CZ38139U1 - Vystružovací nástroj - Google Patents

Description

Úřad průmyslového vlastnictví v zápisném řízení nezjišťuje, zda předmět užitného vzoru splňuje podmínky způsobilosti k ochraně podle § 1 zák. č. 478/1992 Sb.

Vystružovací nástroj

Oblast techniky

Technické řešení se týká nové konstrukce vystružovacího nástroje pro vysoce produktivní vystružování velmi přesných děr, zejména hlubokých děr, s požadavkem na vysokou přesnost tvaru, polohy a kvality povrchu vystružených děr s uplatněním zejména na CNC obráběcích strojích.

Dosavadní stav techniky

Před vystružováním velmi přesných děr na CNC strojích, zejména hlubokých děr s požadavkem na polohovou a tvarovou přesnost, je nutné v mnoha případech díry předobrobit vyvrtávacími jednobřitými nástroji, kterými se dosáhne přesná poloha, kruhovitost a přímost předobrobené díry před vystružováním.

Ukázalo se, že takto předobrobené díry se musí v mnoha případech vystružovat jednobřitými výstružníky se dvěma podélnými vodicími ploškami nebo výhodněji tříbřitými výstružníky se dvěma podélnými vodícími ploškami z důvodu dosažení potřebné polohové, tvarové a rozměrové přesnosti vystružených děr. Takový vystružovací nástroj je znám například ze spisu EP 1657014 B1. Řezná část je tvořena kompaktním kotoučkem ze slinutého karbidu s upínací válcovou stopkou. Na obvodu kotoučku jsou v jedné polovině jeho obvodu vytvořeny řezné zuby s podélnými a příčnými břity a na protější polovině obvodu tvarového kotoučku jsou vytvořeny válcové podélné opěrné plošky. Válcová upínací stopka je uložena v díře ocelového držáku s přesahem, čímž je umožněno tepelné upínání a odepínání řezné částí vystružovacího nástroje.

Hlavní nevýhodou těchto výstružníků je, že držák s řeznou vystružovací hlavicí se při její výměně ohřívá na cca 350 °C, což se provádí zejména na odlehlém pracovišti pomocí indukčního nahřívacího zařízení a dále po vychladnutí upínacího držáku s upnutou vystružovací hlavicí se na předseřizovacím přístroji provádí délkové zaměření axiálního vyložení řezných břitů od upínací základny nástrojového držáku.

Toto vše způsobuje navyšování neproduktivních výrobních časů při výměně vystružovacích nástrojů. Dále se u tohoto nástroje ukázalo, že při vystružování má velký vliv na dosažení kvality opracovaného povrchu způsob přívodu chladicího a mazacího media k místům vodicích plošek řezné části výstružníku.

Ze spisu EP 1240963 B1 je známo spojení mezi držákem a nástrojovou hlavou. Mezi držákem nástroje a hlavou nástroje je umístěna závitová spojka. Závitová spojka má dvě protilehlé závitové části, které jsou provedeny jako vnější závity s opačnou orientací a které spolupůsobí s vnitřními závity v držáku a v nástrojové hlavě. Nástrojová hlava má kuželovitý výstupek a v čele držáku je kuželovitý otvor, do kterého po zašroubování dosedne kuželovitý výstupek nástrojové hlavy. V tomto upínacím systému je možno na stejný držák upínat různé řezné hlavy. Na konci kuželovitého výstupku jsou paralelně vůči sobě provedené vnější unášecí plošky, které zabírají s adekvátně provedenými vnitřními unášecími ploškami v dutině držáku a takto je kontaktem unáševích plošek zajištěn přenos rotace na nástrojovou hlavu. Nicméně chlazení není nijak řešeno s ohledem na speciální korunku tříbřitého výstružníku se zuby jen po jedné polovině obvodu doplněné dvěma vodicími ploškami. Zmíněný unášecí kontakt přes unášecí plošky však nevyhovuje pokud nejsou břity nástroje rozmístěny pravidelně po obvodu. Potom není jedno jak jsou unášecí plošky k sobě orientovány a propojení mezi chladicími kanály a mezery mezi zuby je funkční jen v jedné poloze a pokud obsluha přetočí nástroj o 180 °, potom je montáž nevyhovující. To se řeší tím, že se u vnitřních i vnějších unášecích ploše opatří značkami. To je ovšem pracné na výrobu, vyžaduje to zvýšenou pozornost obsluhy a značky se časem opotřebují.

- 1 CZ 38139 U1

Ze spisu CZ 309576 B1 je známa varianta, kdy je rozdělen hlavní podélný chladicí kanál do pěti odbočovacích kanálů. Na tyto odbočovací kanály potom navazují přívodní kanály, jejichž obvodovou stěnu po montáži tvoří krycí pouzdro. Tři přívodní kanály ústí do zubových mezer na jedné polovině obvodu vystružovací tříbřité korunky, ovšem jelikož je vystružovací tříbřitá korunka osazena nesouměrně pouze třemi řeznými břity, je potřeba vyřešit i chlazení a mazání opačné poloviny vystružovací tříbřité korunky, která je opatřena podélnými vodícími ploškami. To je navrženo tak, že dva přívodní kanály, ústí do dvou podélných kanálů s rádiusovým výběhem pro vývod chladicího a mazacího média směřujícího před vnější čelo vystružovací tříbřité korunky v blízkosti podélných vodicích plošek. Podélné kanály jsou uspořádány vždy před vodicí ploškou ve směru otáčení korunky.

Aby bylo možné provedení zmíněných pěti přívodních kanálů, je zde provedeno průměrové zmenšení válcového držáku v jeho čelní části. Na takto provedeném průměrovém zmenšení jsou pak přívodní kanály provedené jako otevřené. Na tomto průměrovém zmenšení je pak napevno uspořádáno krycí pouzdro. Jeho vnitřní stěna obvodově uzavře přívodní kanály tak, aby se chladicí a mazací médium mohlo dostat k vystružovací tříbřité korunce, a to přes přívodní kanály. Aby bylo možno vystružovací tříbřitou korunku, kterou je osazena vystružovací hlava s kuželovou stopkou, správně nasadit na válcový držák, je horní čelo krycího pouzdra opatřeno dvěma polohovacími výstupky, které jsou uspořádány ve stejné úhlové rozteči jako je rozteč podélných kanálů a tedy vstupují do podélných kanálů v oblasti té části vystružovací tříbřité korunky, která je opatřena podélnými vodicími ploškami, čímž je zajištěna správná orientace polohy vystružovací tříbřité korunky při sestavování celého vystružovacího nástroje. Proto při sestavování vystružovacího nástroje nemůže dojít k nesprávnému polohovému uložení vystružovací hlavy. Toto představuje řešení správného polohování, ale za cenu přítomnosti nákladného krycího pouzdra s výstupky.

Cílem technického řešení je proto představit vystružovací nástroj vytvořený jako tříbřitá vystružovací korunka se dvěma vodicími ploškami pro velmi přesné a produktivní vystružování na CNC strojích zejména hlubokých děr, který by bylo možno po úpravách upínat jednoduchým způsobem a přesným upínacím systém, kdy lze nástroj snadno vyměňovat, a zajistit efektivní chlazení nástroje.

Podstata technického řešení

Výše uvedené nedostatky odstraňuje vystružovací nástroj podle technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že dvě proti sobě vytvořené unášecí plochy na kruhovém nástavci a zploštělé výstupky na kruhovém úložném otvoru jsou vůči sobě mimoběžné a vzájemná poloha do sebe zasunutých kruhového nástavce a úložného otvoru, spolu s do sebe zasunutými a k sobě doléhajícími zploštělými výstupky a unášecími plochami, a přívodních kanálů je taková, aby přívodní kanály ústily do chladicích kanálů mezi zubovými výstupky a do chladicích kanálů do prostoru mezi vodicími ploškami.

Objasnění výkresů

Technické řešení bude blíže osvětleno pomocí výkresů, kde na obr. 1 je pohled na rozložený vystružovací nástroj s břity pouze na jedné polovině obvodu upevněný na nosiči podle stavu techniky, obr. 2 je pohled na vystružovací nástroj podle technického řešení v prvním provedení, obr. 3 je nástroj z obr. 2 v řezu, obr. 4 je řez podle A-A z obr. 3, obr. 5 je pohled na vystružovací nástroj podle technického řešení v druhém provedení, obr. 6 je nástroj z obr. 5 v řezu a obr. 7 je řez podle A-A z obr. 6.

- 2 CZ 38139 U1

Příklad uskutečnění technického řešení

Na obr. 1 je čelní pohled na, v kapitole o stavu techniky zmíněnou, tříbřitou vystružovací korunku 2, jejíž konstrukce odpovídá nástroji z EP 1657014 B1, jehož majitelem je přihlašovatel. Má tři zubové výstupky 13 s řeznými břity a mezi zubovými výstupky 13 jsou zubové mezery 12 a nástroj má dále dvě podélné vodicí plošky 9. Jak je vidět, tato tříbřitá vystružovací korunka 2 je integrovanou součástí vystružovací hlavy 5, jejíž součástí je ještě kuželová stopka 19 opatřená závitovým otvorem a usazená v kuželovém lůžku16 na dosedacím čele válcového držáku 3, a to pomocí levotočivého závitu provedeného na spojovacím šroubu 4. Ten má ještě na druhé straně pravotočivý závit, který je zase zašroubován v závitovém otvoru ve válcovém držáku 3. Toto spojení vystružovací hlavy 5 s válcovým držákem 3 je provedeno v souladu s EP 1240963 B1 a toto spojení není předmětem technického řešení. Válcový držák 3 má ještě upínací část 22. Ve válcovém držáku 3 je ve středové ose vytvořen podélný chladicí kanál 23 pro přívod chladicího a mazacího media.

Je vidět krycí pouzdro 8, jehož vnitřní stěna obvodově uzavře přívodní kanály 21 tak, aby se chladicí a mazací médium mohlo dostat k vystružovací tříbřité korunce 2, a to přes přívodní kanály 21. Aby bylo možno vystružovací tříbřitou korunku 2, kterou je osazena vystružovací hlava 5 s kuželovou stopkou 19, správně nasadit na válcový držák 3, je horní čelo krycího pouzdra 8 opatřeno dvěma polohovacími výstupky 20, které jsou uspořádány ve stejné úhlové rozteči jako je rozteč chladicích kanálů 11 s rádiusovým výběhem a tedy vstupují do chladicích kanálů 11 v oblasti té části vystružovací tříbřité korunky 2, která je opatřena podélnými vodícími ploškami 9, čímž je zajištěna správná orientace polohy vystružovací tříbřité korunky 2 při sestavování celého vystružovacího nástroje 1. Proto při sestavování vystružovacího nástroje 1 podle stavu techniky nemůže dojít k nesprávnému polohovému uložení vystružovací hlavy 5. Pouzdro 8 je nasazeno na průměrové zmenšení 14 válcového držáku 3 v jeho čelní části na dosedacím čele 15. Jsou vidět i výstupy podélných chladicích kanálů 18.

Předmětem technického řešení je jiné, jednodušší, ustavení vystružovací hlavy 5 v držáku 3 tak, aby došlo k rozdělení hlavního středového chladicího kanálu 23 do pěti přívodních kanálů 21, přesně do míst, tedy mezi zubové výstupky a vodicí plošky 9 a zároveň aby byla tato poloha zafixovaná a aby při montáži nebylo nutné přemýšlet jak vystružovací hlavu 5 na držák 3 nasadit a nemohlo dojít k nesprávné montáži.

Toho se dosáhne provedením podle technického řešení zobrazeném na obr.2 až 4. Na obr. 2 je pohled na rozložený vystružovací nástroj 1 podle technického řešení. Ten se do značné míry podobá nástroji ze stavu techniky na obr.1 a proto stejné součásti nebudou znovu popisovány a zůstávají jim stejné vztahové značky. Jen je podrobněji popsána vystružovací tříbřitá korunka 2. Jedná se o zubové výstupky 13 s břity, chladicí kanály 12 mezi nimi a chladicí kanály 11 mezi vodicími ploškami 9. Navíc, oproti obr.1 je kuželová stopka 19 opatřena kruhovým nástavcem 6, který je opatřen dvěma proti sobě vytvořenými unášecími plochami 7. Ty jsou známy i z výše uvedeného EP 1240963 B1, ale v provedení na obr.1 nejsou, neboť tam je unášení vyřešeno dvěma polohovacími výstupky 20 na krycím pouzdru 8. Nutno však podotknout že unášecí plochy 7 jsou u EP 1240963 B1 provedeny jako rovnoběžné. Jak je ale vidět v řezu na obr. 4 v provedení podle technického řešení, nejsou unášecí plochy 7 rovnoběžné, nýbrž různoběžné, v představeném příkladu se sbíhají k ose. V držáku 3 je tvarově analogické kuželové lůžko 16 pro kuželovou stopku 19 a toto lůžko 16 pokračuje úložným otvorem 17 pro uložení kruhového nástavce 6 a tento otvor 17 je opatřen zploštělými výstupky 10. Vlivem vzájemné polohy do sebe zasunutých kruhového nástavce 6 a úložného otvoru 17, spolu s k sobě doléhajícími zploštělými výstupky 10 a unášecími plochami 7, se vytvoří zámek. V principu je spojení vystružovací hlavy 5 a držáku 3 zabezpečeno známou závitovou spojkou 4 a navíc zajištěno proti protočení závitů těsným kontaktem zploštělých výstupků 10 v držáku 3 a unášecími plochami 7 na vystružovací hlavě 5. Je vidět i závitový otvor 24 pro jeden konec závitové spojky 4.

- 3 CZ 38139 U1

Zmíněné geometrické provedení do sebe zasunutých kruhového nástavce 6 a úložného otvoru 17, spolu s k sobě doléhajícími zploštělými výstupky 10 a unášecími plochami 7, však navíc slouží jako polohovací zámek, neboť vzájemná poloha zploštělých výstupků 10 a unášecích ploch 7 je taková, aby přívodní kanály 21 ústily do chladicích kanálů 12 mezi zubové výstupky 13 a do chladicích kanálů 11 v prostoru mezi vodícími ploškami 9.

Na obr. 5 až 7 je pohled na rozložený vystružovací nástroj 1 podle technického řešení v druhém provedení. Rozdíl je v tom, že přívodní kanály 21 jsou vyvrtány přímo do stěny držáku 3. Jinak je již výše popsané geometrické tvarově se doplňující provedení zploštělých výstupků 10 v držáku 3 a unášecích ploch 7 na vystružovací hlavě 5 stejné a také navíc slouží jako polohovací zámek, neboť vzájemná poloha do sebe zasunutých kruhového nástavce 6 a úložného otvoru 17, a zploštělých výstupků 10 a unášecích ploch 7, je taková, aby chladicí přívodní kanály 21 ústily do chladicích kanálů 12 mezi zubovými výstupky 13 a do chladicích kanálů 11 v prostoru mezi vodicími ploškami 9.

Výhody technického řešení:

- Výměna vystružovací hlavy se provádí mechanicky, je velmi jednoduchá, velmi rychlá a lze ji provádět přímo na stroji, aniž by se musel odepínat z vřetene držák vystružovací hlavy a není třeba znovu provádět náměr vzdálenosti řezných břitů od základny držáku. To znamená, že výměnu řezné hlavy může snadno provést obsluha stroje.

- Další významnou technologickou výhodou je, že novým konstrukčním uspořádáním přívodu chladicího a mazacího média a následně dosažením lepšího chlazení a mazání řezných břitů lze efektivněji uplatňovat progresivní řezné materiály, čímž se dosáhne vyšší řezné rychlosti a trvanlivosti břitů při vyšší stabilitě přesnosti vystružování.

Claims (3)

1. Vystružovací nástroj (1) sestávající z válcového držáku (3) opatřeného na jednom konci upínací částí (22) pro připojení příslušné části upínacího prostředku a na protilehlém konci je válcový držák (3) opatřen vystružovací tříbřitou korunkou (2), která má tři zubové výstupky (13) s řeznými břity, a mezi zubovými výstupky (13) jsou zubové mezery (12) a vystružovací tříbřitá korunka (2) má dále dvě podélné vodicí plošky (9), přičemž tato tříbřitá vystružovací korunka (2) je integrovanou součástí vystružovací hlavy (5), jejíž součástí je ještě kuželová stopka (19) s kruhovým nástavcem (6) opatřeným unášecími plochami (7) a opatřená závitovým otvorem (24) a usazená v kuželovém otvoru (16) na čele válcového držáku (3) opatřeného kruhovým úložným otvorem (17) opatřeným zploštělými výstupky (10), spojení vystružovací hlavy (5) s válcovým držákem (3) je provedeno pomocí spojovacího šroubu (4), který je opatřen na jednom konci levotočivým závitem a na protilehlém konci pravotočivým závitem, který je zašroubován v závitovém otvoru ve válcovém držáku (3) pro rozebíratelné upevnění vystružovací hlavy (5) na válcový držák (3) a ve středové ose držáku (3) je vytvořen podélný chladicí kanál (23), vyznačující se tím, že dvě proti sobě vytvořené unášecí plochy (7) na kruhovém nástavci (6) a zploštělé výstupky (10) na kruhovém úložném otvoru (17) jsou vůči sobě různoběžné a vzájemná poloha do sebe zasunutých kruhového nástavce (6) a úložného otvoru (17), spolu s do sebe zasunutými a k sobě doléhajícími zploštělými výstupky (10) a unášecími plochami (7) a přívodních kanálů (21) je taková, že přívodní kanály (21) ústí do chladicích kanálů (12) mezi zubovými výstupky (13) a do chladicích kanálů (11) do prostoru mezi vodícími ploškami (9).

2. Vystružovací nástroj podle nároku 1, vyznačující se tím, že přívodní kanály (21) jsou vytvořeny tak, že na čelní straně válcového držáku (3) a na průměrovém zmenšení (14) s čelním osazením (15) je uspořádáno pět přívodních kanálů (21) navazující na odbočovací kanály (18) vystupující z podélného chladicího kanálu (23) a na tomto průměrovém zmenšení (14) je napevno uspořádáno krycí pouzdro (8), jehož vnitřní stěna přívodní kanály (21) obvodově uzavře, přičemž tři přívodní kanály (21) ústí do zubových mezer (12) a dva přívodní kanály (21) ústí do dvou podélných kanálů (11), které jsou vytvořeny vždy před podélnými vodicími ploškami (9) ve směru otáčení vystružovací tříbřité korunky (2) a které směřují před vnější čelo vystružovací tříbřité korunky (2).

3. Vystružovací nástroj podle nároku 1, vyznačující se tím, že přívodní kanály (21) jsou vyvrtány přímo do stěny držáku (3), přičemž tři přívodní kanály (21) ústí do zubových mezer (12) a dva přívodní kanály (21) ústí do dvou podélných kanálů (11), které jsou vytvořeny vždy před podélnými vodicími ploškami (9) ve směru otáčení vystružovací tříbřité korunky (2) a které směřují před vnější čelo vystružovací tříbřité korunky (2).