CZ13344U1 - Nástrojová jednotka pro vyvrtávání přesných děr - Google Patents

Description

Nástrojová jednotka pro vyvrtávání přesných děr

Oblast techniky

Technické řešení se týká nástrojové jednotky pro vyvrtávání přesných děr, sestávající z upínací hlavice, řezné destičky a držáku této řezné destičky, který je upevněn v upínací hlavici obsahující spojovací prostředek pro stavitelné upevnění držáku řezné destičky s nastavitelným vyložením řezného břitu řezné destičky od osy pracovní rotace.

Dosavadní stav techniky

Vyvrtávání děr jednobřitými nástroji je zejména z hlediska geometrické přesnosti a zvlášť kruhovitosti a přímosti velmi výhodnou metodou hrubování, případně i dokončování přesných děr. Rozměrová přesnost takto zhotovených děr je závislá především na nastavení přesné velikosti vyložení řezného břitu vůči ose pracovní rotace. Toto vyložení řezného břitu je nutno nastavit předem a pak ještě korigovat zejména po upnutí nástrojové jednotky s jednobřitou vyvrtávací tyčí do vřetena obráběcího stroje, případně do nástrojového držáku nebo revolverové hlavy u strojů s rotací obrobku a dále po přeostření řezného břitu nebo po výměně řezné destičky. Z toho důvodu se vyvrtávací tyče pro malé a střední průměry děr zpravidla upevňují do speciálních stavitelných upínacích hlavic sestávajících z upínací části s upínací stopkou pro upnutí nástrojové jednotky do vřetena obráběcího stroje a z radiálně přesuvné nástrojové části s vyvrtávací tyčí. Vzájemný radiální posun obou uvedených částí hlavice je obvykle zajišťován prostřednictvím stavěčích závitových prostředků a na ně vázaných indikačních stupnic. Jednodušší provedení takových upínacích hlavic s přímým působením stavěcího šroubu je poměrně výhodné pro značný rozsah nastavitelného vyložení řezného břitu, ale k jeho nevýhodám patří skutečnost, že i malé pootočení stavěcího šroubu a to i při velmi jemném stoupání jeho závitu vyvolá relativně velký posun nástrojové části hlavice vůči její upínací části, což značně problematizuje dosažení přesné velikosti potřebného vyložení řezného břitu vůči ose pracovní rotace. Speciální upínací a stavitelné hlavice s vysokou citlivostí a přesností nastavení vyložení řezného břitu jsou konstrukčně komplikované a značně drahé. Vysoké pořizovací náklady na jejich zavedení v podstatě neumožňují jejich širší uplatnění. Závažnou nevýhodou uvedených stavitelných hlavic je skutečnost, že po upnutí vyvrtávací tyče do hlavice nelze nastavit přesné vyložení řezného břitu přímo na této nástrojové jednotce bez použití speciálního přístrojového vybavení a přípravků a toto seřízení je navíc pracné a náročné na přesnost měření a kvalifikaci obsluhy. Přitom je zpravidla nutné toto počáteční nastavení vyložení řezného břitu po zhotovení prvních děr dodatečně korigovat a zpřesňovat podle skutečného průměru opracované díry. Tento postup je nevýhodný zejména u obráběcích center a postupových linek neboť se tak prodlužují jejich prostoje a snižuje celková produktivita a efektivnost. Problematické dosažení přesného rozměru už u první díry je rovněž nevýhodné u kusové výroby například v nástrojárnách a vývojových dílnách. Velmi vážnou nevýhodou jednodušších provedení upínacích hlavic s radiálně posuvnou nástrojovou částí vůči jejich upínací části je statická a dynamická nevyváženost k ose pracovní rotace takové nástrojové jednotky, která omezuje její použitelnost jen na relativně nízké otáčky při vyvrtání, což v podstatě neumožňuje uplatnit moderní řezné materiály s výhodou vysokých řezných rychlostí jako jsou cermety, kubický nitrid boru nebo polykrystaly diamantu.

Specielní stavitelné hlavice s úpravami pro dostatečnou kompenzaci uvedené nevyváženosti nástrojové jednotky jsou, mimo to, že taková kompenzace je pracná a náročná na kvalifikaci obsluhy, velmi drahé a tím je rovněž omezeno jejich širší uplatnění.

V některých aspektech je výhodnější využití stavitelného výhrubníku upínaného jako samostatný nástroj do vřetena obráběcího stroje prostřednictvím upínacího mechanismu např. kleštin nebo radiálního upínacího šroubu umístěného v upínací objímce upínací hlavice. Tento stavitelný výhrubník obsahuje upínací část přecházející ve dřík opatřený řeznou částí s jedním řezným břitem, přičemž upínací část sestává z vyosovací objímky, tvořené podélně rozříznutou trubkou a stopky dříku otočně uložené ve vnitřní dutině vyosovací objímky, jejíž vnější upínací povrch je

-1 CZ 13344 Ul vytvořen excentricky k její vnitřní dutině, přičemž vyosovací objímka je opatřena polohovým znakem a přilehlá část stopky dříku je opatřena polohovým protiznakem tvořeným stupnicí pro určení vzájemného úhlového natočení stopky a vyosovací objímky. K nevýhodám tohoto řešení výhrubníku děr patří nepřesnosti a úchylky centricity upnutí nástroje například prostřednictvím upínací hlavice s určitou házivostí upínací dutiny hlavice vůči její upínací stopce, ke které se dále přičítají nepřesnosti na výrobu náročné vyosovací objímky vlastního nástroje. Přesnost přímého nastavení vyložení řezného břitu vůči ose jeho rotace je dále zhoršena relativně hrubým dělením stupnice (řádově několik setin mm), které je podmíněno poměrně malou rozvinutou délkou stupnice, když průměr jejího obvodu musí být menší než je vnější upínací povrch vyosovací objímky, a dále také relativně velkou excentricitou upínacího povrchu vyosovací objímky vůči její dutině, když tato excentricita musí zajistit dostatečné překrytí uvedených nepřesností a úchylek větším rozsahem nastavitelného vyložení řezného břitu. Uvedené skutečnosti v podstatě neumožňují přímé nastavení nástroje ani pro vyhrubování děr před jejich vystružováním bez dodatečné korekce vyložení řezného břitu po proměření prvních vyhrubovaných děr. Z uvedených důvodů je také tento nástroj nevhodný pro jemné vyvrtávání přesných děr.

Podstata technického řešení

Uvedené nevýhody do značné míry odstraňuje technické řešení, jehož podstatou je, že spojovací prostředek je tvořen vnitřní objímkou hydraulického upínače válcové spojovací stopky tyčového držáku řezné destičky a že spojovací prostředek je tvořen vnitřní objímkou hydraulického upínače válcové spojovací stopky tyčového držáku řezné destičky a válcová dutina vnitřní objímky je zhotovena excentricky vůči podélné ose upínací stopky upínací hlavice přičemž osa válcové dutiny vnitřní objímky je rovnoběžná s podélnou osou a tyčový držák je opatřen manipulačním nákružkem přiléhajícím k čelní části upínací hlavice a některý z dílů, jimiž jsou manipulační nákružek a čelní část upínací hlavice, je opatřen odečítací ryskou a druhý je opatřen stupnicí označující velikost diference osového vyložení řezného břitu.

Doplňující podstatou je, že manipulační nákružek je opatřen obvodovým rýhováním.

Další doplňující podstatou je, že manipulační nákružek je opatřen stupnicí a odečítací ryska je na čelním osazení tělesa hydraulického upínače a toto čelní osazení je soustředné s válcovou dutinou vnitřní objímky.

Další doplňující podstatou je, že ve spojovací stopce tyčového držáku je uložen s přesahem dřík s hlavičkou, v jejímž lůžku je upevněna výměnná řezná destička.

Jinou další podstatou je, že spojovací stopka je rozměrově unifikována pro různé průměry dříku.

Doplňující podstatou je také, že hlavička je zhotovena z oceli a k ní je připájeno dříkové těleso zhotovené ze slinutého karbidu.

Doplňkovou podstatou je, že na spojovací stopce tyčového držáku je vytvořen zápich, do něhož zasahuje pojistná kulička s přítlakem pružinky opřené o opěrný šroubek.

Podstatou je také, že první okraj stupnice je naproti odečítací rysce právě při takovém natočení tyčového držáku kolem osy, kdy řezný břit leží v rovině určené osami upínací hlavice a tyčového držáku a druhý okraj stupnice je naproti odečítací rysce právě po pootočení tyčového držáku o 180°.

Variantní podstatou je, že na obvodu přední části upínací hlavice je zhotovena alespoň jedna závitová díra pro případné uložení vyvažovacího šroubu z těžkého kovu a ňa horní části hydraulického upínače je upravena alespoň jedna díra se závitem pro případné uložení kompenzačního šroubu, rovněž z těžkého kovu.

-2CZ 13344 Ul

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení je blíže osvětleno na připojených výkresech, kde na obr. 1 je znázorněno příkladné provedení technického řešení v pohledu s částečným řezem, které je dále zobrazeno v podélném řezu na obr. 2 a na obr. 3 je totéž řešení s detailem stupnice v rozvinutém tvaru. Na obr. 4 je rovněž detail uvedené stupnice s jiným úhlem jejího natočení. Další příkladné provedení je na obr. 5 v částečném podélném řezu. '

Příkladná provedení technického řešení

Příkladné provedení technického řešení podle obr. 1, 2, 3 a 4 sestává z upínací hlavice I s kuželovou upínací stopkou 2 pro upnutí ve vřetenu neznázoměného obráběcího stroje, řezné destičky 3 a tyčového držáku 4 této řezné destičky 3, který je upevněn v upínací hlavici I prostřednictvím spojovacího prostředku 5, jimž je vnitřní objímka 6 hydraulického upínače 7. Ve vnitřní objímce 6 je hydraulickým tlakem upevněna spojovací stopka 8 tyčového držáku 4. Přitom válcová dutina vnitřní objímky 6 je zhotovena s malou excentrickou vůči podélné ose Oj upínací stopky 2 upínací hlavice I. Osa O? válcové dutiny 9 vnitřní objímky 6 je rovnoběžná s uvedenou podélnou osou Oi. Na tyčovém držáku 4 je s přesahem tepelného upínání upevněn manipulační nákružek tvořící jeden díl spolu se spojovací stopkou 8, který těsně přiléhá k čelní části Π. upínací hlavice 1, na níž je provedena odečítací ryska 12. Manipulační nákružek 10 je opatřen stupnicí 13 pro určení velikosti diference osového vyložení řezného břitu 14. Manipulační nákružek 10 je dále opatřen obvodovým rýhováním 15. Odečítací ryska 12 je zhotovena na čelním osazení 16 tělesa 17 hydraulického upínače 7, přičemž toto čelní osazení 16 je soustředné s válcovou dutinou 9 vnitřní objímky 6. Tyčový držák 4 je tvořen ocelovou spojovací stopkou 8, v níž je s přesahem uložen dřík 18 ze slinutého karbidu, k němuž je připájena ocelová hlavička 19 s lůžkem 20, v němž je upevněna řezná destička 3. Spojovací stopka 8 a vnější rozměry manipulačního nákružku 10 jsou unifikovány pro různé průměry dříku 18 s hlavičkou 19, takže upínací hlavice 1 s hydraulickým upínačem 7 jsou univerzálně využitelné pro vyvrtávání děr různých průměrů. Na spojovací stopce 8 tyčového držáku 4 je upraven zápich 21, do nějž zasahuje pojistná kulička 22 přitlačovaná pružinkou 23 opřenou o opěrný šroubek 24. Stupnice 13 je vytvořena na polovině obvodu manipulačního nákružku 10. Rozteče jejich dílků 25 nejsou zvlášť na okraji stupnice stejné v důsledku goniometrické vazby na excentrické otáčení manipulačního nákružku TO. Stupnice 13 je na manipulačním nákružku 10 umístěna tak, že první okraj 26 stupnice 13 se nachází naproti odečítací rysce 12 právě tehdy, když řezný břit 14 leží v rovině určené osami O] a O?. Druhý okraj 27 stupnice 13 se bude nacházet naproti odečítací rysce 12 právě po pootočení manipulačního nákružku Wo 180°. Tyčový držák 4 je opatřen středovým kanálem 28 pro přívod chladicího a mazacího média prostřednictvím směrového kanálku 29 přímo na řezný břit 14. Hydraulické upínání a uvolňování tyčového držáku 4 je ovládáno upínacím šroubem 30.

Příkladné provedení technického řešení podle obr. 5 sestává z upínací hlavice 1 s upínacím kuželem 31 a hydraulickým upínačem 7, tyčového držáku 4 s řeznou destičkou 3 a s manipulačním nalisovaným nákružkem 32, který je rovněž opatřen obvodovým rýhováním 15 a stupnicí 13. Při malé excentricitě os Οχ a O? je při změně hmotnosti tyčového držáku 4 rovněž malá až zanedbatelná změna dynamické vyváženosti nástrojové jednotky, pokud je tato vyvážena na střední část rozsahu používaných tyčových držáků 4. Pro případ velmi vysokých otáček a přitom relativně hmotného tyčového držáku 4 je na přední části 33 zhotovena závitová díra 34 pro uložení vyvažovacího šroubu 35 a na horní části 36 hydraulického upínače 7 je upravena díra 37 se závitem pro uložení kompenzačního šroubu 38. Při použití maloprůměrového tyčového držáku 4 je závitová díra 34 uzavřena vložkou 39 z lehkého materiálu a díra 37 je rovněž uzavřena lehkou vložkou 40. Tyčový držák 4 je rovněž opatřen centrálním chlazením se směrovým výtokovým ústím 41.

Uvedená příkladná provedení v důsledku malé excentricky 0,1 mm, velkého průměru manipulačního nákružku 10 s jemným dělením stupnice 13, tuhostí tyčového držáku 4 a hlavně přesnosti hydraulického upínání umožňují již při prvním nastavení stupnice například na jmenovitou

-3 CZ 13344 Ul hodnotu pro daný tyčový držák s broušenou řeznou destičkou, dle obr. 4 dosáhnout přesnost vyvrtávané díry v toleranci +0,05 mm a po korekci k pootočením stupnice 13 lze dosáhnout přesnosti až IT 6.

Vysoká produktivita a přesnost vyvrtávání děr při relativně nízkých nákladech na pořízení nástrojových jednotek dle technického řešení je předurčují širokému a efektivnímu využití ve strojírenské výrobě.

Claims (10)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Nástrojová jednotka pro vyvrtávání přesných děr, sestávající z upínací hlavice, řezné destičky a tyčového držáku této řezné destičky, který je upevněn v upínací hlavici obsahující spojovací prostředek upravený pro stavitelné upevnění držáku řezné destičky s nastavitelným vyložením řezného břitu řezné destičky od osy pracovní rotace, vyznačená tím, že spojovací prostředek (5) je tvořen vnitřní objímkou (6) hydraulického upínače (7) válcové spojovací stopky (8) tyčového držáku (4) řezné destičky (3) a válcová dutina (9) vnitřní objímky (6) je zhotovena excentricky vůči podélné ose (Oi) upínací stopky (2) upínací hlavice (1), přičemž osa (O₂) válcové dutiny (9) vnitřní objímky (6) je rovnoběžná s podélnou osou (Oi) a tyčový držák (4) je opatřen manipulačním nákružkem (10) přiléhajícím k čelní části (11) upínací hlavice (1) a některý z dílů, jimiž jsou manipulační nákružek (10) a čelní část (11) upínací hlavice (1), je opatřen odečítací ryskou (12) a druhý z dílů (10, 11) je opatřen stupnicí (13), označující velikost diference osového vyložení řezného břitu (14).
2. 2. Nástrojová jednotka podle nároku 1, vyznačená tím, že manipulační nákružek (10) je opatřen obvodovým rýhováním (15).
3. 3. Nástrojová jednotka podle nároku 2, vyznačená tím, že manipulační nákružek (10) je opatřen stupnicí(13) a odečítací ryska (12) je na čelním osazení (16) tělesa (17) hydraulického upínače (7) a toto čelní osazení (16) je soustředné s válcovou dutinou (9) vnitřní objímky (6).
4. 4. Nástrojová jednotka podle některého z nároků laž3, vyznačená tím, že ve spojovací stopce (8) tyčového držáku (19) je uložen s přesahem dřík (18) s hlavičkou (19), v jejímž lůžku (20) je upevněna výměnná řezná destička (3).
5. 5. Nástrojová jednotka podle nároku 4, vyznačená tím, že spojovací stopka (8) je rozměrově unifikována pro různé průměry dříku (18).
6. 6. Nástrojová jednotka podle nároků 4 a 5, vyznačená tím, že hlavička (19) je zhotovena z oceli a k ní je připájen dřík (18) zhotovený ze slinutého karbidu.
7. 7. Nástrojová jednotka podle některého z nároků laž6, vyznačená tím, že na spojovací stopce (8) tyčového držáku (4) je vytvořen zápich (21), do něhož zasahuje pojistná kulička (22) s přítlakem pružinky (23) opřené o opěrný šroubek (24).
8. 8. Nástrojová jednotka podle některého z nároků laž7, vyznačená tím, že první okraj (26) stupnice (13) je naproti odečítací rysce (12) právě při takovém natočení tyčového držáku (4) kolem osy (O₂), kdy řezný břit leží v rovině určené osami (Oj a O₂) a druhý okraj (27) stupnice (13) je naproti odečítací rysce (12) právě po pootočení tyčového držáku (4) o 180°.

   -4CZ 13344 Ul
9. 9. Nástrojová jednotka podle některého z nároků laž8, vyznačená tím, že na obvodu čelní části (33) upínací hlavice (1) je zhotovena alespoň jedna závitová díra (34), pro případné uložení vyvažovacího šroubu (35) z těžkého kovu, a na horní části (36) hydraulického upínače (7) je upravena alespoň jedna díra (37) se závitem, pro případné uložení kompenzačního

   5 šroubu (3 8) z těžkého kovu. “
10. 10. Nástrojová jednotka podle nároku 9, vyznačená tím, že v případě použití maloprůměrového tyčového držáku (4) je závitová díra (34) uzavřena vložkou (39) z lehkého materiálu a díra (37) je uzavřena lehkou vložkou (40).