CZ301552B6

CZ301552B6 - Špicka vrtáku s vodicími cleny a vrták mající tuto špicku

Info

Publication number: CZ301552B6
Application number: CZ20060634A
Authority: CZ
Inventors: Frejd@Stefan
Original assignee: Seco Tools Ab
Priority date: 2004-05-05
Filing date: 2005-04-22
Publication date: 2010-04-14
Also published as: EP1744844A1; CZ2006634A3; SE0401175D0; SE527653C2; CN1950166A; US20050249562A1; KR101164467B1; EP1744844B1; CN100528434C; WO2005105350A1; SE0401175L; KR20070007180A; US7338237B2

Abstract

Vynález se týká špicky vrtáku pro trískové obrábení a vrtáku majícího tuto špicku. Vrták má telo vrtáku, špicku (10) vrtáku a stopkovou cást. Špicka (10) vrtáku má alespon jeden brit (19) a alespon jeden periferne umístený vodicí clen (40). Vrták má stredovou osu (CL). Vodicí clen (40) špicky (10) vrtáku obsahuje cástecne válcovou první cást (41) povrchu a excentrickou druhou cást (42) povrchu. První cást (41) povrchu se axiálne zpetne napojuje podél vodicího clenu (40) na druhou cást (42) povrchu.

Description

Špička vrtáku 9 vodícími členy a vrták mající tuto špíčku

Oblast techniky

Vynález se týká špičky vrtáku pro třískové obrábění a vrtáku majícího tuto špičku podle předvýznakových části nezávislých nároků 1 a 6.

io Dosavadní stav techniky

Z dokumentu US-A-5 947 660 je znám vrták s uvolnitelnou špičkou vrtáku upevněnou k tělu vrtáku pomocí táhla. Tento vrták sám o sobě dává při svém otáčení poměrně dobrou toleranci díry. Tento vrták ovšem není vhodný pro stacionární aplikace jako například vrtání, kdy se tento vrták může v případě úhlových chyb na stroji nebo ve sklíčení zadřít ve vrtané díře. Jiný vrták je popsán v přihlášce US-A-5 486 075, kde je riziko zadření vrtáku v díře zjevné.

Podstata vynálezu

Předmětem tohoto vynálezu je špička vrtáku pro vrták pro rotační třískové obrábění, kde špička vrtáku má alespoň jeden břit, obsahuje alespoň jeden vodicí člen a má středovou osu, přičemž vodicí člen špičky vrtáku obsahuje částečně válcovou první část povrchu a excentrickou druhou část povrchu, jehož podstatou je, že první část povrchu se napojuje axiálně zpětně podél vodícího členu na druhou Část povrchu.

Ve výhodném provedení má první část povrchu, která se nachází nejblíže břitu, obvodové rozšíření, které se shoduje s pomyslným válcem, který je souosý se středovou osou.

V dalším výhodném provedení má druhá část povrchu excentrický tvar vzhledem ke středové ose.

V dalším výhodném provedení nemá první část povrchu úhel podbroušení a druhá část povrchu tvoří úhel podbroušení.

V dalším výhodném provedení je první část povrchu v axiálním směru kratší než druhá Část povrchu, výhodně méně než poloviční, nejvýhodněji 0,1 až 0,5-násobek axiální délky druhé části povrchu,

Dalším předmětem tohoto vynálezu je vrták pro, vzhledem k obráběnému materiálu, rotační třískové obrábění, obsahující tělo vrtáku, špičku vrtáku a stopkovou část, jehož podstatou je, že jeho špičku tvoří výše uvedená špička.

Podle jednoho hlediska tohoto vynálezu je tedy zajištěn takový návrh vrtáku, který eliminuje

4$ problémy dosavadního stavu techniky.

Podle dalšího hlediska tohoto vynálezu je zajištěn vrták s dobrým vedením nezávisle na tom, zda se vrták otáčí či neotáčí.

Podle dalšího hlediska tohoto vynálezu je zajištěn vrták s malým vrtacím točivým momentem. Podle dalšího hlediska tohoto vynálezu je zajištěn vrták vhodný pro mnoho materiálů.

-1CZ 301552 B6

Těchto a dalších hledisek je dosaženo špičkou a vrtákem s touto špičkou, které jsou definovány v připojených nárocích s odkazem na výkresy.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím konkrétních příkladů provedení znázorněných na výkresech, na kterých představuje obr. 1A špičku vrtáku podle tohoto vynálezu v bočním pohledu obr. 1B špičku vrtáku v pohledu shora obr. 1C špičku vrtáku v perspektivním pohledu obr. 1D zvětšení špičky vrtáku z obrázku IC obr. 2A boční pohled na vrtací nástroj podle tohoto vynálezu obr. 2B boční pohled na zvětšenou část Špičky vrtáku obr. 3 A boční pohled na alternativní provedení vrtacího nástroje podle tohoto vynálezu v bočním pohledu obr. 3B boční pohled na zvětšenou část špičky vrtáku obr. 4A další alternativní provedení vrtacího nástroje podle tohoto vynálezu v bočním pohledu obr. 4B boční pohled na zvětšenou část špičky vrtáku obr. 5A další alternativní provedení vrtacího nástroje podle tohoto vynálezu v bočním pohledu obr. 5B boční pohled na zvětšenou část Špičky vrtáku obr. 5C vrtací nástroj podle obr. 5A v bočním pohledu otočený přibližně o 90°.

Příklady provedení vynálezu

Provedení vrtáku podle tohoto vynálezu zobrazené na obr. 2 je takzvaný spirálový vrták, který má v tomto případě špičku 10 vrtáku nebo přední konec ve směru posuvu, uspořádání táhla není zobrazeno, tělo 12 vrtáku a stopku 13. Část špičky ]0 vrtáku je zobrazena zvětšená. U tohoto vrtacího nástroje je možné uvolnit a vyměnit špičku 10 vrtáku i když je tělo 12 vrtáku upevněno ve stroji. Vrtací nástroj byl popsán také v dokumentu US 5 947 660.

Tělo J2 vrtáku je vybaveno drážkami 18 pro třísky, které vedou spirálovitě podél vrtáku s pod35 statně stálou vzdáleností od osy CL. Drážky pro třísky mohou vést podél celého těla nebo jeho Části.

Tělo 12 vrtáku ajeho koncová část přiléhající ke špičce K) vrtáku je opatřena čelním povrchem, na který nasedá pomocný povrch 16 špičky 10 vrtáku. Největší průměr čelního povrchu je menší než největší průměr špičky vrtáku, ale přednostně je stejný jako nejmenší průměr špičky vrtáku. Tělo vrtáku má přednostně proplachovací kanály 23. Tělo 12 vrtáku může být vyrobeno z oceli, slinutého karbidu nebo rychlořezné oceli. Na jednom z volných konců stopkových částí těla 12 vrtáku se předpokládá upevnění otočného vřetena (není zobrazeno) do vrtačky, zatímco druhý protilehlý volný konec má čelní povrch a upevňovací otvor (není zobrazeno). Volný konec táhla slouží k vystupování upevňovacím otvorem. Čelní povrch má kruhový základní tvar a obsahuje dvě rýhované části. Každá rýhovaná část pokrývá podstatně polovinu Čelní plochy a obsahuje množství stejných rýh nebo žlábků, které jsou odděleny mezerou. Druhá rýhovaná část je vymezena první rýhovanou částí. Podstatně každý žlábek v první rýhované části protíná obalový povrch těla vrtáku na dvou místech, zatímco podstatně každý žlábek ve druhé rýhované části proso tíná obalový povrch těla vrtáku pouze na jednom místě.

-2CZ 301552 B6

Špička 10 vrtáku, viz především obr. 1A až ID, je opatřena alespoň jedním břitem, který na svém konci spočívá proti tělu 12 vrtáku a může mít různou podobu v závislosti na obráběném materiálu. Špička 10 vrtáku má brit 19 pro vrtání, který obsahuje břit 24 sekáče. Špička 10 vrtáku je vyrobena z tvrdého materiálu, přednostně ze slinutého karbidu a nejvýhodněji vstřikem odlitého slinutého karbidu a obsahuje dva horní volné povrchy 15. pomocný povrch j6 a první a druhý zakřivený povrch 17,18, které je spojují. Všechny tyto povrchy a přiléhající hrany jsou vyrobeny ze stejného materiálu, kterým je přednostně vstřikem odlitý slinutý karbid. Čáry průniku mezi druhými zakřivenými povrchy a drážkami 18 pro třísky a volnými povrchy 15 tvoří hlavní břity 19, přednostně pomocí vyztužujících zkosení (není zobrazeno). První zakřivené povrchy 17 jsou io poskytnuty radiálně uvnitř největšího průměru špičky vrtáku a mohou mít částečně cylindrický tvar. Okrajový nebo vodicí člen 40 je poskytnut na obou koncích prvního zakřiveného povrchu 17 ve směru otáčení (tj. když se špička vrtáku podle obr. 1B otáčí proti směru hodinových ručiček). Čáry průniku mezi vodítky 40 a drážkami 18 pro třísky tvoří sekundární břity 20.

Každý vodicí člen 40 se skládá z alespoň dvou částí 41 a 42 povrchu. První část 41 povrchu, která se nachází nejblíže k břitu 19 má obvodové rozšíření, které se shoduje s pomyslným válcem C, který je souosý se středovou osou CL, kde první část 41 povrchu může být určena k vytvoření částečně cylindrického vodícího členu. Část 41 povrchu je definována poloměrem R, jehož střed se nachází na středové ose CL. Část 41 povrchu nemá v důsledku toho žádný úhel podbroušení vzhledem k vrtanému otvoru (není zobrazeno). Axiální prodloužení nebo délka L části 41 povrchu je 0,1 až 0,5-krát větší než průměr. První část 41 povrchu se napojuje axiálně zpětně podél vodícího členu k druhé Části 42 povrchu, která má ve vztahu ke středové ose CL excentrický tvar, a tudíž tvoří větší úhel podbroušení vzhledem ke stěně otvoru, než Část 41 povrchu, pročež lze říct, že druhá část 42 povrchu tvoří excentrický vodicí člen. Každý excentrický vodicí člen 40 zobrazený v provedení je válcový s radiálním středem mimo středovou osu CL. Excentrický vodicí člen 40 může mít alternativně jiný tvar, například rovinný nebo zakřivený. Ačkoliv je pro životnost vodícího členu nástroje výhodné, pokud část 42 povrchu podporuje část 41 povrchu, je možné, aby část 42 povrchu byla souosá se středovou osou CL, ale měla poloměr menší, než poloměr části 41 povrchu.

Část 41 povrchu je kratší v axiálním směru než druhá část 42 povrchu, přednostně méně než poloviční, nejlépe 0,1 až 0,5 axiální délky druhé části 42 povrchu.

Jak je vidět především z obrázku ID, třetí část 43 povrchu by se mohla nacházet na začátku druhé části povrchu ve směru otáčení. Třetí část 43 povrchu má obvodové rozšíření, které se shoduje s první částí 41 povrchu a tím s pomyslným válcem C. Třetí část 43 povrchu má stejné axiální prodloužení jako druhá část 42 povrchu, aleje užší v tangenciálním směru.

Vodicí členy 40 špičky vrtáku jsou v důsledku toho jak částečně válcové, tak excentrické.

Částečný válcový vodicí člen má výhodu v tom, že vykazuje velmi dobrou toleranci díry a nejlépe se hodí k rotačním nástrojům. Excentrický vodicí člen výborně pracuje ve stacionárních aplikacích. Jeho geometrie brání zadření špičky vrtáku ve vrtané díře v důsledku úhlových chyb stroje nebo sklíčení při stacionární aplikaci jako například v soustruhu. Navíc se získá dobrá tolerance díry ve vrtané díře a lepší podpora pro vystřeďování na vstupu do obráběného kusu, což vede k lepší kulatosti díry ve srovnání se zcela excentrickými vodícími Členy. Rohy se navíc díky lepšímu centrování méně opotřebovávají. Se správně kombinovanou variantou obou typů při návrhu vodícího členu se získá vodicí člen, který využívá výhod obou typů, aniž by se projevily jejich nevýhody. Částečně cylindrická část se bude nacházet co nejblíže břitu s délkou poskytující velkou podporu během vrtání, ale ne tak dlouhou, aby podporovala efekt zadření při úhlovém posunutí mezi obráběným kusem a nástrojem. Tím se získá vrták, který je univerzálnější a podporuje nejlepší možnou přesnost ve všech typech aplikací.

Vodicí člen může být alternativně uzpůsoben pro tělo vrtáku s přímými drážkami pro odvod třísek. Špička vrtáku přednostně obsahuje také jádrový povrch 2L který dosahuje ke středu špič-3CZ 301552 B6 ky vrtáku a tvoří úhel s centrální osou nebo osou otáčení CL nástroje. Úhel leží v intervalu od

40° do 50°, přednostně kolem 45°. Největší průměr špičky vrtáku tvoří diametrální vzdálenost mezi radiálně nejvzdálenějšími body vodicích členů 40. Výška Y špičky vrtáku je podstatně rovna průměru, aby se minimalizovalo opotřebení třískami na spoji mezi špičkou vrtáku a tělem vrtáku. Největší průměr pomocného povrchu 16 je přednostně menší než průměr, aby se získalo volné místo během obrábění. Proplachovací otvory se přednostně nacházejí na přímce, na každé straně od středové osy CL.

Vrták tedy obsahuje tělo 12 vrtáku, špičku 10 vrtáku a prostředky pro upevnění 11, kde tělo io vrtáku má čelní povrch 14 a špička vrtáku má pomocný povrch 16 uspořádané tak, aby na sebe spolehlivě dosedaly. Tělo vrtáku má stopkovou část. Špička vrtáku se skládá ze slinutého karbidu a obsahuje alespoň jeden břit 19 a středový otvor nebo výstupek (není zobrazen), spolupůsobící s prostředky pro upevnění. Otvor/výstupek a břit jsou integrovány ve špičce 10 vrtáku. Špička vrtáku obsahuje vodicí členy 40. Špička vrtáku má středovou osu CL. Vodicí členy 40 špičky 10 vrtáku obsahují jak částečně válcové první části 41 povrchu, tak excentrické druhé části 42 povrchu. První část 41 povrchu nacházející se nejblíže ke břitu 19 má obvodové rozšíření, které se shoduje s pomyslným válcem C, který je soustředný se středovou osou CL. První část 44 povrchu se axiálně zpětně napojuje na druhou část 42 povrchu, která má ve vztahu ke středové ose CL excentrický tvar. První část 4£ povrchu postrádá úhel podbroušení vzhledem k vrtanému otvoru a v tom, že druhá část 42 povrchu tvoří úhel podbroušení vzhledem ke stěnám otvoru. První část 41 povrchu je kratší v axiálním směru než druhá část 42 povrchu, přednostně méně než poloviční, nejvýhodněji 0,1 až 0,5-násobek axiální délky druhé části 42 povrchu. Špička vrtáku 10 má kruhový základní tvar, stejně jako se na alespoň jednom břitu 19, který je integrován do špičky JO vrtáku, která na svém konci směřuje směrem od břitu, nachází pomocný povrch

16. Špička vrtáku je tvořena slinutým karbidem a obsahuje středový otvor nebo výstupek (není zobrazeno) spolupůsobící s prostředky pro upevnění. Otvor/výstupek a břit jsou integrovány do špičky vrtáku. Špička vrtáku obsahuje vodicí Členy 40. Špička vrtáku má středovou osu CL. Vodicí členy 40 špičky 10 vrtáku obsahuji jak částečně válcové první části 41 povrchu, tak excentrické druhé Části 42 povrchu.

Špička 10 vrtáku a tělo 12 vrtáku mohou podle dokumentu US 6 146 060 obsahovat pomocný 16 a čelní povrch, v tomto pořadí.

Podobně lze využít jiné prostředky pro upevnění, než středové táhlo, například lze špičku vrtáku uchytit pomocí bajonetového spoje, jak je popsáno v dokumentu US 5 988 953.

Na obr. 3A je zobrazeno alternativní provedení vrtacího nástroje podle tohoto vynálezu. Část špičky vrtáku je zobrazena zvětšená na obr. 3B. Vrtací nástroj je pevný spirálový vrták, který obsahuje špičku 10A vrtáku, tělo 12A vrtáku, stejně jako stopku 13A. Špička 10A vrtáku obsa40 huje vodicí členy 40A, které, jak je uvedeno výše, obsahují jak částečně válcové první části 41A povrchu, tak excentrické druhé části 42A povrchu. Axiální prodloužení nebo délka L Části 41A povrchu je 0,1 až 0,5 násobek průměru. Třetí Část 43A povrchu se může nacházet v přední Části druhého povrchu ve směru rotace. Třetí část 43A povrchu má obvodové rozšíření, které souhlasí s první částí 41A povrchu a tím s pomyslným válcem C. Také v ostatních ohledech mají vodicí členy 40A podstatně stejnou konstrukci jako vodicí členy 40.

Na obr. 4A je zobrazeno další alternativní provedení vrtáku podle tohoto vynálezu. Část špičky vrtáku je zobrazena zvětšená na obr. 4B. Vrtací nástroj je spirálový vrták s natvrdo spájenými břítovými destičkami ze slinutého karbidu. Vrták obsahuje špičku IQB vrtáku, tělo 12B vrtáku so stejně jako stopku 13B. Špička 10B vrtáku obsahuje vodicí členy 40B, které, jak je uvedeno výše, obsahují jak částečně válcové první části 41B povrchu, tak excentrické druhé části 42B povrchu. Axiální prodloužení nebo délka L Části 41B povrchu je 0,1 až 0,5-násobek průměru.

Třetí část 43A povrchu se může nacházet před druhou částí povrchu ve směru rotace. Třetí část 43B povrchu má obvodové rozšíření, které se shoduje s první částí 41B povrchu a tím s pomysl-4CZ 301552 B6 ným válcem C. Také v ostatních ohledech mají vodicí členy 40B podstatně stejnou konstrukci jako vodicí Členy 40.

Na obr. 5A až 5C je zobrazeno ještě jiné provedení vrtacího nástroje podle tohoto vynálezu. Část špičky vrtáku je zobrazena zvětšená na obr. 5B. Vrtací nástroj je vrták s našroubovanými břitovými destičkami ze slinutého karbidu, se středovou destičkou a periferní destičkou, přičemž obě destičky jsou polohovatelné. Středová destička není v tomto provedení identická s periferní destičkou. Středová destička má jiné rozestupy a jiný tvar břitů břitové destičky. Vrták obsahuje špičku 1QC vrtáku, tělo 12C vrtáku, stejně jako stopku 13C. Špička 10C vrtáku obsahuje alespoň io jeden vodicí člen 40C. který se nachází na periferní destičce, a který, jak je uvedeno výše, obsahuje jak částečně válcové první části 41C povrchu, tak excentrické druhé části 42C povrchu. Axiální prodloužení nebo délka L části 41C povrchu je 0,1 až 0,5-násobek průměru. Třetí Část 43C povrchu se může nacházet před druhou částí povrchu ve směru rotace. Třetí část 43C povrchu má obvodové rozšíření, které se shoduje s první Částí 41C povrchu a tím s pomyslným vál15 cem C. Také v ostatních ohledech mají vodicí členy 40C podstatně stejnou konstrukci jako vodicí členy 40.

Ve všech zobrazených provedeních vrtáku podle tohoto vynálezu se první části 41-41C povrchu napojují axiálně zpětně podél vodícího členu 40-40C na druhé části 42-42C povrchu, čímž zahrnují ve skutečnosti všechny vrtáky, nezávisle na axiálním sklonu vodicích členů.

Vynález není nijak omezen na shora popsaná provedení a lze jej volně obměňovat v rozsahu následujících nároků. Špička vrtáku je přednostně pokryta vrstvou například A1₂O₃, TiN a/nebo TiCN. V určitých případech může být odůvodněné, aby na řezných břitech nebo vodicích čle25 nech byly natvrdo spájeny supertvrdé materiály jako například CBN nebo PCD.

Popisy ve švédské patentové přihlášce 0404475-5, ze které tato přihláška nárokuje prioritu, jsou zde začleněny odkazem.

Ačkoliv byl tento vynález popsán s odkazem na jeho upřednostňovaná provedení, odborníci uznají, že lze provádět rozšíření, odstraňování, změny a záměny, které nejsou výslovně popsány, aniž by došlo k odchýlení z rozsahu tohoto vynálezu, jak je definována v připojených nárocích.

Claims

1. Špička vrtáku pro vrták pro rotační třískové obrábění, kde Špička (10-10C) vrtáku má 40 alespoň jeden břit (19), obsahuje alespoň jeden vodicí člen (40-40C) a má středovou osu (CL), přičemž vodicí člen (40-40C) špičky (10-10C) vrtáku obsahuje částečně válcovou první Část (4141C) povrchu a excentrickou druhou část (42-42C) povrchu, vyznačující se tím, že první část (41-41C) povrchu se napojuje axiálně zpětně podél vodícího členu (40-40C) na druhou část (42-42C) povrchu.

2, Špička vrtáku podle nároku 1, vyznačující se tím, že první část (41-41C) povrchu, která se nachází nejblíže břitu (19), má obvodové rozšíření, které se shoduje s pomyslným válcem (C), který je souosý se středovou osou (CL).

50

3. Špička vrtáku podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že druhá část (42-42C) povrchu má excentrický tvar vzhledem ke středové ose (CL).

-5CZ 301552 B6

4. Špička vrtáku podle nároků 1, 2 nebo 3, vyznačující se tím, že první část (4 ΙΑ 1C) povrchu nemá úhel podbroušení a tím, že druhá část (42-42C) povrchu tvoří úhel podbroušení.

5 5. Špička vrtáku podle nároků 1,2,3 nebo 4, vyznačuj ící se t í m, že první část (41 41C) povrchu je v axiálním směru kratší než druhá část (42-42C) povrchu, přednostně méně než poloviční, nejvýhodněji 0,1 až 0,5-násobek axiální délky druhé částí (42-42C) povrchu.

6. Vrták pro, vzhledem k obráběnému materiálu, rotační třískové obrábění, obsahující tělo (1210 12C) vrtáku, špičku vrtáku a stopkovou část (13-13C), vyznačující se tím, že jeho špičku tvoří špička (10-1OC) podle nároků 1 až 5.