CZ35083U1

CZ35083U1 - Soustružnický nůž

Info

Publication number: CZ35083U1
Application number: CZ202138694U
Authority: CZ
Inventors: Jindřich Sýkora; Jindřich Ing. Sýkora; Tomáš Bakša; Tomáš Ing. Bakša; Luboš Kroft; Luboš Ing. Kroft; Ivana Zetková; Ivana Ing. Zetková
Original assignee: Západočeská univerzita v Plzni, Plzeň
Priority date: 2021-03-30
Filing date: 2021-03-30
Publication date: 2021-05-18

Description

Při soustružení většiny běžných konstrukčních materiálů nástroji s vyměnitelnými břitovými destičkami je nezbytné používat chlazení/mazání během procesu řezání. Čím jsou fyzikální a chemické vlastnosti obráběného materiálu vzhledem k jeho obrobíteInosti horší tím vyšší význam má vliv chlazení, přičemž během řezání vzniká teplo obecně vlivem tření ploch nástroj e o obráběný materiál a dále plastickou deformací v místě vzniku třísky. Jeho odvod má pak stěžejní vliv na trvanlivost nástroje a na kvalitu obrobeného povrchu zejména ve smyslu jeho integrity. Systém chlazení má pozitivní účinky jednak ve smyslu samotného řezání, mazání, čištění a podobně.

Médium, zpravidla kapalina, se přivádí za standardního či zvýšeného tlaku, v praxi označován se jako vysokotlaké chlazení, při němž dochází k lepšímu průniku kapaliny mezi třísku a řeznou hranou nástroje. Ze stavu techniky je známé chlazení soustružnického nástroje kapalinou, kdy jednou z možností je vnitřní chlazení, kdy se řezná kapalina přivádí přes vřeteno či revolver obráběcího stroje vhodným kanálkovým systémem v nástroji k břitům, často prostřednictvím otvorů v zubových mezerách, kterými je přiváděno procesní médium přímo na hrot nástroje k břitu nástroje, a to zejména otvory v nosiči vyměnitelné břitové destičky tak, že je směřován přímo na řeznou hranu do místa řezu. Vyměnitelné řezné části mají v současné době nejčastěji podobu tzv. vyměnitelných břitových destiček. Destičky mají rozličné geometrické charakteristiky a obvykle jsou tvořeny plným materiálem s otvorem uprostřed sloužícím pro upínání do držáku. Destičky jsou nejčastěji vyráběny ze slinutých karbidů, CBN, PCBN či PCD a jsou opatřeny tenkou vrstvou. Používány jsou však rovněž další materiály, ze kterých je tvořena celá destička nebo pouze řezná hrana.

Z dokumentu US 9895755 B2 je znám obráběcí nástroj opatřený i kanály pro řezné médium vyráběný odebíráním materiálu pomocí laseru. V dokumentu US 7955032 B2 je popsán nástroj s řeznou destičkou, tvořenou dutinou, ke které přiléhá dutá destička, která je opatřena zářezy přivádějící řeznou kapalinu čelně najednotlivé řezné hrany. Z dokumentu US 10124412 B2 je dále znám soustružnický nuž uložen v držáku, jímž je veden kanálek ústící do podložky obsahující dutiny pro cirkulaci řezné kapaliny, na kterou je uložitelná řezná destička, z které řezné kanálky nevyúsťují v blízkosti řezné hrany. Obdobná řešení jsou známa rovněž z dokumentů US 9656323 B2 či US 8057130 B2.

Podstata technického řešení

Podstatou technického řešení je soustružnický nůž, který sestává z držáku zakončeného lůžkem pro umístění vyměnitelné řezné destičky, a z vyměnitelné řezné destičky, kde v držáku je vytvořen kanálek pro přivedení řezné kapaliny do řezné destičky, kde kanálek je vyveden dnem lůžka, přičemž spodní plocha řezné destičky navazuje na vývod kanálku navazujícím otvorem vnitřního rozvodu řezné kapaliny v řezné destičce, vyústěném k řezné hraně břitové destičky. Vývod vnitřního rozvodu řezné kapaliny v řezné destičce směřuje na čelo řezné destičky, na hřbet řezné destičky, nebo na čelo i hřbet řezné destičky zároveň. Tím je zajištěno výrazné zvýšení trvanlivosti řezného nástroje i spolehlivosti průběhu řezného procesu. Plocha průřezů kanálků se ve směru proudění řezné kapaliny zmenšuje z důvodu zvýšení rychlosti průtoků na vývodu kanálku. Profil

CZ 35083 UI průřezu kanálků je zpravidla kruhový, avšak lze jej koncipovat i ve tvaru trojúhelníku či kapky. Trajektorie všech kanálů je optimalizovaná tak, aby energetické ztráty při průchodu média nástrojem byly minimální. Kanálky mají plynulý hydrodynamický tvar bez ostrých přechodu.

Výhodné je, pokud alespoň jeden vývod vnitřního rozvodu řezné kapaliny směřující na čelo vyměnitelné řezné destičky ústí z odsazení, které se nachází bezprostředně za řeznou částí vyměnitelné řezné destičky. Tím je zajištěno efektivní směřování řezné kapaliny na čelo nástroje.

Výhodné je, pokud osa vývodu vnitřního rozvodu řezné kapaliny v řezné destičce směřující na hřbet řezné destičky svírá se hřbetní plochou řezné destičky úhel maximálně 35°. Proud řezné kapaliny je vhodně směřován mezi obrobenou plochu a hřbet nástroje a dostane se až k řezné hraně břitové destičky.

Výhodné je, pokud osa vývodu vnitřního rozvodu řezné kapaliny v řezné destičce směřující na čelo řezné destičky svírá s čelní plochou řezné destičky úhel maximálně 8°. Tím je zajištěno efektivní směřování proudu řezné kapaliny pod odcházející třísku a řezná kapalina se tak dostane až k řezné hraně břitové destičky.

Výhodné rovněž je, pokud se plocha kanálů v držáků a/nebo vnitřního rozvodu řezné kapaliny v řezné destičce ve směru proudění postupně zmenšuje. Tím se urychluje proud řezné kapaliny, kdy všechna potenciální dílčí zúžení vývodů jsou realizována s cílem minimalizovat energetické ztráty.

Výhodné rovněž je, pokud je vývod vnitřního rozvodu řezné kapaliny ve tvaru dýzy. Tím je proud řezné kapaliny urychlován a koncentrován do koherentního paprsku.

Výhodné rovněž je, pokud alespoň břitová hrana vyměnitelné řezné destičky sestává z nástrojové oceli, či z jiného řezného materiálu, kupříkladu ze slinutého karbidu, CBN apod. Břitová hrana je pájením spojena s vyměnitelnou břitovou destičkou. Držák soustružnického nože sestává zpravidla z nástrojové oceli.

Výhodné je, pokud je vývod kanálku opatřen těsněním vloženým mezi dno lůžka a spodní plochu vyměnitelné řezné destičky. Tím, je zajištěna požadovaná těsnost rozhraní držáku a vyměnitelné řezné destičky a minimalizace tlakových ztrát proudu řezné kapaliny.

Objasnění výkresů

Celkový izometrický pohled na držák bez vyměnitelné břitové destičky shora je znázorněn na obr. 1 a na obr. 2, na obr. 3 je znázorněn celkový izometrický pohled na držák s vyměnitelnou břitovou destičkou, a na obr. 4 je znázorněn izometrický pohled na držák s vyměnitelnou břitovou destičkou shora s vyznačením vnitřního kanálku a vnitřního rozvodu řezné kapaliny ve vyměnitelné řezné destičce, na obr. 5, obr. 6, obr. 7, obr. 8, obr. 9, obr. 10, obr. 11, obr. 12, obr. 13, obr. 14, obr. 15, obr. 16, obr. 17, obr. 18, obr. 19, obr. 20, obr. 21 a na obr. 22 jsou znázorněna dílčí provedení vyměnitelných řezných destiček.

Příklady uskutečnění technického řešení

Příklad 1

Soustružnický nůž sestává z držáku D zakončeného lůžkem L pro umístění vyměnitelné řezné destičky C a z vyměnitelné řezné destičky C. Držák sestává z oceli MS 1, přičemž je vyroben pomocí aditivní technologie. V držáku D je vytvořen kanálek K pro přivedení řezné kapaliny do řezné destičky C. Kanálek K o průměrů přibližně 1,5 mm je vyveden dnem lůžka L držáku D do

CZ 35083 UI řezné destičky C. Spodní plocha 1 řezné destičky C navazuje na vývod V kanálku K otvorem 2 vnitřního rozvodu 3 řezné kapaliny v řezné destičce C. Otvor 2 je vyústěn k břitové hraně 4 řezné destičky C. Kanálky K jsou směrem k vývodu V zúženy. Vývody V' vnitřního rozvodu 3 řezné kapaliny v řezné destičce C elipsovitého profilu směřují na čelo řezné destičky C a zároveň směřují na hřbet řezné destičky C. Břitová hrana 4 řezné destičky C sestává ze slinutého karbidu. Břitová hrana 4 je k řezné destičce připájena. Vývod V kanálku K je opatřen zahloubením, do kterého je vložitelné těsnění T v podobě plastového O-kroužku uloženého mezi dno lůžka L a spodní plochu 1 řezné destičky C. Osa vývodu VI směřujícího na čelní plochu svírá s čelní plochou řezné destičky Cúhel 0°.

Příklad 2

Soustružnický nůž sestává z držáku D zakončeného lůžkem L pro umístění vyměnitelné řezné destičky C a z vyměnitelné řezné destičky C. Držák sestává z oceli MS 1, přičemž je vyroben pomocí aditivní technologie. V držáku D je vytvořen kanálek K pro přivedení řezné kapaliny do řezné destičky C. Kanálek K o průměru přibližně 2 mm je vyveden dnem lůžka L držáku D do řezné destičky C. Spodní plocha 1 řezné destičky C navazuje na vývod V kanálku K otvorem 2 vnitřního rozvodu 3 řezné kapaliny v řezné destičce C. Otvor 2 je vyústěn k břitové hraně 4 řezné destičky C. Kanálky K ve tvaru trojúhelníku jsou směrem k vývodu V zúženy. Vývod Vý vnitřního rozvodu 3 řezné kapaliny ústí z odsazení H, které se nachází bezprostředně za řeznou částí řezné destičky C, vývod Vije kruhového profilu a směřuje na čelo řezné destičky C. Další vývod V' směřuje na hřbet řezné destičky C. Břitová hrana 4 řezné destičky C sestává z CBN a je k řezné destičce připájena. Vývod V kanálku K je opatřen zahloubením, do kterého je vložitelné těsnění T v podobě plastového O-kroužku uloženého mezi dno lůžka L a spodní plochu 1 řezné destičky C. Osa otvoru vývodu VI směřujícího na čelní plochu svírá s čelní plochou řezné destičky C úhel 30°. Osa vývodu V' směřujícího na hřbetní plochu svírá se hřbetní plochou řezné destičky C úhel 6°.

Průmyslová využitelnost

Nástroj popsaný podle technického řešení nalézá své uplatnění zejména v konstrukci nástrojů pro třískové obrábění.

Claims

1. Soustružnický nůž sestávající z držáku (D) zakončeného lůžkem (L) a zároveň sestávající z vyměnitelné řezné destičky (C), kde v držáku (D) je vytvořen kanálek (K) pro přivedení řezné kapaliny k řezné destičky (C), vyznačující se tím, že kanálek (K) je vyveden dnem lůžka (L), přičemž spodní plocha (1) řezné destičky (C) navazuje na vývod (V) kanálku (K) navazujícím otvorem (2) vnitřního rozvodu (3) řezné kapaliny v řezné destičce (C), přičemž vývod (V') vnitřního rozvodu (3) řezné kapaliny v řezné destičce (C) směřuje na čelo vyměnitelné řezné destičky (C) a/nebo na hřbet řezné destičky (C).

2. Soustružnický nůž podle nároku 1, vyznačující se tím, že alespoň jeden vývod (V') vnitřního rozvodu (3) řezné kapaliny v řezné destičce (C) směřující na čelo řezné destičky (C) ústí z odsazení (H).

3. Soustružnický nůž podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že osa vývodu (V') vnitřního rozvodu řezné kapaliny v řezné destičce směřující na hřbet řezné destičky svírá se hřbetní plochou řezné destičky (C) úhel maximálně 35°.

4. Soustružnický nůž podle nároku 1, 2 nebo 3, vyznačující se tím, že osa vývodu (V') vnitřního rozvodu (3) řezné kapaliny směřující na čelo řezné destičky (C) svírá s plochou čela úhel maximálně 8°.

5. Soustružnický nůž podle nároku 1, 2, 3 nebo 4, vyznačující se tím, že plocha průřezů kanálů (K) vnitřního rozvodu (3) řezné kapaliny se ve směru proudění postupně zmenšuje.

6. Soustružnický nůž podle nároku 1, 2, 3 nebo 4, vyznačující se tím, že plocha průřezů vnitřního rozvodu (3) řezné kapaliny se ve směru proudění postupně zmenšuje.

7. Soustružnický nůž podle nároku 1, 2, 3, 4, 5 nebo 6, vyznačující se tím, že vývod (V') vnitřního rozvodu (3) řezné kapaliny je ve tvaru dýzy.

8. Soustružnický nůž podle nároku 1, 2, 3, 4, 5, 6 nebo 7, vyznačující se tím, že alespoň břitová hrana (4) řezné destičky (C) sestává z nástrojové oceli.

9. Soustružnický nůž podle nároku 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 nebo 8, vyznačující se tím, že alespoň břitová hrana (4) řezné destičky (C) sestává z karbidické sloučeniny.

10. Soustružnický nůž podle nároku 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 nebo 10, vyznačující se tím, že vývod (V) kanálku (K) je opatřen těsněním (T) vloženým mezi dno lůžka (L) a spodní plochu (1) řezné destičky (C).