CZ16538U1 - Nástroj pro přesné vystružování zejména slepých děr středních průměrů - Google Patents

Description

Technické řešení se týká nástroje pro přesné vystružování zejména slepých děr středních průměrů, sestávajícího z upínací hlavice upravené pro upnutí v upínacím prostředku vřetena obráběcího stroje, řezné hlavice a dříku nacházejícím se mezi upínací hlavou a řeznou hlavicí, která je opatřena alespoň dvěma podélnými řeznými břity, na něž navazují řezné čelní břity a je také opatřena alespoň dvěma podélně vodícími fazetkami a přitom řezné břity jsou vytvořeny na řezných destičkách zhotovených alespoň z části řezných materiálů určených pro vysoké řezné rychlosti, k nimž patří především kubický nitrid bóru, polykrystal diamantu, řezná keramika a cermety, přičemž v upínací hlavici je provedena centrální díra, na kterou je napojen alespoň jeden podélný kanálek v dříku pro přívod chladicího a mazacího média do řezné hlavice.

Dosavadní stav techniky

V mnoha případech vystružování děr zejména na moderních obráběcích centrech lze výrazně zvýšit produktivitu přesného dokončování děr uplatněním řezných materiálů určených pro obrábění vysokými řeznými rychlostmi s relativně dlouhou trvanlivostí řezných břitů. K těmto řezným materiálům patří především kubický nitrid boru, polykrystaly diamantu, řezná keramika a cermety. Vzhledem k poměrně vysoké ceně těchto materiálů a jejich obtížnému opracování bývá řezná část výstružníku zpravidla opatřena jen malými řeznými plátky, které jsou zhotovené z některého z uvedených materiálů, což se týká především kubického nitridu boru a polykrystalů diamantu. Tyto plátky se pak nachází jen na čele řezné části v těch místech, ve kterých dochází k řezání vystružovaného materiálu. Uvedené plátky z výkonných řezných materiálů bývají nejčastěji vsazeny do přední části řezných destiček ze slinutého karbidu, které jsou k tělesu řezné hlavice upevněny mechanicky šroubovým spojem, případně připájeny. Hlavní nevýhodou mechanického upevnění řezných destiček je nutnost velmi přesného seřízení nástroje po výměně řezných destiček. Toto seřízení si však vyžaduje použití speciálních přípravků, je pracné a je k tomu potřeba zaškolenou a velmi kvalifikovanou obsluhu, což je značně nevýhodné především pro velkosériovou a hromadnou výrobu. V případech, kdy jsou popsané kombinované řezné destičky připájeny k tělesu řezné hlavice, nebo tomuto tělesu jsou připájeny malé destičky zhotovené přímo z některého z uvedených výkonných řezných materiálů, je vzhledem k vysoké ceně upínací hlavice upravené pro přesné upnutí ve vřetenu obráběcího stroje, potom nutné zajistit po opotřebení řezných břitů vyměnitelnost celé řezné hlavice, případně i s dříkem, který se nachází mezi ní a upínací hlavicí. Jedním z využívaných řešení s uvedenou koncepcí je vyměnitelná řezná hlavice, která je upevněna šroubovým spojem k dříku a je přitom polohována centrovacím kuželem řezné hlavice a jejím horním čelem, jenž dosedá na čelo dříku. Dalším obdobným využívaným řešením je provedení, u kterého je vyměnitelná řezná hlavice spojená spolu s dříkem, jehož upínací část je upnuta v hydraulickém upínači upínací hlavice, neboje tato upínací část dříku uložena v upevňovací díře upínací hlavice s přesahem tepelného upínání. U obou výše popsaných řešení je pro potřebnou ekonomickou efektivnost nutno zvýšit životnost vyměnitelné části nástroje tím, že po otupení řezných břitů se u výrobce těchto nástrojů, jejich vyměnitelné části renovují. Nevýhodou takového řešení je logistická náročnost recyklace řezných hlavic zejména u velkosériové a hromadné strojírenské výroby.

Je známé také řešení pouze pro jedno nasazení řezné hlavice pro vystružování děr tak, že tato hlavice se po otupení řezných břitů již dále nepoužívá, tedy se nepřeostřuje a nahradí se novou a v podstatě levnou hlavicí. U tohoto řešení je k tělesu řezné hlavice připájena jedna řezná a dvě podélně vodicí destičky. Toto těleso řezné hlavice je tvořeno ocelovým kroužkem, který je vyměnitelně a s přesahem tepelného upínání nasazen v podstatě v celé své délce na upínací čep ze slinutého karbidu, jenž je současně upevněn v dříku nástroje. Nevýhodou je nízká produktivita jednobřitého nástroje. Podstatnou nevýhodou zejména při využití této koncepce pro vícebřité nástroje je zhoršení rozměrové přesnosti vystružených děr v důsledku rozepnutí řezné hlavice po

-1 CZ 16538 Ul jejím tepelném upnutí, když tato změna je nahodilá v rámci součtu výrobních tolerancí upínacího čepu dříku a upínací díry v tělese řezné hlavice.

Pří vystružování děr vysokou řeznou rychlostí vzniká značné množství tepla, a proto je třeba zajistit účinné chlazení především tepelně namáhaných řezných částí nástroje, což je problema5 tické zejména při vystružování slepých děr. Vzhledem k obvodovému rozptylu a zpomatení zpětných proudů chladicí kapaliny je třeba zvýšit hlavně vydatnost centrálního přívodu této kapaliny před čelo nástroje. Takové opatření potom u výše uvedených'řešení zvyšuje cenu hlavně výměnných řezných částí nástroje.

Podstata technického řešení

Výše uvedené nevýhody do značné míry odstraňuje technické řešení, jehož podstata spočívá v tom, že upínací hlavice a na ni navazující dřík ve tvaru dříkové objímky jsou tvořeny ocelovým monoblokem, v jehož přední části je upravena upevňovací díra, v níž je s přesahem uložena spojovací tyč z pevného materiálu s menší tepelnou roztažnosti, než je tepelná roztažnost oceli a tato spojovací tyč je vyložena z dříkové objímky a tvoří tak upevňovací stopku dříku uloženou s přesahem ve spojovací díře řezné hlavice, jejíž těleso je tvořeno ocelovou trubkou, ke které jsou připájeny řezné destičky, jenž jsou kratší, než je vzdálenost čela upevňovací stopky od předního čela řezné hlavice.

Další doplňující podstatou je, že podélně vodicí fazetky jsou vytvořeny jako užší válcové fazetky na hřbetech všech a nebo alespoň tří řezných břitů, které jsou v podstatě rovnoměrně rozmístěny na obvodu řezné hlavice.

K tomu doplňkovou podstatou je, že počet řezných břitů je liché číslo.

Doplňující variantní podstatou je, že podélně vodicí fazetky jsou dvě a jsou tvořeny širšími podélně opěrnými ploškami, které jsou vytvořeny na vodicích destičkách zhotovených alespoň z části z některého z otěruvzdomých materiálů, k nimž patří zejména kubický nitrid boru, poly25 krystal diamantu, řezná keramika a cermety, přičemž řezné břity jsou alespoň dva a jsou rozmístěny na druhé polovině obvodu řezné hlavice, když na první polovině obvodu řezné hlavice jsou rozmístěny obě podélně opěrné plošky, které vůči ose řezné hlavice spolu svírají úhel v rozmezí 70° až 140° a válcové fazetky na hřbetech řezných břitů jsou velmi úzké (v rozmezí 0,07 až 0,15 mm)

Jinou doplňující podstatou je, že alespoň jedna podélně opěrná ploška je vůči ose řezné hlavice protilehlá jednomu z řezných břitů.

Variantní doplňující podstatou je, že každá podélně opěrná ploška je protilehlá jednomu ze dvou řezných břitů.

Jinou doplňkovou podstatou je, že podélný kanálek v dříku je tvořen středovou dírou, která je alespoň dvěma příčnými dírami propojena s vnitřním zápichem v tělese řezné hlavice a z tohoto vnitřního zápichu vedou až na přední čelo tělesa řezné hlavice rozvodné dírky.

Variantní doplňkovou podstatou je, že alespoň tři podélné kanálky v dříku jsou tvořeny povrchovými drážkami vyústěnými do spojovací díry řezné hlavice.

Další variantní doplňující podstatou je, že všechny podélné kanálky v dříku jsou vyústěny do spojovací díry řezné hlavice a na tuto spojovací díru navazuje slepá díra v tělese řezné hlavice a přitom z této slepé díry jsou vedeny rozvodné kanálky vyústěné těsně před řeznými břity a podélně opěrnými ploškami a kanálkové osy rozvodných kanálků jsou přitom mimoběžné vůči ose řezné hlavice.

Přehled obrázků na výkrese

Technické řešení je blíže osvětleno pomocí výkresu, kde na obr. 1 je znázorněno příkladné provedení technického řešení v řezu rovinou A-A z obr. 2 a na obr. 2 je toto příkladné provedení v

-2CZ 16538 Ul řezu rovinou B-B z obr. 1. Jiné příkladné provedení je na obr. 3 v částečném řezu rovinou C-C z obr. 4 a na obr. 4 v řezu rovinou D-D z obr. 3. Variantní příkladné provedení je znázorněno na obr. 5 v řezu rovinou E-E z obr. 7, na obr. 6 v řezu rovinou F-F z obr. 5 a na obr. 7 v řezu rovinou G-G z obr. 5.

Příklady provedení technického řešení

Příkladné provedení technického řešení podle obr. 1 a 2 sestává z upínací hlavice i upravené pro upnutí v neznázorněném upínacím prostředku vřetena obráběcího stroje, řezné hlavice 2 a dříku 3 nacházejícím se mezi upínací hlavicí i a řeznou hlavicí 2, která je opatřena pěti podélnými řeznými břity 4, na něž navazují řezné čelní břity 5. Na hřbetech 6 řezných břitů 4 jsou upraveny ío úzké válcové fazetky 7, které tvoří podélně vodicí fazetky 8. Přitom řezné břity 4, 5 jsou vytvořeny na řezných destičkách 9 z kubického nitridu boru, ale mohou také být alespoň z části z polykrystalu diamantu, cermetu nebo řezné keramiky, a to podle materiálu vystružované součásti.

Upínací hlavice I a na ni navazující dřík 3 ve tvaru dříkové objímky 10 jsou tvořeny ocelovým monoblokem li, v jehož přední části 12 je upravena upevňovací díra 13, v níž je s přesahem uložena spojovací tyč J4 zhotovená ze slinutého karbidu, která je vyložena z dříkové objímky JO a tvoří tak upevňovací stopku 15 uloženou s přesahem ve spojovací díře 16 řezné hlavice 2, jejíž těleso 17 je tvořeno ocelovou trubkou 18. K této trubce 18 jsou připájeny řezné destičky 9, které jsou kratší, než je vzdálenost čela 19 upevňovací stopky 15. od předního čela 20 řezné hlavice 2. Pro přívod chladicího a mazacího média je v upínací hlavici 1 provedena centrální díra 21 a ve spojovací tyči 14 je zhotovena středová díra 22, jenž tak tvoří podélný kanálek 23 v dříku 3. Středová díra 22 je dvěma příčnými dírami 24 propojena s vnitřním zápichem 25 v tělese 17 řezné hlavice 2. Z tohoto vnitřního zápichu 25 vedou až na přední čelo 20 řezné hlavice 2 rozvodné dírky 26.

Příkladné provedení technického řešení podle obr. 3 a 4 sestává z neznázoměné upínací hlavice, dříku 3 a řezné hlavice 2, na níž jsou podélně vodicí fazetky 8 tvořeny širšími podélně opěrnými ploškami 27, které jsou vytvořeny na dvou vodicích destičkách 28 zhotovených z kubického nitridu boru a připájených k tělesu J/7 řezné hlavice 2. Ve variantních provedeních mohou být vodicí destičky 28 zhotoveny z jiného otěruvzdomého materiálu, například polykrystalu diamantu, řezné keramiky a cermetu. Přitom řezné břity 4, 5 jsou dva a jsou rozmístěny na druhé polovině obvodu řezné hlavice 2, když na první polovině tohoto obvodu jsou rozmístěny podélně opětné plošky 27, které vůči ose Oj řezné hlavice 2 spolu svírají úhel v rozmezí 70° až 140° a válcové fazetky 7 na hřbetech 6 řezných břitů 4 jsou velmi úzké v rozmezí 0,07 až 0,15 mm. Středová díra 22 ve spojovací tyči 14 je vyústěna do spojovací díry 29 řezné hlavice 2 a na tuto spojovací díru 29 navazuje slepá díra 30, z níž jsou vedeny rozvodné kanálky 31 vyústěné těsně před řeznými břity 4 a podélně opěrnými ploškami 27 a kanálkové osy O2 rozvodných kanálků 31 jsou přitom mimoběžné vůči ose Oj řezné hlavice 2. Tyto dvě kanálkové osy O₂ přitom směřují na břitová čela 32 v místě přechodu řezných čelních břitů 5 na podélné řezné břity 4 a další dvě kanálkové osy O? směřují na náběhové hrany 33 vodicích plošek 27. Do slepé díry 30 je dále vyústěna čelní dírka 34 se závitem 35, do kterého lze před vystružováním průchozích děr zašrou40 bovat uzavírací šroubek 36. Nesouměmé rozložení řezných břitů 4 vůči opěrným ploškám 27, které je výhodné při vystružování měkčích neželezných kovů řeznými destičkami 9 z polykrystalu diamantu, lze u nástrojů určených pro vystružování kalených ocelí kubickým nitridem boru nahradit souměrným rozložením řezných břitů 4 a opěrných plošek 27 podle obr. 7.

Příkladné provedení technického řešení podle obr. 5, 6, a 7 sestává z neznázoměné upínací hla45 více, dříku 3 a řezné hlavice 2, k jejímuž tělesu 17 jsou připájeny dvě řezné destičky 9 z kubického nitridu boru a na nich jsou upraveny řezné břity 4, na které navazují řezné čelní břity 5. Ve variantních provedeních mohou být řezné destičky 9 zhotoveny alespoň z části z polykrystalu diamantu nebo řezné keramiky, případně z cermetu. K tělesu 17 jsou dále připájeny dvě vodicí destičky 28 zhotovené rovněž z kubického nitridu boru případně polykrystalu diamantu nebo řezné keramiky a cermetu. Na vodicích destičkách 28 jsou vytvořeny podélně opěrné plošky 27. Po celé délce spojovací tyče 14 jsou provedeny tři drážky 37, které tvoří podélné kanálky 23 pro

-3CZ 16538 Ul přívod chladicího a mazacího média. Spojovací tyč 14 vyložená z dříku 3 je uložena s přesahem ve spojovací díře 29 nacházející se v trubkovém tělese 17 řezné hlavice 2. Řezné břity 4 svírají vůči ose Oi řezné hlavice 2 úhel 90°. Přitom ke každému řeznému břitu 4 je vůči ose Ch protilehlá jedna ze dvou podélně opěrných plošek 27. Souměrné rozložení řezných břitů 4 vůči opěr5 ným ploškám 27, které je výhodné při vystružování kalených ocelí kubickým nitridem boru, lze u nástrojů určených pro vystružování měkčích materiálů zejména neželezných kovů polykrystaly diamantu nahradit nesouměmým rozložením řezných břitů 4 a opěrných plošek 27 znázorněných na obr. 4.

Hlavní výhodou nástrojů podle technického řešení je vedle vysoké produktivity vystružování děr ío nízká cena výměnné části nástroje - řezné hlavice 2 s trubkovým tělesem 17. Tato nízká cena při dostatečné trvanlivosti řezných břitů 4 zajišťuje ekonomicky efektivní využití takového nástroje bez nutnosti renovace řezných hlavic 2 u jejich výrobce. Výměnné řezné hlavice 2 jsou tedy určeny pro jednorázové výrobní nasazení, kdy po otupení řezných břitů 4 se řezná hlavice 2 zcela vyřadí a nahradí novou.

Nástroj podle technického řešení v příkladném provedení dle obr. 1 a 2 je určen pro velmi produktivní vystružování výhradně slepých děr. Nástroj lze s výhodou využít při vystružování děr, jenž mají alespoň v části své hloubky tvar mezikruží, když ve vystružované díře se nachází středový čep. U tohoto provedení vystružovacího nástroje je výhodná i skutečnost, že pokud v rámci předepsaných tolerancí je díra mírně kuželovitá např. při vystružování zušlechtěných ocelí o velké pevnosti, pak nástroj s lichým počtem zubů a ocelovým trubkovým tělesem 17, tuto kuželovitost vypruží bez předčasného otupení nebo dokonce rozdrcení řezných břitů 4, ke kterému dochází u řezných hlavic, jejichž těleso je zhotoveno ze slinutého karbidu nebo také, když jejich těleso není v čelní části tvořeno trubkou a když mají větší sudý počet v podstatě protilehlých řezných zubů.

Nástroj v provedení dle obr. 3 a 4 je v podstatě univerzální, protože jím lze vystružovat jak slepé tak i průchozí díry, u nichž je potom výhodné zaslepit vyplachovací čelní dírku 34 šroubkem 36. Přesně směrované a velmi intenzivní chlazení tepelně nejvíce exponovaných míst na břitových čelech 32 řezných břitů 4 a náběhových hranách 33 vodicích plošek 27 je zvlášť výhodné pro nástroje osazené polykiystaly diamantu s nižší tepelnou odolností.

Další výhodou v provedení dle obr. 3 a 4, 5, 6, a 7 je tímto nástrojem dosahovaná vyšší tvarová přesnost vy stražené díry.

Tato tvarová přesnost umožňuje snížit řezné odpory při vystružování a tím vlastně prodlužuje trvanlivost řezných břitů 4 a tedy i životnost jednorázově výměnných řezných hlavic 2. Uvedená tvarová přesnost vyšší než u klasického čtyř nebo šestibřitého provedení umožňuje zvýšit posuv a zejména zvýšit jeho otáčky a to až na dvojnásobek ve srovnání s otáčkami vícebřitých výstružníků se stejným materiálem řezných destiček. Popsané dvoubřité řezné hlavice tedy mají srovnatelnou produktivitu jako šestibřité v klasickém provedení.

Nástroje dle technického řešení lze výhodně a s přínosy ve významných technickoekonomických parametrech uplatnit při dokončování přesných děr na moderních obráběcích centrech a dalších

CNC obráběcích strojích ve všeobecném strojírenství, zejména při velkosériové a hromadné výrobě automobilů, letadel, zbraní a hydraulických nebo pneumatických zařízení.

NÁROKY NA OCHRANU

Claims (9)

1. nací hlavice (1) upravené pro upnutí v upínacím prostředku vřetena obráběcího stroje, řezné hla45 více (2) a dříku (3) nacházejícím se mezi upínací hlavou (1) a řeznou hlavicí (2), která je opatřena alespoň dvěma podélnými řeznými břity (4), na něž navazují řezné čelní břity (5) a je také

   -4CZ 16538 Ul opatřena alespoň dvěma podélně vodicími fazetkami (8) a přitom řezné břity (4, 5) jsou vytvořeny na řezných destičkách (9) zhotovených alespoň z části z některého z řezných materiálů určených pro vysoké řezné rychlosti, k nimž patří především kubický nitrid bóru, polykrystal diamantu, řezná keramika a cermety, přičemž v upínací hlavici (1) je provedena centrální díra (21),

   5 na kterou je napojen alespoň jeden podélný kanálek (23) v dříku (3) pro přívod chladicího a mazacího média do řezné hlavice (2), vyznačený tím, že upínací hlavice (1) a na ni navazující dřík (3) ve tvaru dříkové objímky (10) jsou tvořeny ocelovým monoblokem (11), v jehož přední části (12) je upravena upevňovací díra (13), v níž je s přesahem uložena spojovací tyč (14) z pevného materiálu s menší tepelnou roztažností než je tepelná roztažnost oceli a tato spoio jovací tyč (14) je vyložena z dříkové objímky (10) a tvoří tak upevňovací stopku (15) dříku (3) uloženou s přesahem ve spojovací díře (16) řezné hlavice (2) jejíž těleso (17) je tvořeno ocelovou trubkou (18), ke které jsou připájeny řezné destičky (9), jenž jsou kratší, než je vzdálenost čela (19) upevňovací stopky (15) od předního čela (20) řezné hlavice (2).
2. 2. Nástroj podle nároku 1, vyznačený tím, že podélně vodicí fazetky (8) jsou vytvo15 řeny jako užší válcové fazetky (7) na hřbetech (6) všech a nebo alespoň tří řezných břitů (4), které jsou v podstatě rovnoměrně rozmístěny na obvodu řezné hlavice (2).
3. 3. Nástroj podle nároku 2, vyznačený tím, že počet řezných břitů (4) je liché číslo.
4. 4. Nástroj podle nároku 1, vyznačený tím, že podélně vodicí fazetky (8) jsou dvě a jsou tvořeny širšími podélně opěrnými ploškami (27), které jsou vytvořeny na vodicích destič20 kách (28) zhotovených alespoň z části z některého z otěruvzdomých materiálů, k nimž patří zejména kubický nitrid boru, polykrystal diamantu, řezná keramika a cermety, přičemž řezné břity (4) jsou alespoň dva a jsou rozmístěny na druhé polovině obvodu řezné hlavice (2), když na první polovině obvodu řezné hlavice (2) jsou rozmístěny obě podélně opěrné plošky (27), které vůči ose (Oi) řezné hlavice (2) spolu svírají úhel v rozmezí 70° až 140° a válcové fazetky (7) na

   25 hřbetech (6) řezných břitů (4) jsou velmi úzké.
5. 5. Nástroj podle nároku 4, vyznačený tím, že alespoň jedna podélně opěrná ploška (27) je vůči ose (Oi) řezné hlavice (2) protilehlá jednomu z řezných břitů (4).
6. 6. Nástroj podle nároku 5, vyznačený tím, že každá podélně opěrná ploška (27) je protilehlá jednomu ze dvou řezných břitů (4).

   30
7. 7. Nástroj podle některého z nároků 1 až 6, vyznačený tím, že podélný kanálek (23) v dříku (3) je tvořen středovou dírou (22), která je alespoň dvěma příčnými dírami (24) propojena s vnitřním zápichem (25) v tělese (17) řezné hlavice (2) a z tohoto vnitřního zápichu (25) vedou až na přední čelo (20) tělesa (17) řezné hlavice (2) rozvodné dírky (26).
8. 8. Nástroj podle některého z nároků 1 až 6, vyznačený tím, že alespoň tři podélné

   35 kanálky (23) v dříku (3) jsou tvořeny povrchovými drážkami (37) vyústěnými do spojovací díry (29) řezné hlavice (2).
9. 9. Nástroj dle některého z nároků 1 až 6, vyznačený tím, že všechny podélné kanálky (23) v dříku (3) jsou vyústěny do spojovací díry (29) řezné hlavice (2) a na tuto spojovací díru (29) navazuje slepá díra (30) v tělese (17) řezné hlavice (2) a přitom z této slepé díry (30)

   40 jsou vedeny rozvodné kanálky (31) vyústěné těsně před řeznými břity (4) a podélně opěrnými ploškami (25) a kanálkové osy (O₂) jsou přitom mimoběžné vůči ose (Oi) řezné hlavice (2).

   1 výkres