PL233453B1 - Modular circular cutter for machining of cylindrical toothed wheels - Google Patents

Abstract

Wynalazek dotyczy freza krążkowego modułowego do obróbki zębatych kół walcowych, mającego w szczególności zastosowanie do obróbki uzębień kół zębatych walcowych metodą kształtową. Frez krążkowy modułowy, zawiera korpus (1) z występami (2) o zmiennym kształcie, rozmieszczonymi równomiernie na obwodzie w różnej odległości od osi obrotu. Do występów (2) są mocowane wymiennie skrawające płytki (3). Krawędzie skrawające płytek (3) mają kształt wycinka elipsy o różnych wymiarach i są mocowane do występów (2). Krawędź skrawająca każdej kolejnej płytki (3) jest większa od krawędzi skrawającej poprzedniej płytki (3). Odległość od osi obrotu freza kolejnych skrawających płytek (3) oraz ich wymiary dobrane są w sekwencji pozwalającej na uzyskanie pełnego założonego zarysu wrębu obrabianego zębatego koła.The invention relates to a modular circular cutter for machining cylindrical gears, with particular application to machining the teeth of cylindrical gears using the forming method. The modular circular cutter contains a body (1) with protrusions (2) of variable shape, evenly distributed around the circumference at different distances from the axis of rotation. Interchangeable cutting inserts (3) are attached to the projections (2). The cutting edges of the inserts (3) have the shape of an ellipse with various dimensions and are attached to the projections (2). The cutting edge of each subsequent insert (3) is larger than the cutting edge of the previous insert (3). The distance from the axis of rotation of the cutter of the subsequent cutting inserts (3) and their dimensions are selected in a sequence that allows obtaining a complete profile of the groove of the processed gear wheel.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest frez krążkowy modułowy do obróbki zębatych kół walcowych, mający w szczególności zastosowanie do obróbki uzębień kół zębatych walcowych metodą kształtową.The subject of the invention is a modular disk milling cutter for machining cylindrical gear teeth, which is used in particular for the machining of gear teeth with a shape method.

Z literatury np. z opracowania pt. „Frezy” E. Górki, WNT Warszawa 1977, str. 400 oraz opracowania pt. „Koła zębate wykonanie i montaż” WNT Warszawa 1976, str. 45, znane są frezy krążkowe modułowe służące do obróbki uzębień kół zębatych walcowych metodą kształtową. Zarys osio wy powierzchni działania freza modułowego krążkowego odpowiada zarysowi wrębu międzyzębnego koła zębatego. Jest to zarys krzywoliniowy zależny od parametrów nacinanego koła zębatego tj. modułu, ilości zębów, kąta zarysu. Frezy te, jak wszystkie frezy o złożonym kształcie, wykonywane są z ostrzami zataczanymi na powierzchni przyłożenia, aby zarys ostrza nie zmieniał się na skutek ostrzenia (ostrzy się je na powierzchni natarcia) oraz dla uzyskania odpowiedniego kąta przyłożenia podczas obróbki. Wszystkie ostrza freza są tego samego kształtu i obróbka ich jest technologicznie trudna. Podczas pracy takich narzędzi występują duże siły, gdyż każde z ostrzy skrawa całą długością krawędzi skrawającej. Powoduje to duże drgania pogarszając gładkość obrabianej powierzchni.From the literature, e.g. from the study entitled "Frezy" by E. Górki, WNT Warszawa 1977, 400 pp. And studies entitled "Gear wheels, execution and assembly" WNT Warszawa 1976, p. 45, there are modular circular cutters used for machining the teeth of cylindrical gears with the shape method. The axis profile of the modular disk milling cutter corresponds to the profile of the notch of the toothed wheel. It is a curvilinear contour depending on the parameters of the cut gear, i.e. the module, the number of teeth, and the angle of the profile. These cutters, like all complex-shaped cutters, are made with blades tilted on the flank face so that the blade contour does not change as a result of sharpening (they are sharpened on the rake face) and to obtain the appropriate clearance angle during machining. All cutter blades are of the same shape and machining them is technologically difficult. When working with such tools, great forces occur, as each blade cuts the entire length of the cutting edge. This causes high vibrations, worsening the smoothness of the treated surface.

Z tłumaczenia patentu europejskiego nr PL/EP1984140T3, znane jest narzędzie do frezowania kół zębatych z wymiennymi wkładkami tnącymi. Zespół narzędzia tnącego jest przystosowany do jego łączenia z głowicą freza, w celu wytwarzania koła zębatego. Zespół narzędzia tnącego zawiera wkładkę tnącą i uchwyt przystosowany do łączenia wkładki tnącej z głowicą tnącą. Uchwyt zawiera pierwszy i drugi koniec, przy czym pierwszy koniec jest przystosowany do łączenia go z głowicą freza i zawiera powierzchnię przednią. Drugi koniec uchwytu zawiera gniazdo wyznaczone przez powierzchnię tylną i co najmniej jeden element brzegowy, który zapewnia siłę skierowaną na wkładkę tnącą w kierunku tylnej powierzchni, aby w ten sposób przytrzymać wkładkę tnącą w gnieździe podczas operacji cięcia. Tylna powierzchnia gniazda jest usytuowana pod kątem ostrym względem przedniej powierzchni pierwszego końca.From the translation of the European patent no. PL / EP1984140T3, a gear milling tool with replaceable cutting inserts is known. The cutting tool assembly is adapted to be coupled to a milling cutter head to produce a gear. The cutting tool assembly includes a cutting insert and a handle adapted to connect the cutting insert to the cutting head. The handle includes first and second ends, the first end being adapted to be connected to the cutter head and including a front surface. The second end of the handle includes a socket defined by the rear face and at least one edge member that provides a force directed against the cutting insert towards the rear face to thereby retain the cutting insert in the socket during a cutting operation. The rear face of the socket is at an acute angle to the front face of the first end.

Znana jest również z tłumaczenia patentu europejskiego nr PL/EP2367656T3, obrabiarka, zwłaszcza frezarka, zawierająca korpus maszyny, suport narzędziowy, zamontowany na korpusie maszyny, w którym ustalone jest narzędzie, urządzenie napędowe do obrotowego napędzania narzędzia w suporcie narzędziowym wokół osi narzędzia, urządzenie ustalające, zamontowane na korpusie maszyny do ustalania przedmiotu obrabianego, pierwsze obrotowe urządzenie napędowe do wytwarzania pierwszego względnego ruchu kątowego pomiędzy suportem narzędziowym a urządzeniem ustalającym i drugie obrotowe urządzenie napędowe do wytwarzania drugiego względnego ruchu kątowego pomiędzy suportem narzędziowym a urządzeniem ustalającym, translacyjne urządzenie napędowe do wytwarzania względnego ruchu translacyjnego pomiędzy suportem narzędziowym a urządzeniem ustalającym wzdłuż trzech osi, urządzenie sterujące, które jest ustawione w taki sposób, że pozwala zasadniczo jednocześnie na sterowanie względnych prostoliniowych ruchów pomiędzy suportem narzędziowym a urządzeniem ustalającym i względnych ruchów kątowych pomiędzy suportem narzędziowym a urządzeniem ustalającym, przy czym narzędzie jest ukształtowane jako frez czołowy lub obwodowy frez czołowy i posiada krawędzie skrawające, które posiadają co najmniej jeden zarys częściowy uzębienia, frezowanego w przedmiocie obrabianym. Zgodnie z wynalazkiem średnica zewnętrzna krawędzi skrawających (określana także jako dwukrotność promienia okręgu skrawania krawędzi skrawającej narzędzia) jest większa niż odstęp dwóch sąsiadujących boków zęba (luka międzyzębna), przy czym narzędzie z częścią krawędzi skrawających umieszczonych w obszarze obwodu zewnętrznego narzędzia jest nastawione w taki sposób, że za pomocą czołowych krawędzi skrawających, a zwłaszcza jednocześnie za pomocą obwodowych krawędzi skrawających wnika do obszaru tworzonego uzębienia w przedmiot obrabiany.It is also known from the translation of the European patent no PL / EP2367656T3, a machine tool, especially a milling machine, containing a machine body, a tool carrier mounted on the machine body in which the tool is fixed, a drive device for rotating the tool in the tool carrier around the tool axis, a fixing device mounted on the workpiece fixing machine body, a first rotary drive device for producing a first relative angular movement between the tool carriage and a setting device and a second rotary drive device for producing a second relative angular movement between the tool carriage and a holding device, a translational drive device for producing a relative relative translational movement between the tool carrier and the three-axis locating device, a control device which is arranged to allow substantially simultaneously the relative rectilinear movement to be controlled between the tool carrier and the holding device and the relative angular movements between the tool carrier and the holding device, the tool being formed as a face milling cutter or circumferential face milling cutter and having cutting edges which have at least one partial toothing profile milled in the workpiece. According to the invention, the outer diameter of the cutting edges (also referred to as twice the radius of the cutting edge of the cutting edge of the tool) is greater than the spacing of two adjacent sides of the tooth (tooth gap), the tool with a portion of the cutting edges located in the region of the outer circumference of the tool being set in such a way that it penetrates the area of the toothing to be formed into the workpiece by means of the leading cutting edges, and in particular simultaneously with the peripheral cutting edges.

Celem wynalazku jest frez o prostej i funkcjonalnej konstrukcji zapewniający podwyższenie dokładności wykonania uzębień kół zębatych i zwiększenie wydajności ich obróbki, przy jednoczesnym zachowaniu stabilnej i równomiernej pracy narzędzia.The aim of the invention is a milling cutter with a simple and functional design, ensuring increased accuracy of the toothing of the toothed wheels and increasing the efficiency of their machining, while maintaining a stable and uniform tool operation.

Cel ten osiągnięto w rozwiązaniu przestawiającym frez krążkowy modułowy do obróbki zębatych kół walcowych, który według wynalazku, zawiera korpus z występami o zmiennym kształcie, rozmieszczonymi równomiernie na obwodzie w różnej odległości od osi obrotu, do których są mocowane wymiennie skrawające płytki. Frez charakteryzuje się tym, że krawędzie skrawające płytek mają kształt wycinka elipsy o różnych wymiarach i są mocowane do występów tak, że krawędź skrawająca każdej kolejnej płytki jest większa od krawędzi skrawającej poprzedniej płytki. Odległość od osi obrotu frezaThis object is achieved in a solution representing a modular cutter for machining cylindrical gears, which, according to the invention, comprises a body with variable-shape projections distributed evenly around the circumference at different distances from the axis of rotation to which the cutting inserts are interchangeably attached. The milling cutter is characterized in that the cutting edges of the inserts have the shape of an ellipse segment of different dimensions and are attached to the projections such that the cutting edge of each successive insert is larger than the cutting edge of the previous insert. Distance from the milling cutter rotation axis

PL 233 453 B1 kolejnych skrawających płytek oraz ich wymiary dobrane są w sekwencji pozwalającej na uzyskanie pełnego założonego zarysu wrębu obrabianego zębatego koła.The number of successive cutting inserts and their dimensions are selected in a sequence that allows obtaining a complete assumed profile of the groove of the machined gear wheel.

Korzystne jest, kiedy część skrawających płytek jest mocowana poprzez ich przelotowe otwory w gniazdach występów wyposażonych w bazowe otwory, a pozostała część skrawających płytek jest dociskana do gniazd występów klinami mocowanymi poprzez ich przelotowe otwory do korpusu wyposażonego w ustalające otwory.It is advantageous when a part of the cutting inserts are fixed through their through holes in the bosses' seats provided with base holes, and the rest of the cutting inserts are pressed against the projection seats with wedges fixed through their through holes to the body provided with the locating holes.

Dalsze korzyści uzyskuje się, kiedy skrawające płytki oraz kliny są mocowane za pomocą połączenia gwintowego.A further advantage is obtained when the cutting inserts and wedges are clamped with a threaded connection.

W preferowanym wykonaniu skrawające płytki są wykonane z węglików spiekanych.The cutting inserts are preferably made of cemented carbide.

Frez według wynalazku ma prostą i funkcjonalną konstrukcję. Proces kształtowania zarysu zęba koła metodą obwiedniową frezem według wynalazku wynika z jego konstrukcji, a nie z kinematyki obróbki. Nie jest więc wynikiem względnego ruchu odtaczania narzędzia i przedmiotu obrabianego - nie ma ruchu odtaczania - wynika natomiast z odpowiedniego rozmieszczenia płytek o różnym zarysie na obwodzie freza. Dzięki temu, że każde ostrze ma inny zarys następuje odpowiedni podział warstwy skrawanej, a praca narzędzia jest bardziej stabilna i równomierna, co zapewnia podwyższenie dokładności wykonania uzębień kół zębatych i zwiększenie wydajności ich obróbki. Zarówno w przypadku płytek, których krawędzie skrawające mają kształt wycinka elipsy jak i tych o kształcie wycinka okręgu (szczególny przypadek elipsy), możliwa jest - po stępieniu się części skrawającej - zmiana zamocowania płytek poprzez obrót o określony kąt i wykorzystanie kolejnych krawędzi skrawających, co zwiększa trwałość narzędzia dwu, a przypadku płytek okrągłych nawet trzykrotnie. Ponadto, dzięki wykorzystaniu wymiennych płytek z węglików spiekanych możliwe jest zastosowanie zwiększonych prędkości skrawania, co również wpływa na wzrost zarówno wydajności jak i trwałości takich narzędzi.The milling cutter according to the invention has a simple and functional structure. The process of shaping the outline of a gear tooth using the envelope cutter according to the invention results from its structure, and not from the machining kinematics. Therefore, it is not a result of the relative rolling motion of the tool and the workpiece - there is no rolling motion - but it results from the appropriate arrangement of plates with different contours around the circumference of the cutter. Due to the fact that each blade has a different contour, the cutting layer is appropriately divided, and the work of the tool is more stable and even, which increases the accuracy of the toothing of the toothed wheels and increases the efficiency of their machining. Both in the case of inserts whose cutting edges have the shape of an ellipse sector and those with the shape of a circular section (the special case of an ellipse), it is possible - after the cutting part becomes blunted - to change the mounting of the inserts by turning it by a specific angle and using subsequent cutting edges, which two tool life, and even three times in the case of round inserts. In addition, thanks to the use of replaceable carbide inserts, it is possible to use increased cutting speeds, which also increases both the efficiency and durability of such tools.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia frez krążkowy modułowy z wymiennymi płytkami skrawającymi w kształcie okręgu w rozstrzelonym widoku perspektywicznym, fig. 2 przedstawia zarys obrabianego wrębu koła zębatego z nałożonymi wszystkimi ostrzami freza z płytkami w kształcie okręgu, fig. 3 przedstawia frez z płytkami skrawającymi w kształcie okręgu w widoku perspektywicznym, fig. 4 przedstawia płytki skrawające w kształcie elipsy, a fig. 5 przedstawia zarys obrabianego wrębu koła zębatego z nałożonymi wszystkimi ostrzami freza z płytkami w kształcie elipsy.The subject matter of the invention is shown in the embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows a modular cutter with replaceable circular cutting inserts in an exploded perspective view, Fig. 2 shows the outline of the machined gear groove with all cutter blades superimposed with circular-shaped inserts. Fig. 3 shows a perspective view of a cutter with cutting inserts in the shape of a circle, Fig. 4 shows the cutting inserts in the shape of an ellipse, and Fig. 5 shows the contour of the gear groove being machined with all the cutting edges of the cutter with elliptical shaped inserts superimposed.

Frez krążkowy modułowy do obróbki zębatych kół walcowych zawiera korpus 1 z występami 2 o zmiennym kształcie, rozmieszczonymi równomiernie na obwodzie w różnej odległości od osi obrotu. Do występów 2 są mocowane wymiennie skrawające płytki 3 wykonane z węglików spiekanych. Płytki 3 mają kształt okręgu o różnej wielkości i są mocowane do występów 2 tak, że krawędź skrawająca każdej kolejnej płytki 3 jest większa od krawędzi skrawającej poprzedniej płytki. Część skrawających płytek 3 ma przelotowe otwory 4A, poprzez które jest mocowana śrubami 5 w gniazdach występów 2 wyposażonych w nagwintowane bazowe otwory 4B. Pozostała część płytek 3 jest dociskana do gniazd występów 2 klinami 6. Kliny 6 mają przelotowe otwory 7A, poprzez które są mocowane śrubami 8 do korpusu 1, wyposażonego w nagwintowane ustalające otwory 7B. Odległość od osi obrotu freza kolejnych skrawających płytek 3 oraz ich wymiary dobrane są tak, że pozwalają na uzyskanie pełnego założonego zarysu wrębu 9 obrabianego zębatego koła 10.The modular disk milling cutter for machining cylindrical gears comprises a body 1 with projections 2 of variable shape, uniformly distributed around the circumference at different distances from the axis of rotation. Cutting inserts 3 made of sintered carbides are replaceably attached to the projections 2. The inserts 3 have the shape of a circle of different sizes and are attached to the protrusions 2 such that the cutting edge of each successive insert 3 is larger than the cutting edge of the previous insert. A part of the cutting inserts 3 has through holes 4A, through which it is fastened with screws 5 in the seats of the protrusions 2 provided with threaded base holes 4B. The remaining part of the plates 3 is pressed against the sockets of the projections 2 with wedges 6. The wedges 6 have through holes 7A through which they are fastened with screws 8 to the body 1 provided with threaded locating holes 7B. The distance from the milling axis of the milling cutter successive cutting plates 3 and their dimensions are selected so as to allow for obtaining a full assumed profile of the notch 9 of the processed toothed wheel 10.

Ruch skrawający, składa się z ruchu obrotowego freza i ruchu posuwowego wzdłuż wrębu 9 zębatego koła 10. Frez wykrawa cały zarys wrębu 9 zębatego koła 10, bez konieczności wymiany freza czy też wymiany jego płytek 3.The cutting movement consists of the rotational movement of the cutter and the feed movement along the notch 9 of the toothed wheel 10. The cutter cuts the entire contour of the notch 9 of the toothed wheel 10, without the need to replace the cutter or replace its plates 3.

W innym przykładowym wykonaniu płytki 3 mają kształt elipsy.In another exemplary embodiment, the tiles 3 are elliptical in shape.

Claims (4)

Zastrzeżenia patentowePatent claims 1. Frez krążkowy modułowy do obróbki zębatych kół walcowych zawierający korpus z występami o zmiennym kształcie, rozmieszczonymi równomiernie na obwodzie w różnej odległości od osi obrotu, do których są mocowane wymiennie skrawające płytki, znamienny tym, że krawędzie skrawające płytek (3) mają kształt wycinka elipsy o różnych wymiarach i są mocowane do występów (2) tak, że krawędź skrawająca każdej kolejnej płytki (3) jest większa od krawędzi skrawającej poprzedniej płytki (3), przy czym odległość od osi obrotu freza kolejnych skrawających płytek (3) oraz ich wymiary dobrane są w sekwencji pozwalającej na uzyskanie pełnego założonego zarysu wrębu (9) obrabianego zębatego koła (10).1.Modular disk milling cutter for machining cylindrical gears, containing a body with variable-shape projections, evenly spaced on the circumference at different distances from the axis of rotation, to which the cutting inserts are interchangeably attached, characterized in that the cutting edges of the inserts (3) have the shape of a sector ellipses of different dimensions and are attached to the projections (2) so that the cutting edge of each successive insert (3) is greater than the cutting edge of the previous insert (3), the distance from the milling axis of the milling cutter of the successive cutting inserts (3) and their dimensions are selected in a sequence allowing to obtain a full assumed profile of the groove (9) of the machined toothed wheel (10). PL 233 453 Β1PL 233 453 Β1 2. Frez według zastrz. 1, znamienny tym, że część skrawających płytek (3) jest mocowana poprzez ich przelotowe otwory (4A) w gniazdach występów (2) wyposażonych w bazowe otwory (4B), a pozostała część skrawających płytek (3) jest dociskana do gniazd występów (2) klinami (6) mocowanymi poprzez ich przelotowe otwory (7A) do korpusu (1) wyposażonego w ustalające otwory (7B).2. The cutter according to claim The method of claim 1, characterized in that a part of the cutting inserts (3) is fixed through their through holes (4A) in the seats of the protrusions (2) provided with base holes (4B), and the remaining part of the cutting inserts (3) is pressed against the seats of the protrusions (2). ) with wedges (6) fixed through their through holes (7A) to the body (1) provided with retaining holes (7B). 3. Frez według zastrz. 2, znamienny tym, że skrawające płytki (3) oraz kliny (6) są mocowane za pomocą połączenia gwintowego.3. The cutter according to claim The method of claim 2, characterized in that the cutting inserts (3) and the wedges (6) are fastened by means of a threaded connection. 4. Frez według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że skrawające płytki (3) wykonane są z węglików spiekanych.4. The cutter according to claim 3. The method of claim 1, 2 or 3, characterized in that the cutting inserts (3) are made of sintered carbides.