PL201448B1

PL201448B1 - Narzędzie do bardzo dokładnej obróbki powierzchni i zastosowanie tego narzędzia

Info

Publication number: PL201448B1
Application number: PL357335A
Authority: PL
Inventors: Dieter Kress; FRIEDRICH HäBERLE
Original assignee: Mapal Fab Praezision
Priority date: 2001-12-04
Filing date: 2002-11-25
Publication date: 2009-04-30
Also published as: EP1317985A1; EP1317985B1; ES2287214T3; ATE363357T1; PT1317985E; KR20090125725A; JP3899309B2; KR101082939B1; DE10159431B4; DE50210230D1; TWI266667B; US20030103821A1; TW200300716A; PL357335A1; KR20030045630A; BR0204958A; BR0204958B1; JP2003181720A; DE10159431A1; US6913428B2

Abstract

1. Narz edzie do bardzo dok ladnej obróbki powierzchni obrabianych przedmiotów z co najmniej dwiema p lytkami no zowymi posiadaj a- cymi co najmniej jedno zdefiniowane ostrze, znamienne tym, ze p lytki no zowe (5, 7; 35, 37, 39, 41) narz edzia (1, 1') co najmniej w obszarze co najmniej jednego z ostrzy, maj a jako sk lad- niki ró zne materia ly. PL PL PL PL

Description

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 25.11.2002 (19) PL (11) 201448 (13) B1 (51) Int.Cl.

B23D 77/02 (2006.01) B24B 39/02 (2006.01) (54) Narzędzie do bardzo dokładnej obróbki powierzchni i zastosowanie tego narzędzia (30) Pierwszeństwo:

04.12.2001,DE,10159431.3 (43) Zgłoszenie ogłoszono:

16.06.2003 BUP 12/03 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono:

30.04.2009 WUP 04/09 (73) Uprawniony z patentu:

MAPAL Fabrik far Prazisionswerkzeuge Dr. Kress KG,Aalen,DE (72) Twórca(y) wynalazku:

Dieter Kress,Aalen,DE Friedrich Haberle,Lauchheim,DE (74) Pełnomocnik:

Tylińska Irena, POLSERVICE,

Kancelaria Rzeczników Patentowych Sp. z o.o.

⁽⁵⁷⁾ 1. Narzędzie do bardzo dokładnej obróbki powierzchni obrabianych przedmiotów z co najmniej dwiema płytkami nożowymi posiadającymi co najmniej jedno zdefiniowane ostrze, znamienne tym, że płytki nożowe (5, 7; 35, 37, 39, 41) narzędzia (1, U co najmniej w obszarze co najmniej jednego z ostrzy, mają jako składniki różne materiały.

Fig.2

PL 201 448 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest narzędzie do bardzo dokładnej obróbki powierzchni w przedmiotach obrabianych, zwłaszcza bardziej lub mniej walcowych wydrążeń, jak na przykład otworów.

Przedmiotem wynalazku jest również zastosowanie narzędzia do bardzo dokładnej obróbki powierzchni.

Obróbka takich powierzchni następuje z reguły w ten sposób, że narzędzie jest obracane i wsuwane w przeznaczony do obróbki otwór w nieruchomym przedmiocie obrabianym. Zasadniczo jest również możliwe spowodowanie obracania się przedmiotu obrabianego, podczas gdy narzędzie pozostaje nieruchome. Ostatecznie istotny jest tylko względny ruch obrotowy i posuwowy między narzędziem i przedmiotem obrabianym. Poniżej bierze się za podstawę typowy przypadek, że narzędzie obraca się, a przedmiot obrabiany nie porusza się. Narzędzie posiada określone kształty i wymiary geometryczne ostrzy, które korzystnie są przewidziane na płytkach nożowych. Podczas obróbki powierzchni usuwają one wióry z obrabianego przedmiotu. W celu uzyskania bardzo dobrej jakości powierzchni po obróbce skrawaniem stosowane są z reguły dodatkowe sposoby, na przykład gładzenie lub gładzenie dogniataniem, dzięki którym uzyskuje się powierzchnie o średnim arytmetycznym odchyleniu profilu od linii średniej R_a=0,1 μm. Z powodu dodatkowych operacji bardzo dokładna obróbka powierzchni jest czasochłonna i kosztowna.

Celem wynalazku jest opracowanie narzędzia, za pomocą którego można uzyskać tani i o małej czasochłonności sposób bardzo dokładnej obróbki powierzchni.

Do realizacji tego celu zaproponowano zgodnie z wynalazkiem narzędzie, które ma co najmniej dwie płytki nożowe, które posiadają co najmniej jedno zdefiniowane, to znaczy o określonej geometrii ostrze. Narzędzie wyróżnia się tym, że płytki nożowe co najmniej w obszarze swoich ostrzy mają jako składniki różne materiały. Zatem materiały płytek nożowych mogą być szczególnie dobrze dostosowane do rodzajów obróbki powierzchni przedmiotów obrabianych. Dzięki temu możliwe jest przyporządkowanie jednego ostrza obróbce wstępnej, a drugiego ostrza obróbce bardzo dokładnej i takie dostosowanie materiałów zastosowanych na ostrza albo na płytki nożowe do sposobów obróbki, że uzyskuje się powierzchnie o tak nieznacznej chropowatości, że można zrezygnować z dodatkowych operacji obróbkowych.

Korzystnie, płytka nożowa w ten sposób jest umieszczona, że wystaje ona dalej nad powierzchnią obwodową narzędzia niż inne, i/lub, że płytki nożowe - patrząc w kierunku podłużnym narzędzia - są przesunięte wobec siebie.

Korzystnie, pierwsza płytka nożowa, która wystaje dalej nad powierzchnią obwodową narzędzia niż druga płytka nożowa co najmniej w obszarze co najmniej jednego z ostrzy zawiera PKD i służy do obróbki wykańczającej.

Korzystnie, płytka nożowa służąca do obróbki wstępnej co najmniej w obszarze swojego ostrza zawiera stop twardy, cermet i/lub CBN (regularny azotek boru), a służące do bardzo dokładnej obróbki ostrze albo płytka nożowa zawiera PKD (polikrystaliczny diament). Akurat z tej kombinacji materiałów w płytkach nożowych wynikają szczególnie dobre wartości chropowatości powierzchni.

Pierwsza płytka nożowa - patrząc w kierunku posuwu narzędzia - pozostaje w tyle za drugą płytką nożową.

Korzystnie, przewidziana co najmniej jedna listwa prowadząca.

Co najmniej jedna listwa prowadząca - patrząc w kierunku posuwu narzędzia - pozostaje w tyle za pierwszą i/lub drugą płytką nożową.

Narzędzie jest wykonane jako dwuostrzowe i pierwsza listwa prowadząca - patrząc w kierunku obrotu narzędzia - pozostaje w tyle za pierwszą płytką nożową o około 40° a druga listwa prowadząca leży naprzeciw pierwszej płytki nożowej.

Korzystnie, trzecia listwa prowadząca - patrząc w kierunku obrotu narzędzia - wyprzedza pierwszą płytkę nożową o około 90°.

Druga płytka nożowa - patrząc w kierunku obrotu narzędzia - wyprzedza pierwszą płytkę nożową o około 220°.

Zgodnie z następną cechą wynalazku, narzędzie jest sześcioostrzowe i, korzystnie posiada cztery płytki nożowe służące do obróbki wstępnej i dwie płytki nożowe służące do obróbki wykańczającej.

Drugą płytkę nożową, która służy do obróbki wstępnej - patrząc w kierunku obrotu narzędzia - wyprzedza o około 60° pierwsza płytka nożowa służąca do obróbki wykańczającej.

PL 201 448 B1

Korzystnie jest przewidziana następna, trzecia płytka nożowa służąca do obróbki wykańczającej.

Pierwszą płytkę nożową - patrząc w kierunku obrotu narzędzia - wyprzedza co najmniej jedna, korzystnie trzy płytki nożowe służące do obróbki wstępnej.

Pierwszą płytkę nożową - patrząc w kierunku obrotu narzędzia - wyprzedza o koło 60° czwarta płytka nożowa służąca do obróbki wstępnej.

Dalej, pierwszą płytkę nożową - patrząc w kierunku obrotu narzędzia - wyprzedza o koło 120° piąta płytka nożowa służąca do obróbki wstępnej.

Naprzeciw pierwszej płytki nożowej leży szósta płytka nożowa służąca do obróbki wstępnej.

Korzystnie, płytki nożowe są umieszczone naprzeciw siebie parami.

Co najmniej jednej z płytek nożowych jest przyporządkowana listwa prowadząca, która - patrząc w kierunku obrotu narzędzia - pozostaje w tyle wobec przynależnej do niej płytki nożowej o około 20°.

Korzystnie, każdej płytce nożowej jest przyporządkowana listwa prowadząca.

Listwy prowadzące są umieszczone naprzeciw siebie parami.

Pierwsza płytka nożowa - patrząc w kierunku posuwu narzędzia - wyprzedza przynależną do niej listwę prowadzącą o około 0,20 mm do 0,25 mm.

Drugie ostrze - patrząc w kierunku posuwu narzędzia - wyprzedza przynależną do niego listwę prowadzącą o około 0,50 mm.

Druga płytka nożowa leży w kierunku promieniowym o około 12 μm do 15 μm pod powierzchnią przynależnej do niej listwy prowadzącej.

Pierwsza płytka nożowa wystaje nad zewnętrzną powierzchnią przynależnej do niej listwy prowadzącej o około 9 um do 12 um.

Szczególnie korzystna jest postać narzędzia, które wyróżnia się tym, że promień okręgu skrawania płytki nożowej służącej do bardzo dokładnej obróbki różni się tylko o kilka mikrometrów (um) od promienia okręgu skrawania płytki nożowej, która służy do obróbki wstępnej. Dzięki temu, że płytka nożowa do bardzo dokładnej obróbki tylko nieznacznie wystaje nad płytką nożową do bardzo dokładnej obróbki, uzyskuje się bardzo małą głębokość skrawania i tym samym możliwie niewielkie nagrzanie czynnego ostrza płytki nożowej, która służy do obróbki wykańczającej lub też do bardzo dokładnej obróbki.

Ponadto korzystnie, narzędzie jest zaopatrzone w zasilanie środkiem chłodzącym i/lub środkiem smarującym.

Chłodzenie co najmniej płytek nożowych służących do obróbki dokładnej jest w ten sposób zaprojektowane, że temperatura ich samych, a zwłaszcza ich czynnych ostrzy podczas obróbki powierzchni przedmiotów obrabianych podnosi się i wynosi nie więcej niż 600°C, korzystnie kształtuje się w zakresie od 400°C do 600°C, w szczególności od około 450°C do 550°C.

W szczególności płytka nożowa lub też ostrze, które zawiera PKD jest szczególnie skutecznie chłodzone. Dzięki temu możliwe jest utrzymanie maksymalnej temperatury w obszarze ostrza z PKD wynoszącej 500°, tak, że przy zastosowaniu samego PKD do obróbki żeliw lub stali można uzyskać długi okres trwałości, przy czym może być zapewniona wysoka jakość powierzchni.

Narzędzie stosowane jest zgodnie z wynalazkiem do obróbki przedmiotów z żeliw, zwłaszcza z żeliwa szarego i/lub stali.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia szkic ideowy pierwszego przykładu wykonania narzędzia w widoku z góry, fig. 2 - przedstawia szkic ideowy drugiego przykładu wykonania w widoku z góry, fig. 3 - szkic ideowy narzędzia, w którym dwie płytki nożowe i listwa prowadząca są zrzutowane mniej więcej na jedną płaszczyznę, fig. 4 - rzut perspektywiczny narzędzia odtworzonego na fig. 1, i fig. 5A oraz fig. 5B przedstawiają następne rzuty perspektywiczne narzędzia odtworzonego na fig. 1.

Przedstawione na fig. 1 narzędzie 1 jest zaprojektowane jako dwuostrzowe, zatem posiada ono zamocowane na korpusie 3 narzędzia 1 dwie płytki nożowe 5 i 7, które są osadzone w odpowiednich rowkach 9 i 11 wykonanych w korpusie 3. Płytki nożowe 5, 7 są zamocowane w korpusie 3 w zwykły sposób, z reguły za pomocą łap mocujących. Możliwe jest także zaciśnięcie ich bezpośrednio za pomocą śrub w narzędziu 1.

Ponadto w korpusie 3 jest osadzona co najmniej jedna listwa prowadząca. W tym przypadku przewidziana jest pierwsza listwa prowadząca 13, która - patrząc w kierunku obrotu narzędzia 1 oznaczonym za pomocą strzałki 15 - pozostaje w tyle wobec pierwszej płytki nożowej 5 o około 40°. To znaczy, że linia 15 przebiegająca w kierunku promieniowym przez środek listwy prowadzącej 13, która

PL 201 448 B1 przecina oś środkową lub też oś obrotu 17 narzędzia 1, tworzy z linią średnicową 21 przebiegającą przez ostrze 19 pierwszej płytki nożowej 5 kąt około 40°.

Naprzeciw pierwszej płytki nożowej 5 jest przewidziana druga listwa prowadząca 23. Wreszcie trzecia listwa prowadząca 25 jest w ten sposób osadzona w korpusie 3 narzędzia 1, że - patrząc w kierunku obrotu 15 narzędzia 1 - wyprzedza ona pierwszą płytkę nożową 5 o około 90°.

Druga płytka nożowa 7 jest w ten sposób osadzona w korpusie 3 narzędzia 1, że - patrząc w kierunku obrotu 15 narzędzia 1 - wyprzedza ona drugą listwę prowadzącą 23 o około 40°, to znaczy linia 29 przebiegająca przez ostrze 27 drugiej płytki nożowej 7, która przecina oś obrotu 17, tworzy z linią średnicową 21 kąt około 40°.

Przed każdą płytką nożową 5 i Z - patrząc w kierunku obrotu - jest przewidziane wgłębienie w korpusie 3. Chodzi tu o przyporządkowane ostrzom 19, 27 stosowane przestrzenie dla wiórów 31 i 33, które mogą przyjąć wióry usunięte przez ostrza 19 i 27.

Jak wyżej przedstawiono, przy obróbce przedmiotu obrabianego, narzędzie 1 do obróbki powierzchni przedmiotu obrabianego, zwłaszcza powierzchni otworu jest obracane, tak, że obraca się ono w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, jak to jest wskazane przez strzałkę 15. Następnie narzędzie 1 zostaje wprowadzone do otworu, który ma być obrabiany (ruch posuwowy), tak, że płytki nożowe 5 i 7 usuwają wióry z powierzchni otworu, podczas gdy narzędzie 1 opiera się na zewnętrznej powierzchni obwodowej listew prowadzących 13, 23 i 25. Ostrza 19 i 27 płytek nożowych leżą na wyobrażalnym okręgu, tak zwanym okręgu skrawania. Promień okręgu skrawania pierwszej płytki nożowej 5 jest większy niż promień drugiej płytki nożowej 7. Tylko ostrze 19 (ostrze wykańczające) płytki nożowej 5 wystaje nad kołem skrawania powierzchni zewnętrznych listew prowadzących 13, 23 i 25, które wobec ostrza 19 są przesunięte niżej w kierunku promieniowym.

W ten sposób jest zapewnione, że druga płytka nożowa 7 służy do obróbki zgrubnej, to znaczy do obróbki wstępnej powierzchni przedmiotu obrabianego i ostrze 19 pierwszej płytki nożowej 5 służy do obróbki wykańczającej, to znaczy do obróbki dokładnej/obróbki bardzo dokładnej nazywanej także obróbką wykańczającą.

Płytki nożowe 5 i 7 są przesunięte wobec siebie w kierunku promieniowym w ten sposób, że pierwsza płytka nożowa 5 służy do tak zwanego mikroskrawania, a więc usuwa wióry o grubości kilku 1/100 mm.

Na fig. 2 jest przedstawiony drugi przykład wykonania narzędzia 1, które jest w tym przypadku zaprojektowane jako sześcionożowe, w więc posiada sześć płytek nożowych i w ten sposób realizowalne są wyższe szybkości posuwu. Tutaj druga płytka nożowa 7 jest umieszczona wraz z pierwszą płytką nożową 5 w pierwszej ćwiartce koła, która jest utworzona przez obie linie średnicowe 21 i 21', które przebiegają prostopadle do siebie. W czwartej ćwiartce, poniżej drugiej płytki nożowej 7, znajduje się trzecia płytka nożowa 35, która, podobnie jak pierwsza płytka nożowa 5, służy do obróbki dokładnej powierzchni przedmiotu obrabianego. Naprzeciw trzeciej płytki nożowej 35 znajduje się czwarta płytka nożowa 37, która służy do obróbki wstępnej. Naprzeciw drugiej płytki nożowej 7 jest osadzona w korpusie 3 narzędzia 1 piąta płytka nożowa 39, która służy do obróbki wstępnej. Wreszcie naprzeciw pierwszej płytki nożowej 5 przewidziana jest szósta płytka nożowa 41, która służy do obróbki wstępnej powierzchni przedmiotu obrabianego.

Okazuje się więc, że przedstawione tutaj narzędzie 1 posiada dwie płytki nożowe (pierwsza płytka nożowa 5, trzecia płytka nożowa 35, które służą do obróbki dokładnej, podczas gdy pozostałe płytki nożowe (druga płytka nożowa 7, czwarta płytka nożowa 37, piąta płytka nożowa 39, szósta płytka nożowa 41 służą do obróbki wstępnej przedmiotu obrabianego.

Czwarta płytka nożowa 37 - patrząc w kierunku obrotu narzędzia 1 - wyprzedza pierwszą płytkę nożową 5 o około 60°, piąta płytka nożowa 39 o około 120°, podczas gdy szósta płytka nożowa 41 wyprzedza pierwszą płytkę nożową 5 o około 180°. Druga płytka nożowa 7 - patrząc w kierunku obrotu narzędzia 1 - pozostaje w tyle o około 60° za pierwszą płytką nożową 5 i wyprzedza trzecią płytkę nożową 35 o około 60°.

Reasumując, narzędzie 1 posiada więc dwie pary, z których każda składa się z płytki nożowej do obróbki dokładnej i do obróbki wstępnej oraz z pary składającej się z dwóch płytek nożowych do obróbki wstępnej.

Okazuje się więc, że płytki nożowe parami leżą naprzeciw siebie.

Narzędzie 1 posiada pierwszą listwę prowadzącą 13, która pozostaje w tyle wobec pierwszej płytki nożowej 5 o około 20°. Do następnych płytek nożowych są przyporządkowane listwy prowadzące 43, 45, 47, 49, 51, które wobec każdej poszczególnej płytki nożowej pozostają w tyle o około 20°.

PL 201 448 B1

Podczas obróbki powierzchni przedmiotu obrabianego narzędzie 1 przylega do powierzchni przedmiotu obrabianego z jednej strony za pomocą płytek nożowych, z drugiej zaś strony za pomocą listew prowadzących. Ostrza płytek nożowych leżą na wyobrażalnych okręgach, okręgach skrawania. To samo obowiązuje dla powierzchni listew prowadzących. Także tu przewidziano, że płytki nożowe służące do obróbki wstępnej, a więc druga płytka nożowa 7, czwarta płytka nożowa 37, piąta płytka nożowa 39 i szósta płytka nożowa 41, mają okrąg skrawania o promieniu, który jest mniejszy niż promień okręgu skrawania, na którym leżą płytki nożowe służące do obróbki dokładnej, a więc pierwsza płytka nożowa 5 i trzecia płytka nożowa 35. Okrąg skrawania listew prowadzących 43 do 41 jest większy niż okrąg skrawania płytek nożowych, które służą do obróbki wstępnej.

Powstały występ w kierunku promieniowym płytek nożowych służących do obróbki dokładnej nad płytkami nożowymi służącymi do obróbki wstępnej jest w tym przypadku wybrany bardzo mały, tak, że płytki nożowe służące do obróbki dokładnej usuwają bardzo cienkie wióry, których grubość wynosi kilka 1/100 mm, tak, że również tutaj jest zapewnione mikroskrawanie.

Na fig. 3 pokazano szkic ideowy, na którym przykładowo pierwsza płytka nożowa 5, druga płytka nożowa 7 i listwa prowadząca 13 są obrócone do jednej płaszczyzny. Z tego odwzorowania z jednej strony można zauważyć już omówione wzajemne przesunięcie w kierunku promieniowym płytek nożowych wobec siebie i wobec listwy prowadzącej, ponadto fakt, że wymienione tutaj elementy są wzajemnie przesunięte także w kierunku posuwu, a więc w kierunku osi obrotu 17 narzędzia 1 lub też Γ.

Na fig. 3 można stwierdzić, że druga płytka nożowa 7, która służy do obróbki wstępnej - patrząc w kierunku posuwu - a więc w kierunku strzałki 53 wyprzedza pierwszą płytkę nożową 5 i listwę prowadzącą 13. Na fig. 3 pokazano również, że listwa prowadząca 13 - patrząc w kierunku strzałki 53 -pozostaje w tyle za obydwiema płytkami nożowymi 5 i 7, a więc przy wprowadzaniu narzędzia 1 lub też 1 jako ostatnia dochodzi do styku z przeznaczoną do obróbki powierzchnią przedmiotu.

Na fig. 3 można także zauważyć, że płytka nożowa 7 służąca do obróbki wstępnej - patrząc w kierunku promieniowym - pozostaje w tyle wobec pierwszej płytki nożowej 5, która służy do obróbki dokładnej. Wobec niej pozostaje także nieco w tyle listwa prowadząca 13, jednakże mniej niż druga płytka nożowa 7 i tworzy w ten sposób pozorny zewnętrzny obwód narzędzia 1 lub też 1' - co najmniej z pozostałymi listwami prowadzącymi. W narzędziu 1 przedstawionym na fig. 1 przewidziano na przykład, że drugie ostrze 7 pozostaje w tyle w kierunku promieniowym wobec przynależnej do niego listwy prowadzącej 23 o około 12 μιίτι do 15 μm. Pierwsza płytka nożowa 5 wystaje w kierunku promieniowym wobec przynależnej do niej pierwszej listwy prowadzącej 13 o 9 um do 12 μm. W ten sposób jest zapewnione wyżej omówione mikroskrawanie, zwłaszcza w obszarze pierwszej płytki nożowej 5.

W przypadku narzędzia 1 przedstawionym na fig. 1 można przewidzieć, że pierwsze ostrze 19 - patrząc w kierunku posuwu narzędzia - wyprzedza przynależną do niego listwę prowadzącą 13 o 0,20 mm do 0,25 mm. W przypadku drugiego ostrza korzystnie przewidziano, że wyprzedza ono w kierunku posuwu, a więc w kierunku strzałki 53 przynależną do niego listwę prowadzącą o około 0,50 mm.

W narzędziach według fig. 1 przewiduje się, że płytki nożowe służące do obróbki dokładnej, a więc pierwsza pytka nożowa 5 i trzecia płytka nożowa 35, a co najmniej ich ostrza są wykonane z innego materiału niż pozostałe płytki nożowe służące do obróbki wstępnej lub też ich ostrza. Do obróbki wstępnej służą druga płytka nożowa 7 na fig. 1 i fig. 2, ponadto płytki nożowe 37, 39 i 41 przedstawione na fig. 2, a więc czwarta, piąta i szósta płytka nożowa. Do obróbki wstępnej są używane twarde metale, cermet a więc twardy metal, który zwykle składa się węglika tytanu lub z azotku tytanu lub z tych dwóch. W rachubę wchodzi tu także CBN. Do obróbki wykańczającej jest stosowany PKD.

Dzięki doborowi różnych materiałów na płytki nożowe służące do obróbki wstępnej i obróbki dokładnej lub też na ich ostrza, możliwe jest optymalne dostosowanie materiałów do każdorazowego rodzaju obróbki i materiału przedmiotu obrabianego. Z tego powodu znakomita jakość powierzchni może być uzyskana także bez potrzeby dodatkowych operacji obróbkowych.

Wybrane tutaj materiały okazały się przydatne szczególnie przy obróbce przedmiotów z żeliw, zwłaszcza z żeliwa szarego i/lub ze stali.

Objaśnione tu za pomocą fig. 1 i fig. 2 narzędzie wyróżnia się nieprzedstawionym w tym miejscu zasilaniem środkiem chłodzącym i/lub środkiem smarującym. Służą one do zmniejszenia tarcia narzędzia wewnątrz obrabianego otworu, ale także do chłodzenia czynnych ostrzy płytek nożowych, a więc ostrzy stykających się z powierzchnią obrabianego przedmiotu. Zasilanie środkiem chłodzącym i/lub

PL 201 448 B1 środkiem smarującym jest w ten sposób zaprojektowane, że w szczególności czynne ostrze z PKD jest tak intensywnie chłodzone, że jego temperatura w miarę możliwości nie przekracza 600°C, gdyż od około 600°C na ostrzu z PKD odbywa się rozkład lub też przemiana strukturalna węgla. Podczas tak zwanej „grafityzacji” struktura diamentu ulega przemianie w strukturę grafitu, co ma bardzo negatywny wpływ na stabilność krawędzi skrawającej. Wytrzymuje próbę chłodzenie, które jest tak skuteczne, że utrzymuje temperaturę w zakresie od 400°C do 600°C, w szczególności od około 450°C do 550°C. Szczególnie korzystne jest zaprojektowanie chłodzenia w ten sposób, że czynne ostrze (ostrza) wykonane z PKD osiągają największą temperaturę roboczą 500°C. W wyniku tej koncepcji doprowadzenia środka chłodzącego i/lub środka smarującego, możliwe jest zastosowanie do skrawania żeliwa i/lub stali ostrzy z PKD lub też płytek nożowych z PKD, które zwykle są używane do skrawania aluminium i metali kolorowych.

Rozstrzygające jest zatem to, że przy obróbce przedmiotu obrabianego, także wtedy gdy jest on wykonany z żeliwa i/lub ze stali, temperatura w obszarze czynnego ostrza, które jest wykonane z PKD, korzystnie jest ograniczona do maksimum 500°C. Moż e to być uzyskane z jednej strony dzięki odpowiednio dostosowanej prędkości obrotowej i szybkości posuwu narzędzia, z drugiej zaś strony dzięki odpowiedniemu chłodzeniu. W tym celu strumień środka chłodzącego może być skierowany także bezpośrednio na ostrze służące do obróbki dokładnej i/lub na obszar przed ostrzem z PKD. Nadmiernemu nagrzewaniu w obszarze ostrza z PKD zapobiega się w ten sposób, że pracuje ono z bardzo małą głębokoś cią skrawania wynoszą c ą kilka 1/100 mm, a wię c jest uż ywane jedynie do mikroskrawania. Także to powoduje, że temperatura nie wzrasta nadmiernie.

Niedawno okazało się, że przy użytkowaniu tego narzędzia PKD bardzo dobrze nadaje się jako materiał na ostrze lub też jako materiał na płytkę nożową i osiągalne są jakości powierzchni odpowiadające R_a = 0,10 μm. Dzięki zapewnieniu niskiej temperatury skrawania uzyskuje się stosunkowo długi okres trwałości narzędzia. Osiąga się to dzięki temu, że zużycie ostrza z PKD jest nadzwyczaj małe.

Za pomocą figur rysunku zostały objaśnione narzędzia dwu- i sześcioostrzowe. Lecz jest również możliwa realizacja narzędzi, na przykład z czterema ostrzami, z których trzy służą do obróbki wstępnej, a jedno do obróbki dokładnej. Istotny jest punkt widzenia, że w narzędziach objaśnionego tutaj rodzaju obróbka wstępna, a więc skrawanie zgrubne jest przeprowadzane niezależnie od liczby ostrzy za pomocą twardego metalu lub temu podobnego, podczas gdy obróbka bardzo dokładna lub też obróbka dokładna jest przeprowadzana za pomocą co najmniej jednego ostrza z PKD. W wyniku mikroskrawania i szczególnego chłodzenia jest zapewnione, że ostrze (ostrza) z PKD nie jest (nie są) silnie nagrzane w ten sposób, że PKD ulega przemianie w węgiel.

Trzeba tu jeszcze zwrócić uwagę na to, że wszystkie opisane płytki nożowe są wykonane jako płytki odwracalne, tym samym posiadają więcej niż jedno ostrze. Ponadto możliwe jest po zużyciu jednego ostrza w ten sposób obrócić płytkę odwracalną, że następne ostrze może być doprowadzone do zetknięcia się z powierzchnią przedmiotu, który ma być obrabiany.

Poniżej za pomocą fig. 4, fig. 5A i fig. 5B, które przedstawiają rzuty perspektywiczne przykładu wykonania pokazanego na fig. 1 narzędzia 1, jest bardziej szczegółowo objaśnione powyżej opisane zasilanie w środek chłodzący i/lub środek smarujący. Części, które są już opisane za pomocą poprzednich figur zostały zaopatrzone w te same oznaczenia odsyłające, wobec tego odsyła się do opisu do fig. 1 do fig. 3.

Na odwzorowaniu według fig. 4 można zauważyć pierwszą płytkę nożową 5, która za pomocą jako takiej znanej łapy mocującej 55 jest zamocowana na korpusie 3. Pierwsza płytka nożowa 5 posiada w tym przykładzie wykonania korpus skrawający 57 z ostrzem 19 wykonanym z PKD. Łapa mocująca 55 współdziała z korpusem skrawającym 57.

Na fig. 4 można ponadto zauważyć pierwszy otwór wylotowy dla środka chłodzącego i/lub środka smarującego 59, który jest zasilany środkiem chłodzącym i/lub środkiem smarującym znajdującym się pod ciśnieniem. Pierwszy otwór wylotowy 59 jest w ten sposób umieszczony w korpusie 3 i odpowiednio wykonany, że (nieprzedstawiony) strumień środka chłodzącego/strumień środka smarującego wypływający z pierwszego otworu wylotowego 59 trafia bezpośrednio na ostrze 19 z PKD pierwszej płytki nożowej 5. Dzięki temu może być zapewnione intensywne chłodzenie czynnego ostrza 19 z PKD. Strumień środka chłodzącego/strumień środka smarującego wypływający z pierwszego otworu wylotowego 59 nie posiada w tym przykładzie wykonania praktycznie składowej kierunkowej przebiegającej w kierunku posuwu lub przeciwnie do kierunku posuwu. W wyniku powyżej opisanego ukształtowania i umieszczenia pierwszego otworu wylotowego 59 chłodzona jest przede wszystkim główna krawędź skrawająca i pomocnicza krawędź skrawająca na powierzchni natarcia i na krawędzi skraPL 201 448 B1 wającej głównej, słabiej powierzchnie przyłożenia ostrza 19. W celu uzyskania również w tym miejscu skutecznego chłodzenia - jak to jest widoczne na fig. 5A - może być przewidziany następny - patrząc w kierunku obrotu narzędzia 1 - drugi otwór wylotowy środka chłodzącego i/lub środka smarującego 61, bezpośrednio za ostrzem 19 w narzędziu 1. Drugi otwór wylotowy środka chłodzącego/środka smarującego 61 jest więc umieszczony między pierwszą płytką nożową 5 i następującą po niej listwą prowadzącą 13. Drugi otwór wylotowy 61 jest w ten sposób wykonany i umieszczony, że wypływający z niego strumień środka chłodzącego/środka smarującego jest tak kierowany, że napływa na powierzchnie przyłożenia 63 ostrza 19 pierwszej płytki nożowej 5. Listwa prowadząca 13, powierzchnie przyłożenia 63, powierzchnia obrabianego otworu oraz części powierzchni narzędzia 1 - jeśli narzędzie znajduje się w obrabianym otworze - tworzą kanał, który za pomocą otworu wylotowego 61 jest zasilany środkiem chłodzącym/środkiem smarującym. Zatem zastosowany środek chłodzący/środek smarujący może wyciekać tylko w kierunku osiowym narzędzia 1, co zapewnia również optymalne opływanie i tym samym chłodzenie powierzchni przyłożenia 63 ostrza 19. Patrząc w kierunku obrotu 15, środek chłodzący/środek smarujący jest jakby popychany od listwy prowadzącej 13 w kierunku ostrza 19.

Pozostaje jeszcze stwierdzić, że w odtworzeniu według fig. 5B, na której przedstawiono widok z przodu narzędzia 1, pierwsza płytka nożowa 5 lub też ostrze 19 jest zasilane z dwóch stron za pomocą środka chłodzącego/środka smarującego, przy czym strumień środka chłodzącego/środka smarującego wypływający z pierwszego otworu wylotowego 59 (strzałka 65) zasadniczo jest skierowany przeciwnie do kierunku obrotu 15 narzędzia 1, a strumień środka chłodzącego/środka smarującego wypływający z drugiego otworu wylotowego 61 (strzałka 67) zasadniczo jest skierowany w kierunku obrotu 15.

Do zapewnienia dostatecznego chłodzenia lub też smarowania ostrza 19 płytki nożowej 5 w ten sposób, aby ostrze 19 korzystnie nie nagrzewało się do temperatury ponad 500°C, może być wystarczający pierwszy otwór wylotowy 59 lub drugi otwór wylotowy 61. Oczywiście bez jakichkolwiek trudności jest możliwe, że pierwszej płytce nożowej 5 lub też ostrzu 19 są przyporządkowane także więcej niż dwa otwory wylotowe dla środka chłodzącego i/lub środka smarującego. Według innego, nieprzedstawionego na figurach rysunku wariantu wykonania przewiduje się, że także drugiej płytce nożowej 7 jest przyporządkowany co najmniej jeden otwór wylotowy dla środka chłodzącego i/lub środka smarującego. Poza tym możliwe jest zasilanie, w szczególności płytek nożowych 5 i 35 służących do obróbki dokładnej, ale także pozostałych płytek nożowych lub też ostrzy wspomnianych płytek nożowych za pomocą co najmniej jednego, korzystnie dwóch strumieni środka chłodzącego i/lub środka smarującego.

Jak naszkicowano na fig. 5A także druga płytka nożowa 7 posiada korpus skrawający 57' i jest zamocowana za pomocą łapy mocującej 55' w korpusie 3 narzędzia 1. Ostrze 27 drugiej płytki nożowej 7 jest tutaj wykonane jednoczęściowo z korpusem skrawającym 57', to znaczy ostrze 27 jest ukształtowane z korpusu skrawającego 57' korzystnie wykonanego z twardego metalu, cermetu i/lub z CBN, na przykład wyszlifowane. Oczywiście jest możliwe, że ostrze 19 jest wykonane z jakiegoś innego materiału niż korpus skrawający 57' i w odpowiedni sposób na nim zamocowane.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Narzędzie do bardzo dokładnej obróbki powierzchni obrabianych przedmiotów z co najmniej dwiema płytkami nożowymi posiadającymi co najmniej jedno zdefiniowane ostrze, znamienne tym, że płytki nożowe (5, 7; 35, 37, 39, 41) narzędzia (1, 1]) co najmniej w obszarze co najmniej jednego z ostrzy, mają jako składniki różne materiały.
2. Narzędzie według zastrz. 1, znamienne tym, że płytka nożowa (5) w ten sposób jest umieszczona, że wystaje ona dalej nad powierzchnią obwodową narzędzia niż inne, i/lub, że płytki nożowe - patrząc w kierunku podłużnym narzędzia - są przesunięte wobec siebie.
3. Narzędzie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że pierwsza płytka nożowa (5), która wystaje dalej nad powierzchnią obwodową narzędzia (1; 1) niż druga płytka nożowa (7) co najmniej w obszarze co najmniej jednego z ostrzy zawiera PKD i służy do obróbki wykańczającej.
4. Narzędzie według zastrz. 1, znamienne tym, że druga płytka nożowa (7), która mniej wystaje nad powierzchnią obwodową narzędzia (1; 1) niż pierwsza płytka nożowa (5) co najmniej w obszarze co najmniej jednego z ostrzy zawiera twardy metal, cermet i/lub CBN i służy do obróbki wstępnej.

PL 201 448 B1
5. Narzędzie według zastrz. 1, znamienne tym, że pierwsza płytka nożowa (5) - patrząc w kierunku posuwu narzędzia - pozostaje w tyle za drugą płytką nożową (7).
6. Narzędzie według zastrz. 1, znamienne tym, że jest przewidziana co najmniej jedna listwa prowadząca (13, 23, 25).
7. Narzędzie według zastrz. 6, znamienne tym, że co najmniej jedna listwa prowadząca - patrząc w kierunku posuwu narzędzia - pozostaje w tyle za pierwszą i/lub drugą płytką nożową.
8. Narzędzie według zastrz. 1 albo 6, znamienne tym, że narzędzie (1) jest wykonane jako dwuostrzowe i że pierwsza listwa prowadząca (13) - patrząc w kierunku obrotu narzędzia - pozostaje w tyle za pierwszą płytką nożową (5) o około 40°.
9. Narzędzie według zastrz. 6, znamienne tym, że druga listwa prowadząca (23) leży naprzeciw pierwszej płytki nożowej (5).
10. Narzędzie według zastrz. 6, znamienne tym, że trzecia listwa prowadząca (25), że - patrząc w kierunku obrotu narzędzia - wyprzedza pierwszą płytkę nożową (5) o około 90°.
11. Narzędzie według zastrz. 1, znamienne tym, że druga płytka nożowa (7) - patrząc w kierunku obrotu narzędzia - wyprzedza pierwszą płytkę nożową (5) o około 220°.
12. Narzędzie według zastrz. 1, znamienne tym, że narzędzie (1) jest sześcioostrzowe.
13. Narzędzie według zastrz. 12, znamienne tym, że narzędzie (1) posiada cztery płytki nożowe służące do obróbki wstępnej i dwie płytki nożowe służące do obróbki wykańczającej.
14. Narzędzie według zastrz. 12 albo 13, znamienne tym, że drugą płytkę nożową (7), która służy do obróbki wstępnej - patrząc w kierunku obrotu narzędzia - wyprzedza o około 60° pierwsza płytka nożowa (5) służąca do obróbki wykańczającej.
15. Narzędzie według zastrz. 13, znamienne tym, że jest przewidziana następna, trzecia płytka nożowa (35) służąca do obróbki wykańczającej.
16. Narzędzie według zastrz. 11, znamienne tym, że pierwszą płytkę nożową (5) - patrząc w kierunku obrotu narzędzia - wyprzedza co najmniej jedna, korzystnie trzy płytki nożowe służące do obróbki wstępnej.
17. Narzędzie według zastrz. 11, znamienne tym, że pierwszą płytkę nożową (5) - patrząc w kierunku obrotu narzędzia - wyprzedza o koło 60° czwarta płytka nożowa (37) służąca do obróbki wstępnej.
18. Narzędzie według zastrz. 11, znamienne tym, że pierwszą płytkę nożową (5) - patrząc w kierunku obrotu narzędzia - wyprzedza o koło 120° piąta płytka nożowa (39) służąca do obróbki wstępnej.
19. Narzędzie według zastrz. 11, znamienne tym, że naprzeciw pierwszej płytki nożowej (5) leży szósta płytka nożowa (41) służąca do obróbki wstępnej.
20. Narzędzie według zastrz. 1, znamienne tym, że płytki nożowe są umieszczone naprzeciw siebie parami.
21. Narzędzie według zastrz. 1, znamienne tym, że co najmniej jednej z płytek nożowych jest przyporządkowana listwa prowadząca.
22. Narzędzie według zastrz. 21, znamienne tym, że listwa prowadząca - patrząc w kierunku obrotu narzędzia - pozostaje w tyle wobec przynależnej do niej płytki nożowej o około 20°.
23. Narzędzie według zastrz. 21, znamienne tym, że każdej płytce nożowej jest przyporządkowana listwa prowadząca.
24. Narzędzie według zastrz. 23, znamienne tym, że listwy prowadzące są umieszczone naprzeciw siebie parami.
25. Narzędzie według zastrz. 23, znamienne tym, że pierwsza płytka nożowa (5) - patrząc w kierunku posuwu narzędzia - wyprzedza przynależną do niej listwę prowadzącą (13) o około 0,20 mm do 0,25 mm.
26. Narzędzie według zastrz. 23, znamienne tym, że drugie ostrze (27) - patrząc w kierunku posuwu narzędzia - wyprzedza przynależną do niego listwę prowadzącą o około 0,50 mm.
27. Narzędzie według zastrz. 23, znamienne tym, że druga płytka nożowa (7) leży w kierunku promieniowym o około 12 um do 15 um pod powierzchnią przynależnej do niej listwy prowadzącej.
28. Narzędzie według zastrz. 23, znamienne tym, że pierwsza płytka nożowa (5) wystaje nad zewnętrzną powierzchnią przynależnej do niej listwy prowadzącej (13) o około 9 um do 12 um.
29. Narzędzie według zastrz. 1, znamienne tym, że jest przewidziane zasilanie środkiem chłodzącym i/lub środkiem smarującym.

PL 201 448 B1
30. Narzędzie według zastrz. 29, znamienne tym, że chłodzenie co najmniej płytek nożowych służących do obróbki dokładnej jest w ten sposób zaprojektowane, że temperatura ich samych, a zwł aszcza ich czynnych ostrzy podczas obróbki powierzchni przedmiotów obrabianych podnosi się i wynosi nie wię cej niż 600°C, korzystnie kształ tuje się w zakresie od 400°C do 600°C, w szczególności od około 450°C do 550°C.
31. Narzędzie według zastrz. 29, znamienne tym, że chłodzenie jest w ten sposób zaprojektowane, że temperatura płytki nożowej lub też co najmniej jej czynnego ostrza osiąga maksimum 500°C.
32. Zastosowanie narzędzia według jednego z zastrz. 1 do 31 do obróbki przedmiotów z żeliw, zwłaszcza z żeliwa szarego i/lub stali.