista lateral de un vástago 3 ES 2 141 936 T3 de broca, hecho de una pieza de metal duro macizo, provisto de filos de broca, pero sin las placas de cierre colocadas; La figura 5 es una vista en planta de la punta del vástago, según la flecha V de la figura 4; y La figura 6 es una sección de la zona de conexión de un husillo de máquina herramienta con el útil. Preferiblemente la broca consta de un vástago 1 hecho de metal duro macizo, con filos de broca 2 dispuestos en la zona de la punta del vástago. Dicho vástago 1 está esencialmente atravesado en sentido longitudinal 3 por canales de paso 4, 5, los cuales desembocan en el extremo de trabajo 7 del vástago 1. Los canales 4, 5 salen con sus extremos de desembocadura 6, 8 por los extremos de trabajo 7. En la zona del extremo de broca 6, 8 ambos extremos de trabajo 7 están conformados como planos que, en este caso son, por ejemplo, perpendiculares al eje de la broca 9. En la broca representada a modo de ejemplo, los extremos de trabajo 7 forman dos segmentos frontales 10, como extremos frontales de ambas nervuras del vástago 22, entre los cuales sobresale en sentido longitudinal 3, a modo de arista radial, aquella parte del vástago que forma la punta de broca 11 en la misma pieza del vástago 1, con ambos filos de broca 2 y el filo transversal 12 entre ellos. Con la broca completa, ambos segmentos frontales 10 quedan esencialmente cubiertos por placas de cierre 13. Las superficies de contacto 14 de las placas de cierre 13 quedan niveladas con las superficies de los segmentos frontales 10. De manera idéntica, los flancos 15 situados ante el eje de la broca 9 son completamente planos y quedan tangentes a los contra-flancos 16 de la punta de la broca 11. Las placas de cierre 13 van pegadas o soldadas, en la zona de contacto de sus superficies 14 o flancos 15, con las superficies opuestas del vástago de metal duro macizo o de la correspondiente punta de broca 11. El objeto de esta unión con cierre hermético del material y el completo contacto plano es conseguir la máxima transferencia de calor en la zona de contacto entre estas piezas. Las placas de cierre 13 llevan ranuras 17 en la zona de su superficie de contacto para formar una unión espacial entre los extremos de desembocadura 6, 8 de los canales 4, 5. Las ranuras 17 forman ası́ un bucle de refrigerante con los canales 4,5 a modo de inicio y final de bucle. Pero también pueden realizarse ranuras similares en las superficies frontales de los extremos de trabajo 7, o bien pueden corresponderse tales ranuras frontales con las ranuras 17 de la placa de cierre 13 a fin de formar un canal común entre sı́. Las superficies externas 18 de las placas de cierre 13 quedan aplicadas a nivel de la superficie libre 21 del filo contiguo 2. El vástago de broca representado en los ejemplos de formas de realización pertenece a una broca con ranuras en espiral y la cantidad de bucles de refrigeración corresponde a la cantidad de las nervuras de vástago 22 existentes entre dos ranuras en espiral. En lugar de un bucle de refrigerante entre dos ranuras en espiral 19 podrı́an también existir más bucles de refrigerante. Esta 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 4 posibilidad existe especialmente en el caso de brocas de gran diámetro efectivo. Las ranuras de viruta no es necesario que estén conformadas como ranuras espirales. Para el invento no juega ningún papel si las ranuras de viruta son ranuras rectas. En la zona de la punta de la broca ambas placas de cierre 13 forman con sus flancos exteriores 20 una parte del envolvente externo del vástago 1. Los canales 4, 5 se extienden por el costado opuesto a la punta de la broca 10 hasta la zona de conexión con el husillo de la máquina herramienta. Las placas de cierre 13 forman esencialmente, con sus superficies externas 18, un conjunto con la parte de las superficies libres de la broca opuesta a los filos de broca 12. Para el afilado de la broca se sacan las placas de cierre 13 pegadas o soldadas. Ello resulta fácil mediante la aplicación de calor. Luego se llevar a cabo el afilado de la punta de la broca de modo que no influya a las placas de cierre 13. De manera análoga a la eliminación de material en la zona de la punta de la broca 11 también se afila el extremo frontal 7 y las correspondientes superficies frontales, a fin de reproducir los antiguos contornos de la punta de la broca. La figura 6 muestra el extremo de la herramienta del husillo de accionamiento 23 de una máquina de taladrar con un sistema de sujeción 24 para una broca con canales pasantes según el invento, de la cual en este caso solo se ha representado el vástago 1. El vástago de la broca 1 va sujeto al mandril 25. El sistema de sujeción 24 unido al husillo 23 sirve para fijar a dicho husillo de trabajo 23 el mandril 25 unido a la broca. El sistema de sujeción 24 y/o el husillo 23 están provistos de un conducto de alimentación 26 y un conducto de salida 27 de refrigerante. Los sentidos de paso vienen indicadas por flechas de dirección 28, 29. El conducto de alimentación 26 coincide con el canal de suministro 4 y el conducto de salida 27 con el canal 5 existente en el vástago 1. Aquı́ los canales 4, 5 solo han sido representados esquemáticamente. Cada filo de broca 2 cuenta por lo menos con un par de canales 4, 5 en la broca o vástago de broca 1. Los canales 4, 5 desembocan en diferentes zonas del extremo del vástago 30 dirigido hacia a la máquina. Tales zonas están separadas entre sı́ por el costado de la máquina, de manera que el suministro 28 y la salida 29 de refrigerante forman parte de un circuito cerrado de refrigeración, que no tiene interrupciones. Los extremos del circuito de refrigeración se encuentran encima y debajo de la zona funcional representada en la figura 6. En el costado de la máquina hay una mitad y en el costado del útil la otra mitad del circuito de refrigeración, mientras que el punto de conexión 31 entre ambas partes del circuito de refrigeración se encuentra en la zona del extremo del vástago 30. Lista de referencias 1 Vástago 65 2 Filo de la broca 3 Sentido longitudinal 4 Canal 3 5 ES 2 141 936 T3 5 Canal 19 Ranura espiral 6 Extremo de desembocadura 20 Flanco exterior 7 Extremo de trabajo 5 21 Superficie libre 8 Extremo de desembocadura 22 Nervura del vástago 9 Eje de la broca 23 Husillo 10 Segmento frontal 10 24 Sistema de sujeción 11 Punta de la broca 25 Mandril 12 Filo transversal 26 Conducto de alimentación 13 Placa de cierre 15 29 Flecha de dirección 15 Flanco 16 Contra-flanco 27 Conducto de salida 28 Flecha de dirección 14 Superficie de contacto 20 30 Extremo de vástago 31 Punto de conexión 17 Ranura 18 Superficies externas 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4 6 7 ES 2 141 936 T3 REIVINDICACIONES 1. Broca con - un vástago (1) hecho especialmente de metal duro macizo; 5 - filos de broca (2) dispuestos en un extremo de trabajo (7) del vástago (1); - una zona de acoplamiento al otro extremo del vástago (1) para unirlo con el husillo de trabajo de una máquina herramienta; y - canales (4, 5) dispuestos unos al lado de otros, atravesando el vástago (1) sensiblemente en sentido longitudinal (3), y desembocando en su extremo de trabajo (7) para que pase debidamente el fluido desde el lado del extremo de acoplamiento hasta los filos de la herramienta (2), 10 15 20 caracterizada por el hecho de que - los diversos canales (4, 5) que forman un bucle para el refrigerante de un circuito de refrigeración cerrado en sı́ mismo, especialmente un par de canales, desembocan en el extremo de trabajo de la zona de superficie libre de un filo de broca (2) hecho de una sola pieza con el vástago (1); y - los otros extremos de desembocadura (6, 8) están recubiertos por una placa de cierre (13) estanca, que las cubre conjuntamente y mantiene una distancia con respecto a los filos de herramienta (2) contiguos, estableciendo un paso de lı́quido que une espacialmente los extremos de desembocadura (6, 8) entre sı́. 25 30 35 40 2. Broca de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que hay una ranura (17) practicada en la superficie de contacto (14) de la placa de cierre (13) a modo de paso de lı́quido entre los extremos de desembocadura (6, 8). 3. Broca de acuerdo a la reivindicación 1 ó 2, caracterizada por el hecho de que existe una 45 8 ranura dispuesta en la cara frontal (7) del extremo de trabajo del vástago (1) a modo de unión de lı́quido entre los extremos de desembocadura (6, 8). 4. Broca de acuerdo a la reivindicación 2 ó 3, caracterizada por el hecho de que las ranuras se comunican entre sı́ a fin de formar un canal cerrado en todo el recorrido. 5. Broca de acuerdo a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de que la superficie exterior (18) de una placa de cierre (13) va unida a nivel con la superficie libre (21) del filo de herramienta (2) contiguo. 6. Broca de acuerdo a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de que las superficies laterales (14, 15) de la placa de cierre (13) quedan dispuestas por lo menos parcialmente planas sobre el vástago. 7. Broca de acuerdo a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de que por lo menos un par de canales respectivos (4, 5) atraviesa una nervura de vástago (22) extendida entre dos ranuras espirales ((19). 8. Broca de acuerdo a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de que la placa de cierre (13) forma con la periferia parte del envolvente exterior de una nervura del vástago (22). 9. Broca de acuerdo a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de que la placa de cierre (13) va encolada o soldada al extremo de trabajo (7) de una nervura del vástago (22). 10. Broca de acuerdo a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de que la placa de cierre (13) está hecha de un material buen conductor del calor, especialmente de acero para herramientas. 11. Combinación formada por una máquina herramienta y una broca de acuerdo a una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de que el husillo de accionamiento de la máquina herramienta constituye la otra parte del circuito de refrigerante, de manera que con la correspondiente conexión de ambas piezas entre sı́ por sus extremos de broca en oposición se cierra el circuito de refrigerante. 50 55 60 NOTA INFORMATIVA: Conforme a la reserva del art. 167.2 del Convenio de Patentes Europeas (CPE) y a la Disposición Transitoria del RD 2424/1986, de 10 de octubre, relativo a la aplicación del Convenio de Patente Europea, las patentes europeas que designen a España y solicitadas antes del 7-10-1992, no producirán ningún efecto en España en la medida en que confieran protección a productos quı́micos y farmacéuticos como tales. 65 Esta información no prejuzga que la patente esté o no incluı́da en la mencionada reserva. 5 ES 2 141 936 T3 6 ES 2 141 936 T3 7 ES 2 141 936 T3 8