PL173054B1 - Wkładka tnąca do łamania wióra - Google Patents

Abstract

1. Wkladka tnaca do lamania wióra w skrawaniu metalu zawierajaca górna powie- rzchnie powstawania wiórów, dolna powie- rzchnie plaska - równolegla do wspomnianej górnej powierzchni i przynajmniej trzy po- wierzchnie boczne, rozciagajace sie pomie- dzy tymi dwiema powierzchniami, przylegle boczne powierzchnie spotykajace sie w za- okraglonych rogach i przynajmniej jeden róg polaczony z powierzchnia powstawania wió- ra wzdluz linii, które tworza glówna krawedz tnaca i narozna krawedz tnaca, znamienna tym, ze wydluzony zakrzywiony wystep (11) przylega do kazdej naroznej krawedzi tnacej, przy czym wypukle boki tego wystepu sa skierowane do naroza. FIG. 1 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest wkładka tnąca do łamania wióra przy skrawaniu, posiadająca wieloboczny podstawowy kształt i zawieraj ąca przynajmniej jedną krawędź tnącą wzdłuż brzegu wkładki oraz przynajmniej przylegający róg tnący, formierz wióra umieszczony tak, że przylega do rogu tnącego.

Wiele znanych wkładek zawiera formierz wióra złożony z dużej liczby grzbietów wzdłuż krawędzi tnącej. Na przykład, w opisie patentowym SE-B-467-397 przedstawiono wkładki tnące, które zawierają wnęki przylegające do siebie na powierzchni powstawania wióra i tworzące grzbiety pomiędzy sobą. Grzbiety te są prostopadłe do odpowiednich krawędzi tnących, a odległość pomiędzy dwoma przyległymi krawędziami maleje w stronę środka krawędzi tnącej. Zatem, powierzchnia kontaktu pomiędzy wiórem i grzbietem zwiększa się w stronę środka krawędzi tnącej, co może powodować, że wiór jest usuwany z powierzchni roboczej, aby jej nie uszkodzić. Jednakże', ten pożądany efekt może być niewystarczający w niektórych zastosowaniach. Dokładniej, podczas skrawania często powstają długie wióry z dużym promieniem krzywizny, które mogą rysować i uszkadzać wytwarzaną powierzchnię. Dalej, powierzchnia kontaktu pomiędzy wiórem i powierzchnią, na której powstają wióry staje się znaczna przy dużych głębokościach cięcia, co prowadzi do większego nagrzewania się wkładki i skrócenia jej żywotności. Ponadto, brak jest zadawalającej kontroli wióra przy małych głębokościach cięcia, gdzie w ogólności wykorzystywany jest tylko róg tnący, szczególnie przy dużej wydajności.

Zatem, pierwszym celem niniejszego wynalazku, jest opracowanie wkładki tnącej kierującej wypływem wióra z obrabianej powierzchni, zwłaszcza podczas toczenia i obrabiania.

Kolejnym celem niniejszego wynalazku, jest osiągnięcie dobrej kontroli wióra przy małych głębokościach cięcia i dużej wydajności.

Innym celem niniejszego wynalazku, jest zmniejszenie ciepła dostarczanego do wkładki, a zatem wydłużenie jej żywotności.

173 054

Następnym celem niniejszego wynalazku, jest zapewnienie uniwersalności toczącej wkładki, która daje dobrą kontrolę wióra, przy małej, średniej i dużej wydajności, zarówno przy małej, średniej, jak i dużej głębokości cięcia.

Te i dalsze cele zostały osiągnięte w zadziwiający sposób, przez uformowanie każdego rogu tnącego na kształt banana, lub występu w kształcie litery C, zgodnie z zastrzeżeniem 1. Należy zaznaczyć, że w kształcie banana, lub w kształcie litery C oznacza występ, ciągle zakrzywiony pod przynajmniej jednym promieniem, ale także występ w kształcie bumerangu, przy czym, oba końce bumerangu są równej długości.

Dla celów ilustracyjnych, rozwiązanie według wynalazku zostanie dokładniej objaśnione w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia dwustronną wkładkę tnącą według wynalazku w widoku perspektywicznym, fig. 2 - przekrój pionowy wkładki z fig. 1, wzdłuż dwusiecznej płaszczyzny B, fig. 3 - przekrój pionowy wkładki tnącej z fig. 1, wzdłuż płaszczyzny A, fig. 4 - widok z góry wkładki tnącej z fig. 1, fig. 5 - widok z góry rogu tnącego jednostronnej wkładki, a fig. 6 przedstawia w powiększeniu róg tnący według wynalazku, w widoku perspektywicznym.

Wkładka tnąca przedstawiona na rysunku, jest ogólnie oznaczona przez 10. Zawiera górną i dolną powierzchnię, które są równoległymi płaszczyznami, i cztery podobne powierzchnie boczne 1 łączące te dwie płaszczyzny. Dalej, ma ona podstawowy kształt wielokąta, w tym przypadku w postaci rombu. Wykonana jest z twardego materiału takiego jak spiek węglikowy, ceramika, lub azotek borowy.

Wkładka tnąca może być dwustronna zgodnie z fig. 1 do fig. 4, lub jednostronna zgodnie z fig. 5 i 6. We wkładce dwustronnej, górna i dolna powierzchnia są identyczne. Ponieważ w tym przypadku, powierzchnia powstawania wióra działa jako powierzchnia oparcia, obie strony mają powierzchnie z gniazdem 2. Z jednej strony, te powierzchnie z gniazdem powinny być jak najbliżej rogu tnącego, w celu minimalizacji występu, a przez to ryzyka pęknięcia, a z drugiej strony dostępna musi być wystarczająca powierzchnia dla układu formowania wióra zgodnie z wynalazkiem. Kompromisowa odległość pomiędzy powierzchnią z gniazdem a rogiem tnącym, nie przekracza 3,5 mm, a korzystnie wynosi 2,5 mm.

Powierzchnia boczna 1 i powierzchnia powstawania wióra spotykają się wzdłuż krawędzi, które tworzą główne krawędzie tnące 4, Mogą one być całkowicie proste, lub korzystnie mogą mieć częściowo wklęsłe pionowe wydłużenie. Zaokrąglone rogi 3 sąsiadują z powierzchnią powstawania wióra wzdłuż zaokrąglonych narożnych krawędzi tnących 5. Wzdłuż całego brzegu powierzchni powstawania wióra biegnie krawędź wzmacniająca, lub główne czoło 6. Bezpośrednio wewnątrz tych połączeń skierowana jest pochyło ku dołowi powierzchnia powstawania wióra 7, która przechodzi w poziomą płaszczyznę 9 przez obłą powierzchnię 8.

Istotną cechą niniejszego wynalazku jest, że w każdym rogu powierzchni powstawania wióra znajduje się wgłębienie 11 w kształcie banana, bumerangu, lub litery C, którego wklęsła strona jest skierowana do rogu. Pomiędzy tym wgłębieniem i rogiem, z typowymi częściami 6, 7 i 8 znajduje się pozioma powierzchnia 12, korzystnie umieszczona trochę wyżej niż obszar 9, zwłaszcza od 0 do 0.25 mm. Na dwustronnej wkładce, centralna część wklęsłej strony występu, która zwrócona jest do środka wkładki tnącej, bezpośrednio połączona jest z powierzchnią z gniazdem 2. Bezpośrednie przejście z występu 11 w powierzchnię z gniazdem 2, bez żadnych dodatkowych części, powinno maksymalnie zwiększyć trzykrotnie, a korzystnie pięciokrotnie, całkowitą długość występu, aby niepotrzebnie nie wzmacniać przepływu ciepła do powierzchni z gniazdem 2 i nie tamować przepływu wióra przy większych głębokościach cięcia. Jednak w jednostronnej wkładce tnącej, występ w kształcie banana, lub litery C może być całkowicie usunięty, jak można zobaczyć na fig. 5.

Podstawowy układ zakrzywień występu może zawierać wewnątrz zakrzywioną powierzchnię 15 skierowaną do rogu tnącego, którego powierzchnia podnosi się z poziomej płaszczyzny, fragment 13 i 13' posiadający dwa końce, nachylona powierzchnia 20 (możliwe, że w dwóch częściach), wszystko to w kierunku od rogu tnącego. Dzięki temu układowi, występowi 11 nadana została podwójna rola:

173 054

a) Przy małych głębokościach cięcia, takich jak < 2 mm, wiór wchodzi w kontakt z tylną częścią 14 występu 11, patrząc w kierunku cięcia, co przyczynia się do zakrzywiania i urywania wióra oraz doskonałej kontroli wióra. Powstałe wióry nie wchodzą w kontakt z powierzchnią części roboczej, a są zakrzywiane i odchylane w kierunku tyłu nie pracującej głównej krawędzi tnącej i powierzchni bocznej.

b) Przy dużych głębokościach cięcia, w szczególności, gdy szerokość wióra przekracza dwukrotną odległość pomiędzy wytwarzaną powierzchnią na części roboczej i częścią końcową 13 występu, wiór będzie wchodzić w kontakt głównie z przednią częścią końcową 13 występu, patrząc w kierunku cięcia, i jest zakrzywiony i prawdopodobnie łamany na wspomnianej części końcowej. Tak więc, także w tym przypadku występ usuwa wiór z części roboczej.

Wysokość występu 11 względem płaszczyzny 9 nie powinna być mniejsza niż 0.02 mm w celu osiągnięcia żądanego kształtowania wióra. Jednocześnie, wysokość występu nie powinna przekraczać 0.5 mm powyżej krawędzi tnącej punktu promienia, aby niepotrzebnie nie zwiększać sił tnących. Korzystnie, wysokość występu nie przekracza wysokości rogu krawędzi w dwusiecznej rogu. Dokładniej, najwyższy' punkt występu powinien być pomiędzy 0 i 0.4 mm, korzystnie gdy pomiędzy 0 i 0.2 mm poniżej przecięcia rogu krawędzi i dwusiecznej. Promień krzywizny występu nie powinien być mniejszy niż cztery promienie rogu, podczas gdy przeciętny promień krzywizny występu jest większy. Górna granica promienia krzywizny wynosi odpowiednio 10 mm, korzystnie 7 mm, a zwłaszcza 5 mm. Oczywiście, granica ta zależy od wielkości wkładki tnącej i punktu promienia wkładki. W niektórych zastosowaniach, średni promień krzywizny jest tak mały jak 0.2 mm.

Pozycja występu 11 w stosunku do punktu promienia może wahać się wzdłuż przekroju poprzecznego dwusiecznej od środka punktu promienia do około 4 punktów promienia, licząc od przecięcia narożnej krawędzi tnącej z dwusieczną. Rozchodzi się on zasadniczo symetrycznie w dwóch kierunkach od dwusiecznej.

Na fig. 6 można zobaczyć szczegółowo kształt występu 11 zgodnie z korzystnym przykładem wykonania, zgodnie z którym występ ma kształt zbliżony do bumerangu. Dwusieczna jest oznaczona przez B, a linia grzbietu występu jest oznaczona przez 22. Dla łatwego przepływu wiórów przy większych głębokościach cięcia, końcowa część 13 występu zachodzi na powierzchnię powstawania wióra 7, płaską powierzchnię 12 będącą dookoła dokładnie ograniczoną. Powierzchnia 12 jest umieszczona 0 do 0.25 mm powyżej powierzchni 9'. Dalej, w swojej środkowej części występ 11 może mieć część 20, która jest trochę niżej, aby nie tamować przepływu wiórów. Odpowiednio, to obniżenie 20 może wynosić pomiędzy 0.05, a 0.2 mm poniżej najwyższego punktu występu. Jednak trzeba jeszcze raz zaznaczyć, że żaden punkt występu nie znajduje się wyżej od narożnej krawędzi tnącej. W celu umożliwienia większego wystawania występu w stosunku do kierunku przepływu wiórów przy małych głębokościach cięcia, występ może mieć zagięcie na przecięciu z dwusieczną B, po czym występ uzyskuje kształt bardziej zbliżony do bumerangu. Występ ma okrągły kształt wzdłuż całej krawędzi 22, co minimalizuje powierzchnię styku, a przez to także siły tarcia i przepływ ciepła z wiórów do wkładki.

W przypadku szerszego wióra, występ 11 może współpracować ze znanymi, zasadniczo kulistymi wklęsłymi wgłębieniami 16, które przylegają wzajemnie do siebie, za typową główną krawędzią tnącą. Przez to grzbiety 17 wyłaniają się pomiędzy wgłębieniami 16, umożliwiając zmniejszenie przepływu ciepła do wkładki tnącej i kierowanie odprowadzaniem wiórów z części roboczej.

Wszystkie inne geometryczne konfiguracje powierzchni powstawania wiórów jak zilustrowano na fig. 1 i 4, nie są zasadnicze dla niniejszego wynalazku i mogą się różnić w szerokich granicach. Tak więc, jednostronna wkładka może być na przykład całkowicie płaska, z wyjątkiem występu(ów) 11, stąd powierzchnie z gniazdem jak powierzchnie 2 i 18 nie są potrzebne. Ponadto, wgłębienia 16 mogą być niepotrzebne, zwłaszcza jeżeli wkładka jest przeznaczona do małych głębokości cięcia.

173 054

Figura 5 pokazuje róg tnący jednostronnej wkładki tnącej. Ma on znacznie uproszczoną geometrię w porównaniu z dwustronną wkładką z fig. 1 - 4, ale mimo wszystko ma on występ 11, Który jtest zasadniczy dla wynalazku. Ponadto, także ta wkładka jest ukształtowana z obszarem, wzmacniającym krawędzie, lub głównym czołem 6, które łączy z zasadniczo poziomą powierzchnią 9' przez płaską powierzchnię powstawania wiórów 7 i promień 8, jak pokazano na rysunku. Końce występu 11 zachodzą na wspomniany promień oraz na powierzchnię powstawania wióra 7. Linia inwersji pomiędzy wgłębieniem i wypukłością występu jest oznaczona przez 21. Ponadto, wkładka tnąca jest zaopatrzona w wypukłości 19, które służą do łamania wióra przy większych głębokościach cięcia.

Z powodów ekonomii cięcia, przynajmniej dwa rogi powinny być ukształtowane jako robocze rogi tnące, zawierające wydłużony występ zgodny z niniejszym wynalazkiem. Jednak w ramach niniejszego wynalazku możliwe są także wkładki tnące tylko zjednym rogiem tnącym.

Możliwe są także inne wielokątne kształty dla jedno i dwustronnych wkładek. Tak więc, wynalazek przewiduje także na przykład kwadratowe, trójkątne i prostokątne wkładki tnące.

Kąt pomiędzy niższą powierzchnią i boczną powierzchnią 1 wynosi odpowiednio pomiędzy 90° i 110°, a korzystnie pomiędzy 90° i 100°.

Odpowiednio, wkładki są wytwarzane z otworem środkowym, dla umocowania wkładki w kieszeni wkładki odpowiednią śrubą, sworzniem blokującym, lub temu podobnym.

173 054

FIG.4

^3 054 ^piG. 6

j /

173 054

FIG.2

FIG.3

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 2,00 zł

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Wkładka tnąca do łamania wióra w skrawaniu metalu zawierająca górną powierzchnię powstawania wiórów, dolną powierzchnię płaską - równoległą do wspomnianej górnej powierzchni i przynajmniej trzy powierzchnie boczne, rozciągające się pomiędzy tymi dwiema powierzchniami, przyległe boczne powierzchnie spotykające się w zaokrąglonych rogach i przynajmniej jeden róg połączony z powierzchnią powstawania wióra wzdłuż linii, które tworzą główną krawędź tnącą i narożną krawędź tnącą, znamienna tym, że wydłużony zakrzywiony występ (11) przylega do każdej narożnej krawędzi tnącej, przy czym wypukłe boki tego występu są skierowane do naroża.
2. 2. Wkładka tnąca według zastrz. 1, znamienna tym, że jest to dwustronna wkładka, zarówno górna i dolna powierzchnia mają powierzchnie gniazdowe (2, 18) dla oparcia na podporze.
3. 3. Wkładka tnąca według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że główna krawędź tnąca (4) i narożna krawędź tnąca (5) są połączone z obszarem wzmacniającym krawędzi (6) na powierzchni powstawania wióra.
4. 4. Wkładka tnąca według zastrz. 3, znamienna tym, że występ (11) i odpowiedni róg tnący z obszarem wzmacniającym krawędzie (6) wyznacza granice powierzchni (12), która jest umieszczona niżej niż wspomniany obszar i występ (11).