CZ20012280A3 - Nástroj a řezná hlava pro třískové obrábění - Google Patents

Description

NÁSTROJ A ŘEZNÁ HLAVA PRO TŘÍSKOVÉ OBRÁBĚNÍ

Oblast techniky

Vynález se týká nástroje a řezné hlavy

Dosavadní stav

Nástroj uvedeného typu je znám z amerického patentu US-A-5,947,660. Ukázalo se, že nástroje s malými rozměry nemají dostatečnou pevnost či stabilitu spojení řezné hlavy a tělesa nástroje.

Podstata vynálezu

Jedním cílem předmětu vynálezu je poskytnout takové spojení dvou částí nástroje, které by zajistilo přenos velkého zatížení.

Dalším cílem předmětu vynálezu je poskytnout nástroj, který je trvale stabilní.

Dalším cílem předmětu vynálezu je poskytnout nástroj s dobrou přesností.

Tyto a další cíle byly dosaženy nástrojem a řeznou hlavou definovanými v patentových nárocích s odvoláním na nákresy.

Popis nákresů

Fig. 1A ukazuje část řezné hlavy ztvrdokovu podle předmětu vynálezu v podélném řezu I-I na Fig. 1B.

Fig. 1B ukazuje tuto část v nárysu.

Fig. 2 ukazuje vložku spolu s touto částí.

Fig. 3A ukazuje řeznou hlavu podle předmětu vynálezu v perspektivním pohledu.

Fig. 4 ukazuje přední plochu nástroje podle předmětu vynálezu, a to v částečném podélném řezu.

Fig. 5 ukazuje nástroj v explodovaném pohledu.

·· .** . . · * :: : : : ... · · ·· ··· ·· í · j :

··· ·

Fig. 6A ukazuje díl ztvrdokovu pro alternativní realizaci řezné hlavy podle předmětu vynálezu v podélném řezu.

Fig. 6B ukazuje tuto část v nárysu.

Fig. 7 ukazuje vložku v součinnosti s dílem z tvrdokovu.

Fig. 8 ukazuje řeznou hlavu podle předmětu vynálezu v podélném řezu.

Fig. 9A ukazuje díl z tvrdokovu pro alternativní realizaci řezné hlavy podle předmětu vynálezu v podélném řezu.

Fig. 9B ukazuje tuto část v nárysu.

Fig. 10 ukazuje vložku v součinnosti s dílem z tvrdokovu.

Fig. 11 ukazuje řeznou hlavu podle předmětu vynálezu v podélném řezu.

Podrobný popis upřednostňované realizace vynálezu

Fig. 1A a 1B ukazují díl 10 z tvrdokovu podle předmětu vynálezu, která je vyrobena přednostně ze slinutého karbidu. Díl 10 ztvrdokovu má válcový tvar a jeho součástí je základnová nebo podpůrná část 11, která navazuje na stopku nebo mezilehlou část 12, která dále navazuje na řeznou část 13 vytvořenou na volném konci části 10. Základna 11 má průměr Dl, který je podstatně větší než průměr D2 mezilehlé části 12 a průměr D3 řezné části 13. Průměr D3 je o něco větší než průměr D2, čímž je vytvořen prostor pro odvod třísek z vrtání nebo frézování. Část 13 má v tomto příkladě tvar válcového pilníku s množstvím zakřivených ostří, může mít však geometrii vrtáku s pouze dvěma ostřími táhnoucími se podél osy otáčení CL. V případě vrtáku je výhodné, má-li také část 12 drážky pro odvod třísek. Základna 11 navazuje na mezilehlou část 12 prostřednictvím lehce zaoblené přechodové části 14. Osová vzdálenost X přechodové části 14 a řezné části 13 definuje maximální hloubku obrábění.

Symetricky vzhledem k ose otáčení CL a ve středu základny 11 je umístěna slepá díra 15. Díra 15 končí na povrchu základnové plochy 16 a má osovou hloubku d. Příčný průřez díry 15 je lichoběžníkovitý, jinými slovy největší průměr díry je větší než průměr ústí díry, takže dno

2.

• 9 díry 15 navazuje na stěnu 18 díry 15 v ostrém úhlu. Slepá díra a řezná ostří jsou integrálními součástmi dílu z tvrdokovu.

Základnová plocha 16 má kruhovitý základní tvar a sestává ze dvou drážkovaných částí. Každá zobou drážkovaných částí pokrývá v zásadě celou základnovou plochu 16 a sestává z množství navzájem oddělených identických drážek nebo žlábků 19A, 19B. Tyto drážky mají dva hlavní směry, které jsou navzájem kolmé. Každá z drážek 19A, 19B v obou drážkovaných částech protíná povrch 20 základen 11 ve dvou místech. Každá drážka 19A, 19B je protáhlá a její řez má v zásadě tvar V. Každá drážka má dva boky, které se stýkají na jejím dně v ostrém nebo zaobleném přechodu. Boky navzájem svírají ostrý úhel v rozmezí 40° až 80°, přednostně 55° až 60°. Počet drážek v každé drážkované části závisí na tom, jak je tvarována přední plocha držáku. Počet drážek je zvolen v intervalu od 5 do 30. Plocha opatřená drážkami má podstatně větší povrch, než kdyby byla hladká. Drážkované plochy pokrývají alespoň 80%, lépe 90 - 100% dostupné části základnové plochy 16. Funkce základnové plochy 16 byla blíže popsána v PCT/SE98/01146. Tento popis je zde zahrnut do popisu předmětu vynálezu, alespoň pokud se týče součinnosti základnové plochy 16 a čelního povrchu stopky popsané dále, přičemž spojení je tvořeno dvěma souvisejícími plochami a prostředky pro přitlačování těchto ploch k sobě navzájem. Plochy jsou pokryty drážkami, které umožňují vzájemné blokování obou ploch.

NA obraze 2 je znázorněno pouzdro nebo vložka 21 z materiálu měkčího, než je slinutý karbid. Pouzdro je přednostně vyrobeno z oceli a má v zásadě válcovitý tvar s délkou h ve směru osy. Povrch pouzdra je pokryt množstvím obvodových drážek nebo segmentů 22. Pouzdro má první 23 a druhou 24 čelní plochu. Čelní plochy 23 a 24 jsou přednostně navzájem rovnoběžné a kolmé kose otáčení CL. Všechny segmenty mimo válcového segmentu nejblíže k první čelní ploše 23 jsou částmi komolých kuželů, jejichž imaginární vrcholy míří navenek k čelní ploše 23. Základna každého segmentu má průměr větší než průměr nej užší části připojeného segmentu, čímž vzniká ostrá obruba obvodu. Čelní plocha 23 definuje největší průměr pouzdra, který je menší než nej menší průměr díry 15. Pouzdro má centrální průchozí otvor 25 s jemným • · • · · · · · • · závitem. Jemným závitem se zde rozumí závit se stoupáním menším, než má závit hrubý nebo normální podle normy ISO, což např. pro závit M5 znamená, že normální stoupání je podle normy 0,8 mm, zatímco pro jemný závit to je 0,5 mm.

Výroba řezné hlavy 26 podle předmětu vynálezu z tvrdokovového dílu a pouzdra se uskutečňuje podle následujícího popisu. Pouzdro 21 se vloží do slepé díry tak, že čelní plocha 23 hraničí se dnem 17, a do slepé díry vně pouzdra se vlije roztavená mosazná pájka. Poté se pájka ochladí, takže pouzdro je zafixováno uprostřed slepé díry 15 (viz Fig. 3A). Je třeba vzít v úvahu, že protože výška pouzdra h je menší než hloubka d díry, vznikne mezera mezi čelní plochou 24 a rovinou základní plochy 16.

Na Fig. 4 a 5 je zobrazen nástroj 27 podle předmětu vynálezu. Frézovací nástroj 27 se skládá z válcového držáku 28, řezné hlavy 26 s mnoha ostřími a šroubu nebo jiného upevňovacího prostředku 29.

Držák 28 může být vyroben zocelí, slinutého karbidu nebo rychlořezné oceli. Jeden volný konec držáku 28 je určen k připevnění k otočné stopce (není zobrazena), zatímco na opačném volném konci je čelní plocha 30 a díra 31 bez závitu. Čelní plocha 30 má základní kruhový tvar a jsou na ní dvě drážkované části 32a, 32b. Každá drážkovaná část pokrývá přibližně polovinu čelní plochy 30 a obsahuje množství navzájem oddělených identických drážek nebo žlábků. Tyto drážky mají dva hlavní směry, které jsou navzájem kolmé. Druhá drážkovaná část 32A hraničí s první drážkovanou částí 32B. Každá drážka v první drážkované části 32B prochází povrchem držáku ve dvou místech, zatímco každá drážka druhé drážkované části 32A prochází povrchem držáku v jednom místě. Každá drážka je protáhlá a má příčný průřez ve tvaru V.

Pouzdro je opatřeno dírou 25 s jemným závitem, do něhož zapadá šroub 29. Šroub je proveden jako kolík se závitem vyříznutým na volném konci. Tím je vytvořena možnost pro osazení řezných ostří pro vrtání a frézování podél osy otáčení CL. V zobrazené realizaci byly drážkované části 19, 32 vyrobeny přímým lisováním a spékáním nebo broušením.

• · ·

• «

Nástroj 27 se osadí přitlačením základní plochy 16 řezné hlavy 26 rukou proti čelní ploše 30 držáku 28 v jedné ze čtyř možných poloh. Tak se vzájemně srovnají drážky 19, 32. Šroub 29 se nastaví proti díře 25 s vnitřním závitem. Otáčením šroubu 29 pomocí klíče nasazeného na vzdáleném konci držáku se řezná hlava pevně přitiskne k čelní ploše, tzn. bude dosaženo polohy podle Fig. 4. Řezná hlava 26 je nyní uspokojivě zakotvena k držáku 28. Mezera mezi čelní plochou 24 pouzdra a čelní plochou 30 nebrání elastickému pohybu pouzdra při dalším dotahování šroubu. Pouzdro je tak pevněji zaklíněno v díře s lichoběžníkovým průřezem. Jemný závit 25 spolu s jemným závitem šroubu 29 dovolují poměrně velké napětí ve spojení.

Důvodem, proč by „oplatkový“ vzor měl být použit jen na jedné celé ploše je to, že nástroj v takovém případě získá výraznější blokovací efekt, než kdyby byly profilovány obě dosedající plochy. V rozsahu platnosti tohoto vynálezu je také možné použít obě dosedající plochy rovné místo popsaných profilovaných.

Při výměně řezné hlavy 26 se k demontáži použije opačný postup, přičemž lze řeznou hlavu oddělit od držáku a vyměnit. Přitom lze vyměnit geometrii řezné hlavy za jiné realizace, které budou použitelné se stejným držákem. Například lze použít válcovou koncovou frézu s dělením třísek nebo závitořeznou hlavu, cylindrickou hlavu bez dělení třísek např. pro koncové frézování nebo vystružování, drážkovací hlavu a komolou kuželovou hlavu koncové frézování drážek s lichoběžníkovým průřezem. Společným rysem těchto řezných nástrojů je to, že nahrazují konvenční koncové frézy z rychlořezné oceli, u kterých jsou často žádoucí menší rozměry (průměr 2 až 15 mm).

Fig. 6A až 8 ukazují alternativní realizace tvrdokovového dílu 10' pro řeznou hlavu, pouzdra 21' spolupracujícího s tímto dílem a řezné hlavy 26' podle předmětu vynálezu. Tvrdokovový díl 10' je podle předchozího popisu vnější. Rozdíl proti předchozímu příkladu spočívá v tom, že pouzdro 21' a slepá díra 15' souvisejí prostřednictvím vnějšího závitu 22' a vnitřního závitu 18'. To znamená, že mosazná pájka se dostane do závitů při výrobě řezné hlavy 10', pouzdro je zavedeno na dno slepé díry 15', přičemž pájka je roztavena a opět zchlazena.

• ·

Fig. 9A až 11 ukazují alternativní realizace tvrdokovového dílu 10“ pro řeznou hlavu, pouzdra 21“ spolupracujícího s tímto dílem a řezné hlavy 26“ podle předmětu vynálezu. Tvrdokovový díl 10“ je podle předchozího popisu vnější. Rozdíl proti předchozímu příkladu spočívá v tom, že pouzdro 21“ je zaklíněno ve slepé díře 15“. To se zajistí tím, že v ose slepé díry je umístěna kónická vyvýšenina 17“, jejíž vrchol je orientován směrem ke vstupnímu otvoru slepé díry 15“. Vyvýšenina zapadá do odpovídající osové kónické prohlubně 23“ pouzdra. Tím je pouzdro vytlačováno od osy díry 15“ v radiálním směru proti stěně 18“. Pro tento případ má díra lichoběžníkový profil, jak bylo popsáno dříve.

Pouzdro 21-21“ v dříve popsané realizaci je zajištěno ve slepé díře 15-15“ tak, že pouzdro je působením šroubu tlačeno proti stěně 18-18“ otvoru. To je zřejmé, protože závity šroubu a pouzdra působí na pouzdro osovou silou, která je roztahuje, čímž je pouzdro ještě silněji tlačeno proti stěně díry.

Předmět vynálezu se tak týká takového spojení dvou částí nástroje, kde je velká tažná síla přenášena ze šroubu na řeznou hlavu. Nástroj je při použití trvale tuhý zejména díky malým rozměrům, které současně zajišťují dobrou přesnost při montáži.

jUDr. IW KalsnsW advokát

Claims (14)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Nástroj pro třískové obrábění, otočný vzhledem k obrobku, sestávající z držáku (28), řezné hlavy (26-26“) a upevňovacího prostředku (29), přičemž uvedený držák je opatřen čelní plochou (30) a řezná hlava základní plochou (16) tak, aby tyto dvě části se o sebe mohly opřít v zásadě v radiální rovině, přičemž uvedená řezná hlava (26-26“) sestává ze slinutého karbidu a obsahuje alespoň jedno řezné ostří a centrální slepou díru (15-15“) pro spolupráci s upevňovacím prostředkem (29) a uvedená slepá díra a řezné ostří jsou integrálními součástmi řezné hlavy (26-26“), přičemž upevňovací prostředek (29) je použit pro ovlivňování řezné hlavy prostřednictvím slepé díry ve směru k čelní ploše, vyznačený tím, že ve slepé díře (15-15“) je upevněno pouzdro (21-21“) z materiálu měkčího, než je slinutý karbid, přičemž uvedené pouzdro (21-21“) obsahuje prostředek (25) pro interakci s upevňovacím prostředkem (29).
2. 2. Nástroj podle nároku 1, vyznačený tím, že pouzdro (21-21“) je zajištěno ve slepé díře (15-15“) takovým způsobem, že pouzdro je působením prostředku pro upevnění (29) tlačeno v radiálním směru proti stěně (18-18“) slepé díry.
3. 3. Nástroj podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že řezná hlava (26-26“) má volný konec, který má největší průměr (D3), a jehož čelní plocha (30) a základní plocha (16) určuje největší poloměr (Dl), který je mnohem větší než největší průměr (D3) volného konce.
4. 4. Nástroj podle kteréhokoliv z nároků 1 až 3, vyznačený tím, že nejmenší průměr slepé díry (18-18“) je větší než největší průměr (D3) volného konce.
5. 5. Nástroj podle kteréhokoliv z nároků 1 až 4, vyznačený tím, že pouzdro (21-21“) je zaklíněno a/nebo natvrdo připájena ve slepé díře.
6. 6. Nástroj podle kteréhokoliv z nároků 1 až 5, vyznačený tím, že pouzdro (21-21“) má osovou délku (h), která je menší než hloubka (d) slepé díry (18-18“), takže mezi pouzdrem a čelní plochou (30) je mezera.

   ·· ♦· »· ······ _Λ · · · · · · · · • « ··· ·· · · · ! • ·· ···· · · ···· ♦· ·· ·· ··
7. 7. Nástroj podle nároku 1 nebo 6, vyznačený tím, že jeho čelní plocha (30) a základní plocha (16) obsahují navzájem odpovídající vyvýšeniny a prohlubně, jejichž úkolem je v zásadě přenášet střižné síly vznikající při obrábění a směřující k držáku.
8. 8. Řezná hlava tvořící část řezného nástroje pro obrábění řezáním otočná vzhledem k obrobku, opatřená základní plochou (16), která oddělitelně dosedá na držák, přičemž uvedená řezná hlava (26-26“) je vyrobena ze slinutého karbidu a je opatřena alespoň jedním řezným ostřím a centrální slepou dírou (15-15“) pro součinnost s prostředkem pro upevnění, přičemž uvedená slepá díra a řezné ostří jsou integrálními součástmi řezné hlavy (26-26“), přičemž uvedený prostředek pro upevnění je proveden tak, aby působil na řeznou hlavu ve směru kčelní ploše prostřednictvím slepé díry, vyznačená tím, že pouzdro (21-21“) z materiálu měkčího než slinutý karbid je zajištěna ve slepé díře (15-15“), přičemž uvedené pouzdro (21-21“) obsahuje prostředek (25) pro vzájemné působení s prostředkem pro upevnění.
9. 9. Řezná hlava podle nároku 8, vyznačená tím, že pouzdro (21-21“) je zajištěno ve slepé díře (15-15“) takovým způsobem, že pouzdro je působením prostředku pro upevnění tlačeno ven v radiálním směru.
10. 10. Řezná hlava podle nároku 8 nebo 9, vyznačená tím, že řezná hlava (26-26“) má volný konec, který má největší průměr (D3), a jejíž čelní plocha (30) a základní plocha (16) určuje největší poloměr (Dl), který je mnohem větší než největší průměr (D3) volného konce.
11. 11. Řezná hlava podle kteréhokoliv z nároků 8 až 10, vyznačená tím, že nejmenší průměr slepé díry (18-18“) je větší než největší průměr (D3) volného konce.
12. 12. Řezná hlava podle kteréhokoliv z nároků 8 až 11, vyznačená tím, že pouzdro (21-21“) je zaklíněno a/nebo natvrdo připájeno ve slepé díře.
13. 13. Řezná hlava podle kteréhokoliv z nároků 8 až 12, vyznačená tím, že pouzdro (21-21“) má osovou délku (h), která je menší než hloubka (d) slepé díry (18-18“).
14. 14. Řezná hlava podle nároku 8 nebo 13, vyznačená tím, že její základní plocha (16) obsahuje vyvýšeniny a prohlubně.