CZ2004182A3 - Fréza - Google Patents

Description

Fréza

Oblast techniky

Vynález se týká frézy mající tři řezné hrany pro obrábění řezáním při otáčení, přičemž řezné hrany jsou vytvořeny vcelku s frézou, přičemž fréza obsahuje prostředky pro upevňování frézy k držáku, přičemž každá řezná hrana probíhá od obvodu frézy a v podstatě ke středové ose frézy.

Dosavadní stav techniky

Je již známo z přihlašovatelova patentového spisu US-A-5 964 555 zajistit řešení problému vytváření obráběcích nástrojů s malými rozměry, majících vyměnitelně břity. Ukázalo se však, že při obrábění, například forem z nástrojové oceli, není řezná rychlost při čelním frézování ploch zvlášť velká. Kromě toho vznikají během použití známého nástroje vibrace.

Dále je známé používat stopkové frézy, mající přišroubované okrouhlé řezné vložky, a to pro použití, mimo jiné, při čelním frézování. Jelikož se toto nejčastěji týká malých rozměrů, stávají se duté řezné vložky relativně slabé, což se projevovalo v lámání nástrojů.

Podstata vynálezu

Vynález si klade za úkol vytvořit frézu, která by řešila výše uvedené problémy. Dalším cílem je vytvořit frézu, která by kombinovala výhody okrouhlých vložek s dobrou pevností. Dále si klade za úkol vytvořit frézu, která by řezala měkce a relativně bez vibrací do obrobku. Ještě dalším cílem vynálezu je vytvořit frézu, která by umožňovala čelní frézování • · • · · • MM

-2s vysokou řeznou rychlostí.

Tyto a další cíle vynálezu jsou dosaženy frézou mající tři řezné hrany pro obrábění řezáním při otáčení, přičemž řezné hrany jsou vytvořeny vcelku s frézou, přičemž fréza obsahuje prostředky pro upevňování frézy k držáku, a každá řezná hrana probíhá od obvodu frézy a v podstatě ke středové ose frézy, přičemž podstata řešení spočívá v tom, že, že každá ze tří řezných hran sleduje v podstatě konvexní zakřivenou dráhu, přičemž radiálně vnější konec a radiálně vnitřní konec konvexní hrany jsou uspořádány axiálně za maximálním bodem každé ze tří řezných hran, a přičemž každá řezná hrana je definována v podstatě poloměrem, přičemž střed jejího poloměru je přivrácený směrem k prostředkům pro upevňování frézy k držáku a je uspořádaný stranou od středové osy v radiálním směru.

Další znaky navrhovaného řešení jsou uvedeny v závislých patentových nárocích.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení s odvoláním na připojené výkresy, ve kterých znázorňuje obr.l provedení frézy podle vynálezu v sestaveném stavu, částečně v řezu, v záběru s obrobkem, obr.2A a 2B boční pohledy na frézy podle vynálezu, obr.2C koncový pohled na frézu podle vynálezu, obr.2D frézu v perspektivním pohledu, obr.2E řez částí frézy podle linie E-E z obr.2C, obr.3A a 3B boční pohledy na alternativní provedení frézy podle vynálezu, obr.3C koncový pohled na frézu a obr.3D frézu v perspektivním pohledu.

• 9 • 99999 99

9 9 9

9 99

-3 —

Příklady provedení vynálezu

Nástroj v provedení znázorněném na obr.l obsahuje frézu 10 podle vynálezu, zajištovací šroub 11 a držák 12. Držák obsahuje prostředky 15, 19 hákovítého tvaru, uložené na fréze a zajišůovacím šroubu.

Fréza 10 je na konci odvráceném od držáku 12 opatřena řezným koncem 12, který má tři řezné hrany. Přednostní tvar frézy 10 je podrobněji znázorněn na obr.2A až 2E. Fréza OLO je vyrobena z tvrdého materiálu, s výhodou ze slinutého karbidu, a obsahuje tři vcelku s ní vytvořené řezné hrany 27A, 27B a 27C. Nejobvyklejší tvrdý materiál ze slinutého karbidu je karbid wolframu WC. Mnohé druhy slinutých karbidů obsahují pouze WC a pojivový kov. V jiných jsou také zahrnuty karbidy kovů, jako karbid titanu (TiC), karbid tantalu (TaC) a karbid niobu (NbC). Nejobvyklejší pojivový kov je kobalt Co, ale používá se také nikl Ni. Slinutý karbid je prášková směs vytvořená z karbidových částic majících velikost zrna 0,5 až 10 μιη a z pojivového kovu, obvykle kobaltu. Objemový procentuelní podíl pojivového kovu je 5 až 40% a objemový karbidů je 95 až 60%. Každá řezná hrana konvexně zakřivena v axiálním směru, je kruhová a je vytvořena podél průsečnice mezi zábřitovou plochou 28A, 28B a 28C a třískovou plochou 29A, 29B a 29C. Řezné hrany jsou uloženy s rovnoměrným rozdělením, t.j. každá řezná hrana svírá se sousední řeznou hranou úhel 120°.

procentuelní podíl 27A, 27B a 27C je s výhodou částečně

Každá řezná hrana je vymezována v průmětu podle obr.2E v podstatě poloměrem R, přičemž střed C tohoto polo• · • · · · · « • · • · · • · · · I

-4měru je přivrácen k upevňovacímu konci frézy a je uložen stranou od střední osy neboli osy CL otáčení v radiálním směru. Směr N otáčení je znázorněn na obr.2C. Střed C poloměru je v příslušné rovině PÍ pro třískovou plochu 29A. 29B a 29C. Každá konvexní řezná hrana 27A. 27B a 27C je plynule zakřivená. Řezná hrana má axiálně nejvíce vystupující bod X, který je uložen v přednostním provedení ve v podstatě stejné radiální vzdálenosti Y od středové osy CL jako střed £ poloměru. Vnější konce 31A, 31B, 31C. jakož i vnitřní konce 33A, 33B. 33C řezné hrany jsou uloženy axiálně za axiálně maximálním bodem X, t.j. směrem k držáku neboli k upevňovacímu konci frézy. Poloměr R je přibližně stejně velký jako polovina průměru D frézy, nejčastěji v rozmezí od 1 do 10 mm. Každá řezná hrana 27A, 27B a 27C je dále konvexně zakřivena v tangenciálním směru, jak je patrné v koncovém pohledu podle obr.2C, takže má bod maxima H přibližně uprostřed řezné hrany.

Každá řezná hrana je připojena k přiřazené rovné hraně 30A, 30B, 30C přes roh nebo konec 31A, 31B, 31C mající poloměr maximálně 1 mm. Hrana není určena k řezání. Tento konec 31A, 31B, 31C je uložen v axiální vzdálenosti Z od roviny P2, která prochází maximálními body X na řezných hranách. Vzdálenost Z vymezuje největší řeznou hloubku frézy. Vzdálenost Z je 10-15% největšího poloměru D frézy. Po konci 31A, 31B, 31C ve směru otáčení N se materiál přibližuje ke středové ose CL pro získání podbroušení. Radiálně nejkrajnější body 31A, 31B, 31C řezných hran jsou na společné myšlené kružnici soustředné se středovou osou CL frézy a nástroje, přičemž tato kružnice tvoří největší průměr frézy. Hrany 30A. 30B, 30C jsou uloženy podél myšleného komolého • · • · • · • »«

-5• · • · · • · · · · • · kužele, jehož vrchol je přivrácen k upevňovacímu konci, přičemž tento kužel leží radiálně vně myšleného prodloužení pláštové plochy frézy IjO. Tento kužel má větší úhel kuželovitosti než je úhel kuželovitosti plášůové plochy frézy 10. Alternativně mohou být hrany konvexní nebo konkávní.

Řezná hrana 27A-27C může alternativně být plynule zakřivena jiným způsobem, takže sleduje eliptickou, parabolickou nebo podobnou dráhu. Podstatné je, že zakřivení ; je plynulé, pro zajištění jemného povrchu obráběné plochy na obrobku. Příklad maximální hloubky řezu je 1,9 mm pro průměr D 16 mm. Je-li hloubka řezu při frézování zvolena větší než je vzdálenost Z, frézař to zpozoruje náhlou zvýšenou nevýhodnou tvorbou třísky, k jíž potom dochází.

Každá třísková plocha 29A. 29B nebo 29C je vytvořena jako v podstatě rovinná a sahá od řezné hrany v podstatě axiálně dozadu. Každá třísková plocha svírá se středovou osou CL frézy kladný ostrý úhel a přibližně 5-20°. Každá třísková plocha svírá ostrý úhel břitovou plochou 28A, 28B a 28C. ková nebo zakřivená stejně jako přibližně 60 až 80° se záZábřitová plocha je obloupřiřazená řezná hrana. Ve znázorněném příkladě je průměr D 16 mm, zatímco axiální délka frézy je 39 mm.

V části přivrácené k držáku 12 je fréza opatřena první kuželovou částí nebo stopkou 14, jejíž jeden konec je opatřen prostředkem 15 ve tvaru háku, který ve znázorněném provedení obsahuje první vystupující část 16., jakož i první vybrání 17. Zajišůovací šroub 11, který je s výhodou vyroben z oceli, má na svém konci přivráceném k fréze druhou kuželo• 9 9

-6• 9 · • 9 9 9

99999 9

9 9:

vou část 18, která je opatřena druhým záběrovým prostředkem 19, který je určený pro spolupůsobení s prvním záběrovým prostředkem .15. Druhý záběrový prostředek 19 obsahuje druhou vystupující část 20 a druhé vybrání 21. V aktivní poloze spolupůsobí první vystupující část 16 s druhým vybráním 21 a druhá vystupující část 20 spolupůsobí s prvním vybráním 17.

Axiálně uvnitř druhého záběrového prostředku 19 v axiálním směru má zajištovací šroub 11 vnější závitovou část 22, s výhodou válcovou. Na axiálně zadním konci 22A zajišůovacího šroubu 11 může být uspořádána šestiúhelníková rukojet nástrčného klíče, čímž je umožněno uvolňování nebo utahování zajištovacího šroubu vnitřním kanálem 24 držáku 12. Alternativně může být závit 26. vytvořen v konci uvolňovatelné objímky, jejíž druhý konec je potom opatřen vnějším závitem, jakož i vybráním pro klíč.

Držák 12 je opatřen na konci přivráceném k fréze 10 kuželovitým sedlem 25, v němž je uložena první kuželovitá část 14 frézy 10 a druhá kuželovitá část 18 zajištovacího šroubu 11. V kuželovitém sedle 25 má držák 12 v podstatě válcovitou část 26 s vnitřním závitem, která spolupůsobí s částí 22 zajištovacího šroubu 11 s vnějším závitem.

Sestavování a demontáž nástroje je podrobněji popsána v patentovém spisu USA č.US-A-4 850 759, na který se zde odvoláváme jako součást tohoto popisu. Spolupůsobení mezi vnějším závitem 22 a vnitřním závitem 26 má za následek, že zajištovací šroub 11 a tím i také fréza 10 se posouvá axiálně do držáku 12, až kuželovitá část 14 dosedne proti kuželo• · ·

vitému sedlu 25, t.j. dosáhne se polohy podle obr.l. Fréza je nyní uspokojivě ukotvena v držáku 12.

Závity 22 a 26 jsou vytvořeny jako pravotočivé závity pro pravotočivý řezný nástroj a levotočivé závity pro levotočivý řezný nástroj.

Výše popsané provedení se týká fréz, t.j. nástrojů otáčejících se okolo své podélné střední osy. Frézy mající malé řezné konce jsou dominantní oblastí použití vynálezu.

Z obr.l je zřejmé, že když řezná plocha frézy čelně obrábí obrobek 42, je nástroj během otáčení a přisouvání posouván ve směru šipky I pro získávání rovinné plochy mající dobrou kvalitu povrchu.

Obr.3A-3D znázorňují alternativní provedení frézy 10' stopkového typu podle vynálezu. Řezný konec 13 frézy stopkového typu je v podstatě shodný s tím, jaký byl znázorněn výše ve spojení s frézou 10. Jsou proto použity stejné vztahové značky pro stejné znaky. Provedení frézy se odlišuje od výše popsané frézy v tvaru upevňovacího prostředku nebo stopky 14'. Stopka 14' je válcovitá, aby odpovídala běžnému vřeteni neznázorněné frézky. Rohy 31A-31C tak vyčnívají vzhledem k válcové první části 35' mající válcovou obalovou plochu, ale s výhodou se shodují s válcovým prodloužením obalové plochy stopky 14'. Ve znázorněném příkladě je průměr D 16 mm, a axiální délka frézy je 66 mm, přičemž každý roh vyčnívá 0,3 mm přes obalovou plochu první části 35'.

Fréza podle vynálezu tak kombinuje výhody okrouhlých

-8• · · · · • · · · · · • ······· ·

-- - · a · vložek s dobrou pevností, přičemž řeže jemně a relativně bez vibrací do obrobku také při velké řezné rychlosti.

Fréza podle vynálezu je s výhodou alespoň částečně povlečená vrstvami například A1₂O₃, TiN a/nebo TiCN. V určitých případech může být odůvodněná s připájenými supertvrdými materiály jako CBN nebo PCD na řezných hranách.

Vynález není nijak omezen na výše popsaná provedení, ale může být volně obměňován v rámci připojených patentových nároků. Například mohou být středově uspořádány ve fréze 1 až 3 oplachové kanály, dově jeden oplachový k řeznému konci. Tam

Například může probíhat frézou střekanál od upevňovacího konce směrem navazují tři mimostředné kanály, z nichž jeden je na obr.3C znázorněn čárkovanou kružnicí, pro dopravu oplachovacího média k příslušné řezné hraně. Všechny kanály potom ústí ve stejné vzdálenosti od středové linie CL. Dále mohou být použity i jiné tvary stopek.

Claims (10)

1. PATENTOVÉ

   NÁROKY

   1. Fréza mající tři řezné hrany (27A, 27B, 27C) pro obrábění řezáním při otáčení, přičemž řezné hrany jsou vytvořeny vcelku s frézou (10, 10'), přičemž fréza obsahuje prostředky (15, 14') pro upevňování frézy k držáku, přičemž každá řezná hrana (27A, 27B, 27C) probíhá od obvodu frézy a v podstatě ke středové ose (CL) frézy, vyznačená tím, že každá ze tří řezných hran (27A, 27B, 27C) sleduje v podstatě konvexní zakřivenou dráhu, přičemž radiálně vnější konec (31A, 31B, 31C) a radiálně vnitřní konec (33A, 33B, 33C) konvexní hrany (27A, 27B, 27C) jsou uspořádány axiálně za maximálním bodem (X) každé ze tří řezných hran, a přičemž každá řezná hrana (27A, 27B, 27C) je definována v podstatě poloměrem (R), přičemž střed C jejího poloměru je přivrácený směrem k prostředkům (15, 14') a je uspořádaný stranou od středové osy (CL) v radiálním směru.
2. 2. Fréza podle nároku 1, vyznačená tím, že radiálně vnější konec (31A, 31B, 31C) konvexní hrany (27A, 27B, 27C) je uspořádán v axiální vzdálenosti (Z) od roviny (P2), která prochází maximálními body (X) řezných hran.
3. 3. Fréza podle nároku 1 nebo 2, vyznačená tím, že poloměr (R) je přibližně stejně velký jako polovina největšího průměru (D) frézy.
4. 4. Fréza podle nároku 2, vyznačená tím, že vzdálenost (Z) je 10-15% největšího průměru (D) frézy.
5. 5. Fréza podle kteréhokoli z nároků l až 4, vyznačená

   -10tím, že je vyrobena ze slinutého karbidu a každá řezná hrana (27A-27C) je vytvořena podél průsečnice mezi zábřitovou plochou (28A-28C) a třískovou plochou (29A-29C), přičemž každá zábřitová plocha (28A-28C) je oblouková nebo zakřivená právě tak jako přiřazená řezná hrana.
6. 6. Fréza podle kteréhokoli z nároků 1 až 5, vyznačená tím, že řezné hrany (27A-27C) jsou uspořádány na fréze se stejným rozdělením.
7. 7. Fréza podle kteréhokoli z tím, že obsahuje kuželovitou Stopku kem (15) ve tvaru háku.

   nároků 1 až 6, (14) opatřenou vyznačená prostřed
8. 8. Fréza podle kteréhokoli z nároků 1 až 6, vyznačená tím, že obsahuje válcovitou stopku (14').
9. 9. Fréza podle nároku 8, vyznačená tím, že konce (31A-31C) se v dotýkají válcového prodloužení obalové plochy stopky (14') a vyčnívají vzhledem k válcové první části (35') mající válcovou obalovou plochu.
10. 10. Fréza podle kteréhokoli z nároků 1 až 9, vyznačená tím, že každá řezná hrana (27A-27C) je konvexně zakřivená v axiálním a tangenciálním směru.