RS64015B1 - Alatni sistem - Google Patents

Description

Pronalazak se odnosi na alatni sistem u skladu s nadređenim pojmom iz 1. patentnog zahteva, s jednim nosačem alata koji sadrži ležište za prihvat rezne ploče i na određenoj udaljenosti od ležišta sadrži oslonu površinu sa steznim elementom koji poseduje otvor za prihvat stezne glave i oslonu površinu, pri čemu obe oslone površine tvore spregu između nosača alata i steznih elemenata, pri čemu nosač alata i stezni element poseduju najmanje jedan kanal za rashladni fluid i pri čemu je u području sprege između nosača alata i steznog elementa izveden zaptivač kojim se obezbeđuje spoj nepropustan prema pritisku između kanala za rashladni fluid.

Ovakav alatni sistem izložen je npr. u radu JP H07227702 A.

Za potrebe procesno optimizovane obrade teško obradivih materijala DTC (engl. difficult-to-cut), npr. legura na bazi nikla, tzv. superlegura i legura titanijuma, u nastavku „materijali ISO-S” ili „materijali DTC”, čija je upotreba raširena pre svega u oblasti vazduhoplovstva, astronautike i proizvodnje energije, neophodno je rashlađivanje područja obrade pomoću medijuma. Pritom je uz pomoć fluida koji na predviđeno mesto delovanja dospevaju pod visokim pritiskom moguće uticati na nastanak i usmeravanje toka strugotine. Ciljanim rashlađivanjem u zoni rezanja u kojoj nastaje strugotina u opsegu od 800° do 1100° moguće je produžiti vek upotrebe reznog materijala, odnosno rezne ploče uz istovremeno povećanje vrednosti parametara obrade.

Stanje tehnike obuhvata različite obelodanjene rashladne kanale kojima se rashladno sredstvo dovodi do područja obrade.

Tako je npr. u US 9,873,154 obelodanjen rezni alat s osnovnim delom za prihvat rezne ploče i kleštima za stezanje rezne ploče u osnovnom delu, pri čemu klešta i osnovni deo sadrže kanale za rashladni fluid. Između klešta i osnovnog dela reznog alata izveden je zaptivač. U slučaju zamene dotrajale rezne ploče takođe je potrebno zameniti zaptivač. Samo se na taj način obezbeđuje nepropusnost reznog alata.

WO 2014/076689 obelodanjuje nosač alata s osnovnim delom i kleštima kojima se rezna ploča steže na osnovnom delu, pri čemu osnovni deo i klešta sadrže kanal za rashladno sredstvo. Između osnovnog dela i klešta izveden je čep rashladnog sredstva koji spaja kanal za rashladno sredstvo u osnovnom delu s kanalom za rashladno sredstvo u kleštima. Pritom se čep rashladnog sredstva sastoji od stišljivog materijala kao što je npr. polimer, poliuretanski elastomer i sl., tako da se može sabiti prilikom stezanja rezne ploče.

Polazeći od stanja tehnike, zadatak pronalaska jeste da unapredi alatni sistem u skladu s nadređenim pojmom iz 1. patentnog zahteva na takav način da se uz podjednak ili povećan kvalitet ostvari poboljšanje parametara procesa i zahvaljujući tome snize troškovi proizvodnje.

U skladu s pronalaskom, ovaj je zadatak rešen alatnim sistemom s obeležjima iz 1. patentnog zahteva.

Za potrebe procesno optimizovane obrade teško obradivih materijala DTC (engl. difficult-to-cut), npr. legura na bazi nikla, tzv. superlegura i legura titanijuma, u nastavku „materijali ISO-S” ili „materijali DTC”, čija je upotreba raširena pre svega u oblasti vazduhoplovstva, astronautike i proizvodnje energije, neophodno je rashlađivanje područja obrade pomoću medijuma. Pritom je uz pomoć fluida koji na predviđeno mesto delovanja dospevaju pod visokim pritiskom do 120 bara moguće uticati na nastanak i usmeravanje toka strugotine. Ciljanim rashlađivanjem u zoni rezanja u kojoj nastaje strugotina u opsegu od 800 do 1100° moguće je produžiti vek upotrebe reznog materijala, odnosno rezne ploče uz istovremeno povećanje vrednosti parametara obrade. Što je kvalitet rashlađivanja u području zone rezanja u kojoj nastaje strugotina veći, to se parametri procesa, kao što su npr. brzina pomaka i dubina rezanja, mogu definisati na većim vrednostima. Zahvaljujući tome, moguće je sniziti troškove proizvodnje.

Pronalazak se odnosi na alatni sistem za obradu radnih predmeta, a obuhvata nosač alata sa steznim elementom s kljunom steznog elementa i reznu ploču, pri čemu rezna ploča može sadržati udubljenje na svojoj gornjoj strani. Ako rezna ploča sadrži udubljenje, poželjno je da sadrži dno udubljenja koje preko prstenaste površine tvori prelaz ka gornjoj strani rezne ploče. U posebnom otelotvorenju u udubljenju se može nalaziti ispupčenje čiji se vrh završava na određenom razmaku od površine rezne ploče. Kljun odnosno izbočina smeštena na prvom kraju steznog elementa ulazi u stegnutom stanju u zahvat s udubljenjem na reznoj ploči i na taj način steže ploču na nosaču alata, tj. osnovnom delu alatnog sistema. Kljun može imati prstenastu površinu kongruentnu s prstenastom površinom udubljenja. Kljun se takođe može nalaziti na potisnoj ploči smeštenoj na steznom elementu. Kada je alatni sistem u stegnutom stanju, pomoću stezne glave uvodi se sila u udubljenje rezne ploče preko steznog elementa i prstenaste površine kljuna. Uvođenje sile vrši se po obodu prstenaste površine kljuna steznog elementa na prstenastu površinu udubljenja rezne ploče. Zahvaljujući sili koja deluje po celoj prstenastoj površini (360°), reznu ploču u alatnom sistemu moguće je pričvrstiti na siguran i položajno tačan način.

Zahvaljujući položaju prstenaste površine u udubljenju rezne ploče i prstenaste površine na kljunu steznog elementa, kao i oslonim površinama na steznom elementu i na nosaču alata moguće je ostvariti površinsko područje kontakta između kljuna steznog elementa i udubljenja rezne ploče prilikom stezanja rezne ploče. Ovo se područje kontakta u potpunosti proteže preko celokupnih prstenastih površina, zahvaljujući čemu se uvođenje sile u reznu ploču vrši u području od 360 stepeni, tako da ona položajno tačno i čvrsto naleže u ležištu ploče.

U preporučenoj primeni može se koristiti rezna ploča s ravnom površinom, bez udubljenja. U tom slučaju stezni element ima ravnu steznu površinu naspramnu površini rezne ploče. Stezna površina takođe se može nalaziti na potisnoj ploči. Potisna ploča može biti postavljena pokretno na steznom elementu, između steznog elementa i rezne ploče. Na taj se način pri stezanju rezne ploče kompenzuju dozvoljena odstupanja koja nastaju u proizvodnji alatnog sistema i osigurava se čvrsto stezanje rezne ploče s ravnom površinom u nosaču alata.

Stezni mehanizam za stezanje rezne ploče poseduje steznu glavu smeštenu van središta steznog elementa. Oslona površina smeštena na drugom kraju steznog elementa, npr. klizna površina, ostvaruje radni spoj u postupku stezanja s oslonom površinom koja se nalazi na nosaču alata. Oslona površina steznog elementa i oslona površina nosača alata tvore spregu između steznog elementa i nosača alata.

U jednom otelotvorenju alatnog sistema u skladu s pronalaskom sprega se ostvaruje pod uglom u odnosu na gornju stranu nosača alata, odnosno na ravnu stranu steznog elementa. Pritom oslone površine zaklapaju ugao u odnosu na smer stezanja steznog elementa. Usled toga se tokom postupka stezanja stezni element kreće relativno u odnosu na nosač alata fiksno smeštenog u alatnom sistemu i steže reznu ploču u ležištu nosača alata na ponovljiv i položajno tačan način. Relativno kretanje steznog elementa u odnosu na nosač alata izvodi se jednim delom poprečno u odnosu na smer stezanja. Drugim rečima, stezni se element u postupku stezanja kreće u smeru ka reznoj ploči (u smeru nosača alata), kako bi omogućio čvrsto stezanje rezne ploče; ujedno se stezni element kreće poprečno u odnosu na smer stezanja, čime se rezna ploča pozicionira tačno u ležište ploče.

Stezni element i nosač alata poseduju po najmanje jedan kanal predviđen za transport fluida koji služe kao rashladno sredstvo. Obeležja kanala za rashladni fluid obelodanjena u nastavku odnose se i na veći broj kanala, ako su prisutni. Dimenzije (poprečni presek, prečnik itd.) kanala za rashladni fluid mogu biti prilagođene vrsti samog fluida. Stoga je moguće izvesti kanal cilindričnog poprečnog preseka u obliku rupe, kao i kanal čiji oblik nije cilindričan, npr. eliptičnog poprečnog preseka. Stezni element i nosač alata mogu imati po jedan ili više kanala za rashladni fluid. Kanali za rashladni fluid mogu biti postavljeni pod proizvoljnim uglom u odnosu na uzdužnu osu alatnog sistema. Kanali za rashladni fluid završavaju se u području rezne ploče, odnosno ležišta ploče.

Stoga je npr. moguće da se kanal za rashladni fluid u nosaču alata završava u području ležišta ploče u kome se nalazi rezna ploča. U ovom se otelotvorenju kanal za rashladni fluid može završavati ispod rezne ploče, u prednjem delu rezne ploče, u smeru radnog predmeta koji se podvrgava obradi. Pritom nosač alata može biti neznatno prepušten iznad rezne ploče u smeru radnog predmeta.

Kanal za rashladni fluid u steznom elementu može se završavati iznad rezne ploče u prvom krajnjem delu steznog elementa. Samim time moguće je usmeriti dovod rashladnog fluida ciljano u zonu rezanja u kojoj nastaje strugotina. U tu svrhu kanal za rashladni fluid u steznom elementu i u nosaču alata može biti izveden poprečno, tj. pod uglom u odnosu na uzdužnu osu alatnog sistema.

Rashladni fluidi mogu biti kako u tečnom, tako i u gasovitom stanju.

U području drugog kraja steznog elementa u kome međusobno dejstvo ostvaruju oslona površina steznog elementa i oslone površine nosača alata alatnog sistema dolazi do sprege između steznog elementa i nosača alata. Kanal u steznom elementu počinje na mestu sprege, na oslonoj površini i završava se u području prvog kraja steznog elementa. Otvor kanala postavljen je tako da se rashladni fluid koji protiče kroz kanal i izlazi kroz otvor ciljano može usmeriti na mesto koje treba rashladiti. Ovo se mesto može odnositi na područje zone rezanja pri nastanku strugotine i(li) na područje rezne ploče. Radi preciznog usmeravanja mlaza rashladnog fluida moguće je izvesti otvor kanala za rashladni fluid pod uglom u odnosu na gornju stranu steznog elementa. Otvor kanala može imati isti oblik kao sam kanal u unutrašnjosti steznog elementa. Otvor kanala po svom obliku tj. izvedbi takođe može odstupati od oblika kanala. Otvor kanala može obuhvatati veći broj izlaza raspoređenih jedan pored ili iznad drugog. Kanal za rashladni fluid može se račvati u veći broj izlaza u području otvora. Kako bi mlaz rashladnog fluida bilo moguće ciljano usmeriti ka zoni rezanja u kojoj nastaje strugotina, otvor kanala za rashladni fluid takođe može sadržati mlaznicu. Pomoću odgovarajuće smeštene mlaznice moguće je menjati oblik i smer mlaza rashladnog fluida. Mlaznica može posedovati pokretno uležištenje.

Kanal u nosaču alata alatnog sistema vodi od mesta priključka spojenog na dovod rashladnog fluida do sprege, tj. do oslone površine nosača alata. Dovod rashladnog fluida na mestu priključka vrši se poznatim spojnicama. Kanal za rashladni fluid može se račvati u nosaču alata, tako da prva deonica kanala vodi do sprege, a druga deonica kanala do područja ležišta ploče. Otvor kanala u području ležišta ploče smešten je i izveden tako da se postigne optimalno rashlađivanje rezne ploče, odnosno mesta rezanja u kome nastaje strugotina. Otvor kanala u području ležišta ploče može imati isti oblik kao kanal u unutrašnjosti osnovnog dela. Otvor kanala može obuhvatati veći broj izlaza raspoređenih jedan pored ili iznad drugog. Kanal za rashladni fluid može se račvati u veći broj izlaza u području otvora. Kako bi mlaz rashladnog fluida bilo moguće ciljano usmeriti ka zoni rezanja u kojoj nastaje strugotina, otvor kanala za mlaz rashladnog fluida može sadržati mlaznicu. Pomoću odgovarajuće mlaznice moguće je menjati oblik i smer mlaza rashladnog fluida. Mlaznica može posedovati pokretno uležištenje. Takođe je moguće da nosač alata alatnog sistema poseduje prepust u području ležišta ploče, te se samim time pruža izvan samog ležišta ploče u smeru radnog predmeta koji se podvrgava obradi. Otvor kanala može biti smešten u ovom prepustu. Rezna ploča postavljena u ležište ploče može se završavati ispred ovog prepusta. U ovom otelotvorenju neophodno je da tokom upotrebe alatni sistem bude nagnut pod uglom u odnosu na radni predmet. Ugao se bira tako da razmak između sečiva rezne ploče i radnog predmeta bude manji nego razmak između prepusta i radnog predmeta. Uprkos tome, moguće je rashlađivati reznu ploču mlazom rashladnog fluida koji izlazi iz prepusta ispred rezne ploče. Mlaz rashladnog fluida moguće je usmeriti na predviđeno mesto delovanja, na primer na reznu ploču ili mesto rezanja u kome nastaje strugotina.

Radi ostvarivanja nepropusnosti kanala na prelazu između osnovnog dela i steznog elementa na sprezi je predviđen zaptivni element u skladu s pronalaskom, koji se u patentnim zahtevima još naziva i zaptivačem. Zaptivni element može biti izveden u obliku cilindričnog elementa s površinom. U tom slučaju zaptivni element po obliku odgovara cilindričnom telu zaravnjenom u uzdužnom pravcu. Zaptivni element poseduje najmanje jedan otvor koji povezuje kanal nosača alata s kanalom steznog elementa. Oblik otvora odgovara preporučenom obliku kanala, najmanje u području sprege. Otvor se proteže od površine omotača sve do ravne strane kroz zaptivni element. Osim toga, zaptivni element može imati usek u obliku dugačke rupe. U navedeni usek uvodi se pričvrsni element pomoću koga se zaptivni element i stezni element fiksiraju u poprečnom smeru. Pod poprečnim smerom misli se na smer pod uglom u odnosu na uzdužnu osu nosača alata, odn. steznog elementa.

Pričvrsni element na prvom kraju ima pričvrsnu deonicu, npr. u vidu spoljašnjeg navoja, i pričvršćuje se u nosaču alata u području prihvata, npr. unutrašnjim navojem, tako da se ostvari spoj oblikom. Mogući su i drugi poznati načini pričvršćivanja, npr. presovanim sklopom. U nastavku pričvrsne deonice pričvrsni element poseduje vodeću deonicu. Vodeća deonica ostvaruje međusobno dejstvo s usekom, tj. dugačkom rupom zaptivnog elementa. Kada je zaptivni element ugrađen u nosaču alata, zaštićen je od ispadanja. Zaptivni element ima pokretni ležaj i može se obrtati oko svoje uzdužne ose. Takođe je u smeru uzdužne ose zaštićen od ispadanja u aksijalnom pravcu.

Pričvrsni element svojom vodećom deonicom nadvisuje zaptivni element i ulazi u žleb na steznom elementu. Na taj se način stezni element može fiksirati u poprečnom smeru. Veličina odnosno širina žleba u steznom elementu prilagođena je prema prečniku, odnosno širini vodeće deonice pričvršćivača u ovom području, tako da vodeća deonica može ući u zahvat sa žlebom. U tu svrhu pričvrsni element štrči iznad oslone površine nosača alata i iznad ravne strane zaptivnog elementa.

Usek u zaptivnom elementu u koji ulazi pričvrsni element oblikovan je tako da omogući kretanje u radijalnom smeru, tj. oko uzdužne ose zaptivnog elementa. U aksijalnom smeru, što je napred opisani poprečni smer, zaptivni element izveden je zaštićeno od ispadanja.

U alternativnoj se izvedbi u skladu s pronalaskom zaštićenost od ispadanja zaptivnog elementa u poprečnom smeru ostvaruje pomoću pričvršćivača u obliku poznatog opružnog potisnog elementa. U tu svrhu zaptivni element po svom obodu ima usek u obliku utora u koji ulazi kuglica pričvršćivača u montiranom stanju. Ona osigurava mogućnost kretanja zaptivnog elementa oko svoje uzdužne ose i pored toga štiti zaptivni element u poprečnom smeru od ispadanja. Pokretni položaj zaptivnog elementa po svom spoljašnjem obodu ostvaren kuglicom opružnog potisnog elementa preporučena je primena kada zaptivni element ima blago proširenje u uzdužnom smeru, zbog čega u blizini otvora nema dovoljno mesta za spajanje vodećih deonica kako bi se obezbedio usek u koji se može smestiti pričvršćivač. U ovoj izvedbi predviđeno je fiksiranje steznog elementa u poprečnom smeru nezavisno od pričvršćivača. U tom slučaju stezni element može imati žleb u koji npr. ulazi pričvršćivač u vidu utvrđivača u obliku osovinice koji je fiksno izveden u nosaču alata.

Područje prihvata zaptivnog elementa u nosaču alata alatnog sistema izvedeno je u skladu sa spoljašnjim oblikom zaptivnog elementa. Ako je zaptivni element pretežno cilindričnog oblika, onda područje prihvata u nosaču alata takođe oblikom odgovara cilindričnoj rupi, odnosno odsečku cilindrične rupe. Na taj se način osigurava mogućnost rotacije zaptivnog elementa.

U posebnom otelotvorenju alatnog sistema u skladu s pronalaskom zaptivni element još se može nalaziti na steznom elementu. Područje prihvata zaptivnog elementa tada je izvedeno u steznom elementu i odgovara spoljašnjem obliku zaptivnog elementa.

Prilikom stezanja rezne ploče se zaptivni element, zahvaljujući mogućnosti kretanja u nosaču alata alatnog sistema, oblikom prilagođava kako samom steznom elementu, tako i nosaču alata, kako bi ostvario spoj. Stoga nastaju spojevi nepropusni prema pritisku između površine područja prihvata na nosaču alata i cilindrične spoljašnje površine zaptivnog elementa, kao i između spoljašnje površine steznog elementa i ravne površine zaptivnog elementa.

Ako se više kanala za rashladni fluid završava u području sprege između steznog elementa i osnovnog dela, zaptivni element može imati veći broj otvora za spajanje većeg broja kanala za rashladni fluid. Takođe je moguće da se zaptivnim elementima koji imaju otvore na različitim mestima ostvari spajanje pojedinačnih kanala. Na taj se način korišćenjem npr. zaptivnog elementa s jednim otvorom na prvoj poziciji može ostvariti spoj kanala za rashladni fluid na prvoj poziciji. Ako ovaj zaptivni element bude zamenjen inim zaptivnim elementom kod koga je otvor izveden na drugoj poziciji, tada se može ostvariti spoj kanala na drugoj poziciji. Ako se koristi zaptivni element s otvorom na prvoj i na drugoj poziciji, može se ostvariti spoj dvaju kanala. Podrazumeva se da u tom slučaju postoje po najmanje dva kanala, odnosno kanala za rashladni fluid, i u nosaču alata i u steznom elementu.

Veličina površine zaptivača može biti veća od veličine oslone površine steznog elementa. Usled toga će se u stegnutom stanju alatnog sistema oslona površina steznog elementa u potpunosti nalaziti unutar površine zaptivnog elementa. U tom slučaju površina zaptivnog elementa nadvisuje oslonu površinu steznog elementa po celom obodu. Još je moguće da u stegnutom stanju alatnog sistema površina zaptivnog elementa bude izvedena na razmaku od oslone površine nosača alata. Ovaj razmak može iznositi od nekoliko stotih delova milimetra do oko 1,5 mm.

Zajedničko svim zaptivnim elementima koji se koriste jeste to što se, zahvaljujući njihovoj mogućnosti kretanja, može ostvariti sprega nepropusna za rashladni fluid između steznog elementa i osnovnog dela alatnog sistema. Zaptivni element može biti izrađen od metalnog materijala, od keramike ili od nekog drugog prikladnog, neelastičnog materijala. U tom se smislu metal smatra neelastičnim materijalom.

U skladu s pronalaskom predlaže se alatni sistem sa spregom koji čine oslone površine i zaptivni element. Zaptivni element spaja vodeće deonice sistema za dovod rashladnog fluida između nosača alata i steznog elementa obezbeđujući nepropusnost prema rashladnom fluidu. Zaptivni element smešten je u nosaču alata ili na nosaču alata, odnosno alternativno na steznom elementu ili u steznom elementu. Alatni sistem s nosačem alata koji poseduje ležište ploče za prihvat rezne ploče, sa steznim elementom koji ima otvor za prihvat stezne glave, pri čemu između nosača alata i steznog elementa postoji sprega, a u nosaču alata i steznom elementu postoje kanali za rashlađivanje pomoću fluida i pri čemu je u području sprege izveden zaptivač.

1

Lista referentnih crteža

U nastavku je pronalazak objašnjen na osnovu slika. Pritom

Sl. 1: prikazuje poprečni presek alatnog sistema koji čine nosač alata, rezna ploča, stezni element i zaptivni element, delimično i šematski,

Sl. 2: prikazuje zaptivni element shodno Sl.1 šematski,

Sl. 3: prikazuje zaptivni element shodno Sl.1 u drugoj izvedbi, šematski,

Sl. 4: prikazuje presek A-A kroz nosač alata shodno Sl.1 i zaptivni element shodno Sl.3,

Sl. 5: prikazuje pričvršćivač,

Sl. 6: prikazuje poprečni presek alternativnog otelotvorenja alatnog sistema i

Sl. 7: prikazuje zaptivni element u alternativnom otelotvorenju.

Sve slike sadrže delimične šematske prikaze pronalaska i služe kao primeri u svrhu pojašnjenja pronalaska. Posebna otelotvorenja pronalaska mogu se razlikovati od navedenih slika.

Na Slici 1 prikazan je alatni sistem 1, šematski, koji čine nosač alata 2, rezna ploča 6 koja na svojoj gornjoj strani 10 ima udubljenje 7, i stezni element 4 s kljunom 5 koji u stegnutom stanju alatnog sistema 1 ulazi u udubljenje 7 rezne ploče 6. Stezni element 4 koji oblikom pretežno odgovara kvadru, sa dve široke ravne strane 21, 21‘ i dve uske ravne strane 33, 34, pričvršćen je pomoću stezne glave 15 u nosaču alata 2. Preporučeno je da rezna ploča 6 bude izvedena kao tzv. višesečna rezna ploča i može se postaviti u ležištu ploče 17 nosača alata 2 zaokrenuto za 180 stepeni tokom upotrebe. Kljun 5 nalazi se na prvom kraju 18 steznog elementa 4. Na drugom kraju 19 steznog elementa 4 poseduje površinu 20 izvedenu pod uglom. Poželjno je da površina 20 s ravnom stranom 21‘ gornje strane steznog elementa 4 zaklapa tup ugao Ɣ u rasponu od 120 do 170 stepeni, posebno poželjno od 145 do 165 stepeni.

1

Nosač alata 2 u području površine 20 steznog elementa 4 ima površinu 22 kongruentnu s površinom 20. Površina 22 postavljena je pod uglom α u odnosu na gornju površinu 48 nosača alata 2. Ako su površine 21‘ i 48 međusobno paralelne, veličina uglova α i Ɣ je identična, tj. uglovi su podjednaki. Površine 20 i 22 tvore kosu ravan. Nosač alata 2 drži se fiksno u alatnom sistemu. Prilikom pričvršćivanja steznog elementa 4 na nosaču alata 2, tj. prilikom proizvodnje momenta pritezanja pri okretanju (pritezanju) stezne glave 15 površina 20 steznog elementa 4 može kliziti po površini 22 nosača alata 2 (nadesno i nadole na Sl.1). Putem ovog steznog mehanizma stezni element 4 kreće se relativno u odnosu na nosač alata 2, čime ga preko spoja prepusta 5 s udubljenjem 7 rezne ploče 6 privlači i steže u ležištu ploče 17. Površinski kvalitet površina 20 i 22 izveden je tako da potpomaže klizanje površina jedne po drugoj. Spregu 30 između steznog elementa 4 i nosača alata 2 obrazuju površine 20 i 22, koje se nazivaju i oslone površine.

U otelotvorenju shodno Sl.1 izvedena je stezna glava 15 u vidu vijka, koja se još naziva stezni vijak. Vijak 15 poseduje pričvrsnu deonicu 23 u obliku glave, kao i steznu deonicu 24 i vodeću deonicu 25 koje su pretežno cilindričnog oblika. Stezna deonica 24 može biti izvedena npr. u vidu spoljašnjeg navoja koji ostvaruje međusobno dejstvo sa spregnutim delom u nosaču alata 2, npr. s unutrašnjim navojem, tj. pričvršćivačem. Vodeća deonica 25 vijka 15 može služiti kao graničnik za ograničavanje mogućnosti linearnog kretanja, što je na Sl.1 horizontalno kretanje 44 steznog elementa 4. Mogućnost kretanja ograničava se međusobnim dejstvom vodeće deonice 25 vijka 15 i graničnika, zida 27, otvora 26 steznog elementa 4 s kojima vijak 15 ulazi u zahvat, radi pričvršćivanja steznog elementa 4 na nosaču alata 2. Ograničenjem se sprečavaju oštećenja rezne ploče 6 prilikom stezanja usled prevelikog momenta pritezanja. Otvor 26 na steznom elementu 4 može npr. biti izveden kao kružna rupa. Otvor 26 može biti i drugog oblika, npr. u vidu proreza ili ovalnog otvora. Svi oblici otvora 26 imaju oslonac 28 i zid 27. Oslonac 28 može biti izveden u obliku oslone površine i ostvaruje međusobno dejstvo s pričvršćivačem 23 vijka 15. Zid 27 otvora 26 ostvaruje međusobno dejstvo s vodećom deonicom 25 stezne glave 15. Zazor prisutan između spoljašnjeg navoja stezne deonice 24 i unutrašnjeg navoja nosača alata 2 može se koristiti za izjednačavanje (kompenzovanje) proizvodnih tolerancija.

Poželjno je da ovaj zazor omogućava kretanje steznog elementa 4 relativno u odnosu na nosač alata 2 u rasponu od 0,1 do 0,2 mm u svim pravcima.

Na Sl.1 prikazan je primer sistema kanala 38 koji prolazi kroz nosač alata 2 i stezni element 4. Sistem kanala 38 obuhvata usmeravajuće deonice 39, 40, 41 smeštene u nosaču alata 2 i usmeravajuće deonice 42 koje se nalaze u steznom elementu 4. Usmeravajuće deonice 41, 39 i 40 povezane su spojnim elementom 43. U slučaju spojnog elementa 43 može se raditi o otvoru koji je izveden poprečno u odnosu na uzdužnu osu 44 alatnog sistema, i to u obliku rupe čija su oba otvora zatvorena nepropusno prema pritisku pomoću poznatih zaptivača u vidu zatvarača 56 (Slika 4).

Kao što se vidi sa Slike 1, spojni element 43 povezuje tri (3) usmeravajuće deonice 39, 40, 41. Takođe je moguće međusobno povezati više od tri usmeravajuće deonice jednim spojnim elementom 43. U zavisnosti od područja primene može biti potreban različit broj usmeravajućih deonica (od 2 do 10 ili više od 10). Sve prisutne usmeravajuće deonice u nosaču alata 2 mogu biti međusobno povezane jednim ili većim brojem spojnih elemenata 43. U posebnom otelotvorenju stezni element 4 može imati više usmeravajućih deonica 42. Ove usmeravajuće deonice 42 mogu biti postavljene odvojeno jedna od druge u steznom elementu 4 ili međusobno povezane pomoću spojnog elementa sličnog spojnom elementu 34.

Sistem kanala 38 pruža se od jednog ulaza 45 sve do izlaza 46 i 47. Na svom ulazu 45 sistem kanala 38 može biti povezan pomoću poznate spojnice 49 na uređaj za dovod pritiska (nije prikazan) koji može proizvesti pritisak do 120 bara. Između ulaza 45 i izlaza 46 u nosaču alata može biti izveden spojni element 43. Između ulaza 45 i izlaza 47 u steznom elementu na sprezi 30 izveden je zaptivni element 31 u skladu s pronalaskom. Pomoću zaptivnog elementa 31 moguće je ostvariti spoj nepropustan prema rashladnom fluidu između usmeravajuće deonice 41 u nosaču alata 2 koja se završava oslonom površinom 60 i usmeravajuće deonice 42 u steznom elementu 4.

Na Slici 2 šematski je prikazan zaptivni element 31 u perspektivi. Zaptivni element 31 sastoji se od metala i ima cilindričnu površinu omotača 36 i zaptivnu

1

površinu 32. Zaptivni element 31 može biti izrađen i od nekog drugog materijala, npr. od keramike, tvrdog metala ili plastike. Plastična masa u svakom slučaju ne bi smela da bude elastična. Cilindrična površina omotača 36 u ovom otelotvorenju ima oblik polukruga i ograničena je završnim površinama na čeonim stranama, koje su postavljene poprečno u odnosu na uzdužnu osu 53 zaptivnog elementa 31. Zaptivni element 31 po obliku pretežno odgovara zaravnjenom cilindričnom telu, tj. cilindru s površinom 32. Površina 32 može se protezati duž središnje ose cilindra. U otelotvorenju shodno Slici 2 površina poprečnog preseka je polukružnog oblika. Površina 32 takođe se može nalaziti ispod ili iznad središnje ose. Ako se površina nalazi ispod središnje ose, visina H zaptivnog elementa može iznositi od 1/5 do 1/2 prečnika D, a poželjno 1/3. U preporučenom otelotvorenju površina 32 nalazi se iznad središnje ose zaptivnog elementa 31. U tom se slučaju visina H zaptivnog elementa 31 nalazi u rasponu od 1/2 do 4/5 prečnika D, a poželjno 3/5.

Zaptivni element 31 smešten je u nosaču alata 2, poprečno u odnosu na svoju uzdužnu osu 53 zaštićen od ispadanja, kada se površina 32 zaptivnog elementa nalazi iznad središnje ose zaptivnog elementa i kada zaptivni element 31 u cilindričnom useku s mogućnošću kretanja drži nosač alata 2. Pritom je neophodno da se središnja osa cilindričnog useka u koji naleže zaptivni element 31 nalazi na razmaku od površine 22. Poželjno je da se središnja osa cilindričnog useka nalazi unutar nosača alata 2. U tom se otelotvorenju (nije prikazan) zaptivni element može umetnuti isključivo u uzdužnom smeru 53 u otvor koji ima oslonu površinu 60 u nosaču alata 2. Poprečno u odnosu na uzdužnu osu 53 zaptivni element 31, zahvaljujući smeštaju otvora (središnja osa ispod nosača alata), zaštićen je od ispadanja. U uzdužnom smeru pričvršćivač 52 (Slika 4) drži zaptivni element 31 zaštićeno od ispadanja.

Zaptivni element 31 shodno Slici 2 ima usek 51, na primer u obliku dugačke rupe. Usek 51 pruža se kroz zaptivni element počev od zaptivne površine 32 sve do površine omotača 36. Radi se o neprekinutom useku. Veličina useka 51 merena u uzdužnom smeru 53 zaptivnog elementa 31 manja je od veličine merene u poprečnom smeru zaptivnog elementa 31. Veličina useka 51 merena u uzdužnom smeru 53 zaptivnog elementa 31 naziva se širinom, dok se veličina useka 51 merena u poprečnom smeru zaptivnog elementa 31 naziva dužinom useka 51. Pomoću pričvršćivača 52 (Slika 4) smeštenog u useku 51 zaptivnog

1

elementa 31 moguće je fiksirati zaptivni element u nosaču alata 2 u poprečnom smeru. Pričvršćivač 52 postavljen je fiksno u nosaču alata 2. Zaptivni element 31 izveden je s mogućnošću njihanja i radijalnog kretanja. Mogućnost kretanja zaptivnog elementa 31 označena je strelicom 54 na Slici 2. Zaptivni element 31 s mogućnošću radijalnog kretanja može se orijentisati i poravnati prilikom stezanja rezne ploče 6, pri čemu se zaptivna površina 32 zaptivnog elementa 31 prilagođava površini 20 steznog elementa 4.

Zaptivni element 31 sadrži otvor 50 koji je smešten na razmaku od useka 51. Otvor 50 pruža se kroz zaptivni element 31 od površine 32 do površine omotača 36. U području površine 32 poprečni presek otvora 50 može imati isti poprečni presek kao usmeravajuća deonica 42 steznog elementa 4 u području površine 20. Poprečni presek otvora 50 u području površine omotača 36 može imati isti poprečni presek kao usmeravajuća deonica 41 u području oslone površine 36 u nosaču alata 2.

Na Slici 3 prikazano je drugo otelotvorenje zaptivnog elementa 31. Ovaj zaptivni element ima dva otvora 50. Oni omogućavaju povezivanje dva kanala za rashladni fluid 41 u nosaču alata 2 preko zaptivnog elementa 31 s dva kanala za rashladni fluid 42 u steznom elementu 4. U suprotnom se na ista obeležja odnose isti odnosni brojevi i gornji opis.

Na Slici 4 može se videti smeštaj zaptivnog elementa 31 u nosaču alata 2 koji omogućava kretanje, kao i veza između usmeravajućih deonica 39 i 41 ostvarena spojnim elementom 43. U slučaju spojnog elementa 43 može biti reč o otvoru izvedenom paralelno s uzdužnom osom 53 zaptivnog elementa 31, na primer rupi. Otvor 43 je na oba svoja kraja nepropusno prema pritisku zatvoren zatvaračima 56. Usmeravajuće deonice 39, 40 (nisu prikazane) i 41 povezane su spojnim elementom 43. Rashladni fluid, koji se npr. preko usmeravajuće deonice 39 uvodi u nosač alata, račva se u spojnom elementu 43 i protiče kroz usmeravajuće deonice 41, 40 do predviđenog mesta delovanja.

Zaptivač 31 nalazi se s pričvršćivačem 52, npr. navojnom šipkom u nosaču alata 2. Pričvršćivač 52 ima više područja (Slika 5). U pričvrsnoj deonici 57 mogu biti smeštena sredstva za spajanje oblikom, npr. navoj. U vodećoj deonici 58

1

mogu biti smeštene vođice, npr. u vidu opruge ili osovinice. Nosač alata 2 ima područje u koje se pričvršćivač 52 pričvršćuje oblikom, npr. navijanjem. U tu svrhu pričvrsna deonica 57 pričvršćivača 52 potpuno ulazi u zahvat s nosačem alata 2. Vodeća deonica 58 pričvršćivača 52, koja sadrži cilindričnu deonicu sličnu osovinici, zajedno sa širinom useka 51 zaptivnog elementa 31 tvori utvrđivač. Time se fiksira zaptivni element 31 u pravcu uzdužne ose 53 zaptivnog elementa 31. Dužina useka 51 veća je od prečnika vodeće deonice 58 pričvršćivača 52. Stoga zaptivač 31 naleže poprečno u odnosu na uzdužnu osu 53 i ima mogućnost kretanja. To dozvoljava kompenzovanje tolerancija koje nastaju u proizvodnji alatnog sistema. Zahvaljujući mogućnosti kretanja zaptivnog elementa 31, zaptivna površina 32 može da se prilagodi položaju površine 20 steznog elementa 4. Postupkom stezanja steznog elementa 4 pomoću stezne glave 15 obrazuje se sprega nepropusna prema pritisku, tj. oblikom tačan, nepropustan nastavak usmeravajuće deonice 41 od nosača alata 2, preko zaptivača 31 u usmeravajuću deonicu 42 i stezni element 4.

Vodeća deonica 58 pričvršćivača 52 nadvisuje zaptivač 31 i ulazi u zahvat sa žlebom 59 steznog elementa 4. Vodeća deonica 58 pričvršćivača 52 zajedno sa žlebom steznog elementa 4 tvori utvrđivač. Time se obezbeđuje položajno tačno fiksiranje steznog elementa 4 u području drugog kraja 19. Stoga se osigurava sprega nepropusna prema rashladnom fluidu između zaptivača 31 i steznog elementa 4. Usmeravajuća deonica 41 nosača alata 2 uz pomoć zaptivača 31 nepropusno prema pritisku prelazi u usmeravajuću deonicu 42 steznog elementa 2.

Površina 20 steznog elementa 4, zatim površina omotača 36 i površina 32 zaptivnog elementa imaju srednju vrednost hrapavosti Ra od najviše 1,6 µm i srednju hrapavost Rz od 6,3 µm. To je u opsegu kvaliteta za zaptivne površine. To omogućava ostvarivanje spoja nepropusnog prema fluidu.

Alatni sistem 1 može se sastojati od elemenata 2, 4, 31, 15 koji su npr. izrađeni od punog materijala. Pojedine elemente, npr. stezni element 4, takođe je moguće proizvesti aditivnim proizvodnim procesima. Zahvaljujući tome, moguće je skoro proizvoljno razmestiti položaj, pravac, vođenje i poprečni presek usmeravajućih deonica 42 i prilagoditi ih uslovima procesa.

1

U još jednom otelotvorenju (nije prikazan) alatni sistem pored toga ima potpornu ploču smeštenu ispod rezne ploče na nosaču alata. Ova potporna ploča takođe može sadržati kanale za rashladni fluid preko kojih se usmerava tok rashladnog medijuma do predviđenog mesta delovanja. Potporna ploča može se proizvesti aditivnim ili nekim drugim postupkom proizvodnje, npr. sinterovanjem. Može biti izrađena od metala, tvrdog metala ili keramike.

U otelotvorenju alatnog sistema 1 u skladu s pronalaskom zaptivna površina 32 zaptivnog elementa 31 može se nalaziti na razmaku od oslone površine 22 nosača alata 2. Pritom je razmak od oslone površine 22 do zaptivne površine 32 pozitivan (videti Slike 1 i 6). U ovom se otelotvorenju stezni element 4 prilikom stezanja kreće prema nosaču alata 2, pri čemu oslona površina 20 steznog elementa 4 klizi po zaptivnoj površini 32 steznog elementa 31. Kretanje steznog elementa 4 u uzdužnom smeru 44 ograničeno je graničnikom 27 otvora 26, kada vodeća deonica 25 stezne glave 15 nalegne uz ovaj graničnik. Razmak od zida 27 do otvora usmeravajućih deonica 41, 42 i otvora 50 dimenzionisan je tako da u stegnutom stanju središnje ose usmeravajućih deonica 41, 42 i otvora 50 zaptivača 31 budu međusobno koncentrične. Time se u spoju s pokretnim uležištenjem zaptivača 31 obezbeđuje primopredaja medijuma na način nepropustan prema fluidu.

Na Slici 6 prikazano je još jedno otelotvorenje alatnog sistema 1 u skladu s pronalaskom. Spregu 30 ponovo obrazuju oslona površina 20 steznog elementa 4 i oslona površina 22 nosača alata 2. Oslone površine 20 i 22 leže poprečno, npr. pod uglom od 90 stepeni u odnosu na uzdužni smer 44. U području sprege 30 izveden je zaptivni element 31 i obezbeđen je spoj nepropustan prema fluidu između usmeravajuće deonice 41 i usmeravajuće deonice 42. Prilikom stezanja u skladu sa otelotvorenjem sa Slike 6 ostvaruje se relativno kretanje steznog elementa 4 pomoću konusne vodeće deonice 25 stezne glave 15 u sadejstvu s konusnim graničnikom 27 otvora 26 steznog elementa 4. Pritom je neophodno da razmak od središnje ose konusnog graničnika 27 otvora 26 u steznom elementu 4 do zaptivača 31 kod ovog otelotvorenja bude veći nego razmak od središnje ose pričvršćivača (npr. unutrašnjeg navoja) u nosaču alata 2 u kome je pričvršćena pričvrsna deonica 24 stezne glave 15. U tom se slučaju središnja linija, odnosno središnja osa otvora 26 u steznom elementu 4 nalazi na

1

manjem razmaku od rezne ploče 6 nego središnja linija pričvršćivača u nosaču alata 2 (Slika 6). Rezna ploča 6 u otelotvorenju sa Slike 6 poseduje glatku gornju stranu 10 bez udubljenja. Pričvršćivanje rezne ploče 6 steznim elementom 4 vrši se pomoću potisne ploče 61 koja se s mogućnošću kretanja drži na steznom elementu 4. Potisna ploča 61 poseduje glatku površinu stezanja naspramnu gornjoj strani 10.

Slika 7 prikazuje zaptivni element 31 sa smanjenim proširenjem u uzdužnom smeru. Ova kraća dužina dozvoljava korišćenje samo otvora 50 za spajanje usmeravajućih deonica 41, 42 kanala za rashladni fluid. Usek u obliku dugačke rupe, kakav je opisan napred, nije moguće izvesti za potrebe zaštite zaptivača od ispadanja. Stoga zaptivni element 31 na površini svog omotača ima usek 63 u obliku zaobljenog utora. S utorom 63 u zahvat ulazi zahvatač, npr. kuglica pričvršćivača 52, poznat i pod nazivom opružni potisni element.

Pričvršćivač 52 je fiksan. Ako je zaptivni element 31 postavljen u nosaču alata ili na nosaču alata 2, onda je pričvršćivač 52 pričvršćen u nosaču alata 2. Ako je zaptivni element 31 postavljen na steznom elementu 4 ili u njemu, onda je pričvršćivač 52 pričvršćen u steznom elementu 4. U suprotnom se na ista obeležja odnose isti odnosni brojevi i gornji opis.

Otelotvorenja sa Slike 1 i Slike 6 razlikuju se po tome što se sprega 30 nalazi na drugom mestu, zatim po realizaciji relativnog kretanja steznog elementa 4 kroz spojni element smešten izvan sprege i upotrebi rezne ploče s glatkom površinom. U suprotnom se na ista obeležja odnose isti odnosni brojevi i gornji opis.

Takođe su moguća otelotvorenja koja obuhvataju različite kombinacije prethodno navedenih otelotvorenja (položaj i izvedba sprege, realizacija relativnog kretanja steznog elementa, rezna ploča s udubljenjem ili bez njega).

Alatni sistem 1 s nosačem alata 2 koji poseduje ležište ploče 17 za prihvat rezne ploče 6, sa steznim elementom 4 koji ima otvor 26 za prihvat stezne glave 15, pri čemu između nosača alata 2 i steznog elementa 4 postoji sprega 30, a u nosaču alata 2 i steznom elementu 4 postoje kanali za rashlađivanje pomoću fluida i pri čemu je u području sprege 30 izveden zaptivač 31.

2

Claims (12)

PATENTNI ZAHTEVI

1. Alatni sistem (1) s nosačem alata (2) koji sadrži ležište ploče (17) za prihvat rezne ploče (6) i na određenom razmaku od ovog ležišta ploče (17) sadrži prvu oslonu površinu (22), sa steznim elementom (4) koji poseduje otvor (26) i graničnik (27) za prihvat stezne glave (15) i drugu oslonu površinu (20), pri čemu prva oslona površina (22) i druga oslona površina (20) obrazuju spregu (30) između nosača alata (2) i steznog elementa (4), pri čemu i nosač alata (2) i stezni element (4) imaju usmeravajuće deonice (39, 40, 41, 42) sistema za dovod rashladnog fluida, a sprega (30) poseduje zaptivač (31), pri čemu je zaptivač (31) predviđen za međusobno spajanje usmeravajućih deonica (39, 40, 41, 42) između nosača alata (2) i steznog elementa (4) na način nepropustan prema fluidu, naznačen time što se zaptivač (31) nalazi u stegnutom i nestegnutom stanju alatnog sistema pomoću pričvršćivača (52) u nosaču alata ili na nosaču alata (2) odnosno na steznom elementu (4) ili u njemu, a materijal od koga je izrađen zaptivač (31) nije elastičan.

2. Alatni sistem u skladu s 1. patentnim zahtevom, naznačen time što je zaptivač (31) u nestegnutom stanju alatnog sistema u aksijalnom smeru (53), tj. u uzdužnom smeru zaptivača, zaštićen od ispadanja.

3. Alatni sistem u skladu s 1. i 2. patentnim zahtevom, naznačen time što je zaptivač (31) u nestegnutom stanju alatnog sistema izveden s mogućnošću obrtnog (rotacionog) kretanja.

4. Alatni sistem u skladu s patentnim zahtevima br.1–3, naznačen time što zaptivač (31) poseduje najmanje jedan otvor (50) pomoću koga je u stegnutom stanju alatnog sistema moguće ostvariti spoj između usmeravajuće deonice (41) u nosaču alata (2) i usmeravajuće deonice (42) u steznom elementu (4).

5. Alatni sistem u skladu s 4. patentnim zahtevom, naznačen time što se u slučaju spoja radi o spoju koji je nepropustan prema fluidu.

6. Alatni sistem u skladu s patentnim zahtevima br.1–5, naznačen time što je zaptivač (31) izrađen od metala.

7. Alatni sistem u skladu s patentnim zahtevima br.1–5, naznačen time što je zaptivač (31) izrađen od keramike.

8. Alatni sistem u skladu s 1. patentnim zahtevom, naznačen time što se stezni element (4) izrađuje pomoću aditivnog proizvodnog postupka.

9. Alatni sistem u skladu s patentnim zahtevima br.1–8, naznačen time što stezni element (4) u stegnutom i nestegnutom stanju alatnog sistema poseduje ravnu stranu (21, 21‘), a nosač alata (2) površinu (48) i time što se sprega (30) nalazi pod uglom (Ɣ, α) u odnosu na ravnu stranu (21, 21‘) i površinu (48).

10. Alatni sistem u skladu s patentnim zahtevima br.1–9 s reznom pločom (6), naznačen time što stezni element (4) poseduje kljun (5) s prstenastom površinom i time što rezna ploča (6) poseduje udubljenje (7) s prstenastom površinom, pri čemu u stegnutom stanju alatnog sistema kljun (6) steznog elementa (4) ulazi u udubljenje (7) rezne ploče (6), čime rezna ploča (6) biva stegnuta u ležištu ploče (17) nosača alata (2).

11. Alatni sistem u skladu s 10. patentnim zahtevom, naznačen time što se sile prenose pomoću stezne glave (15) preko steznog elementa (4) i kljuna (5) i njihovih prstenastih površina na prstenastu površinu udubljenja (7).

12. Alatni sistem u skladu s 11. patentnim zahtevom, naznačen time što se sile prenose preko područja od 360° prstenaste površine steznog elementa (4) na prstenastu površinu udubljenja (7).