PL171417B1 - Narzedzie skrawajace do nacinania gwintu PL PL - Google Patents

Abstract

1 Narzedzie skrawajace do nacinania gwin- tu, które posiada czesc robocza wyposazona w czesc zukosowana i czesc sterujaca, umieszczone na jed- nym koncu trzpienia, zas drugi koniec trzpienia ma korzystnie przekrój prostokatny tak, ze sluzy do mocowania, przy czym czesc robocza ma przynaj- mniej dwa skrzydelka skrawajace i rowki pomiedzy tymi skrzydelkam i skrawajacym i przynajm niej wzdluz boków skrzydelek skrawajacych, przydatne do gromadzenia oddzielonych wiórów i do wprowa- dzania w razie potrzeby medium chlodzacego i/lub sm arujacego, znam ienne tym, ze szerokosc (v) skrzydelek skrawajacych (V) nie przekracza 0 , 2 do 0 02-krotnosci srednicy zewnetrznej (D) wiertla nacinajacego tj. (v) = 0,2D do 0,02D, zas srednica rdzenia (d) skrzydelek skrawajacych nie przekracza 0,35-krotnosci zewnetrznej srednicy wiertla naci- najacego (D ), tj dt) = 0,35 D, dlugosc zukosowanej czesci (1b) w obrebie czesci roboczej (1 ) jest równa przynajmniej polowie dlugosci roboczej czesci (1 ), a powierzchnia kontaktowa (h) dlugosci zukosowa- nej czesci (1b) stanowi powierzchnie plaska, w któ- rej kat przylozenia (a) przekracza 5° i wynosi korzystnie 15° Fig.2 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest narzędzie skrawające do nacinania gwintu, które jest szczególnie przydatne do nacinania gwintu - korzystnie ze zwiększoną szybkością - w zakresie zwiększonych wymiarów, korzystnie w zakresie M12 do M68 i odpowiednio C 1/4” do C 3”

Wiadomo, że narzynki stanowią wielokrawędziowe narzędzie skrawające, za pomocą których można nacinać gwinty w otworach. Dla uproszczenia, narzędzie nacinające gwint (wiertło nacinające) może być traktowane jako śruba, na której są nacięte rowki dla utworzenia krawędzi skrawających. Wiertło nacinające posiada jak wiadomo część roboczą wyposażoną w część zukosowaną i część kontrolowaną, umieszczone na jednym końcu zasadniczo cylindrycznego wałka. Drugi koniec wałka ma korzystnie przekrój prostokątny, służący do zamocowania. Część robocza posiada przynajmniej dwa skrzydełka nacinające i rowki pomiędzy tymi skrzydełkami nacinającymi przynajmniej wzdłuż boku tych skrzydełek dla pomieszczenia świeżo oddzielonego wióra i dla wprowadzania w razie potrzeby medium chłodzącego i/lub smarującego.

Podczas nacinania gwintu, dwa podstawowe wymagania stanowią: dokładność i wydajność. Jak wiadomo, dokładność jest wynikiem z jednej strony dokładności samego urządzenia,

171 417 a z drugiej strony właściwego prowadzenia narzędzia, zaś wydajność jest wynikiem zwiększenia szybkości skrawania, jakkolwiek ta ostatnia jest ograniczona przez wytwarzanie ciepła i powstawanie wiórów, które powinny być usuwane z otworu z szybkością ich produkowania Oczywiste jest, że jednocześnie powinny być spełnione dwa przeciwstawne wymagania: powierzchnia robocza wiertła nacinającego w kontakcie z częścią przeznaczoną do obróbki powinna być możliwie jak największa dla uzyskania dokładnego prowadzenia, zaś ledukcja tarcia i wytwarzanie ciepła wymaga minimalizacji aktywnej powierzchni skrawającej (Dr Bakondi Dr. Kardas· Technologia wytwarzania, Tom I, str. 226 - Publiczne Wydawnictwo Naukowe 1963)

Stan techniki jest wyczerpująco przedstawiony w rozdziale 6.3 Wiertła nacinające książki L. Arató - M. Vagi: Gwinty śrutowe, Wydawnictwo Tancsics, 1968, gdzie podano szczegółowy opis znanych i stosowanych obecnie wierteł nacinających, wraz z ich budową, geometrią i wymiarami. Zgodnie ze wspomnianą publikacją, zalecana wartość szerokości skrzydełka skrawającego (szerokość powierzchni styku) wynosi 0,35 D w przypadku czterorowkowych wierteł nacinających, gdzie D stanowi zewnętrzną średnicę wiertła. Zgodnie z literaturą, głębokość rowka jest równa średnicy rdzenia dt, która z kolei jest równa 0,4 do 0,5 D jako wynik wyprowadzenia; faktycznie wartość średnicy rdzenia dt może być tak dobrana aby uzyskać możliwie dużą przestrzeń na wióry przy jednoczesnym utrzymaniu właściwej wytrzymałości. W przeciwnym wypadku bowiem doświadczenia wykazały, ze wióry zgromadzone w rowkach w wyniku zastosowania niewłaściwej sekcji rowków części powodują pękanie narzynki niz powoduje to niewystarczająca wytrzymałość wierteł nacinających.

Wiadomo, ze wiertło nacinające ma część roboczą wyposażoną w część zukosowaną i część sterującą, umieszczone na jednym końcu trzpienia. W obrębie takiej konstrukcji, bardzo istotny jest właściwy dobór długości tych części. Długość zukosowania jest odmienna np. w przypadku ręcznego lub maszynowego nacinania (ustawienie wiertła), nacinania gwintu w miękkich lub twardych materiałach ltd. Generalnie można stwierdzić, ze w praktyce stosowane są wiertła nacinające o małej długości zukosowania, a długość części sterującej przekracza często kilkakrotnie - długość zukosowania. W oparciu o przytoczoną literaturę, obszar wyprowadzania w zukosowanej części wiertła nacinającego jest absolutnie konieczny, jakkolwiek nie jest konieczny - lub nawet jest niekorzystny - w części sterującej, z wyjątkiem skrawanych lub frezowanych maszynek do nakrętek, z którym to przypadku wiertło nacinające nie podlega wycofywaniu podczas nacinania gwintów w nakrętkach, ponieważ wióry zgromadzone w rowkach nie mogą zagęszczać się pomiędzy powierzchnią stykową a powierzchnią skrawaną. Wartość kąta przyłożenia w zukosowanej części wynosi l0 do 12° w przypadku narzynek maszynowych i narzynek do nakrętek, zaś 6 do 8° w przypadku narzynek ręcznych.

Interesujące rozwiązanie opisano w węgierskim opisie patentowym nr HU 70793, gdzie zastosowano wycięcia naprzemiennych boków kolejnych gwintów na skrzydełkach nacinających, zapobiegając tym samym nadmiernemu upakowaniu wiórów i zakleszczeniu wiertła nacinającego. Tak więc, krawędzie skrawające wiertła nacinającego są dopasowane luźniej i bardziej swobodnie biegną w utworzonych gwintach, gdy dwa boki gwintów są naprzemiennie nacinane przez jedną i drugą stronę krawędzi skrawających.

Rozwiązanie opisane w niemieckim opisie patentowym nr OS 3643744 jest przydatne do stosowania głównie w przypadku wierteł nacinających do korygowania zużycia podczas normalnego stosowania lub nacinania gwintów przeznaczonych do pokrywania galwanicznego (tj gwintów o nietypowych wymiarach), w których jest zmienna zewnętrzna średnica wiertła nacinającego

Podsumując, można stwierdzić na podstawie znanych rozwiązań, że możliwa do uzyskania szybkość nacinania może być traktowana jako identyczna, a wymiary wierteł nacinających również można traktować jako tradycyjne (patrz dane przedstawione powyżej w odniesieniu do wierteł nacinających).

Zgodnie z obowiązującą obecnie normą niemiecką DIN, długości zukosowanej części są następujące:

- zbieżność A: 6 skoków

- zbieżność B: 4 skoki + krawędź prowadząca

171 417

- zbieżność C: 2 do 3 skoków

- zbieżność D: 4 skoki

- zbieżność E: 1,5 skoku

Celem wynalazku jest opracowanie narzędzia, które umożliwi znaczne zwiększenie uzyskiwanej szybkości nacinania w porównaniu ze stosowaną w przypadku znanych narzędzi tradycyjnych, które można wytwarzać za pomocą tradycyjnych sposobów wytwarzania z zastosowaniem znanego - a nie szczególnego - materiału bazowego, a ponadto które może być stosowane do szerokiego zakresu wymiarów i średnic otworów.

Narzędzie skrawające do nacinania gwintu, które posiada część roboczą wyposażoną w część zukosowaną i część sterującą, umieszczone na jednym końcu trzpienia, zaś drugi koniec trzpienia ma korzystnie przekrój prostokątny tak, że służy do mocowania, przy czym część robocza ma przynajmniej dwa skrzydełka skrawające i rowki pomiędzy tymi skrzydełkami skrawającymi przynajmniej wzdłuż boków skrzydełek skrawających, przydatne do gromadzenia oddzielonych wiórów i do wprowadzania w razie potrzeby medium chłodzącego i/lub smarującego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że szerokość skrzydełek skrawających nie przekracza 0,2 do 0,02-krotności średnicy zewnętrznej D wiertła nacinającego, tj. v < 0,2 D do 0,02 D, zaś średnica rdzenia dt skrzydełek skrawających nie przekracza 0,35-krotności zewnętrznej średnicy wiertła nacinającego D, tj. d_r< 0,35 D, długość zukosowanej części w obrębie części roboczej jest równa przynajmniej połowie długości roboczej części, a powierzchnia kontaktowa długości zukosowanej części stanowi powierzchnię płaską, w której kąt przyłożenia a przekracza 5° i wynosi korzystnie 15°.

Długość zukosowanej części stanowi przynajmniej 75% długości części roboczej, dla nacinania gwintu w otworze przelotowym i/lub wstępnego nacinania ręcznego.

Część robocza ma długość do 10 skoków linii śrubowej a długość części zukosowanej jest równa długości części sterującej, dla nacinania gwintu w otworze nieprzelotowym i/lub finalnego nacinania ręcznego.

Część sterująca ma podcięcie powierzchni kontaktowej, wynoszące do 0,02 mm.

Część robocza korzystnie ma długość 6 skoków linii śrubowej. Szerokość v skrzydełek skrawających i średnica rdzenia dt są uzależnione następująco:

' v < 0,0560 D dt < 0,2 D do 0,25 D

Przeprowadzone badania wykazały, że zwiększone tarcie pomiędzy wiertłem nacinającym i obrabianym przedmiotem i towarzyszące często zakleszczenie występuje głównie pomiędzy wytwarzanymi wiórami i powierzchniami wiertła nacinającego i przedmiotu obrabianego, a nie bezpośrednio pomiędzy wiertłem nacinającym a powierzchnią obrabianego przedmiotu. Według wynalazku i wbrew poprzednim fachowym ocenom stwierdzono, że można znacząco zredukować szerokość skrzydełek skrawających - w dół od 0,2 do 0,02 krotności średnicy zewnętrznej D - bez wywierania istotnego wpływu na wytrzymałość wiertła nacinającego. Jednocześnie powinny ulec zmianie inne wymiary wiertła nacinającego dla dopasowania się do proponowanej szerokości skrzydełek nacinających.

Zredukowanie szerokości skrzydełka nacinającego - a tym samym zredukowanie obciążenia - umożliwia również zredukowanie średnicy rdzenia Dt. Według przeprowadzonych badań można również zastosować wymiary mniejsze niż 0,35-krotność zewnętrznej średnicy D. Jak wykazały badania, uzyskanej się korzyść polegającą na zwiększeniu przestrzeni na wióry, przez co otrzymuje się większą przestrzeń do gromadzenia wytwarzanych wiórów i do ich wyprowadzania bez spiętrzenia.

Dla bezpiecznego zastosowania proponowanej szerokości skrzydełka nacinającego opracowano rozwiązanie, które umożliwia zredukowanie obciążenia oddziaływującego na skrzydełka nacinające, w porównaniu z rozwiązaniami znanymi obecnie. W rozwiązaniu według wynalazku, długość zukosowania i jej stosunek do. długości sterującej są znacznie zwiększone w stosunku do znanych wierteł nacinających. Tak więc oddzielenie wiórów będzie rozkładane pomiędzy kilka sekcji skrzydełek nacinających, co zapewnia bardziej równomierny rozkład obciążenia wzdłuż długości zukosowania. Jak wykazały badania, dla uzyskania właściwej

171 417 wytrzymałości wiertła nacinającego przy zredukowaniu szerokości skrzydełek skrawających i średnicy rdzenia, długość zukosowania powinna być równa przynajmniej połowie długości części roboczej.

Odnośnie energii skrawania wiadomo, że zastosowanie podcięcia znacznie polepsza ' X * XX warunki skrawania. Wiadomo, że zukosowana część musi zawsze być wyposażona w podcięcie i tak samo jest w przypadku rozwiązania według wynalazku. Jednakże w przypadku znanych rozwiązań powierzchnia kontaktowa zukosowanej części - w wyniku stosunkowo dużej szerokości skrzydełek skrawających - jest zakrzywiona. Według wynalazku stwierdzono, ze korzystne jest zastosowanie płaskiej powierzchni kontaktowej w zukosowanej części. Projekt taki eliminuje występowanie jakichkolwiek zakleszczeń w wyniku elastyczności materiałów podczas skrawania.

Przedmiot wynalazku zostanie uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia szkic narzędzia w widoku z boku, fig. 2 - przekrojowy widok A-A zukosowanej części, a fig. 3 - powiększony widok jednego ze skrzydełek skrawających narzędzia pokazanego na fig. 2.

Narzędzie skrawające do nacinania gwintów, pokazane na fig. 1, posiada część roboczą 1, wyposażoną w zukosowaną część 1 część sterującą 1_S, umieszczoną na jednym końcu trzpienia Z.

Drugi koniec trzpienia Z ma korzystnie przekrój prostokątny dla mocowania trzpienia Z. Według wynalazku, część robocza 1 zawiera przynajmniej dwa skrzydełka skrawające V - na fig. 2 pokazano pięć skrzydełek - i rowki H pomiędzy tymi skrzydełkami skrawającymi V, przynajmniej wzdłuż boków skrzydełek skrawających V, pełniące funkcję gromadzenia oddzielnych wiórów i wprowadzania w razie potrzeby medium chłodzącego i/lub smarującego.

W obrębie części roboczej 1, długość zukosowania 1b jest równa przynajmniej połowie długości roboczej 1 - w pokazanym przypadku przynajmniej 75%.

'Na fig. 2 pokazano widok przekroju zukosowanej części 1b wzdłuż linii A-A Według wynalazku, szerokość v skrzydełek skrawających V jest zaprojektowana na wartość nie przekraczającą 0,2 do 0,02-krotności wewnętrznej średnicy wiertła nacinającego, to jest v < 0,2 D do 0,02 D - zaś średnica rdzenia dt skrzydełek skrawających ma wartość nie przekraczającą 0,35 krotności zewnętrznej średnicy D wiertła nacinającego, tj. dt < 0,35 D. Na figurze tej pokazano wyraźnie, ze w wyniku zredukowanej średnicy rdzenia dt i szerokości v skrzydełek skrawających V rozwiązania według wynalazku, pomiędzy skrzydełkami skrawającymi V przynajmniej wzdłuż wspomnianych skrzydełek skrawających V występują rowki H o dużym przekroju, które służą do gromadzenia oddzielnych wiórów i wprowadzenia w razie potrzeby medium chłodzącego i/lub smarującego.

Na fig 3 pokazano w powiększeniu częściowy widok skrzydełek skrawających V. Wyraźnie pokazano, że powierzchnia kontaktowa h zukosowanej części 1b jest zaprojektowana jako powierzchnia płaska, tak że kąt przyłożenia a przekracza 5° i wynosi korzystnie 15°.

Poniżej opisano szczegółowo działanie narzędzia skrawającego do nacinania gwintu według obecnego wynalazku. Opisane rozwiązanie narzędzia skrawającego do nacinania gwintu może być wykorzystywana równie dobrze jako narzynka ręczna jak i maszynowa. W wynalazku istotnejest, aby długość zukosowanej części 1b była równa przynajmniej połowie długości części roboczej 1 w obrębie części roboczej 1. W przypadku nacinania otworu przelotowego i/lub wstępnego nacinania ręcznego, długość zukosowania części 1b jest dodatkowo zwiększona. W takich przypadkach, długość zukosowanej części 1b powinna wynosić przynajmniej 75% długości części roboczej 1.

W rozwiązaniu według wynalazku zastosowano długość zukosowanej części znacznie większą w porównaniu z obecnie obowiązującą normą niemiecką DIN, nawet równą długości 12 skoków - co ma tę korzyść, ze oddzielanie wiórów jest rozprowadzone bardziej równomiernie, co pozwala na zredukowanie obciążenia oddziaływującego na krawędzie skrawające. Korzystnie, szerokość v skrzydełek skrawających V i średnica rdzenia dt są również dobierane jak opisane uprzednio, tj. v < 0,056 D, dt < 0,2 D do 0,25 D, uzyskując tym samym bardzo korzystny przekrój rowka. Otrzymane w ten sposób rowki H są dobrze przystosowane do gromadzenia oddzielonych wiórów i do wprowadzenia w razie potrzeby dowolnego znanego medium chłodzącego i/lub smarującego.

171 417

Jeżeli narzędzie skrawające do nacinania gwintu jest stosowane do nacinania otworów nieprzelotowych i/lub finalnego nacinania ręcznego (gdy wiertło nacinające powinno mieć _możli_wość _wycofania) wówczas jako narzędzie skrawaiącp należy zastosować narzędzie naci......... ,, j .· .. ........ J ...... ....... .. —- ..... .._r ..... .

nające gwint, w którym część robocza 1 ma długość do dziesięciu skoków, zaś długość zukosowanej części 1b jest równa długości części sterującej 1_s. W takich przypadkach zalecane jest rozwiązanie z częścią roboczą 1 o długości sześciu skoków.

W narzędziu skrawającym do nacinania gwintów, zaprojektowanym według wynalazku, podcięcie powierzchni kontaktowej w części 1_s nie jest koniecznie potrzebne. Ułatwia to wykonywanie nar zędzia, w istocie bowiem podcinaniejest zabiegiem, który wymaga stosowania specjalnej maszyny i wysoce wykwalifikowanej obsługi. Oczywiście jest możliwe stosowanie podcięcia powierzchni kontaktowej również w przypadku narzędzia skrawającego według wynalazku - wówczas wartość podcięcia powinna wynosić do 0,02 mm.

Korzystny skutek rozwiązania według wynalazku polega na tym, ze może ono być stosowane w szerokim zakresie wymiarów·' gwintu . Przykładowo, rozwiązanie równic dobrze może być stosowane w zakresie gwintów w M12 do M68 i odpowiednio C 1/4” do C3”. Korzyści wynikające z tego rozwiązania polegają również na stosowaniu materiału bazowego do wytwarzania wiertła nacinającego, który to materiał - jak wykazały badania - nie podlega żadnym szczególnym ograniczeniom. Korzystnie, narzędzia skrawające do nacinania gwintu mogą być wytwarzane ze stali szybkotnącej lub ze stali stopowej, natomiast jeżeli ma być wykonane narzędzie skrawające o szczególnej trwałości, wówczas trwałość krawędzi skrawających można zwiększyć przez zastosowanie warstwy PVD - np. azotku tytanu, węglikoazotku tytanu - dla przedłużenia okresu użytkowania.

Przez zastosowanie narzędzia skrawającego do nacinania gwintu według wynalazku można uzyskiwać szybkość rzędu 200 do 250 obr/min i nacinać gwinty w otworach o takich wielkościach zarówno długości jak i średnicy, jakie dotychczas nie występowały w literaturze Okres użytkowania wiertła nacinającego według wynalazku jest znacząco wydłużony w porównaniu ze znanymi wiertłami nacinającymi, wykonanymi z tego samego materiału, i można w sposób niezawodny wykonywać wielokrotnie więcej obrabianych przedmiotów niż w przypadku znanych rozwiązań, bez konieczności ostrzenia i bez jakiegokolwiek uszkodzenia i pęknięcia narzędzia.

171 417

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 90 egz

Cena 2,00 zł

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1 Narzędzie skrawające do nacinania gwintu, które posiada część roboczą wyposażoną w część zukosowaną i część sterującą, umieszczone na jednym końcu trzpienia, zaś drugi koniec trzpienia ma korzystnie przekrój prostokątny tak, że służy do mocowania, przy czym część robocza ma przynajmniej dwa skrzydełka skrawające i rowki pomiędzy tymi skrzydełkami skrawającymi przynajmniej wzdłuż boków skrzydełek skrawających, przydatne do gromadzenia oddzielonych wiórów i do wprowadzania w razie potrzeby medium chłodzącego i/lub smarującego, znamienne tym. że szerokość (v) skrzydełek skrawających (V) me przekracza 0,2 do 0,02-krotności średnicy zewnętrznej (D) wiertła nacinającego tj. (v) < 0,2d do 0,02D. zaś średnica rdzenia (d) skrzydełek skrawających nie przekracza 0.35-krotności zewnętrznej średnicy wiertła nacinającego (D), tj. d_t) < 0,35 D, długość zukosowanej części (1b) w obrębie części roboczej (1) jest równa przynajmniej połowie długości roboczej części (1), a powierzchnia kontaktowa (h) długości zukosowanej części (1b) stanowi powierzchnię płaską, w której kąt przyłożenia (α) przekracza 5° i wynosi korzystnie 15°.
2. 2. Narzędzie według zastrz. 1, znamienne tym, że długość zukosowanej części (1b) stanowi przynajmniej 75% długości części roboczej (1), dla nacinania gwintu w otworze przelotowym i/lub wstępnego nacinania ręcznego.
3. 3. Narzędzie według zastrz. 1, znamienne tym, że część robocza (1) ma długość do 10 skoków linii śrubowej a długość części zukosowanej (1b) jest równa długości części sterującej (1_S), dla nacinania gwintu w otworze nieprzelotowym i/lub finalnego nacinania ręcznego.
4. 4. Narzędzie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że część sterująca (1_t) ma podcięcie powierzchni kontaktowej, wynoszące do 0,02 mm.
5. 5. Narzędzie według zastrz. 3, znamienne tym, że część robocza (1) ma długość 6 skoków linii śrubowej.
6. 6 Narzędzie według zastrz. 1, znamienne tym, że szerokość (v) skrzydełek skrawających (V) i średnica rdzenia (dt) są uzależnione następująco:

   (v) < 0,056 D (dt) < 0,2 D do 0,25 D