CZ32685U1 - Nástrojová jednotka s rychlým a velmi přesným upínáním obráběcího nástroje - Google Patents

Description

Nástrojová jednotka s rychlým a velmi přesným upínáním obráběcího nástroje

Oblast techniky

Technické řešení se týká nástrojové jednotky s rychlým a zvlášť přesným upínáním nástroje, jenž je určen zejména pro dokončování přesných děr a je opatřen válcovou upínací stopkou a alespoň jedním řezným břitem, která obsahuje upínací hlavici, v níž je vytvořena upínací dutina pro uložení upínací stopky nástroje a tato stopka je upevněna alespoň jedním radiálně působícím upevňovacím šroubem.

Dosavadní stav techniky

Významným faktorem podstatně ovlivňující rozměrovou přesnost dokončování děr třískovým obráběním je zajištění přesně souosého upnutí stopky vystružovacího nástroje vůči ose jeho rotace. Dalším významným parametrem ovlivňujícím produktivitu a vůbec celkové náklady na dokončování přesných děr jsou zvlášť u moderních CNC obráběcích center a postupových linek ztrátové časy spojené s výměnou a přeostřováním otupeného nástroje a následným seřizováním jeho centricity. Pro klasické výstružníky s relativně dlouhým dříkem je celkem vyhovující způsob upínání jejich válcové stopky ve válcové dutině upínací hlavice prostřednictvím jednoho případně dvou upínacích šroubů dosedajících na dno příčné drážky na stopce nástroje. V tomto případě je upnutí dostatečně přesné, protože vzniklé malé nesouososti jsou kompenzovány ohybovou poddajností dříku nástroje.

Toto řešení však nevyhovuje při vyšších nárocích na přesnost opakovaného upínání ohybově tuhého nástroje. Vysoká přesnost v souososti řezné části vystružovacího nástroje vůči ose jeho rotace je zvlášť nutná u nástrojů s krátkým vyložením a zejména, když jsou tvořeny monolitem ze slinutého karbidu. Zaručená přesnost při opakovaném upnutí, řádově v tisícinách mm je rovněž nutná u otočně stavitelných vyvrtávacích jednobřitých tyčí. Pro tyto aplikace je proto uvedené řešení nevhodné, protože při dotažení upínacího šroubu, který přitlačuje válcovou stopku nástroje pouze na protilehlou dotykovou čáru válcového povrchu upínací dutiny může dojít v rámci vůle mezi stopkou a upínací dutinou, která je zpravidla v rozmezí 0,01 až 0,02 mm, k radiálnímu, ale zejména šikmému vychýlení stopky vůči ose pracovní rotace a tato úchylka se působením třecích sil při dotažení upínacího šroubu zafixuje. Šikmá nesouosost se navíc zvyšuje v závislosti na větším vyložení řezné části. Vyšší opakovaná přesnost upnutí obráběcího nástroje lez dosáhnout uplatněním upínacích hlavic s hydroupínačem. Nevýhodou těchto hlavic je jejich výrazně vyšší cena, ale i skutečnost, že upnutí stopky nástroje není zcela tuhé vzhledem k malé tloušťce stěny vnitřní upínací trubky a při nesouososti předvrtané díry s osou rotace nástroje potom dochází ke zhoršení přesnosti vystružování. Na zhoršení této přesnosti se podílí i malá nestejnoměmost tloušťky stěny uvedené vnitřní trubky vznikající při výrobě upínací hlavice. Uvedené nepřesnosti v centricitě upnutého nástroje lez dostatečně kompenzovat uplatněním upínacích hlavic opatřených prostředky pro radiální, případně i výkyvné seřízení souososti nástroje s osou jeho rotace, ale i toto řešení je nevýhodné v případech, kdy je nutno často nástroj přeostřovat a tím i opakovaně znovu seřizovat centricitu. Opakované, časově náročné seřizování centricity je pak nutné v sériové výrobě při vystružování děr v obtížně obrobitelných materiálech, například u kalených ocelí.

Podstata technického řešení

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje nástrojová jednotka s rychlým velmi přesným upínáním obráběcího nástroje podle technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že v místě kontaktu povrchů upínací stopky nástroje a upínací dutiny upínací hlavice jsou provedeny buď na upínací stopce nebo v upínací dutině další dvě, vůči upevňovacímu šroubu protilehlé, dorazové

- 1 CZ 32685 UI lineární hrany.

Ve výhodném provedení jsou dvě dorazové lineární hrany provedeny jako podélné okraje podélného zahloubení, které je provedeno na stěně upínací dutiny proti otvoru pro šroub.

V dalším výhodném provedení dvě dorazové lineární hrany jsou provedeny jako podélné okraje zploštění provedeného po délce upínací stopky, priěemž zploštění je provedeno na stěně upínací stopky proti otvoru pro upevňovací šroub.

V jiném výhodném provedení je zploštění dvojité.

V dalším výhodném provedení je upínací dutina upínací objímky opatřena zápichem, který je vytvořen v místě protilehlém k poloze upevňovacího šroubu.

V jiném výhodném provedení je upínací stopka nástroje opatřena příčnou drážkou, do níž dosedá upevňovací šroub.

V dalším výhodném provedení je nástrojová jednotka opatřena upevňovacím druhým šroubem, který dosedá na horní unášecí plošku upravenou na upínací stopce nástroje.

Objasnění výkresů

Technické řešení bude blíže osvětleno na připojených výkresech, kde na obr. 1 je znázorněno příkladné provedení podle technického řešení v podélném řezu, na obr. 2 je toto řešení v řezu A-A, na obr. 3 v řezu B-B, na obr. 4 je variantní příkladné provedení v částečném podélném řezu, na obr. 5 je znázorněno jiné příkladné provedení v částečném podélném řezu, na obr. 6 je další příkladné provedení v pohledu a částečném řezu a na obr. 7 je provedení v řezu C-C z obr. 6.

Příklady uskutečnění technického řešení

Příkladné provedení nástrojové jednotky podle technického řešení zobrazené na obr. 1, 2 a 3 sestává z upínací hlavice 1, nástrojové části 11 a nástroje 2, který má válcovou upínací stopku 3 a řeznou vystružovací část 4 se čtyřmi řeznými břity 5. Upínací část 6 upínací hlavice 1 je opatřena upínacím kuželem 7 pro upnutí v neznázoměném vřetenu obráběcího stroje a centrovací dutinou 8, do níž zasahují radiálně centrovací šrouby 9 dosedající na centrovací čep 10 nástrojové části 11 s připojovací přírubou 12 upevněnou tažnými šrouby 13 k protipřírubě 14 upínací části 6 upínací hlavice L Nástrojová část 11 upínací hlavice 1 je opatřena upínací objímkou 15, v níž je vytvořená upínací dutina 16 pro uložení upínací stopky 3 nástroje 2. Upínací stopka 3 je upevněna upevňovacím šroubem 17, který dosedá na přítlačnou drážku 18, která se nachází v místě, v němž je vytvořen v upínací dutině 16 odlehčovací vnitřní zápich 19. Tato upínací dutina 16 je na větší části svého obvodu válcová a na menší části svého obvodu je opatřena podélným zahloubením 22, což je nejlépe vidět na obr. 3. Jeho podélné hrany 23 jsou ve styku s válcovým povrchem 24 upínací stopky 3 nástroje 2 pouze v přední části 25 upínací dutiny 16 před upevňovacím šroubem 17 a potom ještě v zadní části 26 této upínací dutiny 16 a upevňovacím šroubem 17. Pro kompenzaci šikmé nesouososti obráběcího nástroje 2 je připojovací příruba 12 nástrojové části 11 opatřena odtlačovacími šrouby 27.

Příkladné provedení podle technického řešení zobrazené na obr. 4 sestává z upínací hlavice 1 a nástroje 2, který je opatřen řeznou částí 4 s kotoučovým výstružníkem 28 a upínací stopkou 3. Upínací hlavice 1 je opatřena neznázoměným upínacím kuželem pro upnutí ve vřetenu obráběcího stroj a sestává z upínací části 6 s protipřírubou 14, k níž je připevněna tažnými šrouby 13 připojovací příruba 12 nástrojové části JJ_, která je opatřena upínací objímkou 15, v níž je vytvořena upínací dutina 16 pro uložení upínací stopky 3 nástroje 2. Upínací stopka 3 je opatřena

-2CZ 32685 UI příčnou drážkou 18, do níž dosedá upevňovací šroub 17. Upínací dutina 16 je opatřena podélným zahloubením 22, jehož podélné okraje jsou analogicky s výše uvedeným příkladným provedením ve styku s válcovým povrchem 24 upínací stopky 3 nástroje 2 v přední části 25 před odlehčovacím zápichem 29 a potom jsou ve styku s válcovým povrchem 24 v zadní části 26 za odlehčovacím zápichem 29. Nástrojová část 11 upínací hlavice 1 je dále navíc opatřena upevňovacím druhým šroubem 30, který dosedá na unášení plošku 31 upravenou na upínací stopce 3 nástroje 2. Pro kompenzaci šikmé nesouososti obráběcího nástroje 2 je připojovací příruba 12 nástrojové části 11 opatřena odtlačovacími šrouby 27.

Příkladné provedení podle technického řešení je zobrazeno na obr. 5 a sestává z upínací hlavice 1 nástroje 2, který je opatřen výměnnou řeznou částí 4 s jedním řezným břitem 5 a dvěma vodícími podélnými fazetkami 32, spojovací trubkou 33, dříkem 34 a válcovou upínací stopkou 3 ze slinutého karbidu. Upínací hlavice 1 se skládá z upínací části 6 s upínacím kuželem 7 a z radiálně a výkyvné přestavitelné nástrojové části 11, která je opatřena upínací objímkou 15, v níž je s přesahem tepelného upínání uložena upínací trubka 35 ze slinutého karbidu a je opatřena upínací dutinou 16 pro uložení upínací stopky 3 nástroje 2. Upínací dutina 16 je opatřena podélným zahloubením 22, jehož podélné okraje jsou analogicky s výše uvedeným příkladným provedením ve styku s válcovým povrchem 24 upínací stopky 3 nástroje 2 v přední části 25 upínací objímky 15 před odlehčovacím zápichem 29 a potom jsou ve styku s válcovým povrchem 24 zadní části 26 je umístěn vždy jeden upínací šroub 36 opatřený čelní destičkou 37 ze slinutého karbidu. Středový kanál 38 pro přívod tlakového chladicího a mazacího média je utěsněn elastickou manžetou 39.

Vzhledem k vysoké torzní i vzpěmé pevnosti upnutí nástroje 2, která je dána jednak zdvojením upínacích šroubů 36 a hlavně tím, že ve všech šesti upínacích místech je zvýšené upevňovací tření dané vysokým koeficientem tření mezi díly ze slinutého karbidu, je vhodné ve variantním provedení opatřit řeznou část 4 výměnnou řeznou destičkou pro jednobřité hrubovací vyvrtávání, u kterého může být otočně stavitelné vyložení řezného břitu, pokud upínací dutina 16 bude zhotovena s malou excentrickou vůči ose upínacího kužele 7 a dřík nástroje opatřen nákružkem se stupnicí 40.

Příkladné provedení podle technického řešení je zobrazeno na obr. 6 a 7 a sestává z upínací hlavice 1 nástroje 2 s neznázoměnou řeznou částí. Kompaktní upínací hlavice 1 obsahuje upínací kužel 7 a upínací objímku 15 s upínací dutinou 16, jejíž vnitřní povrch 41 je v celé délce upínací dutiny 16 a na celém svém obvodu válcový. Upínací stopka 3 nástroje 2 je v upínací dutině 16 uložena s minimální vůlí a je opatřena středovým zápichem 42. Povrch 43 upínací stopky 3 je před a za středovým zápichem 42 na větší části svého obvodu válcový a na menší části obvodu je provedeno dvojité zploštění 44 v celé délce upínací stopky 3 a tím mezí povrchy 41 a 43 vzniká podélná stabilizační mezera 45 umožňující dokonale přesné upnutí upínací stopky prostřednictvím upínacího spodního šroubu 17, který dosedá na nízkou dosedací plošku 18 a prostřednictvím upínacího horního šroubu 30 který dosedá na polohovací a opěrné vybrání 31 na upínací stopce 3. Ve variantním provedení může být nízká dosedací ploška 47 nahrazena mělkým zápichem, skrývajícím případná malá otlačení upínací stopky 3 spodním šroubem 46.

Toto příkladné provedení se šestibodovým upínáním je z hlediska pořizovací ceny, ale i přesnosti upnutí zvláště u delšího dříku 50 a zejména z hlediska šikmé nesouososti řezné části 4 vůči upínacímu kuželu 7, při pouze minimální radiální nepřesnosti zejména cenově výhodnější než upínací hlavice s hydroupínačem.

Technické řešení je využitelné ve všeobecném strojírenství při dokončování přesných děr. Nejvýhodnější je při uplatnění čelních výstružníků nebo strojních výstružníků s krátkým vyložením a zvlášť jsou-li zhotoveny jako monolity z ohybově tuhých slinutých karbidů, ale i u kombinovaných nástrojů pro sdružené opracování děr různých průměrů a třeba i souosých sedel a zahloubení. Velmi výhodné je uplatnění technického řešení ve všech případech, kdy je nutné centrování upnutého nástroje, a přitom je často přeostřován například u obrobků z kalených

-3CZ 32685 UI ocelí. Řešení je zvlášť výhodné pro obráběcí centra, postupové linky i CNC soustruhy, u kterých jsou kompenzovány trvalé, systematické chyby při opakovaném najetí nástroje do pracovní polohy.

Claims (8)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Nástrojová jednotka s rychlým a velmi přesným upínáním nástroje, jenž je určen zejména pro dokončování přesných děr a je opatřen válcovou upínací stopkou a alespoň jedním řezným břitem, která obsahuje upínací hlavici (1), opatřenou upínací objímkou (15), v níž je vytvořena upínací dutina (16) pro uložení upínací stopky (3) nástroje (2), přičemž upínací objímka (15) je opatřena radiálním závitovým otvorem pro uložení šroubu (17), který doléhá na upínací stopku (3) nástroje (2) uloženou v upínací dutině (16) a radiálně působící upevňovací šroub (17) tvoří první upínací bod upínací stopky, vyznačující se tím, že v místě kontaktu povrchů upínací stopky (3) nástroje (2) a upínací dutiny (16) upínací hlavice (1) jsou provedeny buď na upínací stopce (3) nebo v upínací dutině (16) další dvě, vůči upevňovacímu šroubu (17) protilehlé, dorazové lineární hrany.
2. 2. Nástrojová jednotka podle nároku 1, vyznačující se tím, že dvě dorazové lineární hrany jsou provedeny jako podélné okraje (23) podélného zahloubení (22), které je provedeno na stěně upínací dutiny (16) proti otvoru pro šroub (17).
3. 3. Nástrojová jednotka podle nároku 1, vyznačující se tím, že dvě dorazové lineární hrany jsou provedeny jako podélné okraje (46) zploštění (44) provedeného po délce upínací stopky (3) nástroje (2), přičemž zploštění (44) je provedeno na stěně upínací stopky (3) nástroje (2) proti otvoru pro upevňovací šroub (17).
4. 4. Nástrojová jednotka podle nároku 3, vyznačující se tím, že zploštění (44) je dvojité.
5. 5. Nástrojová jednotka podle nároku 1, vyznačující se tím, že upínací dutina (16) upínací objímky (15) je opatřena zápichem (19), který je vytvořen v místě protilehlém k poloze upevňovacího šroubu (17).
6. 6. Nástrojová jednotka podle nároku 1, vyznačující se tím, že upínací stopka (3) nástroje (2) je opatřena příčnou drážkou (18), do níž dosedá upevňovací šroub (17).
7. 7. Nástrojová jednotka podle některého z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že je opatřena upevňovacím druhým šroubem (30) dosedajícím na horní unášecí plošku (31) vytvořenou na upínací stopce (3) nástroje (2).
8. 8. Nástrojová jednotka podle některého z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že v upínací objímce (15) je napevno uložena upínací trubka (35) zhotovená ze slinutého karbidu a je opatřená upínací dutinou (16).