CZ26155U1 - Nástrcná fréza s vymenitelnými nozi na drevo a drevené materiály - Google Patents

Description

Nástrčná fréza s vyměnitelnými noži na dřevo a dřevěné materiály

Oblast techniky

Technické řešení se týká nástrčné frézy s vyměnitelnými noži na obrábění dřeva a dřevěných materiálů, určené zejména na obrábění klínových spojů - například nekonečného vlisu.

Dosavadní stav techniky

Pro výrobu klínových spojů, zejména nekonečných spojů se v dřevozpracujícím průmyslu používá několik základních druhů fréz nebo frézovacích hlav.

Za prvé se jedná o frézy s pájenými nebo jinak pevně připojenými řeznými částmi, tj. destičkami. Tyto nástroje mohou mít připájeny, přilepeny či jinak napevno připevněny břitové části z tvrdokovu (HM) nebo rychlořezné oceli (HS). Každá takováto fréza obrábí několik profilů klínového spoje vedle sebe, v dané rozteči. Připájené řezné části mohou být buď složené z několika částí, nebo jsou vcelku, avšak fréza vždy obrábí několik roztečí klínového/nekonečného spoje - též zváno cink.

Nevýhodami těchto fréz je špatná obnovitelnost - při vylomení zubuje fréza v podstatě zničena, následná obnova je finančně náročná, protože se buď musí doplnit novým kusem, nebo repasovat, což navíc není vždy možné - záleží na rozsahu poškození. Na konci životnosti řezné části se frézy většinou zahazují, nebo se musí napájet, či jinak připevnit, nové břity - toto je časově i finančně náročné. Uvedené frézy mají málo odolná tělesa - u těchto nástrojů jsou tělesa většinou vyrobena ze základních tříd oceli a nejsou tepelně ani jinak upravována, proto nejsou odolná vůči opotřebení a snadno se nevhodným zacházením dají poničit. Další nevýhodou je nižší trvanlivost, obzvláště u pájených fréz, kdy při pájení dochází vlivem teploty potřebné k napájení řezných částí ke snížení jejich tvrdosti a tím i k značnému zkrácení jejich trvanlivosti, následně životnosti. Uvedené frézy je možné ostřit pouze jedním způsobem - nástroje se musí brousit celé, tedy těleso včetně nožů což vyžaduje manipulaci s větší masou. Tyto nástroje pracují naráz, frézy se pouze střídají v umístění řezných částí, což znamená, že při obrábění vniká do obrobku velká plocha najednou - to má za následek větší zatížení motorů, ložisek, hřídelí. U fréz s připevněnými řeznými částmi se při jejich přeostřování odbrušuje tvrdá řezná část společně s měkkým materiálem nosiče, tj. základního tělesa, čímž dochází k zanášení brousícího kotouče, ztrátě jeho účinnosti, takže je potřeba jej čistit, tzv. oživovat, orovnáváním, čímž dochází ke zkracování jeho životnosti.

Dále jsou známy frézovací kotouče s připevněnými řeznými částmi. Tyto nástroje jsou vždy silné dle dané rozteče, aby bylo možné je skládat do sestav potřebných pro obrábění různých výšek dřeva. Na tělo podobné pilovému kotouči jsou nejčastěji připájeny nebo jinak připevněny řezné části, které mohou být jak z HM tak HS.

Nevýhodami těchto nástrojů je jejich nekompaktnost, protože pro obrábění potřebné výšky profiluje zapotřebí vždy několik těles nad sebou. Díky jejich tenkým tělům, zpravidla 3,8mm, se tělesa „kroutí“ a celá sestava pak nedrží tvar. Výsledkem mohou být různě silné klíny/vlisy v materiálu, což komplikuje nebo zcela znemožňuje spojení dvou kusů do sebe. Další nevýhodou je jejich nízká tuhost, což způsobuje, že mezi jednotlivé kotouče se snadno vkliňují třísky nebo piliny, čímž dochází k vychýlení těles a tím pádem i k různě velkým klínům/vlisům v obrobku. Jednotlivé kusy obrobků se pak buď obtížně, nebo vůbec nedají spojit. Podstatnou nevýhodou je i špatná obnovitelnost, kdy je při vylomení zubu fréza v podstatě zničena. Následná obnova je finančně nebo časově náročná, protože se buď musí doplnit novým kusem, nebo repasovat záleží na rozsahu poškození. Na konci životnosti řezné části se frézy sice dají většinou repasovat, toto však nemusí být možné u celé používané sady. U těchto nástrojů jsou tělesa většinou vyrobena ze základních tříd oceli a nejsou tepelně ani jinak upravována, proto nejsou odolná vůči opotřebení a snadno se nevhodným zacházením dají poničit. Obzvláště u pájených nástrojů, je nižší trvanlivost. Při pájení dochází vlivem teploty potřebné k napájení řezných částí ke snížení jejich tvrdosti a tím i k značnému zkrácení jejich trvanlivosti, následně životnosti. U těchto

-1 CZ 26155 U1 nástrojů je možný pouze jeden způsob ostření - nástroje se musí brousit celé, tedy těleso včetně nožů což vyžaduje manipulaci s větší masou.

Rovněž jsou známy frézovací hlavy s vyměnitelnými břitovými destičkami nebo noži. Tyto frézovací hlavy sestávají vždy z těla frézy a mechanicky upevňovaných břitových destiček nebo nožů, tj. řezných částí, které jsou v tělech usazeny různými způsoby dle výrobce. Pokud jsou v tělesech připevněny břitové destičky, tak vždy obsahují několik roztečí klínového/nekonečného spoje vedle sebe, pokud jsou v tělesech upevňovány jednotlivé nože, pak jsou pouze vyskládány vedle sebe a plní funkce stejně jako břitové destičky, jen rozděleně na několik částí.

Při vylomení „zoubku“ na břitové destičce se tato musí vyměnit celá. Nástroje musí existovat v několika různých šířkách, aby bylo možné je skládat do sad dle požadované výšky spoje, protože základní frézy obrábějí většinou 8 „zoubků“, tedy klínů dané rozteče, vedle sebe je nemožné z nich přesně poskládat jakýkoliv rozměr. Další nevýhodou je to, že pro výrobu zakrytých/ohraničených spojů, např. pro spárovku, je zapotřebí speciálních kotoučů a břitových destiček případně pájených nástrojů, které se musí umístit vždy na kraje sady a mezi ně se vkládá jedna nebo více fréz, různě silných, tak aby se co nejvíce přiblížily požadovanému rozměru výsledného spoje. Frézovací hlavy se skládají do sebe a dík?/ šířce jednotlivých destiček, nebo nožů, vniká do materiálu vždy minimálně jedna nebo více břitových destiček, nebo nožů v celé šířce najednou, což má za následek i větší řezný odpor, než kdyby do materiálu vnikaly jednotlivé „zoubky“ široké pouze jako jedna daná rozteč.

Podstata technického řešení

Výše uvedené nedostatky jsou do značné máry odstraněny nástrčnou frézou s vyměnitelnými noži na dřevo a dřevěné materiály, zejména pro obrábění klínových spojů, podle tohoto technického řešení. Jeho podstatou je to, že těleso frézy je na jedné čelní straně opatřeno lůžky pro vyměnitelné nože, umístěnými v alespoň dvou úrovních, přičemž jednotlivé úrovně jsou vždy navzájem posunuty o danou zubovou rozteč.

Lůžka jsou s výhodou po obvodě rozmístěna tak, že po sesazení alespoň dvou fréz do jedné sady jsou nože seřazeny do šroubovice. Těleso frézy je opatřeno zámkem pro nastavení nožů do rovnoměrné šroubovice nebo do zákrytu, přičemž zámky jsou umístěny tak, že vždy z jedné strany tělesa jedné frézovací hlavy zapadají do vybrání na opačné straně tělesa druhé frézovací hlavy.

Nože jsou do tělesa ve výhodném provedení připevněny pomocí šroubů, vždy jeden nůž do jednoho lůžka.

Konstrukce tohoto nástroje sestává z přesného tělesa frézy a vyměnitelných nožů, které mohou být z různých materiálů, například HS nebo HM, ale i různých tvarů, tj. profilů. Nože se do těles připevňují za pomoci šroubů, vždy jeden nůž do jednoho lůžka. Každé těleso sestává z několika lůžek umístěných v několika, nejméně dvou, úrovních přístupných vždy z jedné, a to stejné strany. Jednotlivé úrovně jsou vždy navzájem posunuty o danou rozteč, zároveň jsou lůžka po obvodě rozmístěna tak, aby jednak umožňovala osadit jednotlivé nástroje potřebným počtem zubů, tj. nožů na stejné pozici, zpravidla 2, 3, 4, 6 atd., ale zároveň tak, aby po sesazení několika nástrojů do jedné sady, bylo tyto nože možné seřadit do šroubovice.

Jednotlivá tělesa v sobě mají vyfrézovány zámky, které umožňují v sestavě jednoduše pouhým pootočením dosáhnout rovnoměrné šroubovice, ale zároveň pro usnadnění broušení je pootočením protisměrně lze seřadit tak, aby nože v jednotlivých frézách sady byly v zákrytu a přístup k nim tak byl co nejjednodušší.

Uvedené technické řešení umožňuje sesazení nástrojů tak, aby nože přicházely do řezu ve šroubovici. Řezný odpor je tak rozdělen na jednotlivé nože, které vnikají do materiálu jeden za druhým. U nástrojů tohoto technického řešení je díky vyměnitelnosti a rozměrové optimalizaci nožů, možné použít nejmodernější a nejvýkonnější materiály pro řezné části, tedy nože, a tím dosáhnout co nejlepší trvanlivosti ostří. Nože nepodléhají žádnému tepelnému ani jinak nevhodnému jevu, navíc je možné je celkem nenáročně ještě vylepšovat a chránit různými povrchovými úpra

-2CZ 26155 U1 vámi. Spolu s vyšší trvanlivostí a možnosti většího počtu přeostření, mají nástroje výrazně vyšší životnost, něž jakékoliv jiné nástroje. V jednotlivých frézovacích hlavách je totiž rychle a snadno možné měnit sady nožů, navíc opakovaně.

Nástroje podle tohoto technického řešení mají díky snadnějšímu pronikání do materiálu znatelně nižší energetické nároky, zejména pokud se týká spotřebované elektrické energie při obrábění. Další výhodou jsou nižší hlukové emise, protože nástroje tohoto technického řešení jsou výrazně tišší než jiné nástroje. Nástroje zároveň vynikají klidnějším a plynulejším chodem. Oproti jiným nástrojům nekladou při řezu takový odpor a zatížení hnacího motoru není tak vysoké. Zároveň je možné jejich využití u strojů s motory s nižším výkonem.

Nástroje podle tohoto technického řešení jsou produktivnější a výkonnější než jiné dostupné nástroje. Předkládané řešení umožňuje pro dosažení požadované výšky obráběného materiálu poskládat přesně takové množství frézovacích hlav a hlavně nožů, kolik jich je nezbytně nutné, protože některé pozice v tělesech nemusejí být noži osazeny. Zároveň je možné přidávat do sestav nože po jednotlivých úrovních a tím rozšiřovat nebo zužovat sady vždy po jednotlivé dané rozteči. Předkládané řešení umožňuje použít stejné frézovací hlavy jak pro průběžné tak pro zakryté/ohraničené nekonečné spoje/vlisy - pouze za použití krajových nožů a zároveň umožňuje použití různých profilů, nebo velikostí spoje. Do stejných těles lze použít vždy jakékoliv nože shodné s danou roztečí.

Díky jednostrannému umístění nožů, umožňuje toto řešení použití vyššího počtu zubů v jednotlivých průměrech. Například je v tomto technickém řešení možné použít nástroj o průměru 160 mm jako Z4, kdy pro každou úroveň, tj. rozteč, jsou v nástroji umístěny čtyři nože. V této oblasti obráběcích nástrojů je běžné uvádět počet zubů jako počet částí obsahujících ostří, avšak ty bývají kvůli náročnosti profilu prostřídány, takže nástroje běžně označované jako Z4 fungují jako Z2 a při výpočtu posuvových rychlostí se s nimi musí počítat jako Z2. U tohoto technického řešení jsou pak nástroje označené jako Z4 skutečně Z4.

Nástroje podle tohoto technického řešení mohou být vyrobeny z kvalitních materiálů, které je navíc možné za použití dostupných technologií a procesů dále upravit a zlepšit tak jejich odolnost a tím i snížit vlivy na jejich opotřebení, současně i zvýšit jejich odolnost proti účinkům nesprávného zacházení

Objasnění obrázků na výkresech

Příkladná nástrčná fréza s vyměnitelnými noži na dřevo a dřevěné materiály, podle tohoto technického řešení bude podrobněji popsána na konkrétních příkladech provedení s pomocí přiložených výkresů, kde na obr. 1 je znázorněna příkladná fréza v axonometrickém pohledu shora s noži. Na obr. 2 je znázorněna tato fréza v axonometrickém pohledu shora bez nožů. Na obr. 3 je znázorněna v axonometrickém pohledu sada fréz v pohledu zdola. Na obr. 4 je znázorněna v axonometrickém pohledu sada fréz v pohledu shora. Na obr. 5 je znázorněna sada fréz v poloze pro broušení nožů. Na obr. 6 je znázorněno v axonometrickém pohledu další provedení frézy.

Příklady uskutečnění technického řešení

U příkladné nástrčné frézy s vyměnitelnými noži na dřevo a dřevěné materiály, zejména pro obrábění klínových spojů, je těleso 1 frézy na jedné čelní straně opatřeno lůžky 2 pro vyměnitelné nože 3, umístěnými v několika úrovních 4, přičemž jednotlivé úrovně 4 jsou vždy navzájem posunuty o danou zubovou rozteč. Lůžka 2 jsou po obvodě rozmístěna tak, že po sesazení alespoň dvou fréz do jedné sady jsou nože 3 seřazeny do šroubovice. Těleso 1 frézy je opatřeno zámkem 5 pro nastavení nožů 3 do rovnoměrné šroubovice nebo do zákrytu, přičemž zámky 5 jsou umístěny tak, že vždy z jedné strany tělesa 1 jedné frézovací hlavy zapadají do vybrání na opačné straně tělesa 1 druhé frézovací hlavy. Nože 3 jsou do tělesa 1 připevněny pomocí šroubů 6, vždy jeden nůž 3 do jednoho lůžka 2.

Příkladné těleso 1 frézy pro řezný průměr 160 mm s počtem zubů Z=3, pro rozteč DIN 3,8 mm má činnou šířku tělesa 1 B = 4 x 3,8 = 15,2 mm. V tělese 1 je 12 lůžek 2 pro nože 3. Celková

-3CZ 26155 U1 šířka tělesa 1 a zrovna tak i frézy po osazení noži 3 je včetně zámků 5 na spodní straně 21,2 mm. Frézovací hlavy jsou upínány na hřídel stroje d = 50 mm a sevřeny přes upínací čela d = 75 mm.

V dalším provedení je těleso 1 frézy pro řezný průměr 250 mm s počtem zubů Z=6, pro rozteč DIN = 3,8 mm. Činná šířka tělesa 1 B = 4 x 3,8 = 15,2 mm. V tělese 1 je 24 lůžek 2 pro nože 3. Celková šířka tělesa 1 a zrovna tak i frézy po osazení noži 3 je včetně zámků 5 na spodní straně 21,2 mm. Frézovací hlavy jsou upínány na hřídel stroje d = 50 mm a sevřeny přes upínací čela d = 75 mm.

Ostření nástrojů se provádí buď ve svazku - tedy kompletní osazené frézy, nebo se nože 3 demontují z frézovacích hlav a ostří se v přípravku, eventuálně upnuté na magnetu a založené podpěrou.

Průmyslová využitelnost

Nástrčná fréza s vyměnitelnými noži podle tohoto technického řešení nalezne uplatnění zejména v dřevozpracujícím průmyslu, zejména pro obrábění klínových spojů.

Claims (4)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Nástrčná fréza s vyměnitelnými noži na dřevo a dřevěné materiály, zejména pro obrábění klínových spojů, vyznačující se tím, že těleso (1) frézy je na jedné čelní straně opatřeno lůžky (2) pro vyměnitelné nože (3), umístěnými v alespoň dvou úrovních (4), přičemž jednotlivé úrovně (4) jsou vždy navzájem posunuty o danou zubovou rozteč.
2. 2. Nástrčná fréza podle nároku 1, vyznačující se tím, že lůžka (2) jsou po obvodě rozmístěna tak, že po sesazení alespoň dvou těles (1) fréz do jedné sady jsou nože (3) seřazeny do šroubovice.
3. 3. Nástrčná fréza podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že těleso (1) frézy je opatřeno zámkem (5) pro nastavení nožů (3) do rovnoměrné šroubovice nebo do zákrytu, přičemž zámky (5) jsou umístěny tak, že vždy z jedné čelní strany tělesa (1) jedné frézy zapadají do vybrání na opačné čelní straně tělesa (1) druhé frézy.
4. 4. Nástrčná fréza podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se tím, že nože (3) jsou do tělesa (1) připevněny pomocí šroubů (6), vždy jeden nůž (3) do jednoho lůžka (2).