CZ297237B6 - Kotoucová fréza pro obrábení s odvádením trísek - Google Patents

Abstract

Kotoucová fréza (15, 16) zahrnuje mnozství obrábecích vlozek (29, 30, 31, 32) usporádaných po obvodu kotoucovitého nástrojového drzáku a vyklonených pod axiálním sklonovým úhlem (.alfa.), pricemz má tecne upnuté obrábecí vlozky (31, 32) kotoucové frézy (15, 16) usporádány pod axiálním sklonovým úhlem (.alfa.) 15 az 35.degree. a jejich nejzadnejsí rezná spicka (34, 35), proti smeru (33) obrábení frézy, lezí na prímce (36), kolmé ke smeru otácení kotoucové frézy, která má od nejprednejsí rezné hrany (37) za ní následující radiálne upnuté obrábecí vlozky (29) odstup (a) .<=. 10 mm. S výhodou následují na válcovitém plásti drzáku nástroju ve smeru (33) obrábení po sobe ve strídavém sledu vzdy tecne upnuté obrábecí vlozky (31, 32) a radiálneupnuté obrábecí vlozky (29, 30), pricemz je nejkratsí odstup (b) pri obrábení rezáním neaktivní rezné hrany (38) tecne upnuté obrábecí vlozky (31) nebo jejího prodlouzení, privrácené k hrane válce kotoucové frézy, k nejblíze lezící rezné hrane (37) ve smeru obrábení následne usporádané, radiálne upnuté obrábecí vlozky (29) vetsí nebo roven 0,5 mm.

Description

Kotoučová fréza (15, 16) zahrnuje množství obráběcích vložek (29, 30, 31,32) uspořádaných po obvodu kotoučovitého nástrojového držáku a vykloněných pod axiálním sklonovým úhlem (a), přičemž má tečně upnuté obráběcí vložky (31, 32) kotoučové frézy (15, 16) uspořádány pod axiálním sklonovým úhlem (a) 15 až 35° a jejich ncjzadnější řezná špička (34, 35), proti směru (33) obrábění frézy, leží na přímce (36), kolmé ke směru otáčení kotoučové frézy, která má od nejpřednější řezné hrany (37) za ní následující radiálně upnuté obráběcí vložky (29) odstup (a) < 10 mm. S výhodou následují na válcovitém plášti držáku nástrojů vc směru (33) obrábění po sobě ve střídavém sledu vždy tečně upnuté obráběcí vložky (31, 32) a radiálně upnuté obráběcí vložky (29, 30), přičemž je nejkratší odstup (b) při obrábění řezáním neaktivní řezné hrany (38) tečně upnuté obráběcí vložky (31) nebo jejího prodloužení, přivrácené k hraně válce kotoučové frézy, k nejblíže ležící řezné hraně (37) ve směru obrábění následně uspořádané, radiálně upnuté obráběcí vložky (29) větší nebo roven 0,5 mm.

Kotoučová fréza pro obrábění s odváděním třísek

Oblast techniky

Vynález se týká kotoučové frézy pro obrábění s odváděním třísek, zejména excentricky uspořádaných válcovitých obrysů klikového hřídele uloženého otočně kolem podélné osy, zahrnující množství obráběcích vložek uspořádaných po obvodu kotoučovitého nástrojovém držáku a vykloněných pod axiálním sklonovým úhlem a, přičemž jedna část obráběcích vložek je upnuta na nástrojovém držáku pro obrábění ramen a/nebo spodních zápichů radiálně a druhá část pro obrábění vnějšího průměru čepu tečně.

Dosavadní stav techniky

Ve spisu WO 96/39269 je popsán způsob pro obrábění s odváděním třísek válcovitých obrysů, jakož i zařízení k provádění tohoto způsobu. Dotyčný způsob používá tak zvané vyřezávání, při kterém se zhotovování konečného obrysu, jenž má jako takový již konečné rozměry nebo ještě přídavek na opracování, který se odstraňuje broušením nebo obráběním na čisto, provádí nástroji, které se přivádějí s obrobkem do záběru obráběcími vložkami, osazenými za sebou nebo i souběžně. U klikového hřídele se tak rozděluje obrábění ramen a obrábění spodního zápichu a čepu klikového hřídele nebo zhotovování polovičního obrysu ramen klikového hřídele s jedním spodním zápichem nebo jednou částí průměru prvním nástrojem, a zhotovování druhého spodního zápichu a zbývající části průměru druhým nástrojem. Toto rozdělení umožňuje variaci šířky ložiska v určitých mezích. Výhodně se při obrábění používají tak zvané rychlořezné frézy, u kterých se nástroj pohání konstantními vysokými nebo proměnnými otáčkami. U rychlořezných fréz se používají řezné rychlosti více než 160m/min. Tloušťky odřezávaných vrstev leží v rozsahu 0,05 až 0,1 mm. Délka řezného oblouku, to znamená délka držáku nástrojů, nacházející se s příslušnou obráběcí vložkou v záběru, se ve vztahu k celkovému obvodu volí co možná malá. S těmito opatřeními se mohou zhotovovat tak dobré kvality povrchů, že předbroušení nebo doplňkové předzpracování před tepelným zpracováním může jako doplňkový pracovní proces plně odpadnout. U způsobu, popsaného ve spise WO 96/39269, se navrhuje umístit na různých nástrojích vyměnitelné břitové destičky, a to jednak pro obrábění ramen, popřípadě pro obrábění čepu, a jednak pro spodní zápich. Všechny používané obráběcí vložky mají mít kladný úhel odklonu třísky, přičemž se nastavení obráběcí vložky k nástroji provádí takovým způsobem, že se zvolí efektivní úhel odklonu třísky mezi -5 a +15°, výhodně -5 až +5°, a/nebo kladný axiální úhel odklonu třísky (zpětný úhel odklonu třísky) až do 10°. U jednoho z příkladů provedení uvedených ve spise WO 96/3926, se na kotoučové fréze nacházejí dva druhy břitových destiček, z nichž první druh je upnut na držáku nástrojů, popřípadě v tam uspořádaném uchycení nástrojů radiálně, a druhý tečně. Jestliže má kotoučová fréza na svém válcovitém povrchu dvě vedle sebe ležící řady tečně upnutých břitových destiček, hrozí při výrobních nepřesnostech nebo u děleného nástroje vlivem nepřesnosti nastavení polohy obráběcího stroje výškové přesazení, vlivem kterého vznikne v oblasti překrytí na obráběném obrobku nežádoucí osazení s ostrou hranou. Aby se tomuto překrytí zabránilo, je ve spise WO 96/39269 navržena řezná vložka, jejíž čelní plochy mají v oblasti hlavní řezné hrany, tvořící řeznou špičku, zploštění nebo zahloubení, které se rozprostírá v oblasti obou sousedních hlavních řezných hran. Takové obráběcí vložky umožňují vytváření pozvolných přechodů v oblasti překrytí, kupříkladu při zhotovování povrchu čepu klikového hřídele pro ojniční ložisko. Ve spise WO 96/39269 jsou dále představeny radiálně upnuté obráběcí vložky pro opracovávání spodního zápichu klikového hřídele. Ve spise DE 19739300 se popisuje obráběcí vložka pro obrábění profilů, zejména pro frézování zápichů v profilech v rotačně se pohybujících obrobcích, jako jsou klikové hřídele. Tato obráběcí vložka má v podstatě krychlové základní těleso s alespoň dvěma využitelnými řeznými hranami, dvěma rovnoběžně vůči sobě uspořádanými, rovnými, a upevňovacím otvorem prostoupenými bočními plochami, dvěma základními plochami, které mají na svých protilehlých koncích vždy čelní plochu, vytvořenou k obráběnému profilu adekvátně obloukovitě, vymezující řezné hrany. Hřbetní plocha, ležíCZ 297237 B6 cí mezi dvěma protilehlými řeznými hranami, má být vytvořena alespoň částečně kruhovitě konkávně. Konkávním provedením hřbetní plochy se vytvoří zvětšení úhlu hřbetu a ke středu hřbetní plochy velký volný prostor, čímž se umožní požadovaná natáčení této obráběcí vložky relativně vůči obrobku. Cílem vynálezu je zajistit takové zlepšení výše uvedených kotoučových 5 fréz, aby byl při obrábění řezáním zajištěn měkčí řez.

Podstata vynálezu ίο Nedostatky dosavadního stavu techniky podstatnou měrou odstraňuje a cíl vynálezu splňuje kotoučová fréza pro obrábění s odváděním třísek, zejména excentricky uspořádaných válcovitých obrysů klikového hřídele uloženého otočně kolem podélné osy, zahrnující množství obráběcích vložek uspořádaných po obvodu kotoučovitého nástrojovém držáku a vykloněných pod axiálním sklonovým úhlem a, přičemž jedna část obráběcích vložek je upnuta na nástrojovém držáku pro 15 obrábění ramen a/nebo spodních zápichů radiálně a druhá část pro obrábění vnějšího průměru čepu tečně podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že tečně upnuté obráběcí vložky kotoučové frézy jsou uspořádány pod axiálním sklonovým úhlem a 15 až 35° ajejich nejzadnější řezná špička, proti směru obrábění frézy, leží na přímce, kolmé ke směru otáčení kotoučové frézy, která má od nejpřednější řezné hrany za ní následující radiálně upnuté obráběcí vložky odstup a < 20 10 mm. Podle výhodného provedení je pro obrábění ramen klikového hřídele odstup a < 10 mm a pro obrábění vnějšího průměru čepů klikových hřídelí je odstup a < 5 mm. S výhodou je sklonový úhel a 20 až 30°, přednostně 25° a odstup a je menší než 2 mm, přednostně menší než 0. Podle jiného výhodného provedení následují na válcovitém plášti držáku nástrojů ve směru obrábění po sobě ve střídavém sledu vždy tečně upnuté obráběcí vložky a radiálně upnuté obráběcí 25 vložky. Podle dalšího výhodného provedení je nejkratší odstup b při obrábění řezáním neaktivní řezné hrany tečně upnuté obráběcí vložky nebo jejího prodloužení, přivrácené k hraně válce kotoučové frézy, k nejblíže ležící řezné hraně ve směru obrábění následně uspořádané, radiálně upnuté obráběcí vložky větší nebo roven 0,5 mm. S výhodou se obráběné oblasti dvou po sobě následujících, tečně upnutých obráběcích vložek svými okraji částečně překrývají. U kotoučové 30 frézy pro obrábění s odváděním třísek podle vynálezu se řeší doplňkově úkol, aby mohl být na existujícím válcovitém obvodu kotoučové frézy uspořádán pokud možno velký počet obráběcích nástrojů, jsou tečně upnuté obráběcí vložky uspořádány pod axiálním sklonovým úhlem 25° ± 10°, výhodně pod sklonovým úhlem 20 až 30°. Pozorováno proti směru otáčení frézy, leží nejzadnější řezná špička takové obráběcí vložky na přímce kolmé ke směru otáčení kotoučové frézy, 35 která má od nejpřednější řezné hrany následující radiálně upnuté obráběcí vložky odstup < 5 mm, výhodně < 2 mm, až do negativních hodnot. U kotoučových fréz, známých ze stavu techniky, je nastavení axiálního úhlu na malý rozměr úhlu omezeno, aby se potřeba místa obvodově tečně upnutých, výhodně kvadratickou čelní plochou vybavených obráběcích vložek, udržela co možná malá, protože natočení o axiální úhel by příslušný odstup k nejblíže následující, radiálně upnuté 40 obráběcí vložce, při zohlednění mezery pro třísky, kterou tam lze vytvořit ještě na držáku nástrojů, zvětšilo. Se zvoleným axiálním úhlem sklonu pro tečné obráběcí vložky je však možné vždy nejzadnější řezné špičky obráběcí vložky natočit směrem dovnitř, takže jejich odstup, měřeno pomocí kolmo ke směru frézování ležící přímce, od řezné hrany nejblíže následující, radiálně upnuté obráběcí vložky, může být minimalizován na výhodně méně než 2 mm až do negativních 45 hodnot. Pod pojmem negativní hodnoty odstupu je třeba rozumět taková uspořádání tečně upnutých obráběcích vložek, u kterých leží nejzadnější řezná špička, viděno prostorově, dokonce za řeznou hranou nejblíže následující radiální obráběcí vložky. Se zvoleným uspořádáním je možné počet použitelných obráběcích vložek na držáku nástrojů zvětšit. Výhodně má kotoučová fréza pro obrábění s odváděním třísek podle vynálezu, pozorováno ve směru obrábění, ve střídajícím se 50 sledu na válcovitém plášti držáku nástrojů vždy tečně a radiálně upnuté obráběcí vložky, nebo vyjádřeno jinak, vždy na hraně válce kotoučové frézy radiálně upnuté obráběcí vložky, jimž je vždy (vlevo, jakož i vpravo) prostorově předřazena tečně upnutá obráběcí vložka. Takovýmto způsobem vytvořené dvě řady tečně upnutých obráběcích vložek mají obráběcí vložky, které jsou podle své příslušnosti k určité řadě natočeny pod axiálním úhlem v opačném směru. Pro obrábění . ~>.

válcovitých povrchů bez spodních zápichů je vhodné provedení s odstupem a menším nebo rovným 10 mm. Na rozdíl od dříve popsaného příkladu provedení může část tečně upnutých obráběcích vložek odpadnout, načež se v popise odkazuje na obr. 4 a obr. 5. Z nich vyplývá rozměr odstupu nejzadnější řezné špičky takové obráběcí vložky na přímce, kolmé ke směru otáčení kotoučové frézy, která má od nejpřednější řezné hrany následující radiálně upnuté obráběcí vložky odstup < 10 mm, výhodně < 5 mm, až do negativních hodnot. Tečně upnutá obráběcí vložka se výhodně uspořádá tak, že nejkratší odstup při obrábění řezáním neaktivní řezné hrany nebo jejího prodloužení, která je přivrácena ke hraně válce kotoučové frézy, k nejblíže ležící řezné špičce radiálně upnuté obráběcí vložky, následující ve směru obrábění, je zvolen > 1 mm. Tímto opatřením je zajištěno, že pro příslušnou mezeru pro třísky zůstane před radiálně upnutou obráběcí vložkou dostatek místa, a tam odpadávající třísky nekolidují s neaktivní řeznou hranou tečně upnuté obráběcí vložky, přivrácené k mezeře pro třísky, popřípadě nemohou tuto řeznou hranu poškodit. To má zejména význam pro tak zvané vyměnitelné břitové destičky, které mají vždy čtyři využitelné řezné hrany. Jako výhodná míra pro axiální sklonový úhel tečně upnutých obráběcích vložek se ukázalo 25°. Podle dalšího provedení vynálezu se obráběné oblasti dvou po sobě následujících, tečně upnutých obráběcích vložek, nepatrně překrývají. Kotoučovou frézou podle vynálezu mohou být při řezných rychlostech 160m/min a více ubírány tloušťky třísek 0,1 až 0,25 mm.

Přehled obrázků na výkresech

Kotoučová fréza pro obrábění s odváděním třísek podle vynálezu je osvětlena pomocí výkresů, na kterých znázorňuje obr. 1 schematický pohled na zařízení pro obrábění klikových hřídelí, obr. 2 půdorysný pohled na část válcovitého pláště kotoučové frézy podle vynálezu, osazeného obráběcími vložkami, obr. 3 perspektivní dílčí pohled na kotoučovou frézu podle vynálezu podle obr. 2, obr. 4 půdorysný pohled na část válcovitého pláště další kotoučové frézy podle vynálezu, osazeného obráběcími vložkami a obr. 5 perspektivní dílčí pohled na kotoučovou frézu podle obr. 4.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je čistě schematicky znázorněno zařízení 100 pro obrábění s odváděním třísek klikového hřídele 10. Klikový hřídel 10 je svými konci 11 a 12 upnut v poháněných, otočných upínacích sklíčidlech 13, 14 takovým způsobem, že je otočný kolem své podélné osy. K obrábění slouží kotoučovité rychlořezné nástroje tvaru kotoučových fréz 15, 16, které mohou být uváděny v otáčení příslušnými náhony 17, 18, přičemž je každý z náhonů 17, 18 uložen na suportu 19, 20, čímž nástroj sleduje osu obrobku. Dále jsou u znázorněného zařízení 100 uspořádány dvě ortogonální rotační frézy 21, 22, které jsou rovněž otočné pomocí příslušných náhonů 23, 24. Každá ortogonální rotační fréza 21, 22 je vždy dvěma saněmi 25, 26; 27, 28 uložena na suportu, takže sledování každé ortogonální rotační frézy 21, 22 je možné i při otáčejícím se klikovém hřídeli 10. Se znázorněným zařízením 100 je možné současné obrábění čtyř míst ložisek klikového čepu klikového hřídele 10. Aby se dalo provádět obrábění mimo střed otáčení obrobku excentricky uspořádaného ložiska klikového čepu klikového hřídele 10, tak se kotoučová fréza 15, popřípadě 16, pohání kolem své osy konstantními nebo proměnnými vysokými otáčkami, takže obráběcí vložky, uspořádané na jejím vnějším obvodu, se vedou kolem místa obrábění obrobku vysokou řeznou rychlostí. Bližší detaily pro obrábění klikového hřídele jsou popsány ve spisu WO

96/39269, na který se také odkazuje. Každá z kotoučových fréz 15, 16 má na svém válcovitém vnějším plášti upnuty obráběcí vložky 29 až 32, z nichž obráběcí vložky 29 a 30 jsou upnuty vždy radiálně a obráběcí vložky 31 a 32 vždy tečně. Otáčením kotoučové frézy ]_5, 16 ve směru 33 obrábění, znázorněném šipkou, se tedy při výhodně zvolených malých délkách řezných oblouků používají po sobě vždy aktivní obráběcí vložky z obráběcích vložek 30, 31, 29 a 32. Zatímco je axiální sklonový úhel a = 25° obráběcích vložek 31 zvolen ve směru otáčení hodinových ručiček, jsou tečně upnuté obráběcí vložky 32 pootočeny o sklonový úhel a = 25° proti směru otáčení hodinových ručiček. Tím se vždy nejzadnější řezná špička 34, popřípadě 35 obráběcích vložek 31, popřípadě 32 natočí dovnitř, přičemž míra odstupu a, znázorněného na obr. 2, který má přímka 36, na které leží řezná špička 34 a která je uspořádána kolmo ke směru 33 obrábění, od řezné hrany 37 následující obráběcí vložky 29, činí < 5 mm, výhodně < 2 mm. Popřípadě může znázorněná zadní řezná špička 34, popřípadě 35, ležet prostorově také „za“ řeznou hranou následující, radiálně upnuté obráběcí vložky. Odstup b znázorněné (neaktivní) řezné hrany 38 od nejblíže ležící řezné hrany 37, popřípadě jejího koncového bodu, činí alespoň 0,5 mm. Kotoučovými frézami podle vynálezu podle obr. 2 je možné současné vytváření dvou spodních zápichů pomocí obráběcích vložek 29 a 30 a tvarování válcovitého povrchu pláště pomocí obráběcích vložek 31 a 32. Obráběné oblasti obou řad tečně upnutých obráběcích vložek 31, 32, uspořádaných v odsazení, se nepatrně překrývají. Tečně upnuté obráběcí vložky 31, 32, patrné na obr. 3, mají ještě doplňkově podél vždy aktivních řezných hran zářezy 39, které jsou principiálně ze stavu techniky známy. Tyto zářezy 39 způsobují, že při obrábění řezáním se místo širší třísky vytváří adekvátně počtu zářezů více užších třísek. Jinak odpovídají tečně upnuté obráběcí vložky tečně upnutým obráběcím vložkám, uvedeným ve spisu WO 96/39269. Radiální obráběcí vložky mají tvarové provedení, které odpovídá tvarovému provedení popsanému ve spisu DE 19739300. U příkladu provedení, znázorněného na obr. 4, jsou obráběcí vložky 29 a 30 upnuty radiálně. Tyto obráběcí vložky 29, 30 primárně slouží obrábění ramen, jsou však oproti tečně upnutým obráběcím vložkám 31 a 32 uspořádány jako nevyčnívající, takže v okrajové oblasti obrábějí části vnějšího průměru čepu. Na rozdíl od příkladu provedení, znázorněného na obr. 2 a obr. 3, jsou uspořádány ve střídajícím se sledu dvě vlevo a vpravo upnuté radiální obráběcí vložky a jen jedna tečně upnutá obráběcí vložka, přičemž po sobě následující tečně upnuté obráběcí vložky 31 a 32 jsou natočeny v opačném smyslu pod axiálním sklonovým úhlem výhodně 25°. Míra odstupu a se může, tímto podmíněna, zvolit větší a činit až 10 mm. Adekvátně větší může být zvolena i míra odstupu b ve srovnání s příkladem provedení, znázorněném na obr. 2. Jinak byly pro stejné díly použity adekvátně obr. 2 stejné vztahové značky, na jejichž popis se odkazuje. Na obr. 5 jsou kotoučové frézy ]_5, 16 znázorněny v perspektivním pohledu, umožňujícím správnou představu prostorového uspořádání obráběcích vložek 29, 30 a obráběcích vložek 31, 32, popsaného podle obr. 4. Tečné obráběcí vložky 31 a 32 mají provedení, popsané ve spisu WO 96/39269, čímž se tímto odkazuje na popis v něm uvedený.

Claims (6)

1. Kotoučová fréza (15, 16) pro obrábění s odváděním třísek, zejména excentricky uspořádaných válcovitých obrysů klikového hřídele (10) uloženého otočně kolem podélné osy, zahrnující množství obráběcích vložek (29, 30, 31, 32) uspořádaných po obvodu kotoučovitého nástrojového držáku a vykloněných pod axiálním sklonovým úhlem (a), přičemž jedna část obráběcích vložek je upnuta na nástrojovém držáku pro obrábění ramen a/nebo spodních zápichů radiálně a druhá část pro obrábění vnějšího průměru čepu tečně, vyznačující se tím, že tečně upnuté obráběcí vložky (31, 32) kotoučové frézy (15, 16) jsou uspořádány pod axiálním sklonovým úhlem (a) 15 až 35° a jejich nejzadnější řezná špička (34, 35), proti směru (33) obrábění frézy, leží na přímce (36), kolmé ke směru otáčení kotoučové frézy, která má od nejpřednější řezné hrany (37) za ní následující radiálně upnuté obráběcí vložky (29) odstup (a) < 10 mm.

2. Kotoučová fréza pro obrábění s odváděním třísek podle nároku 1, vyznačující se t í m , že pro obrábění ramen klikového hřídele (10) je odstup (a) < 10 mm a pro obrábění vnějšího průměru čepů klikových hřídelí (10) je odstup (a) < 5 mm.

3. Kotoučová fréza pro obrábění s odváděním třísek podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se t í m , že sklonový úhel (a) je 20 až 30°, přednostně 25° a odstup (a) je menší než 2 mm, přednostně menší než 0.

4. Kotoučová fréza pro obrábění s odváděním třísek podle nároku 1, vyznačující se t í m , že na válcovitém plášti držáku nástrojů ve směru (33) obrábění po sobě následují ve střídavém sledu vždy tečně upnuté obráběcí vložky (31, 32) a radiálně upnuté obráběcí vložky (29, 30).

5. Kotoučová fréza pro obrábění s odváděním třísek podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že nejkratší odstup (b) při obrábění řezáním neaktivní řezné hrany (38) tečně upnuté obráběcí vložky (31) nebo jejího prodloužení, přivrácené k hraně válce kotoučové frézy, je k nejblíže ležící řezné hraně (37) ve směru obrábění následně uspořádané, radiálně upnuté obráběcí vložky (29) > 0,5 mm.

6. Kotoučová fréza pro obrábění s odváděním třísek podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že obráběné oblasti dvou po sobě následujících, tečně upnutých obráběcích vložek (31, 32) se svými okraji částečně překrývají.