PL230945B1 - Frez walcowo-czołowy - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest frez palcowy walcowo - czołowy stosowany do obróbki materiałów trudnoobrabialnych jak np. stal nierdzewna, stopy tytanu i niklu.

Znane jest rozwiązanie ze zgłoszenia patentowego numer PL217266, w którym przedstawiono frez palcowy walcowo - czołowy z co najmniej czterema ostrzami na czole, z których dwa mają krawędzie skrawające schodzące się w osi frezu i leżą w płaszczyźnie przechodzącej przez tę oś, a wszystkie pozostałe ostrza mają krawędzie skrawające, które nie dochodzą do środka frezu lecz kończą się w odległości wynikającej z wymiarów wiórowego rowka usytuowanego pomiędzy kolejnymi ostrzami. Przedstawiony frez charakteryzuje się tym, że rowek wiórowy w przekroju poprzecznym ma kształt odcinka linii prostej stycznej do płaszczyzny natarcia przechodzącej w łuk o promieniu R1 i kącie zawartym w granicach 85°-95° przechodzący dalej stycznie do łuku w odcinek linii prostej. Dno rowka wiórowego w przekroju wzdłużnym poprowadzone jest po tworzącej stanowiącej odcinek linii prostej tworzącej z osią pionową frezu kąt zawarty w granicach 60^o-80°, który przechodzi stycznie w łuk o promieniu R2 i kącie środkowym zawartym w granicach 15°-25°, który dalej przechodzi w odcinek linii prostej. Powierzchnia rowka jest gładka i polerowana. Profil rowka wiórowego umożliwia łagodny spływ wióra oraz jego większe upakowanie w przestrzeni międzyzębnej a wypolerowana jego powierzchnia zmniejsza współczynnik przejmowanie ciepła przez frez.

Znane jest rozwiązanie z opisu patentowego nr PL86886, w którym przedstawiono konstrukcje frezu, który ma od czoła cztery lub więcej ostrzy, przy czym dwa z tych ostrzy mają krawędzie skrawające, schodzące się w osi frezu i leżą w płaszczyźnie przechodzącej przez tę oś. Wszystkie pozostałe ostrza mają krawędzie skrawające, które nie dochodzą do środka frezu, lecz kończą się w odległości wynikającej z wymiarów rowka wiórowego. Są one usytuowane pod kątem w stosunku do płaszczyzny przechodzącej przez ich wierzchołki i oś frezu. Przestrzeń wiórowego rowka wyznacza walcowa powierzchnia o określonym promieniu, łącząca się stycznie z walcową powierzchnią o mniejszym promieniu. Łączy się ona stycznie z powierzchnią natarcia. Wielkość tego promienia zawiera się w granicach od 0,5 do 0,7 równomiernej podziałki międzyostrzowej, mierzonej po obwodzie frezu, zaś wielkość mniejszego promienia zawiera się w granicach od 0,15 do 0,25 tej podziałki.

Znane jest również rozwiązanie według opisu patentowego nr CN104551172. W opisie tym ujawniono konstrukcję frezu przeznaczonego do cięcia twardych materiałów, takich jak stal nierdzewna czy obróbki tytanu. Frez według opisu zawiera część tnącą oraz uchwyt montażowy. Na krawędzi tnącej znajduje się tnącą krawędź skrawająca która jest zakrzywiona a część ostrza ma kształt śrubowej ukośnej linii. W celu wzmocnienia i poprawy wytrzymałości tnące powierzchnie są pokryte warstwą tlenku tytanu. Centralny uchwyt montażowy zaopatrzony jest w pierścieniowe gniazdo dla łatwego chwytu narzędzia w obrabiarce. Zewnętrzna średnica części uchwytu montażowego jest mniejsza niż zewnętrzna średnica części tnącej.

Przykładowe rozwiązania są skomplikowane w budowie oraz kosztowne w produkcji. Powierzchnia po obróbce jest chropowata i posiada liczne wady po przejściu narzędzia. Ponadto żywotność tych frezów jest krótka ze względu na ich małą sztywność.

Celem wynalazku jest stworzenie prostej i niezawodnej konstrukcji frezu o wysokiej sztywności, który zapewni uzyskanie lepszej jakości obrabianej powierzchni poprzez eliminacje drgań pochodzących od sił skrawania. Ponadto praca frezu będzie cichsza a jego trwałość będzie większa.

Cel ten osiągnięto w rozwiązaniu według wynalazku, w którym frez walcowo - czołowy posiadający chwyt i część roboczą, w której znajdują się co najmniej cztery ostrza oraz rowki wiórowe o zmiennej głębokości, charakteryzuje się tym, że ostrza frezu wykonane są parami a ich podział zawiera się w przedziale 3°-5°, natomiast rozmieszczone pomiędzy ostrzami wiórowe rowki składają się z pierwszej części przebiegającej przez całą długość części roboczej i mają głębokość odpowiadającą 15% średnicy części roboczej frezu oraz z drugiej części przebiegającej od czoła na długości odpowiadającej wielkości średnicy części roboczej frezu i mają głębokość odpowiadającą 20% średnicy części roboczej frezu, a promień styczny do powierzchni natarcia umiejscowiony w drugiej części wiórowych rowków zawiera się w przedziale pomiędzy 13%-16% wielkości średnicy części roboczej, zaś promień będący stycznym do powierzchni natarcia umiejscowiony w pierwszej części wiórowych rowków zawiera się w przedziale pomiędzy 8%-10% wielkości średnicy części roboczej, natomiast kąt leżący w płaszczyźnie prostopadłej do linii śrubowej ostrza, zawarty pomiędzy płaszczyzną prostopadłą do osi frezu, będącą styczną do linii śrubowej przechodzącą przez ostrze, a powierzchnią natarcia zawiera się w przedziale od 7° do 10°.

PL 230 945 B1

Frez walcowo - czołowy korzystnie, gdy kąt skręcenia spirali pierwszego wiórowego rowka wynosi 48°, a kąt skręcenia spirali drugiego wiórowego rowka wynosi 45°.

Zaletą takiego rozwiązania jest prosta i niezawodna konstrukcja frezu o wysokiej sztywności, którego użycie zapewnia uzyskanie lepszej jakości obrabianej powierzchni. Konstrukcja ta zapewnia prawidłowe formowanie i odcinanie wióra oraz właściwy rozkład temperatury w trakcie obróbki co korzystnie wpływa na żywotność frezu, a tym samym podnosi produktywność procesu. Dodatkowo praca urządzenia w którym zastosowano frez według wynalazku będzie cichsza.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania uwidoczniony jest na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok boczny frezu palcowego, fig. 2 przedstawia widok czoła części roboczej frezu, fig. 3 przedstawia przekrój poprzeczny w miejscu rowka wiórowego część A, fig. 4 przedstawia przekrój poprzeczny w miejscu rowka wiórowego część B, fig. 5 przedstawia widok części roboczej a fig. 6 przedstawia widok fazki na narożach i opisano poniżej.

Frez walcowo - czołowy został wykonany z wałka o średnicy 010 i długości 73 mm. Gatunek wałka jaki został użyty do wykonania frezu to węglik spiekany CKi10. Proces produkcyjny jest w pełni zautomatyzowany i wykonywany na szlifierkach CNC. Frez 8 jest podzielony na dwie strefy. Pierwsza to część chwytna 9 za którą frez 8 mocowany jest w obrabiarce oraz część roboczą 5 odpowiedzialną za proces skrawania. Część robocza 5 posiada cztery ostrza 3, które posiadają nieregularny podział oraz po dwa rowki wiórowe 1 i 2 na które składają się części A oraz część B. Podział ostrzy 3 wynosi 4°. Rowki wiórowe 1 i 2 wykonywane są w pierwszej operacji po zamontowaniu wałka w uchwycie szlifierki CNC poprzez ich szlifowanie. Szlifowanie odbywa się na głębokość 1,5 mm co stanowi 15% średnicy części roboczej 5. Szlifowanie rozpoczyna się od czoła 4 części roboczej 5 frezu (8) przez całą jej długość. W kolejnej operacji przy tym samym zamontowaniu wykonany jest rowek wiórowy 1 część B oraz rowek wiórowy 2 część B. Głębokość szlifowania wynosi 2 mm i odpowiada 20% średnicy części roboczej 5 frezu 8. Rowki wiórowe 1 i 2 umiejscowione są od czoła 4 i przebiegają na długości 10 mm, która odpowiada wielkości średnicy części robocze 5 frezu 8. Promień (R1) będący stycznym do powierzchni natarcia (Z) umiejscowiony w części (A) wiórowych rowków (1) i (2) wynosi 0,9 mm co stanowi 9% wielkości średnicy części roboczej (5), natomiast drugi promień (R2) umiejscowiony w części (B) wiórowych rowków (1) i (2) styczny do powierzchni natarcia (Z) wynosi 1,4 mm co stanowi 14% wielkości średnicy części roboczej (5). Kąt (a) leżący w płaszczyźnie (G) prostopadłej do linii śrubowej ostrza (3), zawarty pomiędzy płaszczyzną (H) prostopadłą do osi frezu, (8) będącą styczną do linii śrubowej przechodzącą przez ostrze (3), a powierzchnią natarcia (Z) wynosi od 8°. Kąt skręcenia spirali 6 wiórowego rowka 1 wynosi 48°, a kąt skręcenia spirali 7 wiórowego rowka 2 wynosi 45°. Na czole 4 frezu 8 wykonywana jest powierzchnia E. W trakcie procesu technologicznego wykonane jest również podcięcie technologiczne na czole 4 frezu 8. Podcięcie to ma w późniejszym etapie obróbki zapewnić poprawne szlifowanie płaszczyzn X i Y będących płaszczyznami przyłożenia. Płaszczyzny przyłożenia X i Y znajdują się na czole 4 frezu 8. Na obwodzie frezu 8 wyszlifowana jest promieniowa powierzchnia D. Na narożu 12 frezu znajdują się ochronne fazki 10 oraz 11. Po wykonaniu tych wszystkich operacji zawierających szlifowanie frez 8 poddawany jest kontroli pomiarowej. Kontrola ta odbywa się na maszynie pomiarowej, gdzie sprawdzane są wcześniej wykonane rowki wiórowe 1 i 2 oraz płaszczyzny przyłożenia X i Y. Na części roboczej 5 frezu 8 nałożona została wielowarstwowa powłoka PVD, której zadaniem jest zwiększenie właściwości eksploatacyjnych frezu. W celu szybkiej i jednoznacznej identyfikacji frezu 8 na części chwytowej 9 naniesione zostało oznakowanie informujące o wymiarach frezu 8. Tak wykonany frez 8 jest gotowy do pracy po zamontowaniu w obrabiarce.

Przedmiot według wynalazku może być stosowany we wszystkich rodzajach obrabiarek wykorzystujących obrotowe narzędzia skrawające, które wyposażone są w uchwyt montażowy.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Frez walcowo - czołowy posiadający chwyt i część roboczą, w której znajdują się co najmniej cztery ostrza oraz rowki wiórowe o zmiennej głębokości, znamienny tym, że ostrza (3) frezu (8) wykonane są parami a ich podział zawiera się w przedziale 3°-5°, natomiast rozmieszczone pomiędzy ostrzami (3) wiórowe rowki (1) i (2) składają się z części (A) przebiegającej przez całą długość części roboczej (5) i mają głębokość odpowiadającą 15% średnicy części roboczej (5) frezu (8) oraz z części (B) przebiegającej od czoła (4) na długości odpowiadającej wielkości średnicy części roboczej (5) frezu (8) i mają głębokość odpowiadającą 20% średnicy

   PL 230 945 Β1 części roboczej (5) frezu (8), a promień (R2) styczny do powierzchni natarcia (Z) umiejscowiony w części (B) wiórowych rowków (1_) i (2) zawiera się w przedziale pomiędzy 13%—16% wielkości średnicy części roboczej (5), zaś promień (RT) będący stycznym do powierzchni natarcia (Z) umiejscowiony w części (A) wiórowych rowków (Ί) i (2) zawiera się w przedziale pomiędzy 8%-10% wielkości średnicy części roboczej (5), natomiast kąt (ot) leżący w płaszczyźnie (G) prostopadłej do linii śrubowej ostrza (3), zawarty pomiędzy płaszczyzną (H) prostopadłą do osi frezu, (8) będącą styczną do linii śrubowej przechodzącą przez ostrze (3), a powierzchnią natarcia (Z) zawiera się w przedziale od 7° do 10°.
2. 2. Frez walcowo - czołowy według zastrz. 1, znamienny tym, że kąt skręcenia spirali (6) wiórowego rowka (T) wynosi 48°, a kąt skręcenia spirali (7) wiórowego rowka (2) wynosi 45°.