CZ299466B6

CZ299466B6 - Fréza

Info

Publication number: CZ299466B6
Application number: CZ20040182A
Authority: CZ
Inventors: Berglöw@Carl-Erik; Puide@Mattias; Persson@Sven-Erik; Nordlund@Kurt
Original assignee: Seco Tools Ab
Priority date: 2003-02-06
Filing date: 2004-02-03
Publication date: 2008-08-06
Also published as: CZ2004182A3; ATE490832T1; KR20040071653A; SE0300313L; CN1520953A; WO2004069457A1; EP1590120A1; KR101081786B1; US20040223817A1; SE0300313D0; EP1590120B1; DE602004030422D1; US6976815B2; SE526105C2; CN100591446C

Abstract

Fréza má tri ostrí (27A, 27B, 27C), pro obrábení rezáním pri otácení, která jsou vytvorena vcelku sfrézou (10, 10'), která dále obsahuje prostredky (15, 14´) pro upevnování frézy (10) k držáku (12),pricemž každé ostrí (27A, 27B, 27C) probíhá od obvodu frézy (10) a v podstate ke strední ose (CL) frézy. Každé ze trí ostrí (27A, 27B, 27C) sleduje vpodstate konvexní zakrivenou dráhu, pricemž radiálne vnejší konec (31A, 31B, 31C) a radiálne vnitrní konec (33A, 33B, 33C) konvexního ostrí (27A, 27B, 27C) leží axiálne za maximálním bodem (X) každého ze trí ostrí. Každé ostrí (27A, 27B, 27C) je definováno v podstate polomerem (R), pricemž stred (C) jeho polomeru (R) je privrácený smerem k prostredkum (15, 14´) a leží stranou od strední osy (CL) v radiálním smeru.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká frézy mající tři ostří (řezné hrany) pro obrábění řezáním při otáčení, přičemž ostří jsou vytvořena vcelku s frézou, přičemž fréza obsahuje prostředky pro upevnění frézy k držáku, přičemž každé ostří probíhá od obvodu frézy a v podstatě ke střední ose frézy.

Dosavadní stav techniky

Je již známo z přihlašovatelova patentového spisu US-A-5 964 555 zajistit řešení problému vytváření obráběcích nástrojů s malými rozměry, majících vyměnitelná ostří. Ukázalo se však, že při obrábění, například forem z nástrojové oceli, není řezná rychlost při čelním frézování ploch zvlášť velká. Kromě toho vznikají během použití známého nástroje vibrace.

Dále je známé používat stopkové frézy, mající přišroubované okrouhlé břitové vložky, a to pro použití, mimo jiné, při čelním frézování. Jelikož se toto nejčastěji týká malých rozměrů, stávají se duté řezné vložky relativně slabé, což se projevovalo v lámání nástrojů.

Podstata vynálezu

Vynález si klade za úkol vytvořit frézu, která by řešila výše uvedené problémy. Dalším cílem je vytvořit frézu, která by kombinovala výhody vlastní okrouhlým břitovým vložkám s dobrou pevností. Dále si klade za úkol vytvořit frézu, která by řezala měkce a relativně bez vibrací do obrobku. Ještě dalším cílem vynálezu je vytvořit frézu, která by umožňovala čelní frézování s vysokou řeznou rychlostí.

Tyto a další cíle vynálezu jsou dosazeny frézou mající tři ostří (řezné hrany) pro obrábění řezáním při otáčení, přičemž ostří jsou vytvořena vcelku s frézou, přičemž fréza obsahuje prostředky pro upevnění frézy k držáku, přičemž každé ostří probíhá od obvodu frézy a v podstatě ke střední ose frézy, přičemž podle vynálezu každé ze tří ostří sleduje v podstatě konvexní zakřivenou dráhu, přičemž radiálně vnější konec a radiálně vnitřní konec konvexního ostří leží axiálně za maximálním bodem každého ze tří ostří, a přičemž každé ostří je definováno v podstatě poloměrem, přičemž střed jeho poloměru je přivrácený směrem k prostředkům a leží stranou od střední osy v radiálním směru.

Další znaky navrhovaného řešení jsou uvedeny v závislých patentových nárocích.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení s odvoláním na připojené výkresy, ve kterých znázorňuje obr. 1 provedení frézy podle vynálezu v sestaveném stavu, částečně v řezu, v záběru s obrobkem, obr. 2A a 2B boční pohledy na frézu podle vynálezu, obr. 2C koncový pohled na frézu podle vynálezu, obr. 2D frézu v perspektivním pohledu, obr. 2E řez částí frézy podél linie E-E z obr. 2C, obr. 3A a 3B boční pohledy na alternativní provedení frézy podle vynálezu, obr. 3C koncový pohled na frézu a obr. 3D frézu v perspektivním pohledu.

Příklady provedení vynálezu

Nástroj v provedení znázorněném na obr. 1 obsahuje frézu 10 podle vynálezu, zajišťovací šroub ii a držák 12. Držák 12 obsahuje prostředky 15, 19 hákovitého tvaru, uložené na fréze a zajišťovacím šroubu.

-1 CZ 299466 B6

Fréza 10 je na konci odvráceném od držáku 12 opatřena řezným koncem 13, který má tři ostří (řezné hrany). Přednostní tvar frézy 10 je podrobněji znázorněn na obr. 2A až 2E. Fréza 10 je vyrobena z tvrdého materiálu, s výhodou ze slinutého karbidu, a obsahuje tři vcelku s ní vytvořená ostří (řezné hrany) 27A, 27B a 27C. Nejobvyklejší tvrdý materiál ze slinutého karbidu je karbid wolframu (WC). Mnohé druhy slinutých karbidů obsahují pouze (WC) a pojivový kov.

V jiných jsou také zahrnuty karbidy kovů, jako karbid titanu (TiC), karbid tantalu (TaC) a karbid niobu (NbC). Nejobvyklejší pojivový kov je kobalt (Co), ale používá se také nikl (Ni). Slinutý karbid je prášková směs vytvořená z karbidových částic majících velikost zrna 0,5 až 10 pm a z pojivového kovu, obvykle kobaltu. Objemový procentuelní podíl pojivového kovu je 5 až 40 % ío a objemový procentuelní podíl karbidů je 95 až 60 %. každé ostří 27A, 27B a 27C je konvexně zakřiveno v axiálním směruje s výhodou částečně kruhové a je vytvořeno podél průsečnice mezi hřbetem (hřbetovou plochou) 28A, 28B a 28C a čelem (třískovou plochou) 29A, 29B a 29C. Ostří jsou uložena s rovnoměrným rozdělením, tj. každé ostří (řezná hrana) svírá se sousedním ostřím úhel 120 °.

Každé ostří je definováno v průmětu podle obr. 2E v podstatě poloměrem R, přičemž střed C tohoto poloměru R je přivrácen k upevňovacímu konci frézy 10 a je uložen stranou od střední osy neboli osy CL otáčení v radiálním směru. Směr N otáčení je znázorněn na obr. 2C. Střed C poloměru Rje v příslušné rovině Pl pro čelo 29A, 29B a 29C. Každé konvexní ostří 27A, 27B a 27C je plynule zakřivené. Ostří má axiálně nejvíce vystupující bod X, který je uložen v před20 nostním provedení v podstatě stejné radiální vzdálenosti Y od střední osy CL jako střed C poloměru R. Vnější konce 31 A, 31B, 31C, jakož i vnitřní konce 33A, 33B, 33C ostří (řezných hran) jsou uloženy axiálně za axiálně maximálním bodem X, tj. směrem k držáku 12 neboli k upevňovacímu konci frézy 10. Poloměr R je přibližně stejně velký jako polovina průměru D frézy, nejčastěji v rozmezí od 1 do 10 mm. Každé ostří 27A, 27B a 27C je dále konvexně zakřiveno v tangenciálním směru, jak je patrné v koncovém pohledu podle obr. 2C, takže má bod maxima H přibližně uprostřed ostří (řezné hrany).

Každé ostří (řezná hrana) je připojeno k přiřazené rovné hraně 30A, 30B, 30C přes roh nebo konec 31 A, 31B, 31C mající poloměr maximálně 1 mm. Hrana není určena k řezání. Tento konec 31 A, 31B, 31C je uložen v axiální vzdálenosti Z od roviny P2, která prochází maximálními body

X na ostřích (řezných hranách). Vzdálenost Z (obr. 2E) vymezuje největší řeznou hloubku frézy. Vzdálenost Z je 10 až 15 % největšího poloměru D frézy. Po konci 31 A, 31B, 31C ve směru otáčení N se materiál přibližuje ke střední ose CL pro získání podbroušení. Radiálně nejvíce vnější body 31A, 31B, 31C ostří jsou na společné myšlené kružnici soustředné se střední osou CL frézy a nástroje, přičemž tato kružnice tvoří největší průměr frézy. Hrany 30A, 30B, 30C jsou uloženy podél myšleného komolého kužele, jehož vrchol je přivrácen k upevňovacímu konci, přičemž tento kužel leží radiálně vně myšleného prodloužení plášťové plochy frézy 10. Tento kužel má větší úhel kuželovitostí než je úhel kuželovitostí plášťové plochy frézy J_0. Alternativně mohou být hrany konvexní nebo konkávní.

Ostří (řezná hrana) 27A-27C může alternativně být plynule zakřiveno jiným způsobem, takže sle40 duje eliptickou, parabolickou nebo podobnou dráhu. Podstatné je, že zakřivení je plynulé, pro zajištění jemného povrchu obráběné plochy na obrobku. Příklad maximální hloubky řezu je 1,9 mm pro průměr D 16 mm. Je-li hloubka řezu při frézování zvolena větší než je vzdálenost Z, frézař to zpozoruje náhlou zvýšenou nevýhodnou tvorbou třísky, k níž potom dochází.

Každé čelo (třísková plocha) 29A, 29B nebo 29C je vytvořeno jako v podstatě rovinné a sahá od ostří v podstatě axiálně dozadu. Každé čelo svírá se střední osou CL frézy kladný ostrý úhel a přibližně 5 až 20 °. Každé čelo svírá ostrý úhel přibližně 60 až 80 ⁰ s hřbetem 28A, 28B a 28C. Hřbet je obloukový nebo zakřivený stejně jako přiřazené ostří (řezná hrana). Ve znázorněném příkladě je průměr D 16 mm, zatímco axiální délka frézy je 39 mm.

V části přivrácené k držáku 12 je fréza 10 opatřena první kuželovou částí nebo stopkou 14, jejíž jeden konec je opatřen prostředkem 15 ve tvaru háku, který ve znázorněném provedení obsahuje

-2CZ 299466 B6 první vystupující část 16, jakož i první vybrání 17. Zajišťovací šroub 11, který je s výhodou vyroben z oceli, má na svém konci přivráceném k fréze 10 druhou kuželovou část 18, která je opatřena druhým záběrovým prostředkem 19, který je určený pro spolupůsobení s prvním záběrovým prostředkem 15. Druhý záběrový prostředek 19 obsahuje druhou vystupující část 20 a druhé vybrání 21· V aktivní poloze spolupůsobí první vystupující část 1_6 s druhým vybráním 21 a druhá vystupující část 20 spolupůsobí s prvním vybráním 17.

Axiálně uvnitř druhého záběrového prostředku 19 v axiálním směru má zajišťovací šroub 11 vnější závitovou část 22, s výhodou válcovitou. Na axiálně zadním konci 22A zajišťovacího šroubu JJ. může být nasazen šestiúhelníkový nástrčný klíč, čímž je umožněno uvolňování nebo utahování zajišťovacího šroubu vnitřním kanálem 24 držáku 12. Alternativně může být závit 26 vytvořen v konci uvolňovatelné objímky, jejíž druhý konec je potom opatřen vnějším závitem, jakož i vybráním pro klíč.

Držák 12 je opatřen na konci přivráceném k fréze 10 kuželovitým sedlem 25, v němž je uložena první kuželovitá část 14 frézy 10 a druhá kuželovitá část 18 zajišťovacího šroubu 11. V kuželo15 vitém sedle 25 má držák 12 v podstatě válcovitou část 26 s vnitřním závitem, která spolupůsobí s částí 22 zajišťovacího šroubu 11 s vnějším závitem.

Sestavování a demontáž nástroje je podrobněji popsána v patentovém spisu USA US-A4 850 759, na který se zde odvoláváme jako na součást tohoto popisu. Spolupůsobení mezi vnějším závitem 22 a vnitřním závitem 26 má za následek, že zajišťovací šroub 11 a tím i také fréza 10 se posouvá axiálně do držáku 12, až kuželovitá část 14 dosedne proti kuželovitému sedlu 25, tj. dosáhne se polohy podle obr. 1. Fréza JJ) je nyní uspokojivě ukotvena v držáku J2.

Závity 22 a 26 jsou vytvořeny jako pravé závity pro pravotočivý řezný nástroj a levé závity pro levotočivý řezný nástroj.

Výše popsané provedení se týká fréz, tj. nástrojů otáčejících se okolo své podélné střední osy.

Frézy mající malé řezné konce jsou dominantní oblastí použití vynálezu.

Z obr. 1 je zřejmé, že když řezná plocha frézy 10 čelně obrábí obrobek 42, je nástroj během otáčení a velkém přisouvání posouván ve směru šipky I pro získávání rovinné plochy mající dobrou kvalitu povrchu.

Obr. 3A-3D znázorňují alternativní provedení frézy JO' stopkového typu podle vynálezu. Řezný konec 13 frézy stopkového typu je v podstatě shodný s tím, jaký byl znázorněn výše ve spojení s frézou JO. Jsou proto použity stejné vztahové značky pro stejné znaky. Provedení frézy 10' se odlišuje od výše popsané frézy JJ) v tvaru upevňovacího prostředku nebo stopky 14'. Stopka 14' je válcovitá, aby odpovídala běžnému vřetení neznázoměné frézky. Rohy 31A-31C tak vyčnívají vzhledem k válcově první části 35' mající válcovou obalovou plochu, ale s výhodou se shodují s válcovým prodloužením obalové plochy stopky 142 Ve znázorněném příkladě je průměr D 16 mm, a axiální délka frézy je 66 mm, přičemž každý roh vyčnívá 0,3 mm přes obalovou plochu první části 35'.

Fréza podle vynálezu tak kombinuje výhody vlastní okrouhlým břitovým vložkám s dobrou pevností, přičemž řeže jemně a relativně bez vibrací do obrobku také při velké řezné rychlosti.

Fréza podle vynálezu je s výhodou alespoň částečně povlečená vrstvami například A1₂O₃, TiN a/nebo TiCN. V určitých případech může být odůvodněné aby měla připájené supertvrdé materiály jako CBN nebo PCD na ostřích.

Vynález není nijak omezen na výše popsaná provedení, ale může být volně obměňován v rámci připojených patentových nároků. Například mohou být středově uspořádány ve fréze 1 až 3 kanály na řeznou kapalinu. Například může probíhat frézou středově jeden kanál na řeznou kapalinu od upevňovacího konce směrem k řeznému konci. Tam navazují tři mimostředné kanály, z nichž jeden je na obr. 3C znázorněn čárkovanou kružnicí, pro dopravu řezné kapaliny

-3CZ 299466 B6 k příslušné řezné hraně. Všechny kanály potom ústí ve stejně vzdálenosti od středové osy CL. Dále mohou být použity i jiné tvary stopek.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Fréza mající tři ostří (27A, 27B, 27C) pro obrábění řezáním při otáčení, přičemž ostří jsou ío vytvořena vcelku s frézou (10; 10'), přičemž fréza obsahuje prostředky (15; 14') pro upevnění frézy k držáku, přičemž každé ostří (27A, 27B, 27C) probíhá od obvodu frézy a v podstatě ke střední ose (CL) frézy, vyznačená tím, že každé ze tří ostří (27A, 27B, 27C) sleduje v podstatě konvexní zakřivenou dráhu, přičemž radiálně vnější konec (31A, 31B, 3 IC) a radiálně vnitřní konec (33A,

15 33B, 33C) konvexního ostří (27A, 27B, 27C) leží axiálně za maximálním bodem (X) každého ze tří ostří, a přičemž každé ostří (27A, 27B, 27C) je definováno v podstatě poloměrem (R), přičemž střed (C) jeho poloměru (R) je přivrácený směrem k prostředkům (15; 14') a leží stranou od střední osy (CL) v radiálním směru.

20
2. Fréza podle nároku 1, vyznačená tím, že radiálně vnější konec (31 A, 31B, 31C) konvexního ostří (27A, 27B, 27C) leží v axiální vzdálenosti (Z) od roviny (P2), která prochází maximálními body (X) ostří.
3. Fréza podle nároku 1 nebo 2, vyznačená tím, že poloměr (R) je přibližně stejně

25 velký jako polovina největšího průměru (D) frézy.
4. Fréza podle nároku 2, vyznačená tím, že vzdálenost (Z)je 10 až 15 % největšího průměru (D) frézy.

30
5. Fréza podle kteréhokoli z nároků laž4, vyznačená tím, že je vyrobena ze slinutého karbidu a každé ostří (27A-27C) je vytvořeno podél průsečnice mezi hřbetem (28A-28C) a čelem (29A-29C), přičemž každý hřbet (28A-28C) je obloukový nebo zakřivený právě tak jako přiřazené ostří.

35
6. Fréza podle kteréhokoli z nároků 1 až 5, vyznačená tím, že ostří (27A-27C) jsou uspořádána na fréze se stejným rozdělením.
7. Fréza podle kteréhokoli z nároků laž6, vyznačená tím, že obsahuje kuželovitou stopku (14) opatřenou prostředkem (15) ve tvaru háku.
8. Fréza podle kteréhokoli z nároků laž6, vyznačená tím, že obsahuje válcovitou stopku (14').
9. Fréza podle nároku 8, vyznačená tím, že konce (31A-31C) se dotýkají válcového

45 prodloužení obalové plochy stopky (14') a vyčnívají vzhledem k válcové první části (35 ) mající válcovou obalovou plochu.
10. Fréza podle kteréhokoli z nároků 1 až 9, vyznačená tím, že každé ostří (27A-27C) je konvexně zakřivené v axiálním a tangenciálním směru.