CZ20013517A3

CZ20013517A3 - Břitová destička

Info

Publication number: CZ20013517A3
Application number: CZ20013517A
Authority: CZ
Inventors: Wolfgang Vötsch; Jörg Drobniewski
Original assignee: Walter Ag
Priority date: 2000-10-02
Filing date: 2001-10-01
Publication date: 2003-04-16
Also published as: IL145295A0; BR0104339A; MXPA01009932A; CN1344595A; JP2002144108A; KR20020026821A; US6682274B2; RU2001126529A; US20020039521A1; TW576769B; EP1193328A1; PL349556A1; DE10048899A1; DE10048899B4

Description

Oblast techniky

Vynález se týká břitové destičky, která se vsazuje do řezných nástrojů k třískovému obrábění obrobků.

Dosavadní stav techniky

Frézovací nástroje a jiné nástroje určené k třískovému obrábění obrobků jsou často osazeny jednou nebo více břitovými destičkami, které mají určitou omezenou trvanlivost a jsou proto s času na čas vyměňovány. Břitové destičky, které mají pouze jeden břit, je pak třeba zcela změnit. Břitové destičky, které mají více břitů, mohou být často ve svém úložném místě pouze otočeny, tzn. že mohou zaujmout další užitnou polohu, takže se do aktivní polohy dostane dosud nepoužitý břit. Popřípadě může být břitová destička dále použita i v jiném úložném místě než doposud, kde je pak využit dosud nepoužitý břit.

Popsaný způsob vyžaduje značnou pozornost, jednak aby se zabránilo tomu, aby nedošlo k výměně nebo otočení břitových destiček, jejichž břity nebyly dosud použity, a na druhé straně aby při výměně nebo otáčení destiček nebyly již použité břity přehlédnuty.

Z EP 0 908 259 A2 je známa břitová destička, která je opatřena kombinovaným povlakem. Čelní plocha je opatřena materiálem necitlivým na náraz s povrchem odolným proti • · · · opotřebeni a s nízkým součinitelem tření. Hřbetní plocha je naproti tomu povlečena řezným materiálem nebo řezným materiálovým kompozitem, které mají vyšší odolnost proti otěru a větší tvrdost než má řezný materiál nebo kombinace řezných materiálů povlaku čelní plochy. Takto mají být zmenšena opotřebení hřbetní plochy jakož i zlepšena povrchová kvalita a stálost rozměrů obrobku.

Shora uvedená problematika však tímto vyřešena není.

Podstata vynálezu

Úlohou vynálezu je navrhnout břitovou destičku, která by usnadňovala údržbu obráběcích nástrojů, v nichž je tato destička použita.

Tato úloha je podle vynálezu v podstatě vyřešena břitovou destičkou se základním tělesem, které obsahuje podstavu, boční plochy a krycí plochu, z nichž nejméně jedna slouží jako čelní plocha a ostatní jako hřbetní plochy, s úběrnou indikační vrstvou, která je uspořádána na hřbetní ploše a jejíž barva je odlišná od barvy plochy, která ji nese.

Břitová destička podle vynálezu je na své hřbetní ploše nebo na svých hřbetních plochách opatřena odstranitelnou indikační vrstvou, jejíž barva se liší od barvy plochy nebo vrstvy ležící pod ní. Přitom je usilováno o co možná největší barevný kontrast. Indikační vrstva nanesená na hřbetní ploše je vytvořena tak, aby již po co možná krátké době nasazení břitové destičky, například po několika minutách obráběcího procesu, poskytovala zřetelné stopy po obrábění a došlo na ní alespoň částečně k úběru tak, aby byl viditelný barevně odlišný podklad. Indikační vrstva není tedy v jednom možném • · provedeni odolná proti otěru, ale zcela naopak, je na otěr poměrně citlivá, například může vykazovat slabou přilnavost k podkladu. Je ale také možné vytvořit dobře fungující indikační vrstvu, která se barevně změní, pokud bude břitová destička používána.

Mimoto nebo namísto toho může být indikační vrstva i jinak citlivá, aby signalizovala, že příslušný sousední břit byl již v provozu. Například může být indikační vrstva citlivá na teplo a při ohřátí přes mezní teplotu, která může nastat pouze v sousedství aktivního břitu, například 200° C, měnit barvu. Změna barvy se může zakládat na oxidaci nebo na jiných změnách a je s výhodou nevratná.

I když je břit v provozu pouze krátce, a příslušná hřbetní plocha, sousedící s břitem, je pouze krátce vystavena působení teploty nad mezní hranicí, dojde u indikační vrstvy ke změně barvy, která zůstane trvale viditelná. Barevná změna v důsledku tepelného působení má tu výhodu, že jsou zbarveny i oblasti hřbetní plochy, které v provozu nejsou v přímém styku s obrobkem.

Pomocí zmíněné indikační vrstvy lze na řezném nástroji jednoduchým způsobem seznat, zdali jeho břitové destičky byly již v provozu a které břity ještě nebyly použity. Tímto způsobem mohou být břitové destičky vyměněny nebo otočeny. Zejména je zabráněno tomu, aby byly již použité břitové destičky při údržbě přehlédnuty, nebo aby byly nepoužité břitové destičky vyměněny, nebo aby při otočení břitových destiček byly do aktivní polohy opět nastaveny již použité břitové destičky, nebo aby nepoužité břitové destičky zůstaly nepoužité. Údržba příslušných obráběcích nástrojů je takto pomocí břitových destiček podle vynálezu podstatně zjednodušena.

» «

Indikační vrstva je s výhodou vytvořena světlá, například žlutá nebo stříbrně lesklá, zatímco čelní plocha je s výhodou vytvořena tmavá. Čelní plocha je s výhodou opatřena vrstvou oxidu hliníku (A1₂O₃) , přičemž jak pod vrstvou A1₂O₃, tak také nad ní mohou být uspořádány další vrstvy. Břitová destička tak může být pokryta více vrstvami, přičemž vrstva A1₂O₃ tvoří vrstvu proti opotřebeni. Může přitom nést ještě přídavné krycí vrstvy. Namísto vrstvy AI2O3 mohou být uspořádány také jiné ochranné vrstvy proti opotřebení se stejnými nebo lepšími vlastnostmi.

K výrobě břitové destičky podle vynálezu je na základní těleso s výhodou nejprve šmahem, tzn. na boční plochy a na krycí plochu, jakož i také na podstavu, nanesena ochranná vrstva proti opotřebení, která může obsahovat vrstvu AI2O3. Jako nejhořejší vrstva je například nanesena vrstva nitridu (TiN). Tato je s výhodou rovněž nanesena plošně a potom je odstraněna z těch ploch, které podléhají většímu zatížení otěrem. Zejména je nitridová vrstva, která má posloužit jako indikační vrstva, s výhodou odstraněna z čelní plochy. Může to být provedeno mechanickým úběrem, například kartáčováním nebo otryskáním (pískováním). S výhodou se přitom postupuje tak, že není očištěna jen čelní plocha, nýbrž i návazný břit, takže se indikační vrstva nerozkládá až k břitu.

Kartáčování nebo otryskání představuje zároveň dodatečné opracování břitu a čelní plochy, kterým dochází k vyleštění vrstvy v oblasti břitu a čelní plochy, což působí příznivě na odvod třísky a přispívá ke zvýšení životnosti.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je dále blíže vysvětlen s pomocí příkladu provedení, znázorněného na výkresech, kde značí:

obr. 1 perspektivní pohled na břitovou destičku s indikační vrstvou a hřbetní plochou před prvním nasazením;

obr. 2 perspektivní pohled na břitovou destičku podle obr. 1 po několika minutách provozu jejího prvního břitu;

obr. 3 břitovou destičku podle obr. 1 a obr. 2 po využití dvou břitů; a obr. 4 řez částí břitové destičky podle obr. 1 v jiném měřítku.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněna břitová destička £, která je vytvořena jako obdélníková destička. Obsahuje základní těleso 2, které je zhotoveno například ze slinutého karbidu. Základní těleso 2 může být ze slinutého karbidu wolframu nebo z jiného tvrdého materiálu. Rovněž je možné vytvořit základní těleso 2 s keramického materiálu.

Břitová destička 1 vykazuje podstavu 3, vícero bočních ploch _4, 5 a krycí plochu 6. Krycí plochou 6 a podstavou 3 prochází průchozí otvor který slouží jako upevňovací otvor. V případě potřeby mohou být přídavně nebo namísto upevňovacího otvoru uspořádány také jiné upevňovací prostředky nebo možnosti.

Krycí plocha 6 tvoří při uspořádaném nasazení břitové destičky 1 čelní plochu destičky, zatímco boční plochy 4_, 5, tvoří hřbetní plochy destičky. Mezi čelní plochou 6 a bočními plochami £, 5 jsou vytvořeny bří ty jB, 9, 10, 11, které jsou v předkládaném příkladu provedení vytvořeny přímé.

Čelní plocha _6 je znázorněna jako rovinná plocha. V případě potřeby může vykazovat přídavné struktury jako jsou drážky pro odvod třísek,lamače třísek a podobně. To samé platí pro hřbetní plochy 4, 5. Tyto jsou na obr. 1 znázorněny jako rovinné plochy, přičemž mohou být v případě potřeby fazetovány (rozdílně v různých plošných oblastech) nebo jinou cestou tvarovány rozdílně od rovinné plochy.

Břity 8, 9, 10, 11 mohou být v případě potřeby v podélném směru odkloněny od přímého provedení a mohou být vytvořeny zakřivené nebo zalomené. V příčném směru jsou účelně zaoblené, jak je zřejmé například z obr. 4, na němž je znázorněn břit 9 jakožto zástupce všech ostatních.

Z obr. 4 je mimo jiné zřejmé vytvoření povlaku 12, uspořádaného na břitové destičce _1. K povlaku přísluší základní vrstva 14, která se rozkládá jak nad boční plochou 5, tak také nad krycí plochou 6. Základní vrstva 14 může být vytvořena vícevrstvá a tvoří vrstvu zmenšující opotřebení. Může být například tvořena vrstvou A1₂O₃ nebo ho může obsahovat. Například může být na základním tělese 2 nejprve vytvořena základní vrstva, na ní přídržná vrstva a na ní opět vrstva A1₂O₃. Tento trojvrstvý systém tvoří dohromady vrstvu 14 ochrannou proti opotřebení.

K povlaku 12 přísluší mimoto indikační vrstva 15, která je uspořádána přinejmenším v návaznosti na břit 9 na hřbetní ploše 5. V předkládaném příkladu provedení je indikační vrstvou 15 vrstva nitridu titanu, která je žlutá nebo má barvu mosazi. Naproti tomu je ochranná vrstva 14 proti opotřebeni ležící pod ní černá nebo tmavá.

Indikační vrstva 15 nemá žádné optimální tribologické vlastnosti a je poměrně tenká. Při výrobě břitové destičky 1_ je nanesena na ochrannou vrstvu 14 proti opotřebení a opětně odstraněna z těch oblastí, na nichž jsou tribologické vlastnosti ochranné vrstvy 14 proti opotřebení žádoucí. To je zejména část čelní plochy 6, která přichází do styku s třískami. Odstranění indikační vrstvy 15 z čelní plochy 6 může být provedeno chemickými, fyzikálními nebo mechanickými způsoby, například pomocí kartáčů nebo jiným abrasivním odstraněním, například pískováním. Takovéto otryskávací opracování má mimoto leštící účinek na ochrannou vrstvu 14 proti opotřebení opět vystupující na povrch a na břit _9·

Dosud popisovaná břitová destička jL vykazuje v ještě nepoužitém stavu, jak je znázorněna na obr. 1, nepoškozené hřbetní plochy £, 5, které zejména v návaznosti na břity 8, 2, ještě vykazuji svoji původní barvu a tím znázorňují, že břity 8, 9 ještě nebyly použity. V případě povlečení bočních ploch £, 5 vrstvou nitridu titanu je indikační vrstva v návaznosti na břity 8, lehce mosazně žlutá. Naproti tomu má čelní plocha _6 typické vzezření břitové destičky povlečené AI2O3, tzn. je poměrně tmavá až téměř černá.

Při dalším výkladu se vychází z toho, že břitová destička 1 je zabudována v tělese řezného nástroje, a sice tak, že břit 9 tvoří aktivní břit. Jakmile se začne řezný nástroj používat, přichází břit 9 do styku s materiálem obrobku a začíná materiál obrobku třískově obrábět. Opotřebení břitové destičky je díky ochranné vrstvě 14 proti opotřebení, zejména v oblasti břitu 9 a čelní plochy 6, malé.

♦ ·· ·

Hřbetní plocha _5 však podléhá poměrně značné vstupní změně, pokud se indikační vrstva 15 v oblasti břitu 9 zbarvuje. Ve zbarvených oblastech je ve srovnání s indikační vrstvou 15 dosaženo jiné barvy a eventuelně je viditelná podstatně tmavší ochranná vrstva 14 proti opotřebení. Jak je zřejmé z obr. 2, vytvářejí se tak v návaznosti na břit 9 tmavé zabarvené a úběrové oblasti 16, které jsou lehce viditelné a lze je okamžitě spatřit.

Zbarvení je tepelně podmíněná změna, například v důsledku oxidačních jevů. Jak je znázorněno na obr. 2, mohou se vytvářet zbarvené oblasti 17 tím, že indikační vrstva 15 v těchto oblastech například získává nabíhavé barvy. Tyto mohou pocházet z ohřátí břitové destičky v důsledku třískového obrábění obrobku břitem 9.

Po delším nasazení může hřbetní plocha _5 vypadat tak, jak je znázorněno na obr. 3. Avšak již po několika minutách obráběcího procesu je dosaženo vzhledu znázorněného na obr.

2, takže obslužný personál může na první pohled zjistit, že břit 9 byl již používán, zatímco břit ,8 je ještě zcela nepoužitý. V případě použití se pak nabízí vzhled podle obr.

3. Hřbetní plocha 4 vykazuje zde v návaznosti na břit 8 tmavou oblast 18, což znamená, že břit _8 byl již použit.

U břitové destičky _1 destičku se čtyřmi použitelnými Prostřednictvím indikační otočnou břitovou

8, 9, 10, 11.

na první pohled se jedná o břity vrstvy 15 je

10, 11 již byly použity a které nástrojů vybavených takovýmito zřejmé, které z břitů 8^, 9, nikoliv. Údržba řezných destičkami je pak velmi jednoduchá.

9999

9

9·

99

99999 9

Na břitové destičce _1 je uspořádán kombinovaný povlak, který obsahuje ochrannou vrstvu 14 proti opotřebeni a indikační vrstvu 15. Indikační vrstva je s výhodou uspořádána na hřbetní ploše/plochách, tzn. u radiálních destiček na bočních plochách a u tangenciálních destiček na podstavě a krycí ploše. Indikační vrstva 15 je tak citlivá, že již krátkodobé použití sousedních břitů _8, 9, 10, 11 zanechá na indikační vrstvě 15 zřetelné stopy, přičemž se tyto zabarví a/nebo opotřebí tak, že jsou viditelné pod nimi ležící jinak zbarvené vrstvy nebo zřetelnostním kontrastem materiály. j sou Použití problémů identifikovány, indikátorových ploch se neboť zde může být vytvořena nepříznivá vrstva, aniž by došlo

Výrazným použité břity hřbetních barevným nebo okamžitě bez ukázalo ploch jakožto proto obzvláště výhodné, tribologicky možná také k negativnímu ovlivnění výsledku obrábění břitovou destičkou.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Břitová destička se základním tělesem (
2), které obsahuje podstavu (
3), boční plochy (
4, 5) a krycí plochu (6), z nichž nejméně jedna (6) slouží jako čelní plocha a ostatní (4, 5) jako hřbetní plochy, s úběrnou indikační vrstvou (15), která je uspořádána na hřbetní ploše (4,5) a jejíž barva je odlišná od barvy plochy (14), která ji nese.

2 . Břitová destička podle nároku 1, v y z n a č u j i c í se tím, že základní těleso (2) sestává ze slinutého karbidu. 3. Břitová destička podle nároku 1, v y z n a č u j i c i se tím, že základní těleso (2) nese ochrannou vrstvu (14) proti opotřebení.

4 . Břitová destička podle nároku 3, v y z nač u j i cl se tím, že ochranná vrstva (14) proti opotřebení je uspořádána nejméně na čelní ploše (6) .
5. Břitová destička podle nároku

1, vyznačující se tím, že ochranná vrstva (14) proti opotřebení je uspořádána jak na čelní ploše (6), tak také na hřbetní ploše (4, 5).
6.

Břitová destička podle nároku

1, ující se t indikační vrstva (15) je nanesena na hřbetní ploše (4, 5) na ochrannou vrstvu (14) proti opotřebení.

• 9
7.

Břitová destička podle nároku

I, vrstva (15) pokrývá

Břitová vrstva

9.

·♦ ·« • » · · • · · .·ιι··:

♦ ··· *· i se tím ·· • · •9

9· •·

99 9 9 indikační celoplošně hřbetní plochu destička i se t (15) je citlivá na oděr.

Břitová destička ačující se t podle podle nároku

I, indikační nároku

I, břitová destička (1) obsahuje více využitelných břitů
10. Způsob výroby břitové destičky, při němž je nejprve opatřena ochrannou vrstvou proti opotřebení a potom jinak zbarvenou indikační vrstvou, která je následně z vybraných oblastí opět odstraněna.
11. Nástroj s břitovou destičkou podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že břitová destička je uchycena tak, že určuje kladný úhel hřbetu.