PL 70 962 Y1 2 Opis wzoru Przedmiotem wzoru uzytkowego jest narzedzie znajdujace zastosowanie w procesie wytlaczania przyrostowo-matrycowego metalowych wytloczek o powierzchni nierozwijalnej, realizowanym na 3-osio- wym centrum frezarskim do metalu. Wytlaczanie przyrostowo-matrycowe realizowane jest za pomoca operacji tloczenia, któremu poddawany jest plaski material metalowy, wtlaczany do formy odwróconej przez tlocznik specjalnie za- projektowany. W ten sposób tloczy sie np. czesci karoserii samochodowych. Realizacja operacji tlocze- nia przyrostowo-matrycowego jest droga w przygotowaniu i dlatego jest wykorzystywana przede wszyst- kim w produkcji masowej. Istnieje równiez szereg metod tloczenia-ksztaltowania o specjalnym przeznaczeniu, które wyko- rzystuje sie w produkcji jednostkowej lub malych serii wyrobów o specyficznych ksztaltach lub wykony- wanych z materialów o niskiej tlocznosci. Zastosowanie specjalnych metod tloczenia-ksztaltowania pozwala na obnizenie kosztów wyko- nania tloczników, w których stempel zastapiony zostaje oddzialywaniem cisnienia wywieranego na po- wierzchnie blachy za posrednictwem osrodka cieklego, gazowego lub stalego (sypkiego, wzglednie w postaci gumy lub tworzywa sztucznego) albo narzedzia typu puncyna. Znany jest z niemieckiego opisu patentowego DE 10231430 sposób formowania przyrostowego polegajacy na wytlaczaniu materialu obrabianego, który jest umieszczony na bloku matrycy, w której odwzorowana jest negatywna forma o pozadanym ksztalcie. Material jest formowany przez robota, który narzedziem w postaci udarowego mlotka, wielokrotnie uderza w obrabiana powierzchnie wedlug zapro- gramowanego wzorca odwzorowujac ksztalt negatywnej formy. Równiez z niemieckiego opisu patentowego DE 10317880 znany jest sposób formowania przy- rostowego polegajacy na wytlaczaniu materialu obrabianego poprzez prowadzenie i dociskanie narze- dzia do wytlaczania za pomoca sterowanego urzadzenia do manewrowania. Element ksztaltujacy na- rzedzia do przetwarzania, wyposazony w naped udarowy, jest dociskany do przedmiotu obrabianego. Obrabiany przedmiot jest zamocowany wzdluz jego obrzeza. Przebieg sciezki wytlaczania reali- zowany jest wedlug zaprogramowanych polozen narzedzia. Z polskiego opisu patentowego PL 205 001 znana jest glowica obrotowa do tocznego nagniatania powierzchni, zwlaszcza powierzchni zlozonych, przeznaczona do stosowania na frezarkach i centrach obróbczych. Znana jest glowica ze sprezystym dociskiem, której korpus sklada sie z czesci chwytowej i czesci roboczej w postaci suwliwej tulei, na której czolowej powierzchni umieszczony jest pierscien biezni kulek nagniatajacych. Tuleja dociskana jest do kulek i przedmiotu obrabianego sprezyna tale- rzowa. Glowica wedlug wynalazku wyróznia sie tym, ze ma dwie bieznie obrotowe tocznych elementów nagniatajacych, jedna bieznie osiowa i druga bieznie promieniowa, zas elementami nagniatajacymi sa kulki osadzone w gniazdach pierscieniowego koszyka, korzystnie o budowie monolitycznej, przymoco- wanego na sztywno do korpusu glowicy. Znany jest z japonskiego opisu patentowego JP2000153313 sposób formowania przyrostowego zapobiegajacy pekaniu formowanego materialu oraz redukcji grubosci obrabianego materialu w trakcie przeksztalcania go w pozadany ksztalt. Wytlaczanie odbywa sie przy pomocy narzedzia, które ma nie- kompletny kulisty ksztalt tzn. zakonczone jest pólkula o srednicy równej srednicy trzpienia narzedzia, który ma ksztalt scietego stozka. Wytlaczanie prowadzone jest przez narzedzie obracajace sie i wspól- pracujace z narzedziem pomocniczym o identycznym ksztalcie usytuowanym po drugiej stronie mate- rialu wytlaczanego i pelniacym role matrycy. Znany jest z niemieckiego opisu patentowego DE 102006002146 sposób formowania przyrosto- wego poprzez przyrostowe ksztaltowania blachy umocowanej nad matryca, przez trzpien stanowiacy narzedzie zamontowane we wrzecionie centrum CNC (Computerized Numerical Control – urzadzenie sterowne numerycznie), które prowadzone jest przez odpowiedni algorytm pozycjonujacy w odpowiedni sposób narzedzie. Do przypadków jednostkowego stosowania metody wytlaczania przyrostowo-matrycowego o specjalnym przeznaczeniu, dla których konwencjonalne metody nie sa efektywne, nalezy proces wy- twarzania form do ksztaltowania protez kosci czaszki, które wykorzystywane sa podczas zabiegu kra- nioplastyki. Protezy takie znajduja zastosowanie w przypadku urazu glowy lub krwiaka sródczaszko- wego, powodujacych koniecznosc usuniecia fragmentu kosci czaszki. Ubytek kosci czaszki, bedacy skutkiem urazu mechanicznego i wykonanego zabiegu odbarczenia kostno-oponowego wymaga zasto- sowania protezy kosci czaszki podczas zabiegu kranioplastyki. PL 70 962 Y1 3 Protezy wytwarzane sa w ten sposób, ze na formie metalowej odwzorowujacej potrzebny ksztalt protezy odtwarza sie, z utwardzanej termicznie dzianiny polipropylenowo-poliestrowej, brakujacy frag- ment kosci czaszki. Formy metalowe wykonywane sa w oparciu o technologie wytlaczania przyrosto- wego. Na podstawie projektu protezy wykonywane sa matryce do wytlaczania, a proces ksztaltowania plastycznego form (wytlaczanie przyrostowo-matrycowe) wykonywany jest na 3-osiowym centrum fre- zarskim metoda wytlaczania punktowego, z wykorzystaniem kulistych tloczników obrotowych, przemiesz- czajacych sie po trajektoriach analogicznych do trajektorii frezowania powierzchni krzywoliniowych za- stosowanych przy wytwarzaniu matrycy. Pod dzialaniem kulistego tlocznika obrotowego material ulega uplastycznieniu i stopniowo przemieszcza sie w glab matrycy, bez naruszenia jego spójnosci. Wytlaczanie powoduje zmniejszenie grubosci blachy, w szczególnosci na stromych scianach ma- trycy. Aby skompensowac te zmiane grubosci, nalezy kazdorazowo dokonac obliczen i na ich podstawie skorygowac trajektorie narzedzia, co jest procesem skomplikowanym i pracochlonnym. W przypadku jednostkowej produkcji formy metalowej odwzorowujacej potrzebny ksztalt protezy jest to niecelowe i nieoplacalne. W oparciu o doswiadczenia mozna oszacowac zmiane grubosci blachy i na tej podstawie progra- mowac trajektorie narzedzia, ale w sposób taki, ze narzedzie nie tylko odksztalca blache, dociskajac ja do sciany matrycy, ale równiez czesciowo zaglebia sie w material formowanej blachy. Niesie to ze soba niebezpieczenstwo uszkodzenia narzedzia i obrabiarki, poprzez dzialanie znacznej sily obciazajacej lo- zyska wrzeciona. Problemem wymagajacym rozwiazania jest taka konstrukcja narzedzia, dla wytlaczania przyro- stowo-matrycowego, realizowanego na 3-osiowym centrum frezarskim do metalu, które bedzie kom- pensowac sily dzialajace podczas wytlaczania na narzedzie, w trakcie zaglebiania sie narzedzia w wy- tlaczana blache. Konstrukcja narzedzia ma zapewnic sprezyste odksztalcanie sie narzedzia w trakcie pracy tak, aby zabezpieczyc narzedzie i obrabiarke przed uszkodzeniem, w wyniku dzialania sily obciazajacej lo- zyska wrzeciona obrabiarki w trakcie wytlaczania. Powyzszy problem rozwiazuje monolityczne, obrotowe narzedzie trzpieniowe zakonczone kulista czescia robocza typu punca kulowa, przystosowane do realizacji procesu punktowego wytlaczania przy- rostowo-matrycowego elementu metalowego, na 3-osiowym centrum frezarskim. Zgodnie ze wzorem monolityczne, obrotowe narzedzie trzpieniowe zakonczone kulista czescia robocza typu punca kulowa majace czesc chwytowa, stozkowa czesc srodkowa oraz kulista czesc ro- bocza, znamienne tym, ze czesc chwytowa narzedzia ma ksztalt walca o srednicy D, umozliwiajacy zamocowanie narzedzia w standardowej oprawie obrabiarki i wysokosci umozliwiajacej jej pelne zamo- cowanie tak, aby cala walcowa czesc chwytowa znajdowala sie w oprawie. Natomiast srodkowa czesc stozkowa narzedzia, w postaci odwróconego stozka scietego, ma od strony czesci chwytowej srednice dolna D oraz dlugosc L, wyznaczajaca dlugosc narzedzia, od konca czesci chwytowej do srodka kulistej czesci roboczej. Dlugosc L jest uzalezniona od glebokosci wytla- czania i dla glebokosci tloczenia ? 180 mm, dlugosc narzedzia wedlug wzoru wynosi L ? 180 mm. Srod- kowa czesc stozkowa narzedzia ma srednice dolna D równa srednicy czesci chwytowej oraz górna d, okreslona na plaszczyznie prostopadlej do osi srodkowej czesci stozkowej, i przechodzacej przez sro- dek kulistej czesci roboczej. Kulista czesc robocza ma promien R spelniajacy warunek 2R ? d. Narzedzie do wytlaczania przyrostowo-matrycowego wedlug wzoru uzytkowego wykonane jest ze stali o minimalnej granicy plastycznosci Re ? 350 MPa. Podczas punktowego wytlaczania przyrostowo-matrycowego, realizowanego na 3-osiowym cen- trum frezarskim do metalu, na narzedzie dziala sila P. Gdy narzedzie swobodnie ksztaltuje blache, sila P ma niewielka wartosc niepowodujaca istotnego odksztalcenia narzedzia. Gdy formowana blacha opiera sie na scianie matrycy, a kulista czesc robocza narzedzia jest wciskana w powierzchnie blachy, wtedy wartosc sily P znaczaco wzrasta, co powoduje sprezyste odksztalcenie narzedzia. Wielkosc czesci roboczej, w ksztalcie kuli o promieniu R, uzalezniona jest od krzywizny matrycy. Korzystnym skutkiem zastosowania narzedzia wedlug wzoru uzytkowego jest umozliwienie rezy- gnacji z pracochlonnych obliczen grubosci blach po obróbce plastycznej, które dotychczas musial wy- konywac technolog, a co bylo szczególnie trudne w przypadku formowania powierzchni krzywoliniowych w warunkach produkcji jednostkowej. Przy zastosowaniu narzedzia wedlug wzoru uzytkowego techno- log projektuje proces w taki sposób, ze trajektoria narzedzia jest blizsza scianie matrycy, niz by to wy- nikalo z obliczen grubosci blachy. PL 70 962 Y1 4 Odksztalcenia sprezyste, jakim ulega narzedzie, bedace przedmiotem wzoru uzytkowego w trak- cie pracy, zabezpieczaja uklad napedowy wrzeciona frezarki przed uszkodzeniem, a wytlaczana przy- rostowo-matrycowo blache przed przerwaniem lub zluszczeniami. Wzór uzytkowy uwidoczniono na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia narzedzie do wytlaczania przyrostowo-matrycowego – widok z boku, zas fig. 2 przedstawia schematycznie narzedzie do wytla- czania przyrostowo-matrycowego w trakcie procesu wytlaczania. Narzedzie do wytlaczania przyrostowo-matrycowego wedlug wzoru uzytkowego wykonane zo- stalo ze stali o minimalnej granicy plastycznosci Re ? 350 MPa, jako monolityczne, obrotowe narzedzie trzpieniowe zakonczone kulista czescia robocza 3 o promieniach R, posiadajace srodkowa czesc stoz- kowa 2 o dlugosci L ? 180 mm oraz majacych czesc chwytowa 1, o srednicach D, w zakresie 24 do 32 mm oraz d w zakresie 5,1 mm do 13,1 mm. Pomiary sporzadzonych narzedzi pozwolily na stworzenie tabel zaleznosci wymiarów i parametrów dla 5 narzedzi. W tabeli przedstawiono zaleznosci srednicy d srodkowej czesci stozkowej narzedzia do wytla- czania przyrostowo-matrycowego, o dlugosci L ? 180 mm oraz maksymalnego ugiecia sprezystego f kazdego narzedzia, w zaleznosci od srednicy D jego czesci chwytowej. Stosunek d/D, narzedzia do wytlaczania przyrostowo-matrycowego, o dlugosci L ? 180 mm, mie- sci sie w przedziale od 0,21 do 0,41. Dla narzedzia o dlugosci L ? 180 mm srodkowej czesci stozkowej 2, dla poszczególnych wartosci srednicy D czesci chwytowej 1 osiagnieta zostala maksymalna strzalka ugiecia f w zakresie od 1,43 mm do 1,60 mm przy zachowaniu srednicy d srodkowej czesci stozkowej 2 w zakresie od 5,1 mm do 13,1 mm. Ponizej przedstawiono sposób doboru parametrów narzedzia wedlug wzoru. Dobór narzedzia do wytlaczania przyrostowo-matrycowego metalowych wytloczek o glebokosci tloczenia max 170 mm i promieniu kulistej czesci roboczej równym R ? 15 mm oraz mozliwosci kom- pensacji odksztalcenia f ? 1,7 mm, przy czym narzedzie ma byc montowane w tulejce ER ? 30, czyli D ? 30 mm, polega na: 1. Sprawdzeniu w tabeli, jakie jest maksymalne f dla narzedzia o L ? 180 mm oraz D ? 30 mm okresla sie narzedzie, dla którego: f ? 1,7 mm, L ? 170 mm oraz D ? 30 mm. 2. Dla narzedzia o L ? 170 mm oraz D ? 30 mm, max f wynosi 1,59, a wiec spelnienie tego warunku jest mozliwe przez narzedzie w dlugosci L wiekszej niz 180 mm. Dobór narzedzia do wytlaczania przyrostowo-matrycowego metalowych wytloczek o glebokosci tloczenia max 170 mm i promieniu kulistej czesci roboczej równym R ? 15 mm oraz mozliwosci kom- pensacji odksztalcenia f ? 1,5 mm, przy czym narzedzie ma byc montowane w tulejce ER ? 30, czyli D ? 30 mm, polega na: 1. Sprawdzeniu w tabeli, jakie jest maksymalne f dla narzedzia o L ? 180 mm oraz D ? 30 mm, dla którego: f ? 1,5 mm, L ? 170 mm oraz D ? 30 mm. 2. Dla narzedzia o L ? 170 mm oraz D ? 30 mm, max f wynosi 1,59, a wiec spelniony jest warunek wyboru. 3. W nastepnym etapie doboru sprawdzeniu, czy narzedzie spelnia warunek okreslony w od- niesieniu do R, a mianowicie czy 2R ? d. 4. Warunek ten spelnia narzedzie z drugiego wiersza tabeli, gdzie d ? 11,1 mm oraz f ? 1,59 mm. Zaleta stosowania narzedzia wedlug wzoru uzytkowego jest zwiekszenie bezpieczenstwa pracy obrabiarki w trakcie wytlaczania oraz uproszczenie procesu projektowania trajektorii narzedzia. Uzyskane w procesie wytlaczania przyrostowo-matrycowego, realizowanym na 3-osiowym cen- trum frezarskim do metalu, wytloczki metalowe o powierzchni nierozwijalnej, stanowiace matryce dla wykonania protez, umozliwiaja realizacje protez z wystarczajaca dokladnoscia ich dopasowania do kon- kretnego ubytku kosci czaszki. PL 70 962 Y1 5 Wytloczka wytworzona przy pomocy narzedzia wedlug wzoru stanowi w procesie uzupelniania matryce, na która nanosi sie polimerowe warstwy wlasciwej protezy. Protezy, wykonane na matrycach wytloczonych przy zastosowaniu narzedzia bedacego przed- miotem wzoru uzytkowego znacznie skracaja czas zabiegu, przy braku koniecznosci sródoperacyjnego dobierania i docinania protez oraz wplywaja na zmniejszenie ryzyka zakazenia i powiklan. PL PL