CZ287641B6 - Tool, particularly for fine metal cutting - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká nástroje, zejména na jemné třískové obrábění kovu, sestávajícího z nástrojové hlavy a z vnitřního nástroje, přičemž vnitřní nástroj je uspořádán v díře uvnitř nástrojové hlavy posuvně.

Dosavadní stav techniky

Nástroje tohoto druhu jsou označovány jako výsuvné systémy. Sestávají z vnějšího nástroje, označovaného jako nástrojová hlava, uvnitř něhož je posuvně axiálně, zejména ve směru osy otáčení obou dílčích nástrojů, uspořádán dílčí nástroj, označovaný jako vnitřní nástroj. Nástrojová hlava je poháněna speciálním vřetenem, uvnitř něhož je uspořádáno vnitřní vřeteno pro pohon vnitřního nástroje. Toto vnitřní vřeteno je axiálně posuvné ve směru osy otáčení, takže vnitřní nástroj je posuvný vůči nástrojové hlavě. Vřetena určená pro tyto výsuvné systémy mají velmi náročnou konstrukci a mají velmi velkou délku. Proto je cena těchto vřeten velmi vysoká. Vzhledem k provedení těchto vřeten je kromě toho celá konstrukce obráběcích strojů, u nichž se tato vřetena používají, velmi nákladná. Nevýhodou těchto výsuvných systémů je, že nástroje musí být vyměňovány manuálně, takže doba pro jejich výměnu je dlouhá, což zvyšuje náklady.

Úkolem vynálezu proto je vytvořit nástroj uvedeného druhu, který bude mít podstatně jednodušší konstrukci a bude univerzálně použitelný.

Podstata vynálezu

Tento úkol splňuje nástroj, zejména na jemné třískové obrábění kovu, sestávající z nástrojové hlavy a z vnitřního nástroje, přičemž vnitřní nástroj je uspořádán v díře uvnitř nástrojové hlavy posuvně, podle vynálezu, jehož podstatou je, že mezi vnitřním nástrojem a nástrojovou hlavou je vytvořen neotočný spoj s tvarovým stykem.

Tím, že mezi vnitřním nástrojem a nástrojovou hlavou je vytvořen neotočný spoj s tvarovým stykem, který umožňuje automatickou výměnu nástroje podle vynálezu, je nástroj, sestávající z těchto dvou dílčích nástrojů, univerzálně použitelný, protože pro jeho výměnu nejsou zapotřebí žádné speciální pracovní operace. Různé nástroje tohoto druhu se mohou používat jak v postupových linkách, tak i v automatických obráběcích stanicích.

Podle vynálezu je tedy mezi těmito oběma dílčími nástroji proveden takzvaný tvarový styk, to znamená, že oba dílčí nástroje do sebe zabírají nebo zasahují, přičemž síla mezi těmito oběma dílčími nástroji není přenášena třením, magneticky, přilnutím nebo silami vzniklými z proudu, nýbrž plochami, které na sebe dosedají nebo se o sebe opírají, se hnací síly působící na nástrojovou hlavu, tedy vnější nástroj, přenášejí na vnitřní nástroj. To znamená, že pohon vnitřního nástroje je prováděn přímo vnějším nástrojem, takže speciální vřetena, která byla potřebná u známých výsuvných systémů, již nejsou nutná pro použití těchto nástrojů.

Podle výhodného provedení nástroje podle vynálezu, u něhož je neotočný spoj s tvarovým stykem proveden jako drážkový spoj, je posouvání vnitřního nástroje umožněno bez zpříčení.

-1 CZ 287641 B6

Podle dalšího výhodného provedení nástroje podle vynálezu je díra, v níž je uložen vnitřní nástroj, uspořádána koncentricky s osou otáčení nástroje.

Vnitřní nástroj může být spojen s pohonem procházejícím vřetenem pro upevnění vnějšího nástroje, přičemž tento pohon umožňuje axiální pohyb vnitřního nástroje uvnitř vnějšího nástroje. Zvlášť výhodné přitom je, že pro pohon způsobující axiální pohyb vnitřního nástroje je použit běžný hydraulický válec, takže toto provedení je cenově příznivé.

Podle ještě dalšího výhodného provedení nástroje podle vynálezu je v díře vloženo pouzdro, určené pro vedení a přidržování vnitřního nástroje.

Pohon způsobující axiální pohyb vnitřního nástroje je uveditelný do otáčení, přičemž se otáčí ve stejném směru stejnou obvodovou rychlostí jako vnitřní nástroj. Tím se zabrání vzniku třecích sil mezi pohonem a vnitřním nástrojem a kromě toho se sníží opotřebení spojky pro vnitřní nástroj na minimum.

Podle dalšího výhodného provedení nástroje podle vynálezu je nástrojová hlava opatřena dutou stopkou pro připojování k upínacímu zařízení a k odpojování od něho.

Vnitřní nástroj může být připojen k přívodu chladicího prostředku. Tím je zajištěno to, že nástroj podle vynálezu je použitelný i pro dosavadní obráběcí postupy. Přitom přívod chladicího prostředku je připojitelný a odpojitelný automaticky. Tím zůstává zachována možnost automatické výměny nástroje s oběma vnitřními dílčími nástroji. Přívod chladicího prostředku může být zkombinován s pohonem způsobujícím axiální pohyb vnitřního nástroje. To znamená, že pohon je vytvořen jako dutý hřídel, kterým je chladicí prostředek přiváděn. Toto provedení má zvlášť malou kompaktní formu.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále blíže objasněn na příkladech provedení podle přiložených výkresů, na nichž obr. 1 znázorňuje principiální schéma nástroje s částmi přívodu chladicího prostředku a s hydraulickým zařízením způsobujícím axiální pohyb vnitřního nástroje, obr. 2 principiální schéma nástroje se zataženým vnitřním nástrojem a obr. 3 bokorys dalšího provedení nástroje podle vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je v částečném řezu znázorněn nástroj j. podle vynálezu se dvěma dílčími nástroji uspořádanými v sobě, z nichž vnější dílčí nástroj bude dále označován jako nástrojová hlava 3 a vnitřní dílčí nástroj pouze jako vnitřní nástroj 5. Mezi vnitřním nástrojem 5 a nástrojovou hlavou 3 je vytvořen neotočný spoj s tvarovým stykem. V nástrojové hlavě 3 je vytvořena díra 9 souosá sjejí střední osou, respektive osou 7 otáčení, přičemž tato díra 9 slouží k uložení vnitřního nástroje 5. Díra 9 prochází nástrojovou hlavou 3 po celé její délce. Do díry 9 je v oblasti čelní strany 11 nástrojové hlavy 3 vloženo pouzdro 13. zejména vysokorychlostní vodicí pouzdro, jehož vnější průměr v podstatě odpovídá vnitřnímu průměru díry 9, a jehož vnitřní průměr je přizpůsoben vnějšímu průměru vnitřního nástroje 5 tak, že vnitřní nástroj 5 je pouzdrem 13 optimálně veden a přidržován i při vysokých frekvencích otáčení. Pouzdro 13 je

-2CZ 287641 B6 určeno zejména k tomu, aby zamezilo vzniku bočních vychylovacích pohybů vnitřního nástroje 5.

Vnitřní nástroj 5 může být proveden například jako výstružník a může být opatřen na svém předním konci alespoň jednou řeznou destičkou a popřípadě i příslušnými vodícími lištami. Vnitřní nástroj 5 může být použit například pro opracování vedení ventilů a sedel ventilů v hlavě válců spalovacího motoru. Pouzdro 13 je vytvořeno tak, že vnitřní nástroj 5 může být zcela zasunut do vnitřku nástrojové hlavy 3. Na obr. 1 je vnitřní nástroj 5 znázorněn v poloze zcela vysunuté z nástrojové hlavy 3.

Vnitřní nástroj 5 je opatřen hnacím elementem 15, který má tvarový styk s vnitřní plochou díry 9 v nástrojové hlavě 3. Tímto způsobem se otáčivý pohyb nástrojové hlavy 3 přenáší přímo na vnitřní nástroj 5, což znamená, že není zapotřebí žádný zvláštní pohon vnitřního nástroje 5, zejména žádné vnitřní vřeteno, které bylo nutné u dosavadních výsuvných systémů.

Podle zvlášť výhodného provedení je hnací element 15 vytvořen jako drážkovaný hřídel, protože takové provedení bezpečně zabraňuje zaklínění a/nebo zpříčení vnitřního nástroje 5 uvnitř nástrojové hlavy 3 při axiálním pohybu.

Na svém zadní konci je vnitřní nástroj 5 opatřen spojovacím zařízením, zde vytvořeným jako zástrčná objímka Γ7. Tato zástrčná objímka 17 je vytvořena tak, že může být připojen pohon, způsobující axiální pohyb vnitřního nástroje 5, přičemž současně může být přiváděn chladicí nebo mazací prostředek, vedený v neznázoměném vnitřním kanálu vnitřního nástroje_5.

Nástrojová hlava 3 může být provedena libovolně. Zde jsou například na obvodové ploše nástrojové hlavy 3 upraveny břitové destičky 21 upevněné ve vhodných upínkách 19. Britové destičky 21 mohou být rovněž upraveny na čelní straně _H nástrojové hlavy 3, jejíž vnější obrysy mohou být jinak provedeny libovolně.

Na straně protilehlé k čelní straně 11 je nástrojová hlava 3 opatřena obvyklou stopkou, ve znázorněném příkladu provedení dutou stopkou 23, která se směrem ke koncové ploše 25 zužuje. Dutá stopka 23 je ohraničena obvyklým opěrným kroužkem 26

Zástrčná objímka 17 je uspořádána uvnitř duté stopky 23, a je proto přístupná pro spojovací element 27, který je ve znázorněném příkladu vytvořen jako rychlouzavírací spojka a je opatřen spojovacím kroužkem 29 posuvným ve směru osy Ίotáčení.

Dutá stopka 23 má stejné provedení jako u běžných nástrojů a upíná se do známého upínacího zařízení 31. které je zde pouze naznačeno.

Spojovací element 27 je uspořádán na konci hnacího zařízení 33, přemístitelného v axiálním směru, to znamená ve směru osy 7 otáčení, přičemž hnací zařízení 33 je spojeno například s hydraulickým válcem 35, který je zde pouze naznačen, a který je opatřen příslušným přívodním a odváděcím potrubím 37. Hnací zařízení 33 je určeno k axiálnímu posouvání vnitřního nástroje 5 v nástrojové hlavě 3. U provedení podle obr. 1 je spojovací element 27 odpojen od zástrčné objímky 17 a nástroj 1 od upínacího zařízení 31.

Hnací zařízení 33 je na libovolném místě opatřeno zejména přestavitelnými dorazy 39. které ohraničují axiální pohyb hnacího zařízení 33 a slouží k vymezení definovaného axiálního pohybu hnacího zařízení 33. Levý doraz 39 omezuje například vytahovací pohyb hnacího zařízení 33 směrem doleva a pravý doraz 39 ohraničuje pohyb hnacího zařízení 33 směrem doprava. Pravý doraz 39 může navíc zajišťovat to, že hnací zařízení 33 se může posunout ještě poněkud více doprava za předem stanovenou koncovou polohu pro přemístění spojovacího

- 3 CZ 287641 B6 kroužku 29 do polohy, v níž není zajištěn, takže zástrčná objímka 17 se uvolní pro automatickou výměnu nástroje J. Za tím účelem může být popřípadě upraven i třetí doraz, který zde není znázorněn. Dorazy 39 zde mohou být snímány mechanicky nebo mohou spolupracovat s vhodnými snímači, které prostřednictvím řídicího zařízení řídí hnací zařízení 33. respektive 5 hydraulický válec 35.

S výhodou je hnací zařízení 33 spojeno s řídicím zařízením upínacího zařízení 31, takže při uvolnění duté stopky 23 nástrojové hlavy 3 dojde i k uvolnění zástrčné objímky 17 spojovacím elementem 27. Tímto způsobem je umožněna automatická výměna nástroje J, při níž může být 10 automaticky odpojena a vyměněna jak nástrojová hlava 3, tak i vnitřní nástroj 5.

Po vyjmutí nástroje J z upínacího zařízení 31 je možno vyměnit samotnou nástrojovou hlavu 3, například za jinou nástrojovou hlavu 3 s jiným vnějším obrysem, odlišným od provedení podle obr. 1. Je však rovněž možné vložit do nástrojové hlavy 3 jinak vytvořené vnitřní nástroje 5.

Popřípadě je nutno vyměnit i pouzdro 13. aby bylo zaručeno přizpůsobení k vnějšímu průměru vnitřního nástroje 5.

Při výměně nástroje J může být vnitřní nástroj 5 zajištěn proti vypadnutí z nástrojové hlavy 3, například O-kroužkem, kolíkem zasahujícím do dráhy pohybu hnacího elementu 15 nebo pružně 20 uloženým zaskakovacím kuželem.

Na obr. 1 je znázorněno, že hnací zařízení 33 je opatřeno alespoň jedním radiálním ložiskem 38, které umožňuje axiální posouvání hnacího zařízení 33. Navíc je zde uspořádána i průchodka 41. kterou hnací zařízení 33 prochází, a která umožňuje přívod chladicího a mazacího prostředku 25 potrubím 43. Chladicí a mazací prostředek je přiváděn hnacím zařízením 33 do nástroje J, zde je veden do vnitřku vnitřního nástroje 5 a známým způsobem do oblastí, v nichž nástroj J obrábí obrobek.

Na obr. 2 je znázorněn nástroj J, objasněný již podle obr. 1, který je však zde vložen do upínací30 ho zařízení 31. Rovněž vnitřní nástroj 5 je spojen se spojovacím elementem 27 a tudíž s hnacím zařízením 33. Stejné součásti jsou označeny stejnými vztahovými značkami, takže se poukazuje na popis podle obr. 1.

Při upevnění nástroje J v upínacím zařízení 31 zasahují obvyklým způsobem běžné upínací 35 elementy do vnitřku duté stopky 23 a vytvářejí bezpečné spojení mezi nástrojem J a upínacím zařízením 3J. Upínací zařízení 31 může být částí běžného nástrojového vřetena.

Vnitřní nástroj 5 je na obr. 2 znázorněn ve své zcela zasunuté poloze, do níž byl přemístěn tím, že hnací zařízení 33 bylo hydraulickým válcem 35, znázorněným na obr. 1, zcela přemístěno 40 doleva. Při axiálním přemístění nebo posuvu vnitřního nástroje 5 se přívod chladicího a mazacího prostředku hnacím zařízením 33 nepřeruší. Podle potřeby je však toto přerušení možno vhodným způsobem provést.

I ve zcela zasunuté poloze je neustále vnitřní nástroj 5 ve tvarovém styku s nástrojovou hlavou 3, 45 což znamená, že otáčivé pohyby, které jsou prostřednictvím upínacího zařízení 31 přenášeny na nástrojovou hlavu 3, způsobují přímý pohon vnitřního nástroje 5 přes hnací element J5.

Na obr. 3 je v bokorysu znázorněn další příklad provedení nástroje JO, sestávajícího ze dvou v sobě uspořádaných dílčích nástrojů, totiž z vně upravené nástrojové hlavy 30 a z vnitřního 50 nástroje 50.

Nástrojová hlava 30 a vnitřní nástroj 50 jsou v zásadě vytvořeny stejně jako nástrojová hlava 3 a vnitřní nástroj 5 u provedení podle obr. 1 a 2, přičemž vnitřní nástroj 50 je rovněž přímo

-4CZ 287641 B6 poháněn nástrojovou hlavou 30, protože mezi vnitřním nástrojem 50 a nástrojovou hlavou 30 je proveden neotočný spoj s tvarovým stykem.

Na vnější straně nástrojové hlavy 30, jejíž přední strana je zaoblená, je uspořádána břitová destička 121 upevněná ve vhodně provedené upínce 119.

Vnitřní nástroj 50 je v tomto případě proveden jako odstupňovaný nástroj a na své přední straně je vytvořen jako výstružník 51 a v části navazující na výstružník 51, která má větší vnější průměr, je opatřen břitovou destičkou 53 upevněnou v upínce 59. Další část vnitřního nástroje 50 má opět větší vnější průměr a je opatřena břitovou destičkou 55 upevněnou v upínce 57.

Provedení jak nástrojové hlavy 30, tak i vnitřního nástroje 50, je i zde pouze příkladné, toto provedení však může být libovolné. Při větším vnějším průměru vnitřního nástroje 50 musí být provedena příslušně větší díra uvnitř nástrojové hlavy 30, která musí být přizpůsobena pouzdru 13. V úvahu rovněž připadá to, že díra 9 v nástrojové hlavě 30 může mít pro různé vnitřní nástroje 50 konstantní rozměry, a že se musí potom používat pouze různá pouzdra 13 s různými vnitřními průměry, které jsou přizpůsobeny příslušnému vnitřnímu nástroji .50. Ve všech případech je podstatné to, že pohon vnitřního nástroje 50 je - vzhledem k vytvořenému tvarovému styku - proveden přímo otáčením nástrojové hlavy 30.

Nástrojová hlava 30 je na svém levém konci opatřena například dutou stopkou 23, k níž je připojen opěrný kroužek 26.

Nyní bude podrobněji popsána činnost nástroje 1, 10, jako výměnného systému:

Při obrábění děr, zejména při obrábění hlubokých děr malých průměrů, to jest 8, 6, 5 mm, které mají například vedení ventilů, nastává problém, že musí být použit velmi dlouhý obráběcí nástroj s velkým vodorovným vyložením, který se při prvním zavedení do obráběné díry snadno odchýlí z požadované polohy, takže požadované rozměry díry a kvalita jejího povrchu nemohou být dodrženy. Pro odstranění této nevýhody se tyto díry často předběžně obrábějí pomocí takzvaných předvrtávacích nástrojů, přičemž se opracuje pouze první část díry. Do této předem obrobené díry se potom zavede v následující pracovní operaci dokončovací obráběcí nástroj, aniž by došlo k jeho nežádoucímu vychýlení. Je tedy zapotřebí použití dvou různých nástrojů.

U popisovaného nástroje 1, 10 podle vynálezu se nástrojová hlava 3, 30 prostřednictvím poháněného upínacího zařízení 31 uvede do otáčení. Vnitřní nástroj 5, 50 se nachází ve své zcela zasunuté poloze. V této poloze se nástroj 1, 10 přiblíží k obráběné díře. Je možné, že u provedení nástrojové hlavy 30. znázorněné na obr. 3, se provedení první obrábění povrchu obrobku. Potom se v případě potřeby nástrojová hlava 3, 30 poněkud oddálí a vnitřní nástroj 5, 50 se prostřednictvím hnacího zařízení 33 axiálně přemístí a vyjede ven ve směru k obráběnému obrobku. Přitom se dostane přední konec vnitřního nástroje 5, 50 do záběru s obráběnou dírou. Protože však vnitřní nástroj 5, 50 má pouze malou délku vyložení, dojde kjeho bezpečnému vedení prostřednictvím pouzdra 13. takže i v počáteční části obráběné díry jsou dodrženy přesné rozměry a požadovaná kvalita povrchu. Prostřednictvím hnacího zařízení 33 nyní vnitřní nástroj 5, 50 vyjede ven na požadovanou délku. Přitom může být vnitřní nástroj 5, 50 zastaven v každé libovolné poloze. Zvláštním provedením tvarového styku mezi nástrojovou hlavou 3, 30 a vnitřním nástrojem 5, 50 se zajistí to, že hnací síly jsou přenášeny z nástrojové hlavy 3, 30 na vnitřní nástroj 5, 50.

Je tedy zřejmé, že při obrábění obrobku se přiváděným chladicím a mazacím prostředkem provádí chlazení jak nástroje 1, 10, tak i obráběného obrobku, přičemž vznikající třísky jsou odváděny.

-5CZ 287641 B6

Vzhledem ke speciálnímu provedení hnacího zařízení 33 a průchodky 41 může být chladicí a mazací prostředek přiváděn ve všech polohách vnitřního nástroje 5, 50. Přesto všechno však má nástroj 1, 10 podle vynálezu velmi kompaktní provedení.

Podstatné je, že při obrábění obrobku výše popsaným způsobem se dosáhne zvlášť vysoké kvality opracování, takže nástroj 1,10 může být použit zejména pro jemné obrábění děr.

Nástroj 1, 10 může být snadno automaticky vyměněn jak při použití v postupových linkách, tak v automatických obráběcích stanicích. Je rovněž možné kombinovat libovolné nástrojové hlavy 3, 30 s libovolnými vnitřními nástroji 5, 50, přičemž vhodnou volbou pouzder 13 mohou být použity vnitřní nástroje 5, 50 s různými vnějšími průměry. Se zvláštní výhodnou se ve všech případech zvolí stejným způsobem vytvořené hnací elementy 15. takže není zapotřebí provést žádné přizpůsobení nástrojové hlavy 3, 30.

Protože vnitřní nástroj 5, 50 je přímo poháněn nástrojovou hlavou 3, 30, má nástroj 1, 10 zvlášť malou délku. Zejména není zapotřebí žádného speciálního přizpůsobení upínacího zařízení 31 určeného k upnutí nástroje J, JO.

Vytvoření hnacího zařízení 33 je možné provést i v kombinaci s průchodkou 41 pro přívod chladicího a mazacího prostředku. Je zapotřebí pouze upravit axiálně posuvnou tyč, která je alespoň od průchodky 41 dutá, pro průchod chladicího a mazacího prostředku do nástroje 1, JO. Přemísťování této tyče potom může být jednoduše prováděno prostřednictvím obvyklého hydraulického válce 35. Pro upevnění nástroje 1, 10 mohou být jinak použita běžná upínací zařízení 31, která mají v podstatě jednodušší provedení než speciální vřetena používaná u známých výsuvných systémů. Upínací zařízení 31 je zejména částí známého nástrojového vřetena, které může být snadno upraveno pro průchod hnacího zařízení 33.

Zvlášť výhodné je zejména to, že hnací zařízení 33 se uvádí do otáčení společně s nástrojovým vřetenem, respektive upínacím zařízením 31. takže v oblasti spojovacího zařízení, respektive spojovacího elementu 27, nedochází k žádnému tření, a tudíž ani k žádnému opotřebení. Otáčivý pohyb hnacího zařízení 33 může být způsoben rovněž tím, že vnitřní nástroj 5, 50 se spojí v oblasti zástrčné objímky 17 vhodným způsobem s tvarovým stykem se spojovacím elementem 27, který potom unáší. S výhodou je ovšem provedeno odlehčení spojovací oblasti tím, jak bylo uvedeno, že hnací zařízení 33 je poháněno hnací silou na jiném místě a uváděno do otáčení.

A konečně je nutno ještě jednou poukázat na to, že pohonem vnitřního nástroje 5, 50, uspořádaného přímo uvnitř nástroje 1. 10. je možno upustit od zvláštního pohonu vnitřního nástroje 5, 50, takže upínací zařízení 31 může být částí běžného nástrojového vřetena a může umožnit zejména automatickou výměnu nástroje j., 10, jako u známých nástrojů, které nebyly použity v rámci výsuvných systémů. Proto je nástroj 1, 10 podle vynálezu použitelný univerzálně jak v postupových linkách, tak v obráběcích stanicích.

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Nástroj, zejména na jemné třískové obrábění kovu, sestávající z nástrojové hlavy (30) a z vnitřního nástroje (5, 50), přičemž vnitřní nástroj (5, 50) je uspořádán v díře (9) uvnitř nástrojové hlavy (30) posuvně, vyznačující se tím, že mezi vnitřním nástrojem (5, 50) a nástrojovou hlavou (3, 30) je vytvořen neotočný spoj s tvarovým stykem.
2. 2. Nástroj podle nároku 1, vyznačující se tím, že neotočný spoj s tvarovým stykem je proveden jako drážkový spoj.
3. 3. Nástroj podle jednoho z nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že díra (9) je uspořádána koncentricky s osou (7) otáčení nástroje (1).
4. 4. Nástroj podle nároku 3, vyznačující se tím, že v díře (9) je vloženo pouzdro (13), určené pro vedení a přidržování vnitřního nástroje (5, 50).
5. 5. Nástroj podle jednoho z nároků laž4, vyznačující se tím, že nástrojová hlava (3, 30) je opatřena dutou stopkou (23) pro připojování k upínacímu zařízení (31) a k odpojování od něho.