PL205851B1 - Sposób wytwarzania wypraski z proszków metali, stanowiącej półfabrykat obrotowego narzędzia skrawającego oraz obrotowe narzędzie skrawające wytworzone z tej wypraski - Google Patents

Abstract

Sposób wytwarzania wypraski proszku metali na głowicę tnącą do narzędzia tnącego. Wypraska proszku metali wytwarzana jest w zespole stempla i matrycy, oraz zaopatrzona jest w otwory łączące kanał na chłodziwo z wnękami głowicy tnącej.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania wypraski z proszków metali, stanowiącej półfabrykat obrotowego narzędzia skrawającego i zaopatrzonej w osiowy otwór przepływowy oraz przynajmniej w jedno zagłębienie na swej powierzchni czołowej.

Przedmiotem wynalazku jest również obrotowe narzędzie skrawające, zwłaszcza głowica frezarska wytworzona z tej wypraski i wykonana ze spiekanych proszków metali, złożona z części skrawającej oraz z uchwytu i wyposażona w części skrawającej przynajmniej w jeden rowek wiórowy, tworzący na swoim obrzeżu krawędź tnącą, oraz w osiowy otwór przepływowy dla cieczy chłodzącej.

W wielu operacjach obróbki skrawają cej metali celowe jest doprowadzanie ch łodziwa bezpośrednio do krawędzi tnącej, bowiem chłodziwo spełnia nie tylko rolę chłodzenia krawędzi tnącej, ale również wspomaga usuwanie wiórów. Najprostsze i najłatwiejsze w wykonaniu kanały dla przepływu chłodziwa są usytuowane osiowo i mają postać otworów przepływowych równoległych do osi narzędzia. W wiertłach stosowane są powszechnie kanały biegnące wzdłuż linii śrubowych, przy czym w wiertłach z płytkami skrawającymi umieszczonymi w różnych odległościach promieniowych od osi obrotu, celowe jest kierowanie otworu wylotowego dla chłodziwa bezpośrednio na płytkę skrawającą.

Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych AP nr US 5 676 499 znany jest sposób wytwarzania wierteł, w których półfabrykat zaopatrzony w otwory przepływowe, umieszczone w różnych odległościach od osi obrotu, zostaje następnie skręcony, nadając otworom postać otworu o osi biegnącej wzdłuż linii śrubowej, których wyloty, umieszczone w różnych odległościach promieniowych od osi, znajdują się w pobliżu płytek skrawających.

Znany jest również sposób wykonywania kanałów dla chłodziwa, zwłaszcza o złożonym kształcie, w narzędziach wytwarzanych ze spiekanych węglików metali, polegający na umieszczeniu w proszkowym korpusie wypraski rdzeni wykonanych z wosku wzglę dnie z miedzi, które w czasie operacji spiekania przenikają do porów korpusu proszkowego, pozostawiając kanał dla chłodziwa o kształ cie zgodnym z kształ tem roztopionego rdzenia.

Wszystkie opisane sposoby wytwarzania kanałów dla przepływu chłodziwa stanowią wieloetapowe, stosunkowo złożone i czasochłonne procesy technologiczne wpływające na znaczący wzrost kosztów wytwarzania narzędzi.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania wyprasek z proszków metali stanowiących półfabrykat narzędzi skrawających, w którym wykonywanie kanałów dla przepływu chłodziwa odbywa się w trakcie kształtowego prasowania półfabrykatu, uzyskując przez to znaczące obniżenie czasochłonności i kosztów wytwarzania narzędzia.

Cel ten realizuje sposób wytwarzania wypraski z proszków metali stanowiącej półfabrykat obrotowego narzędzia skrawającego, który charakteryzuje się tym, że przestrzeń w matrycy zawartą między dolnym stemplem, złożonym z cylindrycznej obsady osadzonej w matrycy oraz z osadzonego osiowo przesuwnie w tej obsadzie cylindrycznego trzpienia z wystającym cylindrycznym prętem, a osadzonym drugostronnie w tej matrycy górnym stemplem, którego powierzchnia czołowa jest zaopatrzona przynajmniej w jeden występ o geometrii stanowiącej odwzorowanie negatywowe geometrii zagłębienia wypraski, zapełnia się proszkiem metalu, który prasuje się, zagęszcza wywierając nacisk osiowy na stempel górny oraz/lub na stempel dolny, zbliżając je w kierunku do siebie do położenia, w którym cylindryczny pr ę t dolnego stempla zetknie się z wystę pem górnego stempla, przynajmniej w obszarze styku, tworzą c równocześ nie w tym obszarze styku przynajmniej jeden otwór, łączą cy utworzone zagłębienie wypraski z jej otworem przepływowym, po czym wysuwa się w znany sposób wypraskę z proszku metalu z matrycy i poddaje się ją spiekaniu.

Jako proszek metalu stosuje się mieszaninę proszku węglika metalu i spoiwa, korzystnie mieszaninę proszku węglika wolframu i proszku kobaltu jako spoiwa.

Wypraskę z proszku metalu, po jej spiekaniu, poddaje się korzystnie szlifowaniu tworząc rowki wiórowe oraz krawędzie tnące i dodatkowo szlifuje się gwint zewnętrzny uchwytu.

Celem wynalazku jest również opracowanie konstrukcji obrotowego narzędzia skrawającego, zwłaszcza głowicy frezarskiej dostosowanej do wytwarzania go sposobem według wynalazku.

Cel ten został zrealizowany w obrotowym narzędziu skrawającym, zwłaszcza głowicy frezarskiej według wynalazku, która charakteryzuje się tym, że jej rowki wiórowe są zaopatrzone w pobliżu jej powierzchni czołowej w zagłębienia, mające korzystnie w przekroju płaszczyzną równoległą do powierzchni czołowej kształt trapezu rozszerzającego się w kierunku obwodu głowicy, które to zagłębiePL 205 851 B1 nia są połączone z osiowym otworem przepływowym za pomocą otworów, których wloty znajdują się w dnach tych zagłębień .

Sposób wytwarzania wypraski z proszków metali stanowiącej półfabrykat obrotowego narzędzia skrawającego według wynalazku jest uwidoczniony na rysunku, na którym: fig. 1 - przedstawia obrotowe narzędzie skrawające w postaci głowicy frezarskiej, wykonanej z wypraski z proszku metali wytworzonego sposobem według wynalazku, w widoku perspektywicznym; fig. 2 - wypraskę z proszku metali stanowiącą półfabrykat obrotowego narzędzia skrawającego w postaci głowicy frezarskiej, w widoku perspektywicznym; fig. 3 - dolną część stempla do wytwarzania wypraski według fig. 2, w widoku perspektywicznym z częściowym przekrojem; fig. 4 - górną część stempla do wytwarzania wypraski według fig. 2, w widoku perspektywicznym, a fig. 5 - zespół urządzenia do wytwarzania wypraski według fig. 2, w widoku perspektywicznym z przekrojem osiowym.

Obrotowe narzędzie skrawające w postaci głowicy frezarskiej 10 przedstawionej na fig. 1 składa się z części skrawającej 16 z powierzchnią czołową 12 oraz ze współosiowego względem niej uchwytu 18 z powierzchnią czołową 14. Obydwie powierzchnie czołowe 12 i 14 są przy tym prostopadłe do osi podłużnej A narzędzia. Uchwyt 18 jest zaopatrzony w gwint zewnętrzny 20, najczęściej o przekroju prostokątnym lub trapezowym. Głowica skrawająca 10 jest zaopatrzona w osiowy otwór przepływowy 22 sięgający od wlotu 26 na powierzchni czołowej 14 uchwytu 18 i ślepo zakończonego w pobliżu powierzchni czołowej 12 części skrawającej 16.

Część skrawająca 16 jest zaopatrzona w sześć krawędzi tnących 28, utworzonych przez przecięcie powierzchni natarcia 30 i powierzchni przyłożenia 32. Każda powierzchnia natarcia 30 stanowi wznoszącą się w kierunku obwodowym powierzchnię rowka wiórowego 34. Każdy z rowków wiórowych 34 jest zaopatrzony na swym przednim końcu w klinowe, promieniowe zagłębienie 36, otwarte na powierzchni czołowej 12 części skrawającej 16. Każde klinowe zagłębienie 36 utworzone jest przez dwie ścianki boczne 42, nachylone w stosunku do promienia głowicy, dno 40 równoległe do jej osi i zaopatrzone w promieniowy otwór 38 oraz ściankę czołową 44. Sześć klinowych zagłębień 36 dzieli symetrycznie strukturę części skrawającej 12 głowicy 10, tworząc sześć trapezowych występów 46, utworzonych przez powierzchnię czołową 48 stanowiącą część powierzchni czołowej 12 części skrawającej 16 oraz umieszczony między nimi kołowy obszar 50 o średnicy równej średnicy otworu przepływowego 22. W dnie każdego z tych zagłębień 36 znajduje się w pobliżu powierzchni czołowej 12 otwór 38, łączący zagłębienie 36 z otworem przepływowym 22 i pełniący funkcję kanału dla przepływu chłodziwa. Chłodziwo wpływa do otworu przepływowego 22 przez wlot 26, przepływa przez ten otwór 26 w kierunku osiowym, a następnie wypływa przez otwór 38 i zagłębienie 36 na powierzchnię rowka 34, po czym spływa pod działaniem siły odśrodkowej na krawędź tnącą 28. Dzięki symetrycznemu rozmieszczeniu otworów 38, zagłębień 36 i rowków wiórowych 34 chłodziwo wypływające z otworu przepływowego 22 zostaje równomiernie rozprowadzone na wszystkie krawędzie tnące 28.

Głowica skrawająca 10 wytwarzana jest z wypraski 52, wykonanej z proszku metalu przez prasowanie kształtowe i spiekanie (fig. 2). Najczęściej proszek stanowi mieszaninę węglika metalu i spoiwa. Węglikiem metalu jest zwykle węglik wolframu, a spoiwem kobalt. Głowicę skrawającą 10 wykonuje się z wypraski 52 przez szlifowanie rowków wiórowych 34 krawędzi tnących 28 i ewentualnie innych powierzchni części skrawającej 16, a także gwintu zewnętrznego 20 uchwytu 18.

Wypraska 52 wykonana ze spiekanego proszku metalu jest zaopatrzona w swej części 56, odpowiadającej części skrawającej 16 głowicy 10, w zagłębienia 54, odpowiadające zagłębieniom 36 głowicy 10 i mające w przekroju płaszczyzną prostopadłą do osi A kształt trapezów rozszerzających się w kierunku powierzchni obwodowej wypraski, przy czym dna 40 tych zagłębień są zaopatrzone w otwór 38 łączący je z osiowym otworem przepływowym 22 wypraski 52. Zagłębienia 54 są ograniczone z boków ściankami bocznymi 58 i zamknięte ścianką czołową 60, przy czym ścianki te w porównaniu ze ściankami bocznymi 42 i ścianką czołową 44 zagłębień 36 gotowej głowicy skrawającej są zaopatrzone w niewielkie naddatki na szlifowanie. W wyniku szlifowania rowków wiórowych 34 głowicy 10 (fig. 1) zostaje usunięta zewnętrzna warstwa otaczająca zagłębienia 54, w wyniku czego przyjmują one postać zagłębień 36 głowicy 10.

Urządzenie do prasowania proszków metali w celu otrzymania wypraski 52 przedstawione na fig. 3 do 5 składa się ze stempla dolnego 66 (fig. 3) i stempla górnego 64 (fig. 4) umieszczonych w matrycy 68 (fig. 5). Stempel dolny 66 składa się z cylindrycznej obejmy 76, wewnątrz której jest umieszczony przesuwnie cylindryczny trzpień 74 stempla, zakończony obustronnie wystającymi z niego cylindrycznymi prętami 72. Cylindryczne pręty 72 są współosiowe zarówno względem trzpienia 74, jak i cylindrycznej obejmy 76. Wolny obszar 78, znajdujący się między wewnętrzną powierzchnią cy4

PL 205 851 B1 lindrycznego otworu obejmy 76 oraz zewnętrzną powierzchnią cylindrycznego pręta 72, odpowiada postaci uchwytu 18 przed jego szlifowaniem.

Stempel górny 64 ma powierzchnię czołową 80 złożoną z sześciu trapezowych występów 82, oddzielonych od siebie trapezowymi zagłębieniami 84, które łącznie stanowią negatywowe odwzorowanie geometrii powierzchni czołowej 56 wypraski 52 (fig. 2).

W trakcie prasowania proszku metalu znajdującego się między stemplem górnym 64 i stemplem dolnym 66 (fig. 5), występy 82 stempla górnego 64 ukształtują w wyprasce 52 poszerzające się na zewnątrz zagłębienia 54 wypraski 52, odpowiadające zagłębieniom 46 głowicy skrawającej 10, zaś środkowe zagłębienie 86 stempla górnego 64 oraz wystający z trzpienia 74 dolnego stempla 66 - cylindryczny pręt 72 uformują środkowy, kołowy obszar wypraski 52, odpowiadający środkowemu, kołowemu obszarowi 50 głowicy skrawającej 10.

Pręt 72, którego średnica jest o 0,01 mm do 0,05 mm mniejsza od średnicy środkowego, kołowego zagłębienia 86, umożliwia suwliwe osadzenie i podparcie go w tym zagłębieniu. Na wewnętrznej powierzchni 90 występów 82 stempla górnego 64 głębokość wsunięcia h pręta 72 stempla dolnego 66 zaznaczona została (fig. 4) linią 88. Jeżeli całkowita głębokość środkowego, kołowego zagłębienia 86 stempla górnego 64 wynosi H, to osiowa wysokość otworu 38 winna być równa głębokości wsunięcia h pręta 72 w środkowe, kołowe zagłębienie 86, zaś osiowa grubość kołowego obszaru 50 w płaszczyźnie czołowej 56 wypraski 52 winna być równa różnicy głębokości H środkowego, kołowego zagłębienia 86 i głębokości h wsunięcia pręta 72 w to zagłębienie 86. Obszar styku 92 między prętem 72 z wewnętrzną powierzchnią 90 występów 82 stempla górnego 64, czyli obszar między linią 88 i powierzchnią czołową 80 tego stempla górnego 64 wyznacza górną krawędź otworu 38, zaś zewnętrzna powierzchnia cylindrycznego pręta 72 dolnego stempla 66 tworzy wewnętrzną powierzchnię otworu przepływowego 22.

W przykładowym rozwiązaniu konstrukcyjnym przedstawionym na fig. 4 stempel górny 64 składa się z zewnętrznego członu 64' oraz z umieszczonego przesuwnie w jego zagłębieniach 84 wewnętrznego członu 64”, połączonego z trzpieniem popychającym 64”'. Wysokość części występów 82, wystających ponad powierzchnię czołową wewnętrznego członu 64” górnego stempla 64, jest równa głębokości zagłębień 54 wypraski 52. Rozwiązanie to ma na celu usuwanie zagęszczonego proszku, który przypadkowo dostał się do zagłębień 84 stempla górnego 64.

Sposób wytwarzania wypraski 52 ze spiekanego proszku metali, zwłaszcza węglików wolframu ze spoiwem kobaltowym, stanowiącej półfabrykat obrotowej głowicy skrawającej 10, opisano poniżej. Wytwarzanym przedmiotem jest wypraska 52 z proszku metali (fig. 2) zaopatrzona w osiowy otwór przepływowy 22 oraz przynajmniej w jedno zagłębienie 54 na swej powierzchni czołowej 56. Głowica na fig. 2 jest zaopatrzona w sześć takich zagłębień 54, których geometria odpowiada zagłębieniom 36 gotowej głowicy skrawającej (fig. 1). W dnach 40 zagłębień 54 znajdują się szczelinowe otwory 38, łączące te zagłębienia z osiowym otworem przepływowym 22 wypraski. Do wykonania wypraski służy narzędzie 62 złożone z matrycy 68 oraz z osadzonych w niej przesuwnie dwóch stempli, a mianowicie górnego stempla 64 i dolnego stempla 66.

W celu wykonania wypraski na dolny stempel 66 osadzony w matrycy nasypuje się proszku metalu, korzystnie jest to mieszanina proszku węglika wolframu z proszkiem kobaltu jako spoiwem, po czym wprowadza się stempel górny 64 i wywierając na niego siłę nacisku przesuwa się jeden oraz/lub obydwa stemple 64 i 66 w kierunku ku sobie, zagęszczając, a następnie sprasowując znajdujący się między nimi proszek metalu i tworząc wypraskę. W końcowej fazie osiowego ruchu względnego obydwu stempli górnego 64 i dolnego 66, koniec cylindrycznego pręta 72 dolnego stempla 66 wchodzi w zagłębienie 86 górnego stempla 64 na głębokość H, przy czym w obszarze styku 92 zewnętrzna powierzchnia tego cylindrycznego pręta 72 przenika przez boczne ścianki występów 46 utworzonych w zagłębieniach 86 górnego stempla 64, tworząc w obszarze styku 92 szczelinowe otwory 38, łączące osiowy otwór przepływowy 22 z klinowymi zagłębieniami 54 wypraski 52.

Po sprasowaniu wypraska 52 jest wyjmowana w znany sposób z matrycy 68 i poddawana spiekaniu. Wykonanie gotowej głowicy skrawającej (fig. 1) z wypraski obejmuje kolejną operację szlifowania rowków wiórowych 34 i krawędzi skrawających 28 części skrawającej 16 głowicy, a następnie szlifowania gwintu 20 uchwytu 18. Zagłębienia 36 i wykonane w ich dnie 40 szczelinowe otwory 38 wypraski 52 nie wymagają dodatkowej obróbki.

Podane wyżej przykłady rozwiązania konstrukcyjnego obrotowej głowicy skrawającej wykonanej sposobem według wynalazku nie ograniczają oczywiście różnych innych odmian narzędzi wykonywaPL 205 851 B1 nych sposobem według wynalazku, ani też modyfikacji samego sposobu nie wykraczających poza ideę wynalazku i zakres ochrony określonej zastrzeżeniami patentowymi.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania wypraski z proszków metali, stanowiącej półfabrykat obrotowego narzędzia skrawającego i zaopatrzonej w osiowy otwór przepływowy oraz przynajmniej w jedno zagłębienie na swej powierzchni czołowej, znamienny tym, że przestrzeń w matrycy (68) zawartą między dolnym stemplem (66), złożonym z cylindrycznej obsady (76) osadzonej w matrycy (68) oraz z osadzonego osiowo przesuwnie w tej obsadzie (76) cylindrycznego trzpienia (74) z wystającym cylindrycznym prętem (72), a osadzonym drugostronnie w tej matrycy (68) górnym stemplem (64), którego powierzchnia czołowa (80) jest zaopatrzona przynajmniej w jeden występ (82) o geometrii stanowiącej odwzorowanie negatywowe geometrii zagłębienia (54) wypraski (52), zapełnia się proszkiem metalu, który prasuje się i zagęszcza wywierając nacisk osiowy na stempel górny (64) oraz/lub na stempel dolny (66), zbliżając je w kierunku do siebie do położenia, w którym cylindryczny pręt (72) dolnego stempla (66) zetknie się z występem (82) górnego stempla (64), przynajmniej w obszarze styku (92), tworząc równocześnie w tym obszarze styku (92) przynajmniej jeden otwór (38), łączący utworzone zagłębienie (54) wypraski (52) z jej otworem przepływowym (22), po czym wysuwa się w znany sposób wypraskę (52) z proszku metalu z matrycy (68) i poddaje się ją spiekaniu.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako proszek metalu stosuje się mieszaninę proszku węglika metalu i spoiwa.
3. 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że jako proszek metalu stosuje się mieszaninę proszku węglika wolframu i proszku kobaltu jako spoiwa.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wypraskę (52) z proszku metalu, po jej spiekaniu, poddaje się szlifowaniu tworząc rowki wiórowe (34) oraz krawędzie tnące (28).
5. 5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że dodatkowo szlifuje się gwint zewnętrzny (20) uchwytu (18).
6. 6. Obrotowa głowica skrawająca wykonana ze spiekanych proszków metali, złożona z części skrawającej oraz z uchwytu i wyposażona w części skrawającej przynajmniej w jeden rowek wiórowy, tworzący na swoim obrzeżu krawędź tnącą, oraz w osiowy otwór przepływowy dla cieczy chłodzącej, znamienna tym, że jej rowki wiórowe (34) są zaopatrzone w pobliżu jej powierzchni czołowej (12) w zagłębienia (36), mające korzystnie w przekroju płaszczyzną równoległą do powierzchni czołowej (12) kształt trapezu rozszerzającego się w kierunku obwodu głowicy, które to zagłębienia (36) są połączone z osiowym otworem przepływowym (22) za pomocą otworów (38), których wloty znajdują się w dnach (40) tych zagłębień (36).