HU200292B - Cutting tool - Google Patents

Description

A találmány tárgya forgácsolóezerszám, vágóelemet hordozó tengellyel ellátott tartóval valamint a vágóelemet a tengellyel együtt a tartóhoz képest elfordító forgatóművel, amely a gépgyártás területén simító és durva simitó megmunkálásokra valamint nehezen megmunkálható, nagy keménységű vagy szivósságú anyagok, például hóálló acél megmunkálására alkalmazható előnyösen.

A 141 716 számú SU szerzői tanúsítvány olyan forgácsolószerszámot ismertet, amelynek tartója valamint a tartóban forgathatóan elhelyezett tengelyen mereven rögzített kerek vágóeleme van. A vágóelem öt tartó tengellyel együtt történő elforgatására az ismertetett forgácsolószerszám forgatóművel rendelkezik, amelyet a tartóban rögzített tengelyen, a tengely vágóelemmel ellentétes oldalán felerősített zárókerék valamint a zárókerékkel együttműködő kilincs alkot.

A kilincs elektromágnessel összekapcsolt rúdon van felerősítve. Az elektromágnes bekapcsolása és lekapcsolása révén a vágóelem egy megadott szögtartománnyal mindig elfordul, igy a vágóelem vágóélének elkopott szakasza 5-15°-kal elforog és kicserélődik. Az elfordulás mértéke a zárókerék fogainak korlátozott számából fakad.

Itt például hetvenkét fogú zárókerék esetében a vágóelem minimális elfordítási szöge 360°/72=5° értékre jön ki. Ha a zérókereket egyidejűleg két fokkal fordítjuk el, úgy a vágóelem szögelfordulása 2x5°=10°, amennyiben a zárókereket egyidejűleg 3°-kal fordítjuk el, úgy az elfordulási szög 15° lesz. Annak érdekében, hogy a vágóelem elfordítási szögét lecsökkentsük, a zárókerék fokszámainak növelése szükséges, ami viszont csak úgy valósítható meg, ha a zárókerék átmérőjét növeljük, ami viszont a forgácsolószerszám méreteinek jelentős megnövekedése miatt ésszerűtlen.

A vágóelem 5-15°-os elfordítási szöge hozzávetőleg azonos a vágóelem és a szerszám érintkezési szögével, azaz azzal a szöggel, amelyet a vágóelem vágóálének iveit szakasza és a munkadarab vele érintkező része zár be olyan forgácsolási mélységeknél, amelyek simító megmunkálás vagy durva simító megmunkálás esetén általában használatosak. Ily módon az érintett vágóélszakasz az elkopott szakasz következő cseréje során teljes mértékben kikerül a forgácsképződési övezetből, amelyet a vágóelem munkadarabbal érintkező szöge határoz meg, és egy éles, még el nem kopott vágóélszakaszra cserélődik.

A leforgáceolt munkadarab rétegvastagság az említett érintkezési szögön belül ismert módon eltérő. Ennek következtében a vágóéi vágóerókből származó terhelései a vágóéi hossza mentén ugyancsak különbözőek és a leforgáceolt minimális rétegvastagságnál fellépő minimális terheléstől egészen a maximális leforgácsolt rétegvastagságnál fellépő maximális terhelésértékig változnak.

A vágóéi azon része, amelyre a legnagyobb értékű terhelés esik, kopik el elsősorban és ily módon ennek a résznek romlanak* el elsősorban a vágási tulajdonságai, mig a vágóéi egyéb részei amelyekre kisebb terhelés hat, élességüket és vágási tulajdonságaikat még tovább megtartják. Ennek ellenére a vágóéi már. egy kis szakaszának az elkopása is arra kényszerít, hogy a vágóelemet egy következő, még el nem használódott szakaszra cseréljük ki a vágóelem elforgatásával, igy az éppen bevetett vágóélszakasz azon részei, amelyek élességük és éltartósságuk tekintetében még elvileg megfelelnének, ugyancsak kikerülnek a forgácsképződési övezetből és igy a vágóéi nincs teljes mértékben kihasználva. A vágóéi ilyen irracionális kihasználása, ahol a vágóéi éltartósságát kizárólag a leginkább igénybe vett vágóélszakasz szabja meg, okozza a vágóelem vágóéle egységnyi szakaszára specifikált alacsony éltartósságát. A fentieken túlmenően a vágóéi 5°-nál nagyobb értékű elfordítása okozza a munkadarab megmunkálási pontosságának erősen limitált értékét és instabilitását. Ez abból adódik, hogy a vágóelem vágóólének elkopott szakasza és az ezt az elkopott szakaszt pótló új, éles szakasz egymástól eltérő rádiusszal rendelkezik, igy a forgácsolási megmunkálás pontossága szükségszerűen csökken.

Az elkopott vágóélszakasz a vágóelem forgástengelyétől kisebb távolságban húzódik, mint az el nem használt, új végóélszakasz igy az elhasznált vágóélszakasszal megmunkált munkadarab felülete más méretekkel rendelkezik, mint az újra cserélt vágóélszakasszal megmunkált munkadarabfelület.

Ezen kívül az 5°-nál nagyobb szöggel elforgatott vágóelem az oka az egyenetlen, eltérő jóságú megmunkált munkadarab-felületnek. Ez egyrészt abból adódik, hogy a forgácsolásban résztvevő vágóéi elkopási foka folyamatosan nő, másrészt abból fakad, hogy az elkopott vágóélszakasszal történő* megmunkálásról az éles vágóélszakasszal történő megmunkálásra való átmenet nem folyamatosan, hanem ugrásszerűen történik.

Az ismert forgácsolószerszámoknál nem célszerű az ismert, sokszög alakú vágóelemek alkalmazása, mert a sokszög szomszédos felületei által kialakított vágórész a vágóelem 5-15°-kal történő elforgatása során tökéletesen elhagyja a vágóelem vágóéle és a munkadarab érintkezési szakasza által képzett forgácsolási zónát, ami a munkadarab megmunkálási pontosságának csökkenéséhez vezet.

A fent ismertetett forgatóművel ellátott ismert forgácsolószerszám felépítése szempontjából bonyolult, gyártása pedig munkaés időigényes.

HU 200292 Β

A találmánnyal célunk olyan forgácsolószerszám kialakítása, amelynek olyan vágóelem forgatóműve van, amely lehetővé teszi a vágóelem elfordítási szögének csökkentését, melynek révén jelentősen megnövelhető a munkadarab megmunkálási pontossága és felületi jósága, azonkívül a forgácsolószerszám felépítése lényegesen egyszerűbb.

A kitűzött feladatot olyan forgácsolószerszámmal oldottuk meg, amelynek vágóelemet hordozó tengellyel ellátott tartója, valamint a vágóelemet az őt hordozó tengellyel együtt a tartóhoz képest elfordító forgatóműve van. Ezt a forgácsolószerszámot találmányunk értelmében úgy fejlesztettük tovább, hogy a vágóelemet elfordító forgatómű csavarorsóból és csavaranyából álló kinematikai elempórból van kialakítva, amely a vágóelemet hordozó tengellyel párhuzamosan van a tartóban elrendezve, ügy, hogy a kinematikai elempár csavaranyája a tartóban van kialakítva, mig a kinematikai elempár csavarorsója másodrendű forgásfelületű szakasszal rendelkezik, és a vágóelemet hordozó tengely palástfelületén olyan nyúlvány van kiképezve, amely a csavarorsó irányába mutat és a másodrendű forgásfelületű szakasszal érintkezik, továbbá a másodrendű forgásfelületű szakasz és a nyúlvány érintkezési pontja a csavarorsó és a tengely geometriai tengelyén áthaladó síkon kívül helyezkedik el,

A vágóelem elforditását szolgáló forgatóelem fenti szerkezeti kialakításának köszönhetően a vágóelem tetszőleges kis szöggel fordítható el, ami lehetővé teszi a forgácsolásban résztvevő vágóéi egyenletes igénybevételét, és ennek következményeképpen a vágóelem hatékony kihasználását. Ez természetesen jelentősen, 3-4-szeresére növeli a találmány szerinti forgácsolószerszám vágóeleme vágóélének fajlagos éltartósságát.

A vágóelem kisebb szöggel történő elforditása hozzájárul a forgácsolószerszámmal megmunkált munkadarab pontosabb mérettűréséhez is, mivel a vágóéi és a vágóelem forgástengelye közötti távolság a vágóelem kisebb elfordítási szöge esetén csupán kis mértékben módosul és kizárja a munkadarab nagyobb méretpontosság ingadozásait.

A vágóelem kisebb szögelforditása gyakoribb és folyamatos átmenetet biztosit a vágóéi elkopott szakaszáról egy új, még el nem használódott vágóélszakaszra, ami hozzájárul a munkadarab megmunkált felületének egyenletes felületi jóságához.

A vágóelem elforditását lehetővé tevő forgatómű fent ismertetett kivitele lehetővé teszi, hogy a vágóelemet sokszög formájában használjuk, amely kivitel napjainkban leginkább elterjedt a fémmegmunkálás területén és lehetővé teszi, hogy a munkadarabokat ne csak egyenes vonalú alkotókkal, hanem bonyolultabb lépcsős alakban munkáljuk meg.

A találmány értelmében célszerű, ha a másodrendű forgásfelület kúp alakú, amely a 4 csavarorsó geometriai tengelyével egytengelyűén helyezkedik el. A másodrendű forgásfelület ilyen kialakítása viszonylag egyszerű, és a gyártási műveletekbe könnyen beilleszthető.

Ezzel a jellemzővel könnyen megvalósítható és biztosítható a vágóelem szükséges elfordítási szöge, mivel a csavaranya - csavarorsó - kúp - tengely kinematikai láncnak akkora az áttételi viszonya, amelyet a csavaranya és a csavarorsó menetemelkedése, a kúp kúpszögének értéke és a nyúlvány kúpfelülettel való érintkezési pontja valamint a geometriai tengelyeken áthaladó sik közötti távolság határoz meg, miáltal a vágóelem elfordltása rendkívül nagy pontossággal valósítható meg. Ennek következtében a csavarorsó esetleges pontatlanabb elfordltása gyakorlatilag semmiféle befolyással nem bír a vágóelem szögelforditásának pontosságára.

Ugyancsak célszerű találmányunk értelmében, ha a vágóelemet elfordító forgatómű másodrendű forgásfelülete hengeres forgásfelület, amely a csavarorsó geometriai tengelyéhez képest excentrikusán húzódik.

A szóban forgó kiviteli alak különösen olyan esetben fontos, ha a csavarorsó egyenletes elforditásával a vágóelem nem egyenletes elforditását tűztük ki célul, ami például változó vágási feltételek esetén, például alakos felületek megmunkálásánál gyakorta előfordul.

Ugyancsak célszerű találmányunk értelmében a forgácsolószerszám olyan kiviteli alakja, amelynél a csavarorsó egyik végén a csavarorsó elforgatásét lehetővé tevő kereszt alakú fogantyú van rögzítve.

Ez a kiviteli alak a találmány szerinti forgácsolószerszám automatikus megmunkálóberendezésekben tervezett használatánál szükséges. A kereszt alakú fogantyú, amely a szerszámgépen meglévő nyúlványokkal működik együtt a forgácsolószerszám mozgatása során, teszi lehetővé és hajtja végre a csavarorsó elforditását és ezen keresztül a vágóelem elforditását a megmunkálóberendezésre felügyelő kezelőszemély aktív közreműködése nélkül, előnyösen előre meghatározott program szerint.

Ily módon a találmány szerinti forgácsolószerszám a vágóelem magas fajlagos éltartósságával, a megmunkált felület nagy megmunkálási pontosságával és stabil megmunkálási jóságával tűnik ki.

Forgácsolószerszámunk szerkezeti szempontból egyszerű, kompakt, könnyen gyártható és könnyen kezelhető, megbízhatósága és élettartama nagy.

A javasolt forgácsolószerszám mind univerzális, mind automata raegmunkálóberendezésekben alkalmazható.

A találmányt az alábbiakban a rajz segítségével ismertetjük részletesebben, amelyen a forgácsolószerszám néhány példakénti kiviteli alakját tüntettük fel. A rajzon az

HU 200292 Β

1. ábra a találmány szerinti forgácsolószerszám egy lehetséges kiviteli alakjának vázlatos felülnézete, a

2. ábrán az 1. ábra II-II vonal mentén vett metszete, óramutató járásával megegyezően 90°-kal elforgatva, a

3. ábra a 2. ábrával azonos olyan esetekben, hogy a másodrendű forgásfelület hengeres és excentrikus kialakítású, mig a csavarorsó egyik végén kereszt alakú fogantyú van rögzítve, a

4. ábra a 3. ábra A nyíl irányú nézete és az

5. ábra a forgácsolószerszám vágóelemének és az általa megmunkált munkadarabnak az érintkezési helyét tüntettük fel kinagyított részletben.

Forgácsolószerszámunk példaként bemutatott előnyös kiviteli alakjának 1 tartója van, amely nyújtott hasáb alakú. Az 1 tartó egyik végén 2 fej van kiképezve, amely az 1 tartó felső oldallapján felfelé túlnyúlik.

A 2 fejben 3 tengely van rögzítve - ezt a 2. ábrán követhetjük jobban nyomon amely 4 vágóelemet hordoz. A 4 vágóelem sokszög alakú, a bemutatott példában hexaéder alakú lap van. A 4 vágóelemnek három 5 vágóéle van, amelyek mindegyike körív alakú. Az 5 vágóélek egyenletesen vannak minden második 4 vágóelem oldalfelületet követően elrendezve.

A forgácsolószerszám más lehetséges kiviteli alakjában a 4 vágóelem kerek alakú lehet.

A 4 vágóelem a 3 tengely 2. ábra szerint felső végén 7 hat lapfejű 6 rög zi tőcsavarral van rögzítve, amely a 3 tengely 8 geometriai tengelyével koncentrikusan van a 3 tengelyben elrendezve. A 3 tengely alsó végén menet van kialakítva, amelyen 9’ csavaranya és 9 ellenanya van felcsavarozva, és az 1 tartó alsó felülete és a 9’ csavaranya között 10 tányérrugó van elhelyezve, amely az 1 tartó és a 3 tengely közötti kellő előfeszitést biztosítja.

A 4 vágóelem 3 tengellyel együttes elforditására az 1 tartóhoz képest 11 forgatómű szolgál, amely csavarorsóból és csavaranyából álló kinematikai elempárként van kialakítva.

Csavaranyaként az 1 tartó szolgál nevezetesen az 1 tartó 2 fejének a 2. ábrán lefelé kinyúló 2a része.

. A kinematikai elempár 12 csavarorsója a 2 fej 13 furatában helyezkedik el és 14 menetes része van, amely a csavaranyával, azaz a 2 fej 2a részével működik együtt.

A 14 menetes rész fölött 15 vezetőrész van kialakítva, amely a bemutatott példában hengerként van kiképezve és a 13 furat felületével érintkezik, míg a 15 vezetörész fölött további másodrendű forgásfelület 16 szakasz van kialakítva.

A bemutatott kiviteli alaknál a másodrendű forgásfelület 16 szakasz lefelé szűkülő kúpfelület. A 16 szakasz főlőtt 17 négyszögfej van kialakítva, amely az ábrán fel nem tüntetett ismert négyszögkulccsal hajtva a 12 csavarorsó forgatására szolgál.

A 12 csavarorsó 18 geometriai tengelye párhuzamosan húzódik a 8 geometriai tengellyel, minek következtében a kúpos 16 szakasz koaxiális elrendezésű a 12 csavarorsó 18 geometriai tengelyével.

A 3 tengely palástfelületén az 1. és 2. ábrán láthatóan 19 nyúlvány van kialakítva, amely a 12 csavarorsó felé nyúlik és a 16 szakasz felületével érintkezik, ahol a nevezett elemek 20 érintkezési pontja kívül esik azon az imaginárius síkon, amely a 12 csavarorsó 18 geometriai tengelyén és a 3 tengely 8 geometriai tengelyén halad át.

A 19 nyúlványnak ferde 19a oldalfelülete van, amely adott szögben csatlakozik az előbb feltüntetett, a 8 és 18 geometriai tengelyen keresztülhaladó sikhoz.

A 3. és 4. ábrán bemutatott kiviteli alak nagyrészt hasonló az előbbi, fent ismertetett kiviteli alakhoz. A 4. ábrán látható a forgácsolószerszám 1 tartója, a benne rögzített 3 tengely, amely 4 vágóelemet hordoz. A 2. ábrán bemutatott változattól eltérően a 3., 4. ábra forgácsolószerszámának 21 forgatóműve van, amely a 3 tengelyen rögzített 4 vágóelem 1 tartóhoz viszonyított elforditására szolgál.

A 21 forgatómű is csavarorsóból és csavaranyából álló kinematikai elempárt tartalmaz, amely ugyancsak az 1 tartóban van a 3 tengellyel párhuzamosan rögzítve. A kinematikai elempár csavaranyájaként az 1 tartó, pontosabban az 1 tartó 2 fejének kiemelkedő 2a része szolgál. A kinematikai elempár csavarorsójaként 22 csavarorsó szolgál, amely az 1 tartó 2 fejének 13 furatában van elhelyezve és 23 menetes része van, amely a csavaranyával, azaz a 2 fej 2a részével működik együtt. A 23 menetes rész fölött 24 vezetőrész található, amely hengereB kialakítású és a 13 furat felületével érintkezik.

A 24 vezetőrész fölött másodrendű forgásfelületként kialakított 25 szakasz található, amely hengeres kialakítású és a 22 csavarorsó 18 geometriai tengelyéhez képest excentrikus elrendezésű. A hengeres 25 ezakasz 26 geometriai tengelye e excentricitással van a 18 geometriai tengelyhez képest elrendezve. Az említett hengerfelületű 25 szakasz a 3 tengely 19 nyúlványával való együttműködésre szolgál. 20 érintkezési pontjuk ebben az esetben is kívül fekszik azon az elképzelt síkon, amely a 22 csavarorsó 18 geometriai tengelyén és a 3 tengely 8 geometriai tengelyén halad keresztül.

A 22 csavarorsónak a 3. ábra szerinti alsó 27 vége a 23 menetes rész alatt húzódik és ugyancsak menettel van ellátva. A 22 csavarorsó 27 végén 28 kereszt alakú fogantyú

HU 200292 Β van rögzítve, amely a 22 csavarorsó forgatására szolgál. A 28 kereszt alakú fogantyú a 22 csavarorsó 27 végén annak menetére van ugyancsak menetes felsó 29 agya révén rácsavarozva.

A 22 csavarorsó 28 hajtókereszt segítségével tórténó automatikus forgatására a 3. ábrán közelebbről nem ábrázolt szerszámgépen 30 ütközők vannak kiképezve, amelyek egysorban, egymástól meghatározott távközben vannak kialakítva és 31 munkadarab megmunkálására vonatkozó adott program függvényében vannak elhelyezve.

A találmány szerinti és az ábrák segítségével bemutatott forgácsolószerszám a következőképpen működik. A 31 munkadarab megmunkálása során, amely az 5. ábrán feltüntetett V forgásiránnyal forog, az 5 vágóéi kopásának mértékében, méghozzá az ívelt 4 vágóelem 31 munkadarabbal érintkező Ϋ érintkezési szögével azonos 32 részének megfelelően a 4 vágóelemet a 12 csavarorsónak megfelelő szerszámmal történő elforgatásával periodikusan elforgatjuk. A 12 csavarorsó elfordítási szöge a mindenkori forgácsolási feltételektől és a 11 forgatómű áttételi viszonyétól függ.

A 11 forgatómű áttételi viszonyát a 12 csavarorsó 14 menetes részének menetemelkedése, a 16 szakasz kúpszőge és a 19 nyúlvány és a 16 szakasz 20 érintkezési pontjának a 8 és 18 geometriai tengelyeken áthaladó síktól való távolsága határozza meg.

A megmunkálás kezdete előtt a 12 csavarorsót felfelé kicsavarjuk annyira, hogy a 20 érintkezési pont a 16 szakasz kúpos felületének legkisebb átmérőjű részére essen.

A 9 ellenanya a 9* csavaranya és a 10 tányérrugó az 1 tartó 2 feje és a 3 tengely közötti játék kiküszöbölésére valamint egy kellő mértékű elófeszités biztosítására szolgál.

A találmány szerinti forgácsolószerszám

3. és 4. ábrán bemutatott kiviteli alakjánál a 22 csavarorsó periodikus elforditása automatikusan történik, ha a forgácsolószerszám a forgácsolás folyamata alatt az 5. ábrán látható S nyíl irányába eltolódik. Ennek során a 28 hajtókereszt szabad végei sorban egymás után nekiütköznek a szerszámgépen szilárdan kialakított 30 ütközőnek, ami a 28 hajtókeresztet arra kényszeríti, hogy minden ütközés során egy adott szöggel elforduljon, ami aztán természetesen átadódik a 22 csavarorsóra is.

A 22 csavarorsó 27 végén szilárdan rögzített 28 hajtókereszten át elfordítja a 22 csavarorsót. Ennek során a 25 szakasz hengerfelülete, amely a 18 geometriai tengelyhez képest e excentricitással van elhelyezve, a 20 érintkezési ponton és a 19 nyúlványokon keresztül elfordítja a 3 tengelyt az azon rögzített 4 vágóelemmel együtt.

Mindkét ismetetett kiviteli alak esetében a 3 tengely és a rajta rögzített 4 vágóelem elfordulását az biztosítja, hogy a 19 nyúlvány és a 16 szakasz vagy a 25 szakasz felülete közötti 20 érintkezési pont kívül fekszik azon a síkon, amely a 8 geometriai tengelyen és a 18 geometriai tengelyen halad keresztül.

Az elméleti meggondolásokat, számításokat a találmány szerinti forgácsolószerszám eddigi gyakorlatban megvalósított mintadarabjai minden tekintetben igazolták.

Vizsgálataink igazolták a vágóelem magas fajlagos éltartósságát, különösen kemény és szívós munkadarabok megmunkálása esetén, és a forgácsolószerszám használatával a megmunkált felületek megmunkálási pontossága és a felületi jóság jó minőségű és időben egyenletes volt.

A találmány szerinti forgácsolószerszám szerkezeti szempontból egyszerű, kompakt, gyártása egyszerű és a forgácsolószerszám könnyen kezelhető. Megbízhatósága és élettartama nagy. Egyaránt eredményesen alkalmazható univerzális valamint automata szerszámgépeken.

Claims (4)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Forgácsolószerszám tartóval, amelyben vágóelemet hordozó tengely van beépítve, valamint a vágóelemet a tengellyel együtt a 5 tartóhoz képest elfordító forgatóraüvel, azzal jellemezve, hogy a vágóelemet (4) elfordító forgatómű (11) csavarorsóból (12) és csavaranyából álló kinematikai elempárként van kialakítva, amely a tartóban (1) a vágóelemet 10 (4) hordozó tengellyel (3) párhuzamosan van elrendezve és amelynél a kinematikai elempár csavaranyáját maga a tartó (1) alkotja, mig a csavarorsó (12) másodrendű forgásfelülettel rendelkezik, ahol a tengely (3) palástfelüle- 15 tén a csavarorsó (12) irányába kinyúló nyúlvány (19) van kiképezve és a csavarorsó (12) másodrendű forgásfelületű szakaszával (16) érintkezik, ahol a nyúlvány (19) és a szakasz (16) érintkezési pontja (20) kivül 20 esik a csavarorsó (12) geometriai tengelyén (18) és a tengely (3) geometriai tengelyén (8) átmenő képzeletbeli Bikon.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti forgácsolószerszám azzal jellemezve, hogy a csavarorsó 25 (12) szakaszának (16) másodrendű forgásfelülete kúpos felületként van kialakítva, amely a csavarorsó (12) geometriai tengelyéhez (18) viszonyítva koaxiálisán helyezkedik el.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti forgácsoló- 30 szerszám azzal jellemezve, hogy a csavarorsó (22) másodrendű forgásfelülete hengeres felület, amely a csavarorsó (22) geometriai tengelyéhez (18) viszonyítva excentricitással (e) van kialakítva. 35
4. 4. Az 1. igénypont szerinti forgácsolószerszám azzal jellemezve, hogy a csavarorsó (22) egyik végén (27) automata szerszámgép mozgatóelemével együttműködő és a csavarorsót (22) elfordító hajtókereszt (28, van 40 rögzítve.