CZ10554U1 - Vystružovacíjednobřitý nástroj - Google Patents

Description

Vystružovací jednobřitý nástroj

Oblast techniky

Technické řešení se týká vystružovacího jednobřitého nástroje opatřeného v hlavicové části jedním podélným řezným břitem a alespoň dvěmi obvodově rozmístěnými vodícími fazetkami, z nichž jednaje protilehlá řeznému břitu.

Dosavadní stav techniky

Vystružování přesných děr s vyššími požadavky na geometrickou přesnost díry se na postupových linkách a obráběcích centrech provádí zpravidla vystružovacími nástroji s výměnnou řeznou destičkou a dvěma připájenými opěrnými destičkami v řezné části nástroje, na nichž jsou vytvořeny podélně vodicí fazetky. Zásadní nevýhodou tohoto řešení je poměrně pracné a náročné ustavování řezné destičky při její výměně, které navíc vyžaduje vybavení specielními montážními a měřícími přípravky a kvalifikovanou, zaškolenou obsluhu. Další nevýhodou je relativně rychlé opotřebení opěrných destiček, které vede k postupnému zhoršování především geometrické přesnosti vystružovaných děr a tím k předčasnému vyřazení celého poměrně drahého nástroje. Včasné vyřazování opotřebených nástrojů je nutno bedlivě sledovat, jinak dochází zvláště při uplatnění těchto nástrojů v hromadné výrobě k haváriím nástrojových jednotek a zbytečným prostojům drahých výrobních zařízení, například postupových linek.

Uvedené nedostatky zvýrazňuje i skutečnost, že pro dosažení vysoké produktivity je nutno ve srovnání s vícebřitými výstružníky volit vyšší otáčky nástroje.

Určitým řešením jsou řezné destičky opatřené otěruvzdomým povlakem. Avšak u nepovlakovaných nástrojů držáků s opěrnými destičkami a povlakovaných výměnných řezných destiček se zvyšuje nepoměr v jejich optimální životnosti a koncepční řešení takového nástroje se stává v principu neefektivní a vlastně neumožňuje uplatnění moderních nástrojových materiálů ajejich povlaků. Přitom eventuelní prodloužení životnosti fazetek na opěrných destičkách uplatněním otěruvzdomých povlaků je zvláště u nástrojů pro hluboké vystružování vzhledem k jejich značné délce a tím i malému zaplnění příslušných vakuových komor ekonomicky neefektivní. Přitom nejkvalitnější otěruvzdomé povlaky z kubického niktridu boru nebo CVD-diamant, nelze vůbec použít pro technologickou nevhodnost vzhledem k pájeným spojům opěrných destiček.

Tato skutečnost také znemožňuje takové povlakování známých výměnných vystružovacích hlavic zejména v provedení, kdy spojení držáku a hlavice opatřené centrovací stopkou vloženou do centrovací díry držáku zajišťuje unášecí kolík a bajonetová drážka s opěrným lůžkem pro tento kolík vytvořená v trubkové stěně držáku. U tohoto provedení je totiž nutno zejména z technologických důvodů vyrobit těleso hlavice z oceli a řezné a opěrné destičky k tomuto tělesu připájet.

Další nevýhodou tohoto a podobných provedení je skutečnost, že v důsledku vůle mezi centrovací stopkou a centrovací dírou i určité vůle mezi opěrným lůžkem a unášecím kolíkem dochází při řezných rychlostech nad 80 m/min při prvním záběru takového nástroje kjeho mikrovibraci, kvůli níž nelze uplatnit uvedené vysoce tvrdé a otěruvzdomé, ale přitom i křehké povlaky. Upínání řezných hlavic rovněž komplikují extrémně nízké koeficienty tření u moderních povlaků, zejména u diamantových vrstev, kdy případné skokové mikroposuvy řezné hlavice vůči držáku by způsobily vylamování této vrstvy zejména na řezném břitu.

Podstata technického řešení

Uvedené nevýhody do značné míry odstraňuje technické řešení, jehož podstatou je, že hlavicová část je tvořena řezným kotoučkem, jenž svým horním čelem přiléhá ke kolmému čelu

-1 CL 10554 Ul nástrojového držáku, na němž je vytvořen sestřeďovací čep, který je kolmý k uváděnému kolmému čelu, s čelně upínacím prostředkem dosedajícím na čelo řezného kotoučku, který je svou sestřeďovací dírou kolmou k uvedenému hornímu čelu navlečen na sestřeďovací čep a na uvedeném kolmém čele je vytvořen unášecí výstupek zasahující do unášecího vybrání upravené5 ho na řezném kotoučku.

Další podstatou je, že řezný kotouček na svém obvodu je opatřen otěruvzdomým povlakem, tvořeným diamantovou vrstvou nebo vrstvou z kubického nitridu boru, přičemž dosedací povrchy čela a horního čela řezného kotoučku jsou tvořeny jeho základním materiálem.

Jinou další podstatou je, že řezný kotouček je vytvořen jako monoblok ze slinutého karbidu nebo cermetu.

Další podstatou je také, že sestřeďovací čep alespoň v části své délky a také čelní část nástrojového držáku jsou rozděleny dostředivou drážkou a dostředivou protidrážkou na nosný segment a kompenzační segment. K tomu doplňující podstatou je, že průměr sestřeďovacího nákružku sestřeďovacího čepu je větší než průměr sestřeďovací díry v řezném kotoučku. Jinou doplňující podstatou je, že průměr uvedeného sestřeďovacího nákružku je menší než průměr uvedené sestřeďovací díry a přitom je protilehle ke kompenzačnímu segmentu zašroubován v nástrojovém držáku odtlačovací šroub. Doplňující podstatou je také, že dostředivá drážka a dostředivá protidrážka zasahují do centrálního kanálu pro přívod chladicího média ajsou na nástrojovém držáku překryty trubkou.

Jinou další podstatou je, že čelní upínací prostředek je tvořen maticí našroubovanou na závitovou část sestřeďovacího čepu.

Další variantní podstatou je, že v sestřeďovacím čepu a čelní části nástrojového držáku je vytvořeno válcové lůžko, v němž je s vůlí vložen kompenzační kolík zalisovaný částí délky v nástrojovém držáku a přitom na tento kompenzační kolík dosedá vychylóvací šroub.

Další podstatou také je, že unášecí výstupek je tvořen kolíkem zalisovaným v čelní části nástrojového držáku a vyčnívajícím nad jeho kolmé čelo a přitom unášecí vybrání je tvořeno podélnou drážkou u řezného břitu.

Variantní podstatou je, že mezi sestřeďovací dírou v řezném kotoučku a podélnou drážkou je provedena průchozí kompenzační drážka.

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení je blíže osvětleno pomocí výkresů, na nichž obr. 1 znázorňuje příkladné provedení podle technického řešení v podélném řezu A-A. Na obr. 2 je znázorněno totéž příkladné provedení v pohledu P a na obr. 3 v řezu B - B. Na obr. 4 je variantní provedení v řezu C - C a na obr. 5 je v totéž řezu jiné alternativní provedení. Na obr. 6 je v částečném podélném řezu zobrazeno jiné příkladné provedení. Na obr. 7 je v částečném podélném řezu další příkladné provedení. Na obr. 8 je toto provedení v řezu D - D. Jiné variantní provedení v témže řezu je na obr. 9. Další příkladné provedení je na obr. 10 v podélném řezu E - E, na obr. 11 je v řezu F - F a na obr. 12 v řezu G - G. Jiné další provedení je v řezu Η - H na obr. 13 a v řezu K - K na obr. 14.

Popis příkladných provedení

Příkladné provedení technického řešení podle obr. 1, 2 a 3 sestává z řezného kotoučku! tvořícího hlavicovou část 2 vystružovacího nástroje a z nástrojového držáku 3, který je upnut v neznázoměném vřetenu obráběcího stroje a je tvořen válcovou stopkou 4 s upínací drážkou 5 a s horní drážkou 6, dříkem 7 a překrývací trubkou 8. Řezný kotouček J svým horním čelem 9 přiléhá ke kolmému čelu 10 nástrojového držáku 3, tvořeného mezikružím 11. Na nástrojovém

-2CZ 10554 Ul držáku 3 je vytvořen sestřeďovací čep 12, na jehož závitovou část 13 je našroubována matice 14, která tvoří čelně upínací prostředek 15 dosedající na čelo 16 řezného kotoučku L Tento je opatřen sestřeďovací dírou 17, která je s vysokou přesností kolmá kjeho hornímu čelu 9. Nad kolmé čelo JO nástrojového držáku 3 vystupuje kolík 18 zalisovaný v čelní části 19 nástrojového držáku 3 a tvořící tak unášecí výstupek 20, který zasahuje do unášecího vybrání 21, které je upravené na řezném kotoučku! aje tvořeno podélnou drážkou 22 u řezného břitu 23. Protilehle k řeznému břitu 23 je na obvodu řezného kotoučku ! vytvořena válcová vodicí fazetka 24 a mezi ní a podélným řezným břitem 23 se nachází další vodicí a opěrná fazetka 25 rovněž s válcovým povrchem. Řezný kotouček ! je proveden jako monoblok ze slinutého karbidu aje opatřen ío otěruvzdomým povlakem, který je tvořen diamantovou vrstvou. Ve variantním provedení může být řezný kotouček ! tvořen monoblokem zcermetu. Výhodnou variantou otěruvzdomého povlaku je i vrstva z kubického nitridu boru. Z technologických důvodů, ale zejména pro dostatečnou adhezi na styčných plochách řezného kotoučku !, je jeho čelo 16 a horní čelo 9 tvořeno základním materiálem, tedy bez povlaku, kteiý má velmi nízký koeficient tření.

Sestřeďovací čep 12 a čelní část 19 nástrojového držáku 3 jsou rozděleny dostředivou drážkou 26 a dostředivou protidrážkou 27 na nosný segment 28 a kompenzační segment 29. Na sestřeďovacím čepu 12 je upraven sestřeďovací nákružek 30 tak, že vůle mezi nimi a sestřeďovací dírou 17 v řezném kotoučku! je minimální. V nástrojovém držáku 3 je protilehle k nosnému segmentu 28 zašroubován odtlačovací šroub 31. V nástrojovém držáku 3 je vytvořen centrální kanál 32 pro přívod chladicího a mazacího média, kteiý je vyústěn do dostředivé drážky 26 a dostředivé protidrážky 27 a také výstupní dírou 33 do podélné drážky 22 u řezného břitu 23. Dostředivá drážka 26 a dostředivá protidrážka 27 jsou na nástrojovém držáku 3 překryty překrývací trubkou 8 a tím je zajištěn přívod uvedeného média až pod matici 14, kde je dále usměrněn čelními drážkami 34 na řezném kotoučku! k náběhovým ploškám 35 vodicí fazetky 24 a opěrné fazetky

25.

Případné provedení podle obr. 4 je variantou výše uvedeného provedení, u níž řezný kotouček! je zejména z technologických důvodů a pro možnost kompenzovat prostřednictvím kompenzačního segmentu 29 a odtlačovacího šroubu 31 opotřebení řezného břitu 23 opatřen průchozí drážkou 36 mezi sestřeďovací dírou 17 a podélnou drážkou 22. Odtlačovací šroub 31 je umístěn protilehle k řeznému břitu 23 a přitom protilehle ke kompenzačnímu segmentu 29 a alespoň v místě sestřeďovacího nákružku 30 je sestřeďovací čep 12 opatřen stabilizujícím vybráním 37 úsečového tvaru.

Příkladné provedení podle obr. 5 je rovněž variantou provedení dle obr. 1, 2 a 3, u které šikmá stěna 38 podélné drážky 22 tvořící opěrnou plochu pro kolík 18 a přitom svírá ostrý úhel s myšlenou tečnou rovinou ke kruhovému obvodu řezného kotoučku!. Stabilizující vybrání 37 je naproti kolíku 18. Příkladné provedení podle obr. 6 sestává z nástrojového držáku 3 s kuželovou upínací stopkou 39, řezného kotoučku !, matice 14 a kompenzačního kolíku 40, který je zalisován částí své délky v nástrojovém držáku 3 a v další části své délky je uložen s vůlí ve válcovém lůžku 41, které je vytvořeno v čelní části 19 nástrojového držáku 3 a v sestřeďovacím čepu 12. Kompenzační kolík 40 je vychylovacím šroubem 42 přitlačován na řezný kotouček! v místě jeho sestřeďovací díry 17.

Příkladné provedení podle obr. 7 a 8 sestává z nástrojového držáku 3 s neznázoměnou upínací stopkou, řezného kotoučku !, matice H a objímky 43 zajištěné pojistným kolíkem 44. Nad spodní čelo 45 objímky 43 přečnívá segmentová deska 46, pod níž je v objímce 43 provedena uvolňovací drážka 47 zvyšující odpružení segmentové desky 46 způsobené náběžnou plochou 48. Pro dokonalé mazání vodicí a opěrné fazetky 24, 25, jsou na obvodu řezného kotoučku ! vybroušeny podélné přívodní drážky 49, které navazují na rozvodné drážky _50 vyfrézované na čele 16 nástrojového držáku 3, jenž dále navazují prostřednictvím propojovací díry 51 na centrální kanál 32.

-3CZ 10554 Ul

U varianty příkladného provedení podle obr. 9 je řezný kotouček J s výhodou vysoké tuhosti a tím i rozměrové stability po jeho zatížení řezným odporem vytvořen jako monoblok z relativně levného slinutého karbidu, na nějž je připíjena řezná destička 52 z vysoce kvalitního řezného materiálu, např. slinutého karbidu s mikrozmem nebo kubického nitridu bóru. Dlouhý kolík 53 je opřen o opěrnou stěnu 54 podélného vybrání 55 a přitom je pružně radiálně vychýlen náběžnou plochou 48 tohoto podélného vybrání 55. Dlouhý kolík 53 je v části své délky zalisován v čelní části 19 nástrojového držáku 3 a ve střední části své délky prochází radiální drážkou 56, která je vytvořena na boku nástrojového držáku 3.

Příkladné provedení podle obr. 10, 11 a 12 obsahuje nástrojový držák 3 vsazený s přesahem ío tepelného upínání do upínací hlavice 57 upravené pro upnutí do neznázoměného vřetena obráběcího stroje a opatřené kotoučem 58 s řeznými břitovými destičkami 59 pro příkladné sdružené dokončovací obrábění např. sedla ventilu, když přitom k vystružení vodítka ventilu je určen řezný kotouček J. připevněný ke kolmému čelu 10 nástrojového držáku 3 připevňovacím šroubem 60. Řezný kotouček J je nasazen na sestřeďovací čep 12 se stabilizujícím vybráním 37.

V řezném kotoučku J je dále vytvořena slepá díra 61 tvořící unášecí vybrání 21 pro kolík 18, který je zalisovaný do nástrojového držáku 3 a opěrná díra 62 pro výkyvný kolík 63, kteiý je odtlačován ve směru torzního působení řezného odporu tlačným šroubem 64 tak, že zajišťuje jednoznačně určené a při výrobě, montáži a funkci neměnné polohování řezného kotoučku J v rámci výrobní a montážní vůle mezi sestřeďovacím čepem 12 a sestřeďovací dírou J7. Čelní část 19 nástrojového držáku 3 je vytvořena z ušlechtilé oceli a k ní je připájen dřík 7, který s výhodou vyšší ohybové a torzní tuhosti je vytvořen ze slinutého karbidu a který je dále opatřen ve své horní části zadním vedením 65 pro centrování tohoto sdruženého nástroje ve vodítku ventilu při dokončování sedla ventilu. K tělesu 66 řezného kotoučku J jsou připájeny tři opěrné destičky 67 s vodicí fazetkou 24, opěrnou fazetkou 25 a naváděcí fazetkou 68 a dále řezná destička 69, k níž je vyústěna přívodní díra 70 propojená s centrálním kanálem 32 pro přívod chladicího a mazacího média. Těleso 66 je zhotoveno z ušlechtilé oceli, případně ze slinutého karbidu.

Příkladné provedení podle obr. 13 a 14 sestává z nástrojového držáku 3, řezného kotoučku! a rozpínacího šroubu J, který svou kuželovou hlavou 72 zasahuje do kuželové díry 73 v sestřeďo30 vacím čepu 12, který je drážkami 74 rozdělen na čtyři segmenty 75 výhodné pro vymezení vůle mezi sestřeďovacím čepem 12 a sestřeďovací dírou 17 v řezném kotoučku L

U příkladného provedení podle obr. 1, 2, 3 a 4 je při výměně řezného kotoučku _1 před dotažením matice 14 upevňující nový řezný kotouček J nutno nejdříve pootočit řezný kotouček J. tak, aby se opřel o kolík 18 a potom odtlačovacím šroubem 31 a prostřednictvím kompenzačního segmentu 29 vymezit montážní vůli mezi sestřeďovacím čepem 12 a sestřeďovací dírou 17. U příkladného provedení dle obr. 4 lze tímto způsobem i zvětšit vzdálenost řezného břitu 23 od vodicí fazetky 24 a tak i případně kompenzovat vyšší opotřebení řezného břitu 23.

Obdobným způsobem se postupuje při výměně řezného kotoučku J i u příkladného provedení podle obr. 6, kdy vymezení uvedené montážní vůle je zajištěno pružným vychýlením kompen40 začního kolíku 40 po přitažení vychylovacího šroubu 42.

Analogický postup se uplatní i u příkladného provedení dle obr. 10,11 a 12. Rovněž u příkladného provedení podle obr. 5 je nutno před upevňovacím dotažením matice 14 nejdříve vymezit uvedenou montážní vůli a to pootočením řezného kotoučku _1 tak, že kolík J8 v součinnosti se šikmou stěnou 38 podélné drážky 22 zajistí pevný styk sestřeďovacího čepu J2 na obou stranách stabilizujícího vybrání 37 s plochou sestřeďovací díry 17, čímž je dosaženo tříbodové jednoznačné určení vzájemné radiální polohy nástrojového držáku 3 a řezného kotoučku J.

Obdobným způsobem se postupuje i u příkladných provedení podle obr. 7 a 8 i podle obr. 9.

-4CZ 10554 Ul

U příkladného provedení podle obr. 13 a 14 je řezný kotouček _1 po jeho natočení do určené polohy a nasazení na kolík J8 přitlačen ke kolmému čelu JO nástrojového držáku 3 odpruženým klíčem pro dotahování rozpínacího šroubu 71.

Technické řešení podle obr. 9 až 14 je zvlášť ekonomicky výhodné, pokud bude zajištěna 5 recyklace těles řezných kotoučků J zejména větších průměrů a zhotovených ze slinutého karbidu, případně jiného speciálního materiálu s vysokým modulem pružnosti. Rovněž zpětný výkup opotřebených nebo jinak poškozených nástrojových držáků obsahujících díly ze slinutého karbidu nebo cermetu zajistí efektivnější využitelnost nástrojů podle tohoto technického řešení.

Vystružovací jednobřité nástroje podle tohoto technického řešení jsou výhodně využitelné pro ío dokončování přesných děr prakticky na všech obráběcích strojích ajsou zvlášť výhodné pro moderní CNC stroje a obráběcí centra.

Claims (19)

1. Vystružovací jednobřitý nástroj opatřený v hlavicové části jedním podélným řezným břitem a alespoň dvěmi obvodově rozmístěnými vodícími fazetkami, z nichž jedna je protilehlá

15 řeznému břitu vyznačený tím, že hlavicová část (2) je tvořena řezným kotoučkem (1), jenž svým horním čelem (9) přiléhá ke kolmému čelu (10) nástrojového držáku (3), na němž je vytvořen sestřeďovací čep (12) s čelně upínacím prostředkem (15) dosedajícím na čelo (16) řezného kotoučku (1), který je svou sestřeďovací dírou (17) kolmou k hornímu čelu (9) navlečen na sestřeďovací čep (12), přičemž na kolmém čele (10) je vytvořen unášecí výstupek (20)

20 zasahující do unášecího vybrání (21) upraveného na řezném kotoučku (1).

2. Vystružovací nástroj podle nároku 1, vyznačený tím, že řezný kotouček (1) je na svém obvodu opatřen otěruvzdomým povlakem, přičemž povrchy čela (16) a horního čela (9) řezného kotoučku (1) jsou tvořeny jeho základním materiálem.

3. Vystružovací nástroj podle nároku 2, vyznačený tím, že řezný kotouček (1) je

25 vytvořen jako monoblok ze slinutého karbidu.

4. Vystružovací nástroj podle nároku 2, vyznačený tím, že řezný kotouček (1) je vytvořen jako monoblok z cermetu.

5. Vystružovací nástroj podle nároku 2, vyznačený tím, že otěruvzdomý povlak řezného kotoučku (1) je tvořen diamantovou vrstvou.

30

6. Vystružovací nástroj podle nároku 2, vyznačený tím, že otěruvzdomý povlak řezného kotoučku (1) je tvořen vrstvou kubického nitridu boru.

7. Vystružovací nástroj podle nároku 1 nebo 2 až 6, vyznačený tím, že sestřeďovací čep (12), alespoň v části své délky a čelní část (19) nástrojového držáku (3) jsou rozděleny dostředivou drážkou (26) a dostředivou protidrážkou (27) na nosný segment (28) a kompenzační

35 segment (29).

8. Vystružovací nástroj podle nároku 7, vyznačený tím, že průměr sestřeďovacího nákružku (30) sestřeďovacího čepu (12) je větší než průměr sestřeďovací díry (17) v řezném kotoučku (1).

9. Vystružovací nástroj podle nároku 7, vyznačený tím, že průměr sestřeďovacího

40 nákružku (30) na sestřeďovacím čepu (12) je menší než průměr sestřeďovací díiy (17), přičemž

-5CZ 10554 Ul protilehle ke kompenzačnímu segmentu (29) je zašroubován v nástrojovém držáku (3) odtlačovací šroub (31).

10. Vystružovací nástroj podle nároku 8 nebo 9, vyznačený tím, že dostředivá drážka (26) a dostředivá protidrážka (27) zasahují do centrálního kanálu (32) pro přívod chladi5 čího média a jsou na nástrojovém držáku (3) překryty překrývací trubkou (8).

11. Vystružovací nástroj podle nároku 1 nebo některého z nároků 2ažl0, vyznačený tím, že čelní upínací prostředek (15) je tvořen maticí (14) našroubovanou na závitovou část (13) sestřeďovacího čepu (12).

12. Vystružovací nástroj podle nároků 1, 2 až 6 a 11, vyznačený tím, že v sestřeďoío vacím čepu (12) a čelní části (19) nástrojového držáku (3) je vytvořeno válcové lůžko (41), v němž je s vůlí vložen kompenzační kolík (40), který je částí své délky upevněn v nástrojovém držáku (3) a přitom na kompenzační kolík (40) dosedá vychylovací šroub (42).

13. Vystružovací nástroj podle nároku 1, vyznačený tím, že unášecí výstupek (20) je tvořen kolíkem (18) zalisovaným v čelní části (19) nástrojového držáku (3) a vyčnívajícím nad

15 jeho kolmé čelo (10) a přitom unášení vybrání (21) je s výhodou tvořeno podélnou drážkou (22) u řezného břitu (23).

14. Vystružovací nástroj podle nároků 1, 7 a9 nebo 12, vyznačený tím, že mezi sestřeďovací dírou (17) v řezném kotoučku (1) a podélnou drážkou (22) je provedena kompenzační průchozí drážka (36).

20

15. Vystružovací nástroj podle některého z nároků 1 až 14, vyznačený tím, že sestřeďovací čep (12) je alespoň v místě sestřeďovacího nákružku (30) opatřen stabilizujícím vybráním (37).

16. Vystružovací nástroj podle nároků 1, 2 až 6 a 11, vyznačený tím, že řezný kotouček (1) je opřen o kolík (18) šikmou stěnou (38) podélné drážky (22) a na sestřeďovacím

25 nákružku (30) sestřeďovacího čepu (12) je na straně přivrácené ke kolíku (18) provedeno stabilizující vybrání (37).

17. Vystružovací nástroj podle nároku 13, vyznačený tím, že kolík (18) je v části své délky uložen v radiální drážce (56).

18. Vystružovací nástroj podle nároku 16, vyznačený tím, že řezný kotouček (1)je

30 v místě přiléhajícím k unášecímu výstupku (20) opatřen náběžnou plochou (48) s proměnlivou vzdáleností od osy sestřeďovací díry (17).

19. Vystružovací nástroj podle některých nároků lažl0al2ažl8, vyznačený tím, že čelně upínací prostředek (15) je tvořen rozpínacím šroubem (71) s vnitřním šestihranem a kuželovou hlavou (72) zasahující do kuželové díry (73) v sestřeďovacím čepu (12),