CZ35056U1 - Fréza prutové konstrukce - Google Patents

Description

Fréza prutové konstrukce

Oblast techniky

Technickým řešením je fréza prutové konstrukce ve tvaru několikahranu, kde z několikahranu vystupující okraje nosiče jsou zakončeny břitovými destičkami.

Dosavadní stav techniky

Doposud známé frézy mají po obvodu unašeče uspořádány nosiče břitových destiček. Jednotlivé unášeče jsou od sebe odděleny mezerou, která především usnadňuje odvádění třísek a případně přívod řezné kapaliny na čela břitových destiček. Takto řešené frézy jsou zhotovené převážně z oceli. Vyznačují se poměrně značnou hmotností, která sice za provozu svou setrvačností přispívá k plynulosti otáčení, protože omezuje vliv rázů od záběru břitové destičky, ale prodlužuje dobu potřebnou k roztočení, jakož i zastavení vřetena obráběcího stroje. Dále v mnoha případech zapříčiňuje nevyváženost nástroje, a tedy omezení maximálního počtu otáček za minutu, aby nedošlo k poškození vřetene. Je potřeba, aby takové obráběcí stroje byly pro takové hmotné frézy dostatečně dimenzovány, a to hlavně pro hrubovací operace, kde se předpokládá větší řezný odpor, respektive vetší řezné síly.

Snížení hmotnosti unášečů fréz se řeší běžně odstraněním přebytečného materiálu na základě zjištění skutečného rozložení napětí. Tímto postupem lze vnést další nepřesnosti do rozložení hmoty nástroje a následně problémy s vyvážením při vyšších otáčkách. Rovněž se k odlehčení frézovacích nástrojů používá pro unášeče lehkých slitin, které jsou osazeny výměnnými břitovými destičkami, které jsou usazeny v ocelových lůžkách pevně spojených sunášečem. Standardní frézovací hlavy s vyměnitelnými břitovými destičkami jsou tedy tvořeny jako plnoobjemová těla z nástrojové oceli s minimálním odlehčením. Takové frézy sice dosahují velké tuhosti, ale zároveň vykazují vysokou hmotnost, která se negativně projevuje během použiti frézy při vyšších otáčkách. Další možnosti provedení fréz jsou spjaty s možností výroby fréz aditivní technologií. Se současným vývojem aditivních technologií a jejich použití je možné vytvořit odlehčenou frézovací hlavu, kdy je tělo frézy tvořeno například prutovou konstrukcí. Ze stavu techniky je známé především řešení frézy s využitím tzv. prutové konstrukce z dokumentu CZ 306748. Toto řešení frézovacího nástroje sestává z nosičů břitových destiček, kde nosiče vystupují z unášeče uzpůsobeného pro upnutí do vřetena obráběcího stroje, přičemž jednotlivé nosiče jsou vzájemně propojeny rozpěrami. Mezi nosiči a unášečem jsou včleněna ramena. Mezi rameny a rozpěrami jsou včleněny rozpěry. Nosiče obklopují prstenec, který nepřesahuje břitové destičky a se kterým jsou propojeny výztuhami.

Odlehčená fréza s prutovou konstrukcí sice dosahuje požadované pevnosti z hlediska přímého působení řezných sil, ale může dosahovat horších vlastností z hlediska tlumení vibrací, což se může negativně projevit během řezného procesu na trvanlivosti nástroje a tím pádem na kvalitě obrobeného povrchu či zvýšením akustické emise. Stěžejním problémem je tedy zvýšení tlumicích vlastností odlehčené frézovací hlavy při zachování její nízké hmotnosti.

Podstata technického řešení

Podstatou technického řešení je fréza prutové konstrukce ve tvaru několikahranu, kde z několikahranu, kde počet hran odpovídá počtu břitových destiček uložených v nosiči frézy, vystupují okraje nosičů, do jejichž lůžek jsou upnuty vyměnitelné břitové destičky, přičemž prutová konstrukce je ovinuta obručí. Tím dochází k výraznému zvýšení tlumicích vlastností frézy při zachování její nízké hmotnosti.

- 1 CZ 35056 UI

Výhodné je, pokud je obruč zhotovena z odlišného materiálu oproti materiálu prutové konstrukce. Tím je umožněno využití materiál obruče o nižší hmotnosti, avšak o zvýšených účincích tlumení. Takto řešená odlehčená fréza vyztužená tlumicí obručí přináší nižší hmotnost a snížení vibrací při obrábění, což umožňuje použití vyšších řezných rychlostí a současně snižuje dynamický odpor.

Takovým výhodným řešením je obruč, která je zhotovena z kompozitního materiálu. Tím je zásadně snížena hmotnost obruče, při současném zachování zvýšených účinku tlumení a snížení hluku.

Dále je výhodné, pokud kompozit sestává z vláken, která jsou v obruči podélně orientována, čímž je zaručena vyšší pevnost obruče.

Objasnění výkresů

Na obr. 1 je znázorněn izometrický pohled na frézu prutové konstrukce, na Obr. 2 a na Obr. 3 je znázorněn pohled na provedení obruče, na Obr. 4 je znázorněn detailní řez obručí ovíjející vystupující okraje nosiče.

Příklady uskutečnění technického řešení

Fréza sestává ze stopky S a prutové konstrukce K mající obrys ve tvaru šestihranu se zaoblenými přechody, počet hran šestihranu odpovídá počtu břitových destiček D. Prutová konstrukce K je zakončena jednotlivými nosiči N, do jejichž lůžek L jsou pomocí šroubů upnuty vyměnitelné břitové destičky D. Stopka S je uzpůsobena pro upnutí do vřetena obráběcího stroje. Mezi nosiči N a stopkou S jsou včleněna ramena L Jednotlivé nosiče N vyměnitelných břitových destiček D jsou vzájemně propojeny rozpěrami 2. Mezi rameny 1 arozpěrami 2 jsou včleněny vzpěry 3. Nosiče N obklopují prstenec, který nepřesahuje břitové destičky D a se kterým jsou propojeny výztuhami. Prutová konstrukce K je ovinuta obručí O usazenou v klínových drážkách ve vnějších okrajích nosičů N. Zatímco stopka S včetně nosiče N sestává z nástrojové oceli, obruč Oje zhotovena z kompozitního materiálu, který sestává z navinutých, podélně orientovaných vláken z důvodu zvýšení pevnosti obruče O. Obruč O je navinuta v okrajích nosičů N v drážkách d ve tvaru rovnoramenného lichoběžníku, což zajišťuje spolehlivé uchycení obruče O v nosiči N. Okraje nosičů N s drážkami d jsou součástí konstrukce prutové frézy K a jsou navrženy tak, aby nepřesahovaly řezný průměr frézy. Obruč O je tvořena z materiálu s kompozitu s tlumicími vlastnostmi a nízkou hmotností. Takto řešená odlehčená fréza ve tvaru několikahranu vyztužená obručí O přináší výhody v podobě nižší hmotnosti a snížení vibrací při obrábění, což umožňuje použití vyšších řezných rychlostí a současně snižuje dynamickým odpor.

Průmyslová využitelnost

Technické řešení nalézá své uplatnění zejména v konstrukci nástrojů pro třískové obrábění.

Claims (4)

1. Fréza prutové konstrukce (K) ve tvaru několikahranu, kde z několikahranu vystupují okraje 5 nosičů (N), do jejichž lůžek (L) jsou upnuty vyměnitelné břitové destičky (D), vyznačující se tím, že prutová konstrukce (K) je ovinuta obručí (O).

2. Fréza podle nároku 1, vyznačující se tím, že obruč (O) je zhotovena z odlišného materiálu oproti materiálu prutové konstrukce (K).

3. Fréza podle nároku 2, vyznačující se tím, že obruč (O) je zhotovena z kompozitu.

4. Fréza podle nároku 3, vyznačující se tím, že kompozit sestává z podélně uspořádaných vláken.