CZ309430B6 - Fréza na ořezávání a vyřezávání zejména kompozitových výrobků - Google Patents
Fréza na ořezávání a vyřezávání zejména kompozitových výrobků Download PDFInfo
- Publication number
- CZ309430B6 CZ309430B6 CZ2021-426A CZ2021426A CZ309430B6 CZ 309430 B6 CZ309430 B6 CZ 309430B6 CZ 2021426 A CZ2021426 A CZ 2021426A CZ 309430 B6 CZ309430 B6 CZ 309430B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- milling cutter
- inclination
- blades
- cutting
- carving
- Prior art date
Links
- 238000003801 milling Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 title claims description 18
- 238000009966 trimming Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 5
- 210000001061 forehead Anatomy 0.000 claims 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 15
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000004760 aramid Chemical class 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 229920003235 aromatic polyamide Chemical class 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 239000004918 carbon fiber reinforced polymer Substances 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000003365 glass fiber Chemical class 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical class [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920000271 Kevlar® Polymers 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 150000002118 epoxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004761 kevlar Substances 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 1
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000088 plastic resin Substances 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23C—MILLING
- B23C5/00—Milling-cutters
- B23C5/02—Milling-cutters characterised by the shape of the cutter
- B23C5/04—Plain cutters, i.e. having essentially a cylindrical or tapered cutting surface of substantial length
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23C—MILLING
- B23C5/00—Milling-cutters
- B23C5/02—Milling-cutters characterised by the shape of the cutter
- B23C5/12—Cutters specially designed for producing particular profiles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Drilling Tools (AREA)
Abstract
Fréza na ořezávání a vyřezávání zejména kompozitových výrobků obsahuje upínací stopku (5), tělo a čelo (1), kde tělo je opatřeno alespoň jednou dvojicí řad celistvých břitů, u kterých jedna řada (2) má břity s levým sklonem šroubovice a druhá řada (4) má břity s pravým sklonem šroubovice. Konce břitů se prolínají v levo-pravém přechodovém pásmu (3).
Description
Fréza na ořezávání a vyřezávání zejména kompozitových výrobků
Oblast techniky
Vynález se týká frézy na ořezávání a vyřezávání zejména kompozitových výrobků obsahující upínací stopku, tělo a čelo. Jedná se o frézovací nástroj pro ořezávání finálních výrobků po výrobě v různých tvarových formách nebo i v podobě rovinných desek, kde je možné také zhotovovat rozličné vnitřní výřezy pro montážní účely. Tloušťka těchto výrobků je daná technologií laminování a snahou o dosažení minimální váhy při zaručené pevnosti tenkostěnných výrobků či polotovarů, výhradně vyrobených z kompozitních materiálů.
Dosavadní stav techniky
Hlavními představiteli zmíněných materiálů jsou kompozity z vláken uhlíkových, aramidových a skelných, ze kterých se vyrábějí extrémně pevné a lehké díly pro konstrukce letadel a raket. Užití mají i v automobilovém průmyslu a v ozbrojených složkách, například pro neprůstřelné vesty. Obvykle jedna ze součástí kompozitu dodává výrobku pevnost a druhá slouží jako pojivo. Přednosti kompozitních materiálů tkví zpravidla především v jejich hmotnosti a antikorozních vlastnostech. Kompozitní materiály se výrazněji pružně nedeformují, tj. jejich mez elasticity odpovídá mezi pevnosti. Vyrábí se i vícesložkové kompozity pro masivnější výrobky, které tvoří nosná složka v podobě vláken, střiže, nebo tkaniny, plnivo v podobě slídy, křemene, skla apod., pro zajištění většího objemu a konečně reaktoplastové pryskyřice převážně na bázi epoxidů, zajišťující homogenitu produktů.
Zásadní problém při jejich konstrukčním uplatnění je to, že uvedené vlastnosti lze využít pouze ve stavu, kdy nedojde při zpracování a zde především při obrábění, k narušení soudržnosti vláknové struktury s pojivém neboli pokud nedojde k tzv. delaminaci.
Předcházení jevu delaminace lze nejlépe zajistit, pokud se ořezávání a vyřezávání provádí frézovacím nástrojem s ostrým břitem s vhodnou mikro i makro geometrií. Tím se rozumí respektovat orientaci vláken, která se mají odřezávat od takto vzniklého nového povrchu, aniž by docházelo ke zmíněné delaminaci nebo otřepenému povrchu.
Klasické technologie ořezávání různými modelů fréz se dnes v podstatě sjednotily na známém principu tzv. technických fréz na základě přerušovaného ostří, při vzniku pilového břitu s různým sklonem čela břitu k ose rotace. Známé jsou i řešení se střídavým břitem hrubovacím a hladícím, jejichž sekce jsou odděleny podélnými drážkami pro odvod třísek. Všechny tyto známé frézy se vyznačují společnou negativní vlastností, že každé přerušení břitu znamená znemožnění jeho využití v místě přerušení, což se musí projevit na životnosti celého nástroje horšími ekonomickými důsledky. Ponechané břity se totiž rychleji otupí a vytvářejí podmínky pro nepřijatelnou kvalitu povrchu. Oprava znamená většinou ruční vícepráci na obrobené ploše, často i vyřazení výrobku dle kvalitativních kritérií výrobkových skupin.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny frézou na ořezávání a vyřezávání zejména kompozitových výrobků obsahující upínací stopku, tělo a čelo, podle tohoto vynálezu. Jeho podstatou je to, že tělo je opatřeno alespoň jednou dvojicí řad celistvých břitů, u kterých jedna řada má břity s levým sklonem šroubovice a druhá řada má břity s pravým sklonem šroubovice, přičemž konce břitů se prolínají v levo-pravém přechodovém pásmu, jehož osa je v rovnoběžném směru s osou frézy.
- 1 CZ 309430 B6
Čelo může mít různý tvar, zejména se jedná o zavrtávací špičku, kulové čelo, rovinné čelo apod.
Sklon ostří břitů je v jednom výhodném provedení 43 až 47° ave druhém výhodném provedení 18 až 22°.
Podstata fréz dle vynálezu vychází z poznatku povahy a množství třísek vznikající při technologii ořezávání a vyřezávání tenkostěnných kompozitových obrobků na bázi epoxidových pryskyřic s vlákny skla, aramidu či uhlíku, jako jsou Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP), Glas Fiber Reinforced Polymer (GFRP), para-aramidová vlákna (KEVLAR), vysokotlaký laminát HPL High-Pressure Laminate (UMAKART) apod. Tomu je přizpůsobena i hloubka břitových drážek pro třísky. Namísto počtu zubů takové frézy se zde definuje počet obvodových segmentů břitů, tedy řad stejných břitů. Břity jsou nepřerušované tzv. lamači třísky a jsou v maximální délce využity k řeznému procesu. Rady břitů, tedy obvodových segmentů se střídajícím se negativněpozitivním úhlem sklonu ostří jsou uspořádány vždy do sudých počtů, tedy 2, 4, 6, 8 až n. Odpadají zároveň standardní podélné drážky pro třísky mezi segmenty, a naopak je tento jejich prostor využit k prolínání negativně-pozitivních segmentů, kde namísto mezery, dochází k zahuštění břitů. Tím je možno zvýšit výpočtový parametr počtu břitů v záběru z na jednu otáčku, ve vzorci pro výpočet pracovního posuvu Vf, kde spolu v součinu s otáčkami n vřetene lineárně zvyšuje pracovní posuv x n- Tato veličina má rozhodující vliv na produktivitu práce, neboť umožňují bezpečné zvýšené posuvové rychlosti v mm/min úměrné délce celistvých břitů.
Pro dnešní produktivní více vřetenové ořezávací stroje je vhodné používat levořezné a pravořezné frézy - dle smyslu otáček vřeten R/L do párů, za účelem vyvážení radiálních obráběcích sil. Fréza pro levotočivé vřeteno se označuje zápichem za řeznou částí. Frézy dle tohoto vynálezu jsou vhodné jako prostředek proti delaminaci při zvýšeném výkonu rychlosti ořezu kompozitu, protože se využívá maximální délky břitů a zároveň jsou odstraněny tzv. lamače třísek a podélných drážek pro třísky.
Objasnění výkresů
Fréza na ořezávání a vyřezávání kompozitových výrobků podle tohoto vynálezu bude podrobněji popsána na konkrétním příkladu provedení s pomocí přiložených výkresů, kde na obr. 1 je znázorněna fréza pro levé otáčky vřetena a na obr. 2 pro pravé otáčky vřetene. Na obr. 3 je znázorněna fréza v pootočené poloze.
Příklady uskutečnění vynálezu
Příkladná fréza na ořezávání a vyřezávání kompozitových výrobků obsahuje upínací stopku 5, tělo a čelo 1. Tělo je opatřeno dvěma dvojicemi řad celistvých břitů, u kterých vždy jedna řada 2 má břity s levým sklonem šroubovice a sousední druhá řada 4 má břity s pravým sklonem šroubovice, přičemž konce břitů se prolínají v levo-pravém přechodovém pásmu 3.
Na čele 1 frézy je vhodné mít zavrtávací špičku nebo kulové čelo pro 3D frézování, případně rovinné čelo. Rozsah fúnkčních rozměrů fréz není striktně omezen. Volí se podle tloušťky kompozitové vrstvy a možnosti výrobního zařízení. Při variantě se zavrtávací špičkou je možno pracovat postupem, kdy se nejprve provrtá materiál skrz a dále je možné frézovat například nekruhové tvary výřezů.
Jednotlivé velikosti fréz jsou pouze lineárně zmenšené či zvětšené.
Délka řezné části se často zvětšuje významně nad tloušťku odřezávané vrstvy, aby při mírném zborcení odřezávané desky nebylo nutné programovat ořez i v dalších osách z. Při dostatečné rezervě délky řezné části je tak možno posouvat do řezu v ose z dosud nepoužité břity.
-2CZ 309430 B6
V dalších provedeních jsou frézy s různým počtem řad břitů, tedy obvodových segmentů se střídajícím se negativně-pozitivním úhlem sklonu ostří, přičemž jsou uspořádány vždy do sudých počtů.
Velmi zajímavý je dynamický rozvoj kompozitu, který je možno nazvat materiálovou revolucí a který svým nasazením má šanci překonat i někdejší rozvoj používaní aluminia. Optimální je průměr frézy D2 až D8, přičemž nejčastěji D6, který se volí dle tloušťky laminované vrstvy 1 až 8 mm.
Pro obrobky s důrazem na minimální delaminace se osvědčuje sklon ostří břitů ±45° a pro obrobky s jinou, než vláknitou výztuží je možné zvolit i břity s menším sklonem např. ±20°, s ještě větším kladným vlivem na zmíněný parametr z.
Průmyslová využitelnost
Fréza podle tohoto vynálezu nalezne uplatnění zejména při dokončování finálního tvaru laminovaného výrobku, či zhotovování nutných montážních nebo odlehčovacích otvorů.
Claims (4)
1. Fréza na ořezávání a vyřezávání zejména kompozitových výrobků obsahující upínací stopku (5), tělo a čelo (1), vyznačující se tím, že tělo je opatřeno alespoň jednou dvojicí řad celistvých 5 břitů, u kterých jedna řada (2) má břity s levým sklonem šroubovice a druhá řada (4) má břity s pravým sklonem šroubovice, přičemž konce břitů se prolínají v levo-pravém přechodovém pásmu (3).
2. Fréza podle nároku 1, vyznačující se tím, že čelo (1) má tvar vybraný ze skupiny špička, kulové čelo, rovinné čelo.
ίο
3. Fréza podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že sklon ostří břitů je 43 až 47°.
4. Fréza podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že sklon ostří břitů je 18 až 22°.
3 výkresy
Seznam vztahových značek:
1 - čelo
2 - břit s levým sklonem šroubovice
3 - levo-pravé přechodové pásmo
4 - břit s pravým sklonem šroubovice
5 - upínací stopka frézy
6 - levo-pravé drážky pro třísky
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2021-426A CZ309430B6 (cs) | 2021-09-14 | 2021-09-14 | Fréza na ořezávání a vyřezávání zejména kompozitových výrobků |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2021-426A CZ309430B6 (cs) | 2021-09-14 | 2021-09-14 | Fréza na ořezávání a vyřezávání zejména kompozitových výrobků |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2021426A3 CZ2021426A3 (cs) | 2023-01-04 |
| CZ309430B6 true CZ309430B6 (cs) | 2023-01-04 |
Family
ID=84540812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2021-426A CZ309430B6 (cs) | 2021-09-14 | 2021-09-14 | Fréza na ořezávání a vyřezávání zejména kompozitových výrobků |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ309430B6 (cs) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6347007A (ja) * | 1986-08-12 | 1988-02-27 | Izumo Sangyo Kk | ル−タ−・エンドミル |
| JP2015000458A (ja) * | 2013-06-17 | 2015-01-05 | 大同工機株式会社 | エンドミル |
| CZ2015370A3 (cs) * | 2015-06-01 | 2016-08-17 | Vysoké Učení Technické V Brně | Fréza s kompenzačními břity pro hrubování |
| US20200156162A1 (en) * | 2018-11-15 | 2020-05-21 | Kennametal Inc. | Orbital drill with left-handed and right-handed flutes |
| US20210187632A1 (en) * | 2017-03-30 | 2021-06-24 | Kyocera Corporation | Rotating tool |
-
2021
- 2021-09-14 CZ CZ2021-426A patent/CZ309430B6/cs unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6347007A (ja) * | 1986-08-12 | 1988-02-27 | Izumo Sangyo Kk | ル−タ−・エンドミル |
| JP2015000458A (ja) * | 2013-06-17 | 2015-01-05 | 大同工機株式会社 | エンドミル |
| CZ2015370A3 (cs) * | 2015-06-01 | 2016-08-17 | Vysoké Učení Technické V Brně | Fréza s kompenzačními břity pro hrubování |
| US20210187632A1 (en) * | 2017-03-30 | 2021-06-24 | Kyocera Corporation | Rotating tool |
| US20200156162A1 (en) * | 2018-11-15 | 2020-05-21 | Kennametal Inc. | Orbital drill with left-handed and right-handed flutes |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2021426A3 (cs) | 2023-01-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lopez de Lacalle et al. | Design and test of a multitooth tool for CFRP milling | |
| EP0674562B1 (en) | A method and a tool for producing holes in fibre reinforced composites by moving the tool eccentrically | |
| Li et al. | Study on burr occurrence and surface integrity during slot milling of multidirectional and plain woven CFRPs | |
| Khairusshima et al. | Optimization of milling carbon fibre reinforced plastic using RSM | |
| He et al. | Helical milling of CFRP/Ti-6Al-4V stacks with varying machining parameters | |
| KR20140074226A (ko) | 복합체 재료를 정면 밀링하기 위한 절삭 공구, 정면 밀링하기 위한 상응하는 방법, 절삭 인서트 및 공구 본체 | |
| Gara et al. | Effect of tool geometry on surface roughness in slotting of CFRP | |
| CN103071840A (zh) | 用于碳纤维增强复合材料的菠萝立铣刀 | |
| JP2014012302A (ja) | 複合材料用ドリル並びにそれを用いた機械加工方法及び機械加工装置 | |
| CA3136512A1 (en) | Milling tool for milling workpieces | |
| Mali et al. | Machinability of high-strength fiber-reinforced polymer textile composites: a review | |
| Gara et al. | Prediction of cutting forces in slotting of multidirectional CFRP laminate | |
| EP3386666B1 (en) | Composite machining tool | |
| CZ309430B6 (cs) | Fréza na ořezávání a vyřezávání zejména kompozitových výrobků | |
| CN106799510A (zh) | 一种新型复合材料制孔刀具 | |
| US10710175B2 (en) | Orbital drill with left-handed and right-handed flutes | |
| Sundi et al. | Influence of router tool geometry on surface finish in edge trimming of multi-directional CFRP material | |
| DK2906379T3 (en) | Cutting tool for machining and method for separating a component of fiber reinforced plastic. | |
| Liu et al. | Study on the cutting force and machined surface quality of milling AFRP | |
| Marcel | Machining of composite materials by ultrasonic assistance | |
| Ullah et al. | Experimental investigation of cutting parameters effects on the surface roughness and tools wear during the drilling of fiber reinforced composite materials | |
| Wang et al. | Influence of fiber orientation on machined surface quality in milling of unidirectional CFRP laminates | |
| US6200197B1 (en) | Method for machining and forming a transcurrent opening in a fiber-reinforced composite material | |
| EP0641272B1 (en) | Method for machining and forming a transcurrent opening in a fibre-reinforced composite material | |
| Zhenyu et al. | Analysis and Control of Surface Delamination Defects During Milling of Orthogonal Aramid Fiber-Reinforced Composites Laminates. |