CZ286052B6

CZ286052B6 - Nástroj pro řezání vnitřních závitů

Info

Publication number: CZ286052B6
Application number: CZ952052A
Authority: CZ
Inventors: László Vilmányi; Lászlóné Vilmányi; Gábor Vilmányi; János Simon
Original assignee: László Vilmányi
Priority date: 1993-02-11
Filing date: 1993-03-31
Publication date: 1999-12-15
Also published as: FI953807A0; HU9300345D0; DE69322791D1; NO953130D0; DE69322791T2; HU214896B; RO112700B1; EP0683708A1; PL171417B1; NO953130L; KR960700852A; EP0683708B1; CZ205295A3; AU673826B2; NO303049B1; JPH08508683A; AU3903393A; ATE174831T1; WO1994017946A1; PL310121A1

Abstract

Nástroj pro řezání vnitřních závitů obsahuje pracovní část (1) opatřenou zaváděcí zkosenou částí (1b) a vodící částí (1s), uspořádanými na jednom konci stopky (Z), přičemž druhý konec stopky (Z) má s výhodou pravoúhlý průřez pro upevnění nástroje. Pracovní část (1) sestává z alespoň dvou řezných žeber (V), mezi nimiž jsou vytvořeny drážky (H), které procházejí alespoň podél těchto žeber (V).Šířka řezných žeber (V) má hodnotu nepřesahující 0,2 až 0,02 násobek vnějšího průměru (D) závitníku. Délka zkosené části (1b) pracovní části (1) je rovna nejméně polovině délky pracovní části (1) a zábřit (h) je proveden jako rovinná plocha s úhlem (.alfa.) podbroušení přesahujícím 5.sup.o.n., přičemž je s výhodou 15.sup.o.n..ŕ

Description

Vynález se týká nástroje pro řezání vnitřních závitů (závitníku), který vzhledem ke zvláštní konstrukci zvětšeného prostoru pro třísky a sníženému zatížení řezných žeber, je zejména vhodný pro řezání vnitřních závitů, s výhodou zvýšenou rychlostí, v rozsahu větších velikostí, zejména v rozsahu M12 až M68, resp. Cl až C3.

Dosavadní stav techniky

Je známo, že závitníky jsou vícebřité nástroje, kterými se řežou vnitřní závity v otvorech. Pro zjednodušení lze nástroj pro řezání závitů (závitník) považovat za šroub, na kterém jsou obrobeny drážky, aby se vytvořily řezné břity. Známý závitník má pracovní část opatřenou kuželovou částí a vodicí částí uspořádanou na jednom konci obvykle válcového dříku. Druhý konec dříku má s výhodou pravoúhlý průřez, který slouží k upevnění nástroje. Pracovní část má alespoň dvě řezná žebra a mezi těmito žebry jsou alespoň po délce řezných žeber vytvořeny drážky pro hromadění již odděleného materiálu a případně k přivedení chladícího a/nebo mazacího média.

Na řezání vnitřního závitu jsou kladeny dva základní požadavky: přesnost a produktivita. Jak je známo, přesnost se dosáhne na jedné straně přesností nástroje jako takového a na druhé straně pomocí přesného vedení nástroje. Přičemž produktivita se dosáhne zvýšením řezné rychlosti, která je však omezena vznikem tepla a třísek, které musí být v závislosti na výrobní rychlosti z otvoru odstraňovány. Je zřejmé, že těchto dvou vzájemně si odporujících požadavků musí být dosaženo současně: pracovní plocha závitníku musí být co možná největší, aby se jednak dosáhlo přesného vedení a snížení tření a jednak vznik tepla vyžaduje, aby činná řezná plocha byla co nejmenší. (Dr. Bakondi - Dr. Kardos: Manufacturing Technology díl I, str. 226 - Educational Publisher 1963).

Stav techniky je dobře popsán v odd. 6.3 Tap Drills v knize Mrs. L. Arató - M. Vági: Screw Threads. Táncsics Publisher, 1968, kde je uveden podrobný popis známých závitníků a jejich současného použití, spolu s jejich konstrukcí, geometrií a rozměry. Podle zmíněné publikace, je doporučená hodnota šířky řezného žebra (šířka zábřitu) 0,35 D v případě trojbřitého závitníku a 0,28 D v případě čtyřbřitého závitníku, kde D je vnější průměr závitníku. Podle literatury je hloubka břitu rovna průměru jádra d_t, který je na druhé straně rovný 0,4 až 0,5 D, ve skutečnosti bude hodnota průměru d_t jádra zvolena tak, aby byl prostor pro třísky co možná největší a aby byla současně stále ještě zachována potřebná pevnost. Jinak výzkumy ukázaly, že třísky nahromaděné v drážkách v důsledku nevhodného průřezu drážky mají za následek lom závitníku mnohem častěji než nedostatečná pevnost závitníku.

Je známo, že závitník má pracovní část opatřenou kuželovou částí a vodicí částí, uspořádanými na jednom konci dříku. Přesná volba délky těchto částí je velice podstatná. Délka kuželové části je vždy dána řeznými podmínkami. Délka kuželové části je různá např. v případě ručního nebo strojního řezání vnitřních závitů (závitníková sada), řezání vnitřních závitů v měkkém nebo tvrdém materiálu atd. Obecně lze říci, že v praxi jsou užívány závitníky s krátkou kuželovou částí a délka vodicí části převyšuje, často několikrát, délku kuželové části. Na základě uvedené literatury je podsoustružení břitů ve kuželové části závitníku absolutně nutné, přičemž není nutné a je přímo nevhodné ve vodicí části, s výjimkou obráběných nebo frézovaných vnitřních závitů matic, kdy se závitník při řezání závitů v matici nepohybuje vratně, a tak třísky nahromaděné v drážkách nemohou přeplnit prostor mezi zábřitem a opracovávanou plochou. Známá hodnota

- 1 CZ 286052 B6 úhlu podbroušení kuželové části je 10 až 12° v případě strojních závitníků a maticových závitníků a 6 až 8° v případě ručních závitníků.

Zajímavé řešení je popsáno v patentovém spisu HU 70 793, kde se střídavě odříznou boky následujících závitů na řezných žebrech, čímž se zabrání nahromadění třísek a zaseknutí závitníku. A tak břity závitníku lícují lehce a běží volně ve vytvářených závitech, zatímco dva boky závitů se střídavě odříznou jednou nebo druhou stranou břitů.

Řešení popsané v patentovém spisu DOS 36 43 744 je velmi vhodné pro použití zejména v případě závitníků určených pro přerovnání opotřebení vlivem běžného používání nebo pro řezání vnitřních závitů určených k pozinkování (tj. závitů neobvyklých rozměrů), kdy je vnější průměr závitníku měnitelný.

Závěrem lze konstatovat, že řezná rychlost, kterou lze u známých řešení dosáhnout, může být považována za identickou a rozměry závitníků lze rovněž považovat za tradiční (viz údaje o závitnících uvedené shora).

Předloženým vynálezem se dosáhne řešení, které umožňuje podstatně zvýšit řeznou rychlost ve srovnání s rychlostí používanou u známých tradičních řešení a kterou lze dosáhnout pomocí tradičních výrobních způsobů s použitím známých, nijak speciálních, základních materiálů a dále, toto řešení lze použít v širokém rozsahu velikostí a průměrů otvorů.

Byly prováděny pokusy, které ukázaly, že zvýšené tření mezi závitníkem a obrobkem a často zaseknutí nastane mezi vytvářenými třískami a povrchy závitníku a obrobku, spíše než přímo mezi závitníkem a povrchem obrobku. Byly rovněž provedeny pokusy, jak snížit tření, to je zatížení působící na břity během řezání vnitřního závitu. Bylo zjištěno, že, s překonáním dřívějších profesionálních předsudků, šířka řezných žeber může být výrazně zmenšena, až na 0,2 až 0,02 násobek vnějšího průměru D, aniž by byla podstatně ovlivněna pevnost závitníku (která je velmi důležitá, neboť se jedná o řezný nástroj). Ostatní rozměry závitníku se mohou také měnit, aby odpovídaly navrhované šířce řezných žeber.

Zmenšení šířky řezného žebra, tím snížení zatížení, také umožňuje, aby byl zmenšen průměr d_tjádra. Podle našich pokusů, lze použít velikosti menší než 0,35 násobek vnějšího průměru D. Opět, jak naše pokusy ukázaly, to s sebou nese tu výhodu, že prostor pro třísky se zvětší a tento větší prostor umožňuje hromadění vzniklých třísek a jejich odstraňování aniž by se přeplnil.

Aby mohla být námi navržená šířka řezného žebra využita bezpečně, vyvinuli jsme řešení, které umožňuje snížit zatížení působící na řezné žebro ve srovnání se známými řešeními. V našem řešení je oproti známým závitníkům zvětšena délka kužele a zvětšen poměr délky kužele k délce vodící části. Proto bude oddělování třísek rozděleno mezi několik částí řezných žeber, což zajišťuje mnohem stejnoměrnější zatížení, které je rovnoměrněji rozděleno podél délky kužele. Jak ukázaly pokusy, k dosažení řádné pevnosti závitníku při zmenšení šířky žeber a průměru jádra, délka kužele musí být rovna alespoň polovině délky pracovní části.

S ohledem na řeznou energii je známo, že použití podbroušení zlepšuje významně řezné podmínky. Je známo, že kuželová část musí být vždy podbroušena a je tomu také tak v našem případě. Avšak v případě známých řešení je plocha zábřitu kuželové části, vlivem relativně velké šířky řezných žeber, zakřivena. Zjistili jsme, že je v našem případě výhodné použít rovinnou plochu zábřitu ve kuželové části. Ve skutečnosti tato konstrukce vylučuje možnost jakéhokoliv zadření vlivem pružné povahy materiálů během řezání.

-2CZ 286052 B6

Podstata vynálezu

Předložený vynález se týká nástroje pro řezání vnitřních závitů, obsahující závitovou pracovní část opatřenou kuželovou částí a vodící částí, uspořádanými na jednom konci dříku, přičemž druhý konec tohoto dříku má s výhodou pravoúhlou část, která slouží pro upevnění nástroje. Pracovní Část sestává z nejméně dvou řezných žeber, mezi nimiž jsou vytvořený drážky, které procházejí alespoň podél žeber a jsou určeny pro hromadění již oddělených třísek, případně pro přivádění chladicího a/nebo mazacího média, podle vynálezu, jehož podstatou je to, že šířka řezných žeber je provedena tak, aby nepřesáhla 0,2 až 0,02 násobek vnějšího průměr závitníku, zatímco průměr jádra řezných žeber je proveden tak, aby nepřesáhl 0,35 násobek vnějšího průměru závitníku. Délka kužele pracovní části nástroje je rovna alespoň polovině délky pracovní části a plocha zábřitu kuželové části je konstruována jako rovinná plocha tak, že úhel hřbetu je větší než 5°.

V případě řezání vnitřního závitu v průchozím otvoru a/nebo v případě ručního předřezání je výhodné, aby délka kužele byla rovna nejméně 75 % délky pracovní části.

Ve výhodném příkladném provedení nástroje pro řezání vnitřního závitu je délka pracovní části maximálně rovna hodnotě 10 závitových roztečí nástroje zatímco délka kužele je rovna délce vodící části v případě řezání závitu do slepého otvoru a/nebo pro finální řezání závitu ručně. Velice výhodné je řešení, kdy je délka pracovní části rovna hodnotě 6 závitových roztečí nástroje.

V případě nástroje pro řezání vnitřního závitu provedeného jak bylo shora popsáno, není absolutně nutné použít podbroušení zábřitu ve vodicí části. Ve skutečnosti by bylo velice složité a vyžadovalo by vysokou přesnost obrábění. Je-li to však nutné, může být také v našem případě použito podbroušení zábřitu ve vodící části o hodnotu do 0,02 mm.

Ve zvláště doporučeném provedení nástroje pro řezání vnitřního závitu podle předloženého vynálezu, bude šířka řezných žeber až 0,056 násobek vnějšího průměru závitníku, zatímco průměr jádra řezaných žeber bude do 0,2 až 0,25 násobku vnějšího průměru závitníku.

Přehled obrázků na výkrese

Příkladné provedení nástroje pro řezání vnitřního závitu podle předloženého vynálezu je znázorněno na připojeném výkresu, kde obr. 1 představuje schematický bokorys nástroje, obr. 2 představuje řez rovinou A-A kuželovou částí z obr. 1 a obr. 3 zvětšený pohled najedno z řezných žeber nástroje z obr. 2.

Příklady provedeni vynálezu

Nástroj pro řezání vnitřního závitu znázorněný na obr. 1 má pracovní část 1 opatřenou kuželovou částí U a vodicí částí 1_; uspořádanými na jednom konci dříku Z. Druhý konec dříku Z má s výhodou pravoúhlý průřez pro upevnění nástroje. Podle předloženého vynálezu sestává pracovní část 1 z nejméně dvou řezných žeber V, v našem případě pěti jak je znázorněno na obr. 2, a drážek H vytvořených mezi těmito řeznými žebry V a vedoucích podél nich a sloužících pro hromadění již oddělených třísek a případně pro přivádění chladicího a/nebo mazacího média. Kuželová část pracovní části 1 je rovna alespoň polovině pracovní části 1, v našem případě je příkladně nejméně 75 %.

Obr. 2 znázorňuje řez rovinou A-A kuželovou částí Jb. Podle předloženého vynálezu nebude mít šířka v řezných žeber V větší hodnotu než 0,2 až 0,02 násobku vnějšího průměru závitníku D,

-3 CZ 286052 B6 zatímco průměr d, jádra řezných žeber bude mít hodnotu nepřesahující 0,35 násobek vnějšího průměru D závitníku. Obrázky jasně znázorňují, že výsledkem zmenšeného průměru d_t jádra a šířky v řezných žeber V podle našeho řešení, vzniknou mezi řeznými žebry V a alespoň podél jejich délky drážky H o velkém průřezu, které slouží pro hromadění již oddělených třísek a případné přivádění chladicí a mazací tekutiny.

Obr. 3 znázorňuje zvětšený částečný pohled na řezné žebro V. Je zřetelně znázorněno, že zábřit h kuželové části lh je proveden jako rovinná plocha tak, aby úhel a hřbetu přesáhl 5° a s výhodou byl 15°.

Funkce nástroje pro řezání vnitřních závitů podle předloženého vynálezu je popsána podrobně dále. Popsaný nástroj pro řezání vnitřních závitů podle našeho řešení lze dobře použít buď jako ruční závitník, nebo strojní závitník. V našem případě je podstatné, že délka kuželové části lh pracovní části 1 je rovna alespoň polovině délky pracovní části L V případě řezání závitu v průchozím otvoru a/nebo ručního předřezání vnitřního závitu, se délka kuželové části j_b ještě zvětší. V takovém případě bude délka kuželové části lb nejméně 75 % délky pracovní části L

Je známo, že v souladu s nyní platnou německou normou DIN jsou délky kuželové části lh následující:

- kužel A: 6 závitových roztečí

- kužel B: 4 závitové rozteče + vodící hrana

- kužel C: 2 až 3 závitové rozteče

- kužel D: 4 závitové rozteče

- kužel E: 1,5 závitové rozteče

V našem řešení je vytvořena mnohem delší kuželová část lb ve srovnání se známými shora uvedenými používanými řešeními, dokonce o délce 12 roztečí, což má tu výhodu, že oddělování třísek je rozdělováno mnohem stejnoměrněji atak se snižuje zatížení působící na břity. S výhodou jsou šířka řezných žeber V a průměr d, jádra také zvoleny jak bylo dříve popsáno tj. v < 0,056 D: dt < 0,2 až d, < 0,25 D, čímž se dosáhne velice výhodná konstrukce drážek H. Takto vytvořené drážky H jsou velice vhodné k hromadění už oddělených třísek a případně pro přivádění kteréhokoliv známého chladícího nebo mazacího média.

Je-li nástroj pro řezání vnitřního závitu použit pro řezání vnitřního závitu ve slepém otvoru a/nebo pro finální ruční řezání vnitřních závitů (kdy bude závitník vykonávat vratný pohyb), bude nástroj pro řezání vnitřních závitů použit jako řezný nástroj, u kterého pracovní část 1 je do délky deseti závitových roztečí, zatímco délka kuželové části lb je rovna délce vodicí části l_s.

V těchto případech, se velmi doporučuje provedení nástroje s pracovní částí 1 o délce šesti závitových roztečí.

U nástroje pro řezání vnitřního závitu podle předloženého vynálezu, není podbroušení zábřitu h vodicí části ls nezbytně nutné, tj. není potřeba. To usnadňuje výrobu nástroje, neboť podbroušení je operace, která vyžaduje zvláštní zařízení a vysokou odbornou úroveň. Je samozřejmě také možné použít v případě nástroje pro řezání vnitřního závitu podle předloženého vynálezu podbroušení zábřitu h. V tomto případě bude hodnota podbroušení do 0,02 mm.

Výhodou řešení podle předloženého vynálezu spočívá v tom, že může být použit v širokém rozsahu velikostí závitu. Například může být řešení bez jakýchkoliv problémů použito v rozsahu M12 až M68, resp. Cl/4 až C3. Výhody řešení se také projevují u základního použitého materiálu závitníku.

-4CZ 286052 B6

Ukázalo se, že nejsou nutná žádná zvláštní omezení. S výhodou mohou být nástroje pro řezání vnitřního závitu vyrobeny z rychlořezné ocele nebo legované ocele. Má-li být vyroben řezný nástroj se zvláštní trvanlivostí, trvanlivost řezných břitů lze prodloužit použitím některého druhu vytvrzené vrstvy, např. nitridu titanu, karbonitridu titanu.

Použitím nástroje pro řezání vnitřních závitů podle předloženého vynálezu, lze dosáhnout rychlosti 200 až 250 ot/min a lze řezat vnitřní závit v tak velkých otvorech, ve kterých se to před tím v literatuře vůbec nepředpokládalo. Životnost závitníků podle předloženého vynálezu je ve srovnání se známými závitníky vyrobenými ze stejného materiálu podstatně prodloužena, a to mnohonásobně, protože mnoho obrobků lze, na rozdíl od použití známých řešení, obrábět spolehlivě bez broušení nástroje a bez jeho poškození nebo rozlomení.

Claims

1. Nástroj pro řezání vnitřních závitů, obsahující závitovou pracovní část (1), opatřenou kuželovou částí (lb) a vodicí částí (l_s), uspořádanými na jednom konci dříku (Z), zatímco druhý konec dříku (Z) má s výhodou pravoúhlý průřez, sloužící k připevnění nástroje a kde pracovní část (1) má alespoň dvě řezná žebra (V) se zábřity (h) na jejich vnější hraně, mezi nimiž a alespoň podél nich jsou vytvořené drážky (H) určené pro hromadění již oddělených třísek a případně pro přivádění chladicího a/nebo mazacího média, přičemž délka kuželové části (l_b) pracovní části (1) je rovna alespoň polovině délky pracovní části (1), vyznačující se tím, že šířka (v) řezného žebra (V) má hodnotu nepřesahující 0,2 násobek vnějšího průměru (D) nástroje a není menší než 0,02 násobek vnějšího průměru (D) nástroje, přičemž průměr (d_t) jádra řezných žeber (V) má hodnotu nepřesahující 0,35 násobek vnějšího průměru (D) nástroje a zábřit (h) je v rozsahu kuželové části (l_b) proveden jako rovinná plocha s úhlem (a) hřbetu větším než 5°.

2. Nástroj podle nároku 1,vyznačující se tím, že délka kuželové části (l_b) nástroje, pro řezáni vnitřních závitů v průchozím otvoru a/nebo pro ruční předřezávání vnitřního závitu, je alespoň 75 % délky pracovní části (1).

3. Nástroj podle nároku 1, vyznačující se tím, že délka pracovní části (1) nástroje, pro řezání vnitřních závitů ve slepém otvoru a/nebo pro finální ruční řezání vnitřního závitu, je maximálně rovna hodnotě 10 závitových roztečí nástroje přičemž délka kuželové části (l_b) je rovna délce vodící části (l_s).

4. Nástroj podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že v délce vodicí části (l_s) je zábřit (h) podbroušen o hodnotu do 0,02 mm.

5. Nástroj podle nároku 3, vyznačující se tím, že délka pracovní části (1) je rovna hodnotě 6 závitových roztečí nástroje.

6. Nástroj podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že šířka (v) řezných žeber (V) je menší nebo rovna 0,056 násobku vnějšího průměru (D) nástroje a průměr (d_t) jádra řezných žeber (V) je v rozsahu 0,2 až 0,25 násobku vnějšího průměru (D) nástroje.