CZ13172U1 - Výstružník pro dokončování přesných děr, zejména malých průměrů - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká výstružníku pro dokončování přesných děr, zejména malých průměrů, sestávajícího z upínací stopky, dříku a řezné hlavy, na které je vytvořen alespoň jeden řezný břit a alespoň dvě vodicí podélné fazetky mezi nimiž jsou zubové mezery.

Dosavadní stav techniky

V řadě aplikací je při dokončování přesných děr, zejména při opracování měkčích nebo houževnatých ocelí, velmi výhodné použití výstružníků jejichž řezná část je zhotovena z cermetu nebo řezné keramiky při opracování například šedé litiny. U těchto moderních nástrojů je zvlášť výhodná ve srovnání s nástroji ze slinutých karbidů výrazně vyšší řezná rychlost při delší trvanlivosti ostří řezných břitů.

Specifické problémy a značné nároky na technické řešení a provedení těchto nástrojů vznikají u jejich uplatnění při vystružování děr malých průměrů. Tato skutečnost je obecně podmíněna zejména nízkou ohybovou tuhostí a torzní pevností vyložené části maloprůměrových výstružníků a také prostorovými problémy se zajištěním dostatečného přívodu chladicího a mazacího média k řezným břitům.

Z hlediska základních technických parametrů je vyhovující známé řešení maloprůměrových výstružníků s obráběcí hlavou a na ni navazujícím jádrem dříku z cermetového monolitu, na jehož povrchu jsou v celé jeho délce od výběhu zubových mezer řezné hlavy vytvořeny šroubovicové drážky ústící do středového kanálu ve válcové upínací stopce. Tato upínací stopka je pak provedena jako monoblok z jednoho materiálového polotovaru včetně tenkostěnné krycí trubičky, která překrývá šroubovicové drážky v místě jádra dříku. Tato cermetové jádro dříku přitom zasahuje do poloviny válcové upínací stopky a je v ní upevněno s přesahem tepelného upínání.

K hlavním nevýhodám tohoto řešení patří zejména vysoká pracnost při výrobě stopky s tenko25 stěnnou krycí trubičkou, při zhotovení dlouhého jádra dříku se šroubovicovými drážkami, ale i při dokončovacích operacích. Tato vysoká pracnost se nepříznivě promítá do ceny nástroje a tak výrazně zhoršuje efektivitu vystružování děr tímto nástrojem. Mimořádně náročná na výrobní náklady je zejména středová díra pro tepelné upnutí jádra dříku, procházející se stejným průměrem alespoň polovinou délky vlastní válcové stopky a celou délkou jejich nástavce tvořeného tenkostěnnou krycí trubičkou a to zvláště vzhledem k vysoké rozměrové přesnosti nutné pro tepelné upínání jádra dříku. Rovněž technologicky náročné je zajištění přesné souososti centrovacího zahloubení na ústí středové díry s již upnutým jádrem dříku, jenž je nutné pro dokončovací broušení povrchu stopky a fazetek řezné hlavy.

Výraznou nevýhodou uvedeného řešení je malý průtok chladicího a mazacího média poměrně dlouhými šroubovicovými drážkami na jádru dříku, které mají navíc průřez omezený požadavky na torzní a ohybovou pevnost jádra dříku. Chladicí efekt média je navíc zhoršen rozptýlením a zpomalením proudu média v rozšíření průtočného profilu ve výběhové části zubových mezer. Dalším nevýhodným efektem je i odtržení proudu média od vůči němu konvexní levotočivé šroubovicové plochy řezného boku zubové mezery tvořícího čelo řezného břitu a fazetek. Nedo40 statečné chlazení řezného břitu na a něj navazující fazetky, tedy míst nejvíce tepelně exponovaných, je zvlášť u cermetu i řezné keramiky s malou tepelnou vodivostí příčinou významně nižší životnosti a výkonnosti výstružníku.

Obdobné problémy a nedostatky se týkají i maloprůměrových jednobřitých nástrojů pro hluboké díry. Řešením uvedených problémů a nedostatků není ani provedení s řeznou hlavou připájenou k ocelovému dříku s centrálním kanálem a jeho vývody vyústěnými do zubových mezer řezné hlavy pokud je pájený spoj vytvořen některým ze známých způsobů pájení výstružníku, kdy pájený spoj je rovinný, kuželový, úkosový nebo lomený.

-1 CZ 13172 Ul

Takového provedení u výstružníků velmi malých průměrů 3 až 7 mm nezaručuje dostatečnou pevnost spoje vůči smykovému napětí vyvolanému torzním momentem řezných odporů a vůči napětí v tahu vyvolaném ohybovým namáháním spoje zejména při vystružování předvrtaných děr, které jsou nesouosé s osou upínací stopky upnuté do vřetena obráběcího stroje, případně do revolverové hlavice soustružnického automatu. U výstružníků malých průměrů je ve srovnání s nástroji středních a velkých průměrů výrazně nepříznivý poměr mezi průřezovými moduly v krutu a ohybu v místě pájeného spoje a příslušným momentovým zatížením řeznými odpory nebo kompenzací uvedené nesouososti.

Podstata technického řešení ío Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje technické řešení, jehož podstatou je, že k řezné hlavě tvořené monoblokem z řezného materiálu je připájen dřík tvořený dříkovou trubkou, na jejíž dutinu navazuje centrální kanál v upínací stopce, a že pájený spoj, čelně spojující oba díly, je proveden alespoň na bočním povrchu alespoň jednoho spojovacího ozubu, který je vytvořen na jednom z dílů a přitom zapadá do příčné protidrážky upravené na druhém z dílů.

Další podstatou je že řezná hlava je tvořena monolitem z cermetu.

Jinou další podstatou je, že řezná hlava je tvořena monolitem z řezné keramiky.

Další podstatou je také, že alespoň část dříkové trubky je zhotovena ze slinutého karbidu.

Doplňující podstatou je, že čelní část dříkové trubky je zhotovena ze slinutého karbidu se stejným koeficientem tepelné roztažnosti jako má materiál řezné hlavy.

Další doplňující podstatou je, že spojovací ozuby jsou tvořeny sbíhavými výstupky a příčné protidrážky rozbíhavými zářezy.

Jinou doplňující podstatou je, že na čelní části dříkové trubky je připevněna tenkostěnná trubička. K tomu doplňující podstatou je, že tenkostěnná trubička je opatřena alespoň jedním usměrňujícím jazýčkem překrývající část profilu zubové mezery na řezné hlavě.

Jinou další podstatou je, že dříková trubka je opatřena čelním zahloubením s poloměrem větším, než je vzdálenost dna zubových mezer od podélné osy řezné hlavy.

Variantní podstatou je, že spojovací ozuby jsou tvořeny přímo horní částí zubů řezné hlavy a příčné protidrážky jsou tvořeny tvarovými výřezy ve stěně dříkové trubky.

Jinou variantní podstatou je, že řezná hlavice je opatřena středovým kanálem a světlost čelní části dříkové trubky je přitom menší než dvojnásobek vzdálenosti dna zubových mezer od podélné osy.

Další variantní podstatou je, že dřík je složen z dříkové spojky a na ni s přesahem nasazeným dříkovým tělesem.

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení je blíže osvětleno na vyobrazeních, z nichž na obr. 1 je znázorněno příkladné provedení výstružníku v podélním řezu A-A z obr. 3. Na obr. 2 je znázorněno totéž provedení v částečném pohledu a na obr. 3 je znázorněn řez rovinou B-B z obr. 2. Toto příkladné provedení je znázorněno i na obr. 4 a 5, a to v axonometrickém vyobrazení jednotlivých dílů výstružníku před pájením. Variantní provedení horní části řezné hlavy je znázorněno rovněž v axonomet40 rickém zobrazení na obr. 6. Jiné příkladné provedení technického řešení je znázorněno na obr. 7 v podélném řezu C-C z obr. 9 a na obr. 8 v částečném pohledu. Toto provedení je znázorněno i na obr. 9 v řezu rovinou D-D z obr. 8, a na obr. 10 je toto provedení znázorněno v axonometrickém zobrazení před pájením. Jiné příkladné provedení je znázorněno na obr. 11, a to v řezu rovinou E-E z obr. 12, kde je toto provedení znázorněno v částečném podélném řezu. Na obr. 13 je znázorněno v řezu rovinou F-F z obr. 15 další příkladné provedení, znázorněné na

-2CZ 13172 Ul obr. 15. v částečném podélném řezu. Na obr. 14 je v řezu rovinou G-G z obr. 16 znázorněno další příkladné provedení technického řešení, znázorněné v podélném řezu na obr. 16.

Popis příkladových provedení

Příkladné provedení technického řešení podle obr. 1, 2, 3, 4 a 5 sestává z upínací stopky.1, řezné hlavy 2 a dříku 3, který je tvořen dříkovou trubkou 4 opatřenou na čelní části 5 křížově uspořádanými příčnými protidrážkami 6, do nichž zapadají spojovací ozuby 7 provedené jako klínové výstupky 8 na řezné hlavě 2. Pájený spoj 9 řezné hlavy 2 a dříku 3 je proveden mezi příčnou protidrážkou 6 a klínovými výstupky 8 v podstatě na jejich bočním povrchu 10. Řezná hlava 2 je provedena jako profilový monoblok Π. se čtyřmi zuby 12, na nichž jsou podélné fazetky 13 ío a řezné břity 14, a je tvořena monolitem z cermetu, případně řezné keramiky. Dříková trubka 4, včetně na ni navazující upínací stopky I, jsou tvořeny monolitem ze slinutého karbidu s vyšším koeficientem tepelné roztažnosti, a to tak, že je prakticky shodný s tepelnou roztažnosti cermetu, což je výhodné pro snižování vnitřních pnutí při pájení. Upínací stopka I má z technologických důvodů, především vzhledem ke konstrukci vhodného pájecího přípravku, menší průměr než dříková trubka 4. Upínací stopka I je opatřena centrálním kanálem 15. který je shodný s dutinou 16 v dříkové trubce 4 a je určen pro přívod chladicího a mazacího média. Na dutinu 16 v dříkové trubce 4 v její čelní části 5 navazuje čelní zahloubení 17 s poloměrem větším, než je vzdálenost dna 18 zubových mezer 19 od podélné osy Ch řezné hlavy 2, čímž je vytvořen výstupní průřez pro výtok chladicího a mazacího média k řezné části nástroje.

Příkladné provedení podle obr. 6 je variantou výše uvedeného provedení, u níž je řezná hlava 2 opatřena jedním podélným ozubem 20 zapadajícím v místě neznázoměného pájeného spoje do jedné protidrážky 6 v neznázoměném dříku 3. r

Příkladné provedení technického řešení podle obr. 7, 8, 9 a 10 sestává z upínací stopky 1 řezné hlavy 2 a dříku 3, který je tvořen dříkovou trubkou 4, jež je s přesahem tepelného upínání spojena s válcovou stopkou 21, tvořící upínací stopku I. Dříková trubka 4 je v čelní části 5 opatřena dvěma protilehlými výstupky 22 tvořícími spojovací ozuby 7, které zapadají s kapilární vůli do příčné protidrážky 6 v řezné hlavě 2, k níž je čelně spolu s výstupky 22 dříková trubka 4 připájena. Řezná hlava 2 je provedena jako profilový přířez 23 z cermetu, případně řezné keramiky nebo slinutého karbidu s jedním řezným břitem 14 a přilehlou zubovou mezerou 24, proti30 lehlou mezerou 25, zadní mezerou 26 a přední mezerou 27. Na řezný břit 14 navazuje první podélná fazetka 13, k zadní mezeře 26 je přilehlá podélná opěrná fazetka 28 a k protilehlé mezeře 25 je přilehlá podélná protilehlá fazetka 29. Napříč čelní části 5 dříkové trubky 4 jsou upraveny přívodní drážky 30 zasahující do dutiny 16 dříkové trubky 4, které jsou překryty přilepenou tenkostěnnou trubičkou 31, jež je opatřena usměrňujícím jazýčkem 32 překrývajícím část přilehlé zubové mezery 24 a třemi krycími jazýčky 33 zasahujícími do mezer 25, 26 a 27.

Příkladné provedení technického řešení podle obr. 11 a 12 sestává z neznázorněné upínací stopky I, dříku 3 a k němu připájené šestibřité řezné hlavy 2 se zubovými mezerami 19 v levotočivé šroubovici. Na horním čele 34 řezné hlavy 2 je vytvořen příčný výstupek 35 zasahující do prohloubení protidrážky 36, jejíž hloubka je větší než výška příčného výstupku 35 a která je probroušena napříč spodní části 37 dříkové spojky 38, jenž je s přesahem tepelného upínání uložena v dříkovém tělese 39. Sředový kanál 40 v dříkové spojce 38 je tak propojen prostřednictvím prohloubených protidrážek 36 se zahloubením 41 v dříkovém tělese 39. Do rozvodné dutiny 42, vytvořené zahloubením 41, jsou vyústěny šikmé drážky 43, obvodově rozmístěné na nákružku 44 dříkové spojky 38 a směrované do každé zubové mezery 19 tak, že osy O2 těchto šikmých drážek 43 j sou tečné k řezným břitům 14.

Příkladné provedení podle obr. 13 a 15 sestává ztříbřité řezné hlavy 2, tvořené profilovým přířezem 45, a z dříku 3 s horní upínací částí 46 a s tvarovými zářezy 47 ve stěně 48 dříkové trubky 4, do nichž zapadá horní částí zuby 12 opatřený profilový přířez 45 a je v nich zapájen. Řezná hlava 2 je opatřena středovou dírou, která je přímo napojena na centrální kanál 15.

-3 CZ 13172 Ul

Tvarový zářez 47 je tvořen třemi příčnými protidrážkami 6 klínového tvaru a je opatřen průchozí dírou.

Příkladné provedení technického řešení podle obr. 14 a 16 sestává z neznázorněné upínací stopky I dříku 3 a k němu čelně připájené řezné hlavy 2 tvořené profilovým krátkým přířezem 51 opatřeným spojovacím ozubem 7, který zapadá do příčné protidrážky 6 na čelní části 5 dříku 3. Spojovací ozub 7 a příčná protidrážka 6 polohují zubově mezery 19 řezné hlavy 2 vůči zubovým drážkám 52 na spojovací trubce 53, která je s přesahem tepelného upínání spojena s dříkovým tělesem 39. V čelní části 5 spojovací trubky 53 jsou zhotoveny šikmé dírky 54, vyústěné do středového kanálu 40, jejichž osy O3 směřují na řezné břity 14 a tím zajišťují velmi efektivní chlazení nej exponovanější části nástroje.

Ve variantním provedení nástroje, který se nepřeostřuje, je dřík 3 proveden jako monolit s výhodou z ocele s nízkým koeficientem tepelné roztažnosti a je opatřen otěruvzdomým povlakem. V jiném variantním provedení je ke krátké spojovací trubce 53 ze slinutého karbidu připájeno ocelové těleso dříku 3, případně i s upínací stopkou i.

Vzhledem k relativně nízkým výrobním nákladů na výrobu nástroje podle technického řešení a účinného chlazení řezných břitů a tím i dlouhé trvanlivosti ostří umožňuje toto řešení výraznější uplatnění cermetů a řezné keramiky š vysokou produktivitou při výrobě přesných děr ve všech oblastech výroby.

Claims (3)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   20 1. Výstružník pro dokončování přesných děr, zejména malých průměrů, sestávající z upínací stopky, dříku a řezné hlavy, na které je vytvořen alespoň jeden řezný břit a alespoň dvě vodicí podélné fazetky mezi nimiž jsou zubové mezery, vyznačený tím, že k řezné hlavě (2), tvořené profilovým monoblokem (11) z řezného materiálu, je připájen dřík (3) tvořený dříkovou trubkou (4), na jejíž dutinu (16) navazuje centrální kanál (15) v upínací stopce (1), a že pájený

   25 spoj (9), čelně spojující oba díly (2, 3), je proveden alespoň na bočním povrchu (10) alespoň jednoho spojovacího ozubu (7), který je vytvořen na jednom z dílů (2, 3) a přitom zapadá do příčné protidrážky (6) upravené na druhém z dílů (2, 3).
2. 2. Výstružník podle nároku 1, vyznačený tím, že řezná hlava (2) je tvořena monolitem z cermetu.

   30 3. Výstružník podle nároku 1, vyznačený tím, že řezná hlava (2) je tvořena monolitem z řezné keramiky.

   4. Výstružník podle některého z nároků laž3, vyznačený tím, že alespoň část dříkové trubky (4) je zhotovena ze slinutého karbidu.

   5. Výstružník podle nároku 4, vyznačený tím, že alespoň čelní část (5) dříkové

   35 trubky (4) je zhotovena ze slinutého karbidu se stejným koeficientem tepelné roztažnosti alespoň v toleranci +15 %, jako má materiál řezné hlavy (2).

   6. Výstružník podle některého z nároků laž5, vyznačený tím, že spojovací ozuby (7) jsou tvořeny klínovými výstupky (8).

   7. Výstružník podle některého z nároků laž6, vyznačenýtím, že na čelní části (5)

   40 dříkové trubky (4) j e připevněna tenkostěnná trubička (31).

   -4CZ 13172 Ul

   8. Výstružník podle nároku 7, vyznačený tím, že tenkostěnná trubička (31) je opatřena usměrňovacím jazýčkem (32) překrývajícím část profilu zubové mezery (24) na řezné hlavě (2).

   9. Výstružník podle některého z nároků laž8, vyznačený tím, že dříková trubka (4)

   5 je opatřena čelním zahloubením (17) s poloměrem větším, než je vzdálenost dna (18) zubových mezer (19) od podélné osy (Oi) řezné hlavy (2).

   10. Výstružník podle některého z nároků laž9, vyznačený tím, že spojovací ozuby (7) jsou tvořeny horní částí zubů (12) řezné hlavy (2) a příčné protidrážky (6) jsou tvořeny tvarovými zářezy (47) ve stěně (48) dříkové trubky (4).

   10 11. Výstružník podle některého z nároků la5, vyznačený tím, že řezná hlava (2) je opatřena středovou dírou (50) a světlost čelní části (5) dříkové trubky (4) je přitom menší než dvojnásobek vzdáleností dna (18) zubových mezer (19) od podélné osy (Oj).

   12. Výstružník podle některého z nároků laž7, vyznačený tím, že dřík (3) je složen z dříkové spojky (38) a na ni s přesahem nasazeným dříkovým tělesem (39).
3. 3 výkresy

   -5CZ 13172 Ul obr.4 obr.6

   -6CZ 13172 Ul