PL 70 951 Y1 2 Opis wzoru Przedmiotem wzoru uzytkowego jest narzedzie znajdujace zastosowanie w procesie wytlacza- nia przyrostowo-matrycowego metalowych wytloczek o powierzchni nierozwijalnej, realizowanym na 3- -osiowym centrum frezarskim do metalu. Wytlaczanie przyrostowo-matrycowe realizowane jest za pomoca operacji tloczenia, któremu poddawany jest plaski material metalowy, wtlaczany do formy odwróconej przez tlocznik specjalnie za- projektowany. W ten sposób tloczy sie np. czesci karoserii samochodowych. Realizacja operacji tlocze- nia przyrostowo-matrycowego jest droga w przygotowaniu i dlatego jest wykorzystywana przede wszyst- kim w produkcji masowej. Istnieje równiez szereg metod tloczenia – ksztaltowania o specjalnym przeznaczeniu, które wy- korzystuje sie w produkcji jednostkowej lub malych serii wyrobów o specyficznych ksztaltach lub wyko- nywanych z materialów o niskiej tlocznosci. Zastosowanie specjalnych metod tloczenia – ksztaltowania pozwala na obnizenie kosztów wyko- nania tloczników, w których stempel zastapiony zostaje oddzialywaniem cisnienia wywieranego na po- wierzchnie blachy za posrednictwem osrodka cieklego, gazowego lub stalego (sypkiego, wzglednie w postaci gumy lub tworzywa sztucznego) albo narzedzia typu puncyna. Znany jest z niemieckiego opisu patentowego DE 10231430 sposób formowania przyrostowego polegajacy na wytlaczaniu materialu obrabianego, który jest umieszczony na bloku matrycy, w której odwzorowana jest negatywna forma o pozadanym ksztalcie. Material jest formowany przez robota, który narzedziem w postaci udarowego mlotka, wielokrotnie uderza w obrabiana powierzchnie wedlug zapro- gramowanego wzorca odwzorowujac ksztalt negatywnej formy. Równiez z niemieckiego opisu patentowego DE 10317880 znany jest sposób formowania przy- rostowego polegajacy na wytlaczaniu materialu obrabianego poprzez prowadzenie i dociskanie narze- dzia do wytlaczania za pomoca sterowanego urzadzenia do manewrowania. Element ksztaltujacy na- rzedzia do przetwarzania, wyposazony w naped udarowy jest dociskany do przedmiotu obrabianego. Obrabiany przedmiot jest zamocowany wzdluz jego obrzeza. Przebieg sciezki wytlaczania realizowany jest wedlug zaprogramowanych polozen narzedzia. Z polskiego opisu patentowego PL 205 001 znana jest glowica obrotowa do tocznego nagniatania powierzchni, zwlaszcza powierzchni zlozonych przeznaczona do stosowania na frezarkach i centrach obróbczych. Znana jest glowica ze sprezystym dociskiem, której korpus sklada sie z czesci chwytowej i czesci roboczej w postaci suwliwej tulei, na której czolowej powierzchni umieszczony jest pierscien biezni kulek nagniatajacych. Tuleja dociskana jest do kulek i przedmiotu obrabianego sprezyna tale- rzowa. Glowica wedlug wynalazku wyróznia sie tym, ze ma dwie bieznie obrotowe tocznych elementów nagniatajacych, jedna bieznie osiowa i druga bieznie promieniowa, zas elementami nagniatajacymi sa kulki osadzone w gniazdach pierscieniowego koszyka, korzystnie o budowie monolitycznej, przymo- cowanego na sztywno do korpusu glowicy. Znany jest z japonskiego opisu patentowego JP2000153313 sposób formowania przyrostowego zapobiegajacy pekaniu formowanego materialu oraz redukcji grubosci obrabianego materialu w trakcie przeksztalcania go w pozadany ksztalt. Wytlaczanie odbywa sie przy pomocy narzedzia, które ma nie- kompletny kulisty ksztalt tzn. zakonczone jest pólkula o srednicy równej srednicy trzpienia narzedzia, który ma ksztalt scietego stozka. Wytlaczanie prowadzone jest przez narzedzie obracajace sie i wspól- pracujace z narzedziem pomocniczym o identycznym ksztalcie usytuowanym po drugiej stronie mate- rialu wytlaczanego i pelniacym role matrycy. Znany jest z niemieckiego opisu patentowego DE 102006002146 sposób formowania przyrosto- wego poprzez przyrostowe ksztaltowania blachy umocowanej nad matryca, przez trzpien stanowiacy narzedzie zamontowane we wrzecionie centrum CNC (Computerized Numerical Control – urzadzenie sterowne numerycznie), które prowadzone jest przez odpowiedni algorytm pozycjonujacy w odpowiedni sposób narzedzie. Do przypadków jednostkowego stosowania metody wytlaczania przyrostowo-matrycowego o specjalnym przeznaczeniu, dla których konwencjonalne metody nie sa efektywne, nalezy proces wy- twarzania form do ksztaltowania protez kosci czaszki, które wykorzystywane sa podczas zabiegu kra- nioplastyki. Protezy takie znajduja zastosowanie w przypadku urazu glowy lub krwiaka sródczaszko- wego, powodujacych koniecznosc usuniecia fragmentu kosci czaszki. Ubytek kosci czaszki, bedacy skutkiem urazu mechanicznego i wykonanego zabiegu odbarczenia kostno-oponowego wymaga zasto- sowania protezy kosci czaszki podczas zabiegu kranioplastyki. PL 70 951 Y1 3 Protezy wytwarzane sa w ten sposób, ze na formie metalowej odwzorowujacej potrzebny ksztalt protezy odtwarza sie, z utwardzanej termicznie dzianiny polipropylenowo-poliestrowej brakujacy frag- ment kosci czaszki. Formy metalowe wykonywane sa w oparciu o technologie wytlaczania przyrosto- wego. Na podstawie projektu protezy wykonywane sa matryce do wytlaczania, a proces ksztaltowania plastycznego form (wytlaczanie przyrostowo-matrycowe) wykonywany jest na 3-osiowym centrum fre- zarskim metoda wytlaczania punktowego, z wykorzystaniem kulistych tloczników obrotowych, prze- mieszczajacych sie po trajektoriach analogicznych do trajektorii frezowania powierzchni krzywolinio- wych zastosowanych przy wytwarzaniu matrycy. Pod dzialaniem kulistego tlocznika obrotowego ma- terial ulega uplastycznieniu i stopniowo przemieszcza sie w glab matrycy, bez naruszenia jego spój- nosci. Wytlaczanie powoduje zmniejszenie grubosci blachy, w szczególnosci na stromych scianach ma- trycy. Aby skompensowac te zmiane grubosci nalezy kazdorazowo dokonac obliczen i na ich podstawie skorygowac trajektorie narzedzia, co jest procesem skomplikowanym i pracochlonnym. W przypadku jednostkowej produkcji formy metalowej odwzorowujacej potrzebny ksztalt protezy, jest to niecelowe i nieoplacalne. W oparciu o doswiadczenia mozna oszacowac zmiane grubosci blachy i na tej podstawie progra- mowac trajektorie narzedzia, ale w sposób taki, ze narzedzie nie tylko odksztalca blache, dociska- jac ja do sciany matrycy, ale równiez czesciowo zaglebia sie w material formowanej blachy. Niesie to ze soba niebezpieczenstwo uszkodzenia narzedzia i obrabiarki, poprzez dzialanie znacznej sily ob- ciazajacej lozyska wrzeciona. Problemem wymagajacym rozwiazania jest taka konstrukcja narzedzia, dla wytlaczania przyro- stowo-matrycowego, realizowanego na 3-osiowym centrum frezarskim do metalu, które bedzie kom- pensowac sily dzialajacej podczas wytlaczania na narzedzie, w trakcie zaglebiania sie narzedzia w wy- tlaczana blache. Konstrukcja narzedzia ma zapewnic sprezyste odksztalcanie sie narzedzia w trakcie pracy tak, aby zabezpieczyc narzedzie i obrabiarke przed uszkodzeniem, w wyniku dzialania sily obciazajacej lo- zyska wrzeciona obrabiarki w trakcie wytlaczania. Powyzszy problem rozwiazuje monolityczne, obrotowe narzedzie trzpieniowe zakonczone kulista czescia robocza typu punca kulowa, przystosowane do realizacji procesu punktowego wytlaczania przy- rostowo-matrycowego elementu metalowego, na 3-osiowym centrum frezarskim. Zgodnie ze wzorem monolityczne, obrotowe narzedzie trzpieniowe zakonczone kulista czescia robocza typu punca kulowa majace czesc chwytowa, stozkowa czesc srodkowa oraz kulista czesc robocza, znamienne tym, ze czesc chwytowa narzedzia ma ksztalt walca o srednicy D, umozliwiajacy zamocowanie narzedzia w standardowej oprawie obrabiarki i wysokosci umozliwiajacej jej pelne za- mocowanie tak, aby cala walcowa czesc chwytowa znajdowala sie w oprawie. Natomiast srodkowa czesc stozkowa narzedzia, w postaci odwróconego stozka scietego, ma od strony czesci chwytowej srednice dolna D oraz dlugosc L, wyznaczajaca dlugosc narzedzia, od konca czesci chwytowej do srodka kulistej czesci roboczej. Dlugosc L jest uzalezniona od glebokosci wytlaczania i dla glebo- kosci tloczenia ? 140 mm, dlugosc narzedzia wedlug wzoru wynosi L = 140 mm. Srodkowa czesc stozkowa narzedzia ma srednice dolna D równa srednicy czesci chwytowej oraz górna d, okreslona na plaszczyznie prostopadlej do osi srodkowej czesci stozkowej, i przechodzacej przez srodek kulistej czesci roboczej. Kulista czesc robocza ma promien R spelniajacy warunek 2R ? d. Narzedzie do wytlaczania przyrostowo-matrycowego wedlug wzoru uzytkowego wykonane jest ze stali o minimalnej granicy plastycznosci Re = 350 MPa. Podczas punktowego wytlaczania przyrostowo-matrycowego, realizowanego na 3-osiowym centrum frezarskim do metalu, na narzedzie dziala sila P. Gdy narzedzie swobodnie ksztaltuje blache, sila P ma niewielka wartosc niepowodujaca istotnego odksztalcenia narzedzia. Gdy formowana bla- cha opiera sie na scianie matrycy, a kulista czesc robocza narzedzia jest wciskana w powierzchnie blachy, wtedy wartosc sily P znaczaco wzrasta, co powoduje sprezyste odksztalcenie narzedzia. Wielkosc czesci roboczej, w ksztalcie kuli o promieniu R, uzalezniona jest od krzywizny matrycy. Korzystnym skutkiem zastosowania narzedzia wedlug wzoru uzytkowego jest umozliwienie rezy- gnacji z pracochlonnych obliczen grubosci blach po obróbce plastycznej, które dotychczas musial wy- konywac technolog a co bylo szczególnie trudne w przypadku formowania powierzchni krzywoliniowych w warunkach produkcji jednostkowej. Przy zastosowaniu narzedzia wedlug wzoru uzytkowego techno- log projektuje proces w taki sposób, ze trajektoria narzedzia jest blizsza scianie matrycy, niz by to wy- nikalo z obliczen grubosci blachy. PL 70 951 Y1 4 Odksztalcenia sprezyste, jakim ulega narzedzie, bedace przedmiotem wzoru uzytkowego w trak- cie pracy, zabezpieczaja uklad napedowy wrzeciona frezarki przed uszkodzeniem, a wytlaczana przy- rostowo-matrycowego blache przed przerwaniem lub zluszczeniami. Wzór uzytkowy uwidoczniono na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia narzedzie do wytlaczania przyrostowo-matrycowego widok z boku, zas fig. 2 przedstawia schematycznie narzedzie do wytlacza- nia przyrostowo-matrycowego w trakcie procesu wytlaczania. Narzedzie do wytlaczania przyrostowo-matrycowego wedlug wzoru uzytkowego, wykonane zo- stala ze stali o minimalnej granicy plastycznosci Re = 350 MPa, jako monolityczne, obrotowe narzedzie trzpieniowe zakonczone kulista czescia roboczymi 3 o promieniach R, posiadajace srodkowa czesc stozkowa 2 o dlugosci L = 140 mm oraz majacych czesc chwytowa 1, o srednicach D, w zakresie 20 do 32 mm oraz d w zakresie 5,3 mm do 17,3 mm. Pomiary sporzadzonych narzedzi pozwolily na stwo- rzenie tabel zaleznosci wymiarów i parametrów dla 7 narzedzi. W tabeli przedstawiono zaleznosci srednicy d srodkowej czesci stozkowej narzedzia do wytla- czania przyrostowo-matrycowego, o dlugosci L = 140 mm oraz maksymalnego ugiecia sprezystego f kazdego narzedzia, w zaleznosci od srednicy D jego czesci chwytowej. Stosunek d/D, narzedzia do wytlaczania przyrostowo-matrycowego, o dlugosci L = 140 mm, mie- sci sie w przedziale od 0,27 do 0,54. Narzedzia o dlugosci L = 140 mm srodkowej czesci stozkowej 2, dla poszczególnych wartosci sred- nicy D czesci chwytowej 1 osiagnieta zostala maksymalna strzalka ugiecia f w zakresie od 0,96 mm do 1,25 mm przy zachowaniu srednicy d srodkowej czesci stozkowej 2 w zakresie od 5,3 mm do 17,3 mm. Ponizej przedstawiono sposób doboru parametrów narzedzia wedlug wzoru. Dobór narzedzia do wytlaczania przyrostowo-matrycowego metalowych wytloczki o gleboko- sci tloczenia max 130 mm i promieniu kulistej czesci roboczej równym R = 15 mm oraz mozliwosci kompensacji odksztalcenia f = -1,1 mm, przy czym narzedzie ma byc montowane w tulejce ER = 30, czyli D = 30 mm polega na: 1. Sprawdzeniu w tabeli jakie jest maksymalne f dla narzedzia o L = 140 mm oraz D = 30 mm okresla sie narzedzie, dla którego: f ? 1,1 mm, L ? 130 mm oraz D = 30 mm 2. Dla narzedzia o L ? 130 mm oraz D = 30 mm, max f wynosi 1,03 a wiec spelnienie tego warunku jest mozliwe przez narzedzie w dlugosci L wiekszej niz 140 mm. Dobór narzedzia do wytlaczania przyrostowo-matrycowego metalowych wytloczki o gleboko- sci tloczenia max 130 mm i promieniu kulistej czesci roboczej równym R = 15 mm oraz mozliwosci kompensacji odksztalcenia f = 1,0 mm, przy czym narzedzie ma byc montowane w tulejce ER = 30, czyli D = 30 mm polega na: 1. Sprawdzeniu w tabeli jakie jest maksymalne f dla narzedzia o L = 140 mm oraz D = 30 mm, dla którego: f ? 1,0 mm, L ? 130 mm oraz D = 30 mm. 2. Dla narzedzia o L ? 130 mm oraz D = 30 mm, max f wynosi 1,03 a wiec spelniony jest warunek wyboru. 3. W nastepnym etapie doboru sprawdzeniu sie czy narzedzie spelnia warunek okreslony w odniesieniu do R a mianowicie czy 2R ? d. 4. Warunek ten spelnia narzedzie z drugiego wiersza tabeli gdzie d = 15,3 mm oraz f = 1,03 mm. Zaleta stosowania narzedzia wedlug wzoru uzytkowego, jest zwiekszenie bezpieczenstwa pracy obrabiarki w trakcie wytlaczania oraz uproszczenie procesu projektowania trajektorii narzedzia. Uzyskane w procesie wytlaczania przyrostowo-matrycowego, realizowanym na 3-osiowym cen- trum frezarskim do metalu, wytloczki metalowe o powierzchni nierozwijalnej, stanowiace matryce dla wykonania protez, umozliwiaja realizacje protez z wystarczajaca dokladnoscia ich dopasowania do kon- kretnego ubytku kosci czaszki. PL 70 951 Y1 5 Wytloczka wytworzona przy pomocy narzedzia wedlug wzoru stanowi w procesie uzupelniania stanowi matryce, na która nanosi sie polimerowe warstwy wlasciwej protezy. Protezy wykonane na matrycach wytloczonych przy zastosowaniu, narzedzia bedacego przed- miotem wzoru uzytkowego znacznie skracaja czas zabiegu, przy braku koniecznosci sródoperacyjnego dobierania i docinania protez oraz wplywaja na zmniejszenie ryzyka zakazenia i powiklan. PL PL