CZ2021594A3

CZ2021594A3 - Machining tool

Info

Publication number: CZ2021594A3
Application number: CZ2021-594A
Authority: CZ
Inventors: Jindřich Sýkora; Jindřich Ing. Sýkora; Luboš Kroft; Kroft Luboš Ing., Ph.D.
Original assignee: Západočeská Univerzita V Plzni
Priority date: 2021-12-23
Filing date: 2021-12-23
Publication date: 2023-03-29
Also published as: CZ309545B6

Abstract

Nástroj pro obrábění sestává z nosiče (N) řezné destičky (D) a řezné destičky (D) upevněné v sedle (S) nosiče (N). Nosič (N) je opatřen alespoň jedním vývodem (V) řezné kapaliny směřujícím na čelo nebo na hřbet řezné destičky (D). Mezi sedlo (S) a řeznou destičku (D) je včleněna podložka (P) opatřená rozvodem (R) řezné kapaliny, jehož vstup navazuje na vývod (V) řezné kapaliny z nosiče (N) obráběcího nástroje. Podložka (P) je opatřena alespoň dvěma vývody (V') směřujícími na hřbet řezné destičky (D) a obsahuje výstupek (F), ze kterého vývody (V') vyúsťují.The machining tool consists of a carrier (N), a cutting insert (D) and a cutting insert (D) fixed in the seat (S) of the carrier (N). The carrier (N) is equipped with at least one outlet (V) of the cutting fluid directed to the face or the back of the cutting insert (D). Between the seat (S) and the cutting plate (D) is incorporated a pad (P) equipped with a distribution (R) of the cutting fluid, the inlet of which connects to the outlet (V) of the cutting fluid from the carrier (N) of the machining tool. The pad (P) is provided with at least two outlets (V') directed to the back of the cutting insert (D) and contains a protrusion (F) from which the outlets (V') emerge.

Description

Vynálezem nástroj pro obrábění sestávající z nosiče řezné destičky, a řezné destičky upevněné v sedle nosiče, přičemž nosič je opatřen alespoň jedním vývodem řezné kapaliny směřujícím na čelo nebo na hřbet řezné destičky.According to the invention, a machining tool consisting of a cutting insert carrier and a cutting insert fixed in the carrier seat, while the carrier is equipped with at least one cutting fluid outlet directed to the face or the back of the cutting insert.

Dosavadní stav technikyCurrent state of the art

Při obrábění většiny běžných konstrukčních materiálů nástroji s vyměnitelnými břitovými destičkami je nezbytné používat chlazení/mazání během procesu řezání. Čím jsou fyzikální a chemické vlastnosti obráběného materiálu vzhledem k jeho obrobitelnosti horší tím vyšší význam má vliv chlazení, přičemž během řezání vzniká teplo obecně vlivem tření ploch nástroje o obráběný materiál a dále plastickou deformací v místě vzniku třísky. Jeho odvod má pak stěžejní vliv na trvanlivost nástroje a na kvalitu obrobeného povrchu zejména ve smyslu jeho integrity. Systém chlazení má pozitivní účinky jednak ve smyslu samotného řezání, mazání, čištění a podobně.When machining most common structural materials with tools with replaceable inserts, it is essential to use cooling/lubrication during the cutting process. The worse the physical and chemical properties of the machined material relative to its machinability, the greater the importance of the effect of cooling, while heat is generated during cutting generally due to the friction of the tool surfaces against the machined material and further plastic deformation at the point of chip formation. Its removal then has a crucial effect on the durability of the tool and on the quality of the machined surface, especially in terms of its integrity. The cooling system has positive effects both in terms of cutting itself, lubrication, cleaning and the like.

Médium, zpravidla kapalina, se přivádí za standardního či zvýšeného tlaku, v praxi označován se jako vysokotlaké chlazení, při němž dochází k lepšímu průniku kapaliny mezi třísku a řeznou hranou nástroje. Ze stavu techniky je známé chlazení soustružnického nástroje kapalinou, kdy jednou z možností je vnitřní chlazení, kdy se řezná kapalina přivádí přes vřeteno či revolver obráběcího stroje vhodným kanálkovým systémem v nástroji k břitům, často prostřednictvím otvorů v zubových mezerách, kterými je přiváděno procesní médium přímo na hrot nástroje k břitu nástroje, a to zejména otvory v nosiči vyměnitelné břitové destičky tak, že je směřován přímo na řeznou hranu do místa řezu. Vyměnitelné řezné části mají v současné době nejčastěji podobu tzv. vyměnitelných břitových destiček. Destičky mají rozličné geometrické charakteristiky a obvykle jsou tvořeny plným materiálem s otvorem uprostřed sloužícím pro upínání do držáku. Destičky jsou nejčastěji vyráběny ze slinutých karbidů, CBN, PCBN či PCD a jsou opatřeny tenkou vrstvou. Používány jsou však rovněž další materiály, ze kterých je tvořena celá destička nebo pouze řezná hrana.The medium, usually a liquid, is supplied under standard or increased pressure, in practice it is referred to as high-pressure cooling, during which there is better penetration of the liquid between the chip and the cutting edge of the tool. It is known from the state of the art to cool a turning tool with a liquid, where one of the possibilities is internal cooling, where the cutting liquid is fed through the spindle or turret of the machine tool through a suitable channel system in the tool to the cutting edges, often through holes in the tooth gaps, through which the process medium is fed directly to the tip of the tool to the cutting edge of the tool, especially the holes in the carrier of the replaceable cutting insert so that it is directed directly to the cutting edge in the place of the cut. Replaceable cutting parts are currently most often in the form of so-called replaceable cutting inserts. The plates have different geometrical characteristics and are usually made of solid material with a hole in the middle used for clamping into the holder. The inserts are most often made of cemented carbides, CBN, PCBN or PCD and are provided with a thin layer. However, other materials are also used, from which the entire plate or only the cutting edge is formed.

Chlazení řezné destičky je možno realizovat na její čelo a/nebo na její hřbet či zároveň. Chlazen čela i hřbetu je považováno jako nejkomplexnější alternativa, přičemž provedení chlazení závisí od konstrukčního uspořádání nosiče. Ze stavu techniky jsou známa řešení, která chlazení čela i hřbetu realizují pomocí doplňkových trysek, které se navazují na přívod chladicího media a směřují na čelo či hřbet či na čelo a hřbet řezní destičky zároveň. Takováto řešení jsou známa kupříkladu z dokumentu CZ 2020594 či EP 2873477 A1. Některá provedení vycházejí ze spisů WO 2012070046 A1, US 20160158855 A1 či CZ 2020-159, kdy je směřování chladicí kapaliny definováno konstrukcí samotné řezné destičky opatřené systémem vnitřních rozvod, které vyúsťují na čelo, hřbet či na čelo i hřbet řezné destičky zároveň. Ze stavu techniky je rovněž známo řešení popsané v EP 2873477, kde je hřbet řezné destičky chlazen bodově skrze vývod řezné kapaliny v podložce umístěné pod řeznou destičkou v nosiči nástroje, avšak toto řešení neumožňuje provedení efektivního chlazení hřbetu řezné destičky z důvodu vzdálenosti mezi hřbetem řezné destičky a vývodem řezné kapaliny. Ze spisu CZ 34848 U1 je známo řešení nástroje pro obrábění, uzpůsobený pro upnutí do obráběcího stroje, obsahující nosič řezné destičky, alespoň jednu řeznou destičku upevněnou v sedle nosiče a upínací trysku pro upnutí řezné destičky a zároveň pro přívod řezné kapaliny k řezné destičce, přičemž nosič je opatřen přívodem řezné kapaliny obsahujícím alespoň jedno vyústění řezné kapaliny, kdy k nosiči je připevnitelná uvedená upínací tryska opatřená alespoň jedním kanálkem pro přívod řezné kapaliny na čelo řezné destičky. Nástroj dále obsahuje doplňkovou trysku připevnitelnou k nosiči, přičemž v místě pro její připevnění nosič obsahuje druhé, spodní vyústění řezné kapaliny, přičemž připevnitelná doplňková tryska je opatřena alespoň jedním kanálkem navazujícím na spodní vyústění řezné kapaliny z nosiče a určeným pro přívodThe cutting insert can be cooled on its face and/or on its back or at the same time. The cooling of both the forehead and the back is considered to be the most complex alternative, while the execution of the cooling depends on the structural arrangement of the carrier. Solutions are known from the state of the art that implement cooling of the face and the back with the help of additional nozzles that connect to the supply of the cooling medium and are directed to the face or back or to the face and back of the cutting insert at the same time. Such solutions are known, for example, from document CZ 2020594 or EP 2873477 A1. Some designs are based on the documents WO 2012070046 A1, US 20160158855 A1 or CZ 2020-159, where the direction of the cooling liquid is defined by the design of the cutting insert itself, equipped with a system of internal distributions, which lead to the front, back or both the front and back of the cutting insert at the same time. A solution described in EP 2873477 is also known from the state of the art, where the back of the cutting insert is cooled at a point through the outlet of the cutting fluid in a pad located under the cutting insert in the tool carrier, but this solution does not allow effective cooling of the back of the cutting insert due to the distance between the back of the cutting insert and cutting fluid outlet. From the file CZ 34848 U1, a solution is known for a tool for machining, adapted for clamping in a machine tool, containing a cutting insert carrier, at least one cutting insert fixed in the carrier seat and a clamping nozzle for clamping the cutting insert and at the same time for supplying cutting fluid to the cutting insert, while the carrier is provided with a cutting fluid supply containing at least one cutting fluid outlet, where the specified clamping nozzle equipped with at least one channel for supplying cutting fluid to the face of the cutting insert can be attached to the carrier. The tool further includes an additional nozzle that can be attached to the carrier, and in the place for its attachment, the carrier contains a second, lower outlet for the cutting fluid, while the attachable additional nozzle is equipped with at least one channel connected to the lower outlet of the cutting fluid from the carrier and intended for supply

- 1 CZ 2021 - 594 A3 řezné kapaliny na hřbet řezné destičky. Pod sedlem je připevnitelná doplňková tryska. Tryska je opatřená soustavou kanálků a navazuje na spodní přívod. Vývod řezné kapaliny směřuje z kanálku na hřbet řezné destičky. Doplňková tryska je vyměnitelná a je k nosiči připevněna šroubem, který prochází tělesem doplňkové trysky do otvoru v nosiči opatřeným vnitřním závitem. Kanálky doplňkové trysky se směrem k vývodům zužují a v tomto konkrétním provedení jdou kanálky kruhového průřezu. Kanálky jsou cíleně směřovány na místa úběru třísky obráběného. Takovéto řešení je montážně náročné a vyžaduje dílčí operce spojené s vytvořením mj. stykové plochy pro připevnění doplňkové trysky ke spodnímu vývodu rozvodu řezné kapaliny.- 1 CZ 2021 - 594 A3 cutting fluid on the back of the cutting insert. An additional nozzle can be attached under the seat. The nozzle is equipped with a system of channels and connects to the lower supply. The outlet of the cutting fluid is directed from the channel to the back of the cutting insert. The additional nozzle is replaceable and is attached to the carrier with a screw that passes through the body of the additional nozzle into the hole in the carrier equipped with an internal thread. The channels of the additional nozzle narrow towards the outlets, and in this particular design, the channels are circular in cross-section. The channels are targeted to the points of chip removal of the machined material. Such a solution is difficult to assemble and requires partial operations associated with the creation of, among other things, a contact surface for attaching an additional nozzle to the lower outlet of the cutting fluid distribution.

Podstata vynálezuThe essence of the invention

Podstatou vynálezu je nástroj pro obrábění sestávající z nosiče řezné destičky, a řezné destičky upevněné v sedle nosiče, přičemž nosič je opatřen alespoň jedním vývodem řezné kapaliny směřujícím na čelo nebo na hřbet řezné destičky, kdy že mezi sedlo a řeznou destičku je včleněna podložka, přičemž podložka je opatřena rozvodem řezné kapaliny, jehož vstup navazuje na vývod řezné kapaliny z nosiče obráběcího nástroje, přičemž podložka je opatřena alespoň dvěma vývody směřujícími na hřbet řezné destičky, podložka obsahuje výstupek, ze kterého ústí vývody směřujícím na hřbet řezné destičky ve formě spáry. Podložka je opatřena výstupkem, ze kterého ústí vývod řezné kapaliny na hřbet řezné destičky, a to z co možná nejkratší vzdálenosti tak, aby se řezná kapalina dostala co nejblíže k místu řezu.The essence of the invention is a machining tool consisting of a cutting insert carrier, and a cutting insert fixed in the carrier seat, while the carrier is provided with at least one cutting fluid outlet directed to the front or back of the cutting insert, where a washer is incorporated between the seat and the cutting insert, while the pad is equipped with a cutting fluid distribution, the inlet of which connects to the outlet of the cutting fluid from the machining tool carrier, while the pad is equipped with at least two outlets directed to the back of the cutting insert, the pad contains a protrusion from which the outlets facing the back of the cutting insert exit in the form of a joint. The pad is equipped with a protrusion from which the outlet of the cutting fluid opens onto the back of the cutting insert, and this from the shortest possible distance so that the cutting fluid gets as close as possible to the cutting site.

Vyústění ve tvaru spáry umožňuje rovnoměrný řízený rozstřik chladicí kapaliny na celou délku řezného ostří/hrany destičky. Tento jev mám zásadní vliv zejména u destiček s velkým zaoblením ostří nebo u nástrojů pracující více směry, kde pokrytím celé délky využívaného ostří můžeme zásadně zvýšit živostnost.The gap-shaped outlet enables an even, controlled spray of the coolant over the entire length of the cutting edge/edge of the insert. This phenomenon has a major effect especially on inserts with a large edge rounding or on tools working in multiple directions, where by covering the entire length of the used edge we can fundamentally increase the liveliness.

Výhodné rovněž je, pokud spára má proměnlivý profil. Takové provedení umožňuje distribuci chladicí kapaliny s minimální průtočnou ztrátou na kritické oblasti břitové destičky o požadované intenzitě.It is also advantageous if the joint has a variable profile. Such a design enables the distribution of the cooling liquid with minimal flow loss to the critical areas of the insert with the required intensity.

Dále je výhodné, pokud je spára je členěná přepážkami z důvodu usměrnění toku chladicí kapaliny na břity břitové destičky.Furthermore, it is advantageous if the joint is divided by partitions in order to direct the flow of the cooling liquid to the edges of the insert.

Dále je výhodné, pokud, je vývod rozvodu řezné kapaliny v podložce je ve formě alespoň jednoho geometrického tvaru, součet, jehož vnitřních úhlů je 180°. Výhody skýtá i provedení, kdy je vývod rozvodu řezné kapaliny v podložce je ve formě alespoň jednoho geometrického tvaru, součet, jehož vnitřních úhlů je 360°. Možnost výroby výstupního kanálu v různých geometrických provedeních má zásadní vliv na funkcionalitu pro různé technologické použití nástrojů a jejich funkčnost.Furthermore, it is advantageous if the cutting fluid distribution outlet in the pad is in the form of at least one geometric shape, the sum of whose internal angles is 180°. Advantages are also provided by the design where the cutting fluid distribution outlet in the pad is in the form of at least one geometric shape, the sum of whose internal angles is 360°. The possibility of producing an output channel in different geometric designs has a fundamental effect on the functionality for different technological uses of the tools and their functionality.

Výhodné je, pokud se rozvody řezné kapaliny v podložce se směrem k vývodu zužují, za stabilního tlaku se zmenšujícím se průměrem získává kapaliny vyšší kinetickou rychlost a díky tomu je zajištěno cílený průtok řezné kapaliny pro konkrétní operaci konkrétním nástrojem.It is advantageous if the distribution of the cutting fluid in the pad narrows towards the outlet, under stable pressure with a decreasing diameter, the fluid acquires a higher kinetic speed and thanks to this, a targeted flow of the cutting fluid for a specific operation with a specific tool is ensured.

Výhodné rovněž je, pokud se rozvody řezné kapaliny v podložce jsou zakřiveny, čímž je zajištěna požadovaná orientace směřování řezné kapaliny. Díky postupnému zakřivení nedochází k turbulentnímu víření a proudění směrem k výstupu je hladké, čímž nedochází k tlakovým a rychlostním ztrátám.It is also advantageous if the distributions of the cutting fluid in the pad are curved, which ensures the required orientation of the direction of the cutting fluid. Due to the gradual curvature, there is no turbulent swirling and the flow towards the outlet is smooth, thus preventing pressure and velocity losses.

Toto řešení oproti CZ 34848 U1 přináší výhody jednak v materiální (hmotnostní) a výrobní úspoře spojené s výrobou trysky a rovněž s náročnou výrobou samotného nosiče, obsahující přívodní kanál ústící v oblasti pod sedlem nosiče, kde mj. styková plocha musí být opracována z důvodu těsného připojení trysky (drsnost a přesnost plochy). Styková plocha mezi lůžkem řezné destičky v nosiči a řezným nástrojem, mezi které je podle předkládaného vynálezu umístěna podložka s výstupem, musí být vytvořena v obou případech. Odpadá tedy minimálně jedna dílčí výrobní operace a rovněžCompared to CZ 34848 U1, this solution brings advantages both in terms of material (weight) and production savings associated with the production of the nozzle, as well as with the demanding production of the carrier itself, containing the supply channel opening in the area under the seat of the carrier, where, among other things, the contact surface must be machined due to tight nozzle connection (surface roughness and accuracy). The contact surface between the bed of the cutting insert in the carrier and the cutting tool, between which according to the present invention a washer with an outlet is placed, must be created in both cases. So at least one sub-production operation is eliminated as well

- 2 CZ 2021 - 594 A3 není nutná montáž trysky a seřízení pomocí upínacích elementů s ohledem na těsnost apod.- 2 CZ 2021 - 594 A3 installation of the nozzle and adjustment using clamping elements with regard to tightness etc. is not necessary.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Na obr. 1 je znázorněn celkový izometrický pohled na nástroj na obrábění, na obr. 2 je znázorněn celkový izometrický pohled na nástroj na obrábění s vyznačením vnitřního rozvodu řezné kapaliny. Na obr. 3 je znázorněn pohled na nástroj v řezu, na obr. 4 je znázorněno sedlo v nosiči nástroje. Na obr. 5 je znázorněn pohled na podložku včetně vnitřního provedení rozvodu řezné kapaliny, na obr. 6, obr. 7, obr. 8 a obr. 9 je znázorněno variantní provedení podložek.Fig. 1 shows a general isometric view of the machining tool, Fig. 2 shows a general isometric view of the machining tool with the marking of the internal distribution of the cutting fluid. Fig. 3 shows a sectional view of the tool, Fig. 4 shows the seat in the tool carrier. Fig. 5 shows a view of the washer including the internal design of the cutting fluid distribution, Fig. 6, Fig. 7, Fig. 8 and Fig. 9 show a variant design of the washers.

Příklady uskutečnění vynálezuExamples of implementation of the invention

Nástroj pro obrábění sestává z nosiče N řezné destičky D, a řezné destičky D, která je upevněná v sedle S nosiče N řezné destičky. Nosič N je opatřen dvěma vývody V řezné kapaliny. Na horní vývod V navazuje na vnitřní rozvod upínací trysky U, která slouží pro upnutí řezné destičky D a zároveň pro přívod řezné kapaliny k řezné destičce D. Upínací tryska U je k nosiči připevněna šrouby. Vývod V z upínací trysky U směřuje na čelo řezné destičky D. Mezi sedlo S a řeznou destičku D je včleněna podložka P. Řezná destička D i podložka P jsou opatřeny dvěma souosými otvory O k jejich připevnění do sedla S nosiče N řezné destičky šrouby. Podložka P je opatřena dvěma rozvody R řezné kapaliny, které jsou zakřiveny a obklopují otvory O pro šrouby v podložce P. Rozvody R řezné kapaliny v podložce P se směrem k vývodu V' zužují. Jeden konec rozvodu R řezné kapaliny navazuje na dolní vývod V řezné kapaliny z nosiče N. Vývod V řezné kapaliny prochází skrze lůžko L řezné destičky D. Lůžko L se nachází v sedle S nosiče N. Podložka P je opatřena dvěma vývody V' rozvodu R řezné kapaliny směřujícími na hřbet řezné destičky D. Tyto vývody V' vyúsťují výstupkem F podložky P.The machining tool consists of the carrier N of the cutting insert D, and the cutting insert D, which is fixed in the seat S of the carrier N of the cutting insert. The carrier N is equipped with two cutting fluid outlets V. The upper outlet V connects to the internal distribution of the clamping nozzle U, which is used for clamping the cutting insert D and at the same time for supplying cutting fluid to the cutting insert D. The clamping nozzle U is attached to the carrier with screws. The outlet V from the clamping nozzle U points to the face of the cutting insert D. A washer P is inserted between the seat S and the cutting insert D. Both the cutting insert D and the washer P are provided with two coaxial holes O for their attachment to the seat S of the cutting insert carrier N with screws. The pad P is provided with two distributions R of the cutting fluid, which are curved and surround the holes O for the screws in the pad P. The distributions R of the cutting fluid in the pad P taper towards the outlet V'. One end of the distribution R of the cutting fluid connects to the lower outlet V of the cutting fluid from the carrier N. The outlet V of the cutting fluid passes through the bed L of the cutting insert D. The bed L is located in the seat S of the carrier N. The pad P is equipped with two outlets V' of the distribution R cutting fluids directed to the back of the cutting insert D. These outlets V' exit through the projection F of the pads P.

Řezná kapalina prochází nosičem N řezné destičky skrze vývod V z upínací trysky U a směřuje na čelo řezné destičky a vývodem V' z podložky P zároveň směřuje na hřbet řezné destičky D.The cutting fluid passes through the carrier N of the cutting insert through the outlet V from the clamping nozzle U and is directed to the face of the cutting insert and through the outlet V' from the pad P at the same time it is directed to the back of the cutting insert D.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Nástroj popsaný podle technického řešení nalézá své uplatnění zejména v konstrukci nástrojů třískové obrábění.The tool described according to the technical solution finds its application mainly in the construction of chip machining tools.

Claims

1. A machining tool consisting of a carrier (N) of a cutting insert (D) and a cutting insert (D) fixed in a seat (S) of the carrier (N), wherein the carrier (N) is provided with at least one outlet (V) of the cutting fluid directed to face or on the back of the cutting insert (D), when a pad (P) is inserted between the seat (S) and the cutting insert (D), while the pad (P) is equipped with a distribution (R) of the cutting fluid, the inlet of which is connected to the outlet (V ) cutting fluid from the carrier (N) of the machining tool, while the pad (P) is equipped with at least two outlets (V') directed to the back of the cutting insert (D), characterized by the fact that the pad contains a protrusion (F) from which the outlets exit (V') pointing to the back of the cutting insert (D).

2. Tool for machining according to claim 1, characterized in that the outlets (V') are in the form of a joint ^(s) .

3. Tool for machining according to claim 2, characterized in that the joint (s) has a variable profile.

4. Tool for machining according to claim 2 or 3, characterized in that the joint (s) is divided by partitions (p).

5. Tool for machining according to claim 2, 3 or 4, characterized in that the shape of the joint (s) is in the form of at least one geometric shape, the sum of its internal angles being 180°.

6. Tool for machining according to claim 2, 3 or 4, characterized in that the shape of the joint (s) is in the form of at least one geometric shape whose sum of internal angles is 360°.

7. Machining tool according to claim 1, 2, 3, 4, 5 or 6, characterized in that the distributions (R) of the cutting fluid in the pad (P) narrow towards the outlet (V').

8. Tool for machining according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7, characterized in that the distributions (R) of the cutting fluid in the pad (P) are curved.