CZ295011B6

CZ295011B6 - Řezná hlava a řezný nástroj s touto řeznou hlavou

Info

Publication number: CZ295011B6
Application number: CZ20012280A
Authority: CZ
Inventors: Christer Rydberg; Jorma Koskinen
Original assignee: Seco Tools Ab
Priority date: 1998-12-22
Filing date: 1999-12-16
Publication date: 2005-05-18
Also published as: SE9804459L; SE9804459D0; DE69919032D1; US6241433B1; DE69919032T2; CN1092553C; JP2002532272A; CN1329529A; KR100675921B1; EP1152858B1; EP1152858A1; SE512053C2; WO2000037204A1; KR20020020676A; CZ20012280A3

Abstract

Řezná hlava (26-26'') je opatřená základní plochou (16), která je vyrobená ze slinutého karbidu, a obsahuje řeznou část (13), s alespoň jedním integrálním řezným ostřím, a centrální slepou díru (15-15''), vytvořenou pro součinnost s upevňovacím prostředkem držáku (28), upraveným pro upevnění řezné hlavy (26-26'') k čelní ploše (30) držáku (28) prostřednictvím slepé díry (15-15''), přičemž ve slepé díře (15-15'') je připevněno ocelové pouzdro (21-21'') z materiálu o menší tvrdosti podle Vickerse než jakou má slinutý karbid a obsahující prostředek (25) pro interakci s upevňovacím prostředkem (29). Řezný nástroj sestává z válcového držáku (28) s odnímatelnou řeznou hlavou, který je na jedné své čelní ploše (30) opatřen, pro připojení řezné hlavy (26-26''), jednak tvarově odpovídajícími vyvýšeninami a prohlubněmi a jednak upevňovacím prostředkem (29), jehož podélná osa je totožná s podélnou osou válcového držáku (28).ŕ

Description

Oblast techniky

Vynález se týká řezné hlavy a řezného nástroje s touto řeznou hlavou podle úvodních částí nezávislých patentových nároků.

Dosavadní stav techniky

Nástroj uvedeného typuje znám z amerického patentu US-A-5 947 660. Ukázalo se, že nástroje s malými rozměry nemají dostatečnou pevnost či stabilitu spojení řezné hlavy a tělesa nástroje.

Podstata vynálezu

Jedním cílem tohoto vynálezu je poskytnout takové spojení dvou částí nástroje, které by zajistilo přenos velkého zatížení.

Dalším cílem tohoto vynálezu je poskytnout nástroj, který je trvale stabilní.

Dalším cílem předmětu vynálezu je poskytnout nástroj s dobrou přesností.

Tyto a další cíle byly dosaženy řeznou hlavou, tvořící část otočného řezného nástroje pro třískové obrábění, opatřenou základní plochou, která oddělitelně dosedá na držák, vyrobenou ze slinutého karbidu a obsahující řeznou část, s alespoň jedním integrálním řezným ostřím, a centrální slepou díru, vytvořenou pro součinnost s upevňovacím prostředkem držáku upraveným pro upevnění řezné hlavy k čelní ploše držáku prostřednictvím slepé díry, jejíž podstatou je to, že ve slepé díře je připevněno ocelové pouzdro z materiálu o menší tvrdosti podle Vickerse než jakou má slinutý karbid, přičemž ocelové pouzdro obsahuje prostředek pro interakci s upevňovacím prostředkem. Řezná část má přitom průměr D3, a základní plocha má průměr Dl, který je větší než průměr D3 řezné části, přičemž nejmenší průměr slepé díry je větší než průměr D3 řezné části. Pouzdro je zaklíněno a/nebo natvrdo připájeno ve slepé díře a má osovou délku, která je menší než hloubka slepé díry, přičemž základní plocha obsahuje vyvýšeniny a prohlubně.

Podstatou řezného nástroje, která sestává z válcového držáku (28) s odnímatelnou řeznou hlavou, je to, že válcový držák je na jedné své čelní ploše opatřen, pro připojení výše popsané řezné hlavy, jednak tvarově odpovídajícími vyvýšeninami a prohlubněmi a jednak upevňovacím prostředkem, jehož podélná osa je totožná s podélnou osou válcového držáku.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím konkrétních příkladů provedení znázorněných na výkresech, na kterých představuje obr. 1A část řezné hlavy ztvrdokovu podle tohoto vynálezu v podélném řezu rovinou I-I z Obr. 1B obr. 1B část řezné hlavy v nárysu obr. 2 vložku pro řeznou hlavu obr. 3A řeznou hlavu podle tohoto vynálezu v perspektivním pohledu

obr. 4	přední část nástroje podle tohoto vynálezu, a to v částečném podélném řezu
obr. 5	nástroj v rozloženém pohledu
obr. 6A	díl z tvrdokovu pro alternativní provedení řezné hlavy podle tohoto vynálezu v podélném řezu
obr. 6B	díl z obr. 6A v nárysu
obr. 7	vložku pro díl z tvrdokovu
obr. 8	řeznou hlavu podle tohoto vynálezu v podélném řezu
obr. 9A	díl z tvrdokovu pro alternativní provedení řezné hlavy podle tohoto vynálezu v podélném řezu
obr. 9B	díl z obr. 9A v nárysu
obr. 10	vložku pro díl z tvrdokovu
obr. 11	řeznou hlavu podle tohoto vynálezu v podélném řezu

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1A a IB ukazují díl 10 ztvrdokovu podle tohoto vynálezu, který je vyroben přednostně ze slinutého karbidu. Díl 10 z tvrdokovu má válcový tvar a obsahuje základnu 11, která navazuje na stopku nebo mezilehlou část 12, která dále navazuje na řeznou část 13 vytvořenou na volném konci dílu 10. Základna 11 má průměr Dl, který je podstatně větší než průměr D2 mezilehlé části 12 a průměr D3 řezné části 13. Průměr D3 je o něco větší než průměr D2, čímž je vytvořen prostor pro odvod třísek z vrtání nebo frézování. Řezná část 13 má v tomto příkladě tvar válcového pilníku s množstvím zakřivených ostří, může mít však geometrii vrtáku s pouze dvěma ostřími procházejícími podél osy CL otáčení. V případě vrtáku je výhodné, má-li také mezilehlá část 12 drážky pro odvod třísek. Základna 11 navazuje na mezilehlou část 12 prostřednictvím lehce zaoblené přechodové části 14. Osová vzdálenost X přechodové části 14 a řezné části 13 definuje maximální hloubku obrábění.

Symetricky vzhledem k ose CL otáčení a ve středu základny 11 je umístěna slepá díra 15. Díra 15 končí na povrchu základní plochy 16 a má osovou hloubku d. Průřez díry 15 je lichoběžníkový, jinými slovy největší průměr díry 15 je větší než průměr ústí díry 15, takže dno 17 díry 15 navazuje na stěnu 18 díry 15 v ostrém úhlu. Slepá díra 15 a řezná ostří jsou integrálními součástmi dílu 10 z tvrdokovu.

Základní plocha 16 má kruhovitý základní tvar a sestává ze dvou drážkovaných částí. Každý zobou drážkovaných částí pokrývá v zásadě celou základní plochu 16 a sestává z množství navzájem oddělených identických drážek 19A, 19B neboli žlábků. Tyto drážky 19A, 19B mají dva hlavní směry, které jsou navzájem kolmé. Každá z drážek 19A, 19B v obou drážkovaných částech protíná povrch 20 základen 11 ve dvou místech. Každá drážka 19A, 19B je protáhlá a její řez má v zásadě tvar písmene V. Každá drážka 19A, 19B má dva boky, které se stýkají na jejím dně v ostrém nebo zaobleném přechodu. Boky navzájem svírají ostrý úhel v rozmezí 40 až 80°, přednostně 55 až 60°. Počet drážek 19A, 19B v každé drážkované části závisí na tom, jak je tvarována přední plocha držáku 28. Počet drážek 19A, 19B je zvolen v intervalu od 5 do 30. Plocha 16 opatřená drážkami 19A, 19B má podstatně větší povrch, než kdyby byla hladká. Drážkované plochy pokrývají alespoň 80 %, lépe 90 až 100 % dostupné části základní plochy 16.

Funkce základní plochy 16 byla blíže popsána v PCT/SE98/01146. Tento popis je zde zahrnut do popisu předmětu vynálezu, alespoň pokud se týče součinnosti základní plochy 16 a čelního povrchu stopky popsané dále, přičemž spojení je tvořeno dvěma souvisejícími plochami a prostředky pro přitlačování těchto ploch k sobě navzájem. Plochy jsou pokryty drážkami, které umožňují vzájemné blokování obou ploch.

Na Obr. 2 je znázorněno pouzdro 21 z materiálu měkčího, než je slinutý karbid. Pouzdro 21 je přednostně vyrobeno z oceli a má v zásadě válcovitý tvar s délkou h ve směru osy. Povrch pouzdra 21. je pokryt množstvím obvodových drážek nebo segmentů 22. Pouzdro 21 má první čelní plochu 23 a druhou čelní plochu 24. Celní plochy 23 a 24 jsou přednostně navzájem rovnoběžné a kolmé k ose CL otáčení. Všechny segmenty 22 mimo válcového segmentu 22 nejblíže k první čelní ploše 23 jsou částmi komolých kuželů, jejichž imaginární vrcholy míří navenek k čelní ploše 23. Základna každého segmentu 22 má průměr větší než průměr nejužší části připojeného segmentu 22, čímž vzniká ostrá obruba obvodu. Čelní plocha 23 definuje největší průměr pouzdra 21, který je menší než nejmenší průměr díry 15. Pouzdro 21 má prostředek 25 tvořený centrální průchozí dírou s jemným závitem. Jemným závitem se zde rozumí závit se stoupáním menším, než má závit hrubý nebo normální podle normy ISO, což např. pro závit MS znamená, že normální stoupání je podle normy 0,8 mm, zatímco pro jemný závit to je 0,5 mm.

Výroba řezné hlavy 26 podle tohoto vynálezu z tvrdokovového dílu a pouzdra 21 se uskutečňuje podle následujícího popisu. Pouzdro 21 se vloží do slepé díry 15 tak, že čelní plocha 23 hraničí se dnem 17, a do slepé díry 15 vně pouzdra 21 se vlije roztavená mosazná pájka. Poté se pájka ochladí, takže pouzdro 21 je zafixováno uprostřed slepé díry 15 (viz Obr. 3A). Je třeba vzít v úvahu, že protože délka h pouzdra 21 je menší než hloubka d díry 15, vznikne mezera mezi čelní plochou 24 a rovinou základní plochy 16.

Na Obr. 4 a 5 je zobrazen nástroj 27 podle tohoto vynálezu. Frézovací nástroj 27 se skládá z válcového držáku 28, řezné hlavy 26 s mnoha ostřími a šroubu 29 nebo jiného upevňovacího prostředku.

Držák 28 může být vyroben z oceli, slinutého karbidu nebo rychlořezné oceli. Jeden volný konec držáku 28 je určen k připevnění k otočné stopce (není zobrazena), zatímco na opačném volném konci je čelní plocha 30 a díra 31 bez závitu. Čelní plocha 30 má základní kruhový tvar a jsou na ní dvě drážkované části 32A, 32B. Každá drážkovaná část 32A, 32B pokrývá přibližně polovinu čelní plochy 30 a obsahuje množství navzájem oddělených identických drážek nebo žlábků. Tyto drážky mají dva hlavní směry, které jsou navzájem kolmé. Druhá drážkovaná část 32A hraničí s první drážkovanou částí 32B. Každá drážka v první drážkované části 32B prochází povrchem držáku 28 ve dvou místech, zatímco každá drážka druhé drážkované části 32A prochází povrchem držáku 28 v jednom místě. Každá drážka je protáhlá a má příčný průřez ve tvaru písmene V.

Pouzdro 21 je opatřeno dírou s jemným závitem, do něhož zapadá šroub 29. Šroub 29 je proveden jako kolík se závitem vyříznutým na volném konci. Tím je vytvořena možnost pro osazení řezných ostří pro vrtání a frézování podél osy CL otáčení. V zobrazeném provedení byly drážkované části 32A, 32B, vyrobeny přímým lisováním a spékáním nebo broušením.

Nástroj 27 se osadí přitlačením základní plochy 16 řezné hlavy 26 rukou proti čelní ploše 30 držáku 28 v jedné ze čtyř možných poloh. Tak se vzájemně srovnají drážky 19A, 19B s drážkovanými částmi 32a, 32b. Šroub 29 se nastaví proti díře s vnitřním závitem. Otáčením šroubu 29 pomocí klíče nasazeného na vzdáleném konci držáku 28 se řezná hlava 26 pevně přitiskne k čelní ploše 30, tzn. bude dosaženo polohy podle Obr. 4. Řezná hlava 26 je nyní uspokojivě zakotvena k držáku 28. Mezera mezi čelní plochou 24 pouzdra 21 a čelní plochou 30 nebrání elastickému pohybu pouzdra 21 při dalším dotahování šroubu 29. Pouzdro 21 je tak pevněji zaklíněno v díře 15 s lichoběžníkovým průřezem. Jemný závit v díře 15 spolu s jemným závitem šroubu 29 dovolují poměrně velké napětí ve spojení.

-3CZ 295011 B6

Důvodem, proč by „oplatkový“ vzor měl být použit jen na jedné celé ploše je to, že nástroj v takovém případě získá výraznější blokovací efekt, než kdyby byly profilovány obě dosedající plochy. V rozsahu tohoto vynálezu je také použití obou rovných dosedajících ploch místo popsaných profilovaných.

Při výměně řezné hlavy 26 se k demontáži použije opačný postup, přičemž řeznou hlavu 26 lze oddělit od držáku 28 a vyměnit. Přitom lze vyměnit geometrii řezné hlavy 26 za jiná provedení, která budou použitelná se stejným držákem 28. Například lze použít válcovou koncovou frézu s dělením třísek nebo závitořeznou hlavu, cylindrickou hlavu bez dělení třísek např. pro koncové frézování nebo vystružování, drážkovací hlavu a komolou kuželovou hlavu pro koncové frézování drážek s lichoběžníkovým průřezem. Společným znakem těchto řezných nástrojů je to, že nahrazují konvenční koncové frézy z rychlořezné oceli, u kterých jsou často žádoucí menší rozměry (průměr 2 až 15 mm).

Obr 6A až 8 ukazují alternativní provedení dílu 10' z tvrdokovu pro řeznou hlavu 26', pouzdra 21' spolupracujícího s tímto dílem 10' a řezné hlavy 26' podle tohoto vynálezu. Díl 10' z tvrdokovu je podle předchozího popisu vnější. Rozdíl proti předchozímu příkladu spočívá v tom, že pouzdro 21' a slepá díra 15' souvisejí prostřednictvím vnějšího závitu 22' a vnitřního závitu stěny 18'. To znamená, že mosazná pájka se dostane do závitů při výrobě dílu 10' z tvrdokovu, pouzdro 21' je zavedeno na dno slepé díry 15', přičemž pájka je roztavena a opět zchlazena.

Obr. 9A až 11 ukazují alternativní provedení dílu 10 z tvrdokovu pro řeznou hlavu 26', pouzdro 21 spolupracující s tímto dílem 10 a řezné hlavy 26 podle tohoto vynálezu. Díl 10 z tvrdokovu je podle předchozího popisu vnější. Rozdíl proti předchozímu příkladu spočívá v tom, že pouzdro 21 je zaklíněno ve slepé díře 15. To se zajistí tím, že v ose slepé díry 15' je umístěna kónická vyvýšenina 17, jejíž vrchol je orientován směrem ke vstupnímu otvoru slepé díry 15. Vyvýšenina 17 zapadá do odpovídající osové kónické prohlubně 23 pouzdra 21. Tím je pouzdro 21 vytlačováno od osy díry 15 v radiálním směru proti stěně 18. Pro tento případ má díra 15 lichoběžníkový profil, jak bylo popsáno dříve.

Pouzdro 21-21 v dříve popsaném provedení je zajištěno ve slepé díře 15-15 tak, že pouzdro 21-21 je působením šroubu 29 tlačeno proti stěně 18-18dírv 15-15. To je zřejmé, protože závity šroubu 29 a pouzdra 21-21 působí na pouzdro 21-21 osovou silou, která je roztahuje, čímž je pouzdro 21-21 ještě silněji tlačeno proti stěně 18-18 díry 15-15.

Předmět vynálezu se tak týká takového spojení dvou částí nástroje, kde je velká tažná síla přenášena ze šroubu na řeznou hlavu. Nástroj je při použití trvale tuhý zejména díky malým rozměrům, které současně zajišťují dobrou přesnost při montáži.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Řezná hlava (26-26), tvořící část otočného řezného nástroje pro třískové obrábění, opatřená základní plochou (16), která oddělitelně dosedá na držák (28), vyrobená ze slinutého karbidu a obsahující řeznou část (13), s alespoň jedním integrálním řezným ostřím, a centrální slepou díru (15-15), vytvořenou pro součinnost s upevňovacím prostředkem držáku (28), upraveným pro upevnění řezné hlavy (26-26) k čelní ploše (30) držáku (28) prostřednictvím slepé díry (1515), vyznačující se tím, že ve slepé díře (15-15) je připevněno ocelové pouzdro (21-21) z materiálu o menší tvrdosti podle Vickerse než jakou má slinutý karbid, přičemž ocelové pouzdro (21-21) obsahuje prostředek (25) pro interakci s upevňovacím prostředkem (29).
2. Řezná hlava podle nároku 1, vyznačující se tím, že řezná část (13) má průměr (D3), a základní plocha (16) má průměr (Dl), který je větší než průměr (D3) řezné části (13).
3. Řezná hlava podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že nejmenší průměr slepé díry (15-15) je větší než průměr (D3) řezné části (13).
4. Řezná hlava podle kteréhokoliv z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že pouzdro (21-21) je zaklíněno a/nebo natvrdo připájeno ve slepé díře (15-15).
5. Řezná hlava podle kteréhokoliv z nároků 1 až 4, vyznaču j í cí se tí m , že pouzdro (21-21) má osovou délku (h), která je menší než hloubka (d) slepé díry (15-15).
6. Řezná hlava podle nároku 1 nebo 5,vyznačující se tím, že základní plocha (16) obsahuje vyvýšeniny a prohlubně.
7. Řezný nástroj, sestávající z válcového držáku (28) s odnímatelnou řeznou hlavou, vyznačující se t í m , že válcový držák (28) je na jedné své čelní ploše (30) opatřen, pro připojení řezné hlavy (26 - 26) podle nároků 1 až 6, jednak tvarově odpovídajícími vyvýšeninami a prohlubněmi a jednak upevňovacím prostředkem (29), jehož podélná osa je totožná s podélnou osou válcového držáku (28).