SK8086Y1 - Obrábací nástroj s vymeniteľnými čepeľovými korunkami - Google Patents

Abstract

Obrábací nástroj obsahuje vymeniteľnú reznú korunku (1) upevnenú v držiaku (2). Pod funkčnou časťou (1.1) reznej korunky (1) je vytvorená vonkajšia kužeľová časť (1.2), na ktorú nadväzuje vonkajšia valcová časť (1.3). Na vonkajšej valcovej časti (1.3) sú oproti sebe vytvorené dve poistné plôšky (1.4). V držiaku (2) je vytvorená vnútorná kužeľová časť (2.1) s rovnakým uhlom, ako je uhol na vonkajšej kužeľovej časti (1.2) reznej korunky (1). Pod vnútornou kužeľovou časťou (2.1) držiaka (2) je vytvorená vnútorná valcová časť (2.2), do ktorej z vonkajšej strany držiaka (2) smerujú závitové otvory (2.3), ktorými sú vedené uťahovacie prvky (3). Vo výhodnom uskutočnení je cez držiak (2) a reznú korunku (1) vytvorený otvor na chladiace médium.

Description

Oblasť techniky

Technické riešenie sa týka obrábacieho nástroja s vymeniteľnými čepeľovými korunkami, najmä na obrábanie kovov.

Doterajší stav techniky

Na výkonnostné obrábanie kovov sa bežne používajú nástroje z monolitného tvrdokovu (spekaný karbid). To znamená, že celý obrábací nástroj, vrátane upínacej stopky (držiaka), sa vyrába zjedného kusa spekaného karbidu. Takéto nástroje sú vysoko kvalitné, ale vďaka použitiu exkluzívneho materiálu, tvrdokovu, drahé. Je tomu tak preto, že spekané karbidy obsahujú extrémne vysoké percento vzácnych kovov, najmä karbidu volfrámu (cca 90 %) a kobaltu (cca 10 %). Tieto kovy sú v materiáli nenahraditeľné, pretože práve tieto zložky robia materiál takým odolným

Monolitické nástroje sú preto nahradzované „skladanými nástrojmi“, kedy z karbidu sa vyrobí iba rezná časť vo forme výmenných čepeľových doštičiek či koruniek (hlavičiek) a zvyšok nástroja je vyrobený z lacnejšieho materiálu, napríklad ocele alebo zliatiny hliníka. Vysoko namáhané sú iba funkčné rezné plochy nástroja. Zvyšok, celé telo nástroja už toľko nie je namáhané a je možné ho preto vyrobiť z menej akostného materiálu. Má to aj ďalšiu výhodu: po otupení sa SK korunka môže demontovať a nahradiť novou, držiak zostáva k dispozícii na viac použití. Držiak možno skonštruovať aj na použitie na viac typov rezných koruniek.

Medzi známe konštrukčné riešenie upínania čepeľových doštičiek do tela nástroja (držiaka) patrí upínanie na princípe „skrutkovacej korunky“, kedy je na stopke čepeľovej korunky vytvorený závit, ktorým sa zaskrutkujú do držiaka nástroja, ktorý je tiež vybavený presným závitom Výroba takejto korunky je veľmi náročná. Polotovar karbidovej korunky vrátane hotového závitu je potrebné predlisovať a ešte ,/a mäkka“ pred záverečným spekaním obrobiť na mieru u výrobcu karbidových polotovarov. To sa pri malých sériách vôbec nevyplatí, pretože samotná taká korunka je drahšia než kompletný nástroj z monolitu rovnakej veľkosti. Nákup karbidových polotovarov koruniek s vopred zhotovenými presnými závitmi sa vyplatí až od veľmi vysokého počtu v rade stoviek objednaných kusov. Nákup veľkých sérií potrebných polotovarov s presnými závitmi si však malý či stredne veľký výrobca nemôže dovoliť, pretože by také množstvo nikdy nepredal. Kvôli tomu sú veľkí výrobcovia účinne chránení pred konkurenciou menších výrobcov, ktorí nemôžu vyrábať výmenné korunky na svoje nástroje za konkurencieschopné ceny.

Ďalšie známe konštrukčné riešenie je založené tiež na skrutkovom spoji, kedy je cez telo držiaka vedený pomocný skrutkový prvok, ktorý je zakončený závitom, na ktorý sa naskrutkuje rezná korunka. Nevýhodou tohto riešenia je tiež zložitosť a nemožnosť vnútorného chladenia nástroja chladiacou kvapalinou vedenou cez telo držiaka.

Ďalšie známe riešenie je založené na princípe vloženia čepeľovej hlavičky do tela držiaka. Pri tomto riešení je v tele držiaka nástroja vytvorená vnútorná vložka so závitom, táto vložka je zakončená osadením, do ktorého sa nasunie čepeľová hlavička s kónickou stopkou a osadením, ktoré zapadá do osadenia v tele držiaka. Následne sa čepeľová hlavička skrutkovaním zafixuje do tela držiaka. Nevýhodou tohto riešenia je predovšetkým horšia presnosť upnutia, zložitosť systému a tiež sa nedá čepeľová hlavička chladiť chladiacou kvapalinou vedenou cez telo držiaka.

Z úžitkového vzoru CZ 9336 je známy obrábací nástroj s vymeniteľnými čepeľovými doštičkami vybavený lôžkom na vymeniteľnú čepeľovú doštičku. Nevýhodou tohto riešenia je zložitosť výroby a vysoké náklady v prípade výroby menších sérií namieru lisovaných čepeľových doštičiek.

Podstata technického riešenia

Nevýhody známych skladaných nástrojov odstraňuje do značnej miery skladaný obrábací nástroj obs ahujúci vymeniteľnú reznú korunku upevnenú do držiaka.

Podstata technického riešenia spočíva v tom, že spojenie medzi reznou korunkou a držiakom je založené na krátkej kužeľovej styčnej ploche, ktorej úlohou je tiež presné vycentrovanie reznej korunky do osi držiaka. Na toto spojenie je pod funkčnou časťou korunky vytvorená vonkajšia kužeľová časť, ktorá zapadá do zhodne orientovanej vnútornej kužeľovej časti vytvorenej v držiaku. Aj keď toto kužeľové spojenie prenáša podstatnú časť krútiaceho momentu medzi reznou korunkou a držiakom, upnutie musí byť ďalej doplnené o prvky zaisťujúce fixáciu reznej korunky v držiaku. Preto je pod vonkajšou kužeľovou časťou reznej korunky vytvorená vonkajšia valcová časť, na ktorej sú proti sebe vytvorené dve poistné plôšky. Taktiež pod vonkajšou kužeľovou časťou držiaka je vytvorená vonkajšia valcová časť, do ktorej vo voľnom uložení zapadá vonkajšia valcová časť reznej korunky. Do vnútornej valcovej časti držiaka sú z jeho vonkajšej strany vedené závi2

S K 8086 Υί tové otvory, ktorými sú privedené uťahovacie prvky (nastavovacie skrutky). Po vložení reznej korunky do držiaka smerujú nastavovacie skrutky do poistných plôšok vytvorených na vonkajšej valcovej časti reznej korunky, a tým je zaistená fixácia reznej korunky v držiaku. Tieto skrutky tiež prenášajú zvyšok krútiaceho momentu, ktorý nemôže byť prenesený cez kužeľové časti. Z hľadiska prenosu dostatočného krútiaceho momentu cez kužeľové styčné plochy je výhodné, aby uhol kužeľových častí bol v rozhraní 10° až 20° (najlepšie 16° ± 0,1°), t. j. čiastočne samosvomý uhol, ktorý prenesie veľkú časť krútiaceho momentu z držiaka na reznú korunku. Pozvoľnejší kužeľ by síce priniesol ešte väčší samosvomý efekt (väčší prenos krútiaceho momentu), ale vznikali by tým súčasne ťažkosti s následnou demontážou zloženého nástroja. To by viedlo k potrebe doplniť konštrukčné riešenie o ďalšie prvky na bezpečnú demontáž, čo by výsledný nástroj predražilo. Je tiež výhodné, aby poistné plôšky boli proti axiálnej osi reznej korunky vytvorené pod uhlom 2° až 10° (najlepšie 5°), pričom toto skosenie poistných plôšok je vedené od konca prvej valcovej časti smerom k prvej kužeľovej časti, t. j. má opačný smer, ako je skosenie kužeľových častí. Je tiež výhodné vytvoriť závitové otvory, ktorými sú vedené nastavovacie skrutky pod uhlom 80° až 90° od osi držiaka, čím tieto skrutky pôsobia smerom do držiaka, aby sa rezná korunka nemohla počas obrábania uvoľniť resp. povysunúť z držiaka. Podľa ďalšieho výhodného prevedenia je cez držiak a reznú korunku vytvorený otvor 5 na chladiace médium smerujúce do oblasti rezných zubov.

Výhodou technického riešenia je jednoduchý, presný a nákladovo lacný systém upnutia reznej korunky do držiaka. Výroba tohto systému upnutia reznej korunky je ekonomicky výhodná aj pri malých výrobných dávkach v rade jednotiek alebo desiatok kusov. Rezná korunka je cez kužeľový spoj vycentrovaná do osi držiaka. Reznú korunku možno vyrobiť z bežne dostupných karbidových tyčí na výrobu monolitných nástrojov, preto vstupný polotovar má zlomkovú cenu v porovnaní s predlisovanými karbidovými polotovarmi. Technické riešenie môže byť použité na širokú škálu nástrojov trieskového obrábania, napr.: navrtávaky, zrážače hrán, guľové a toroidné kopírovacie frézy, rýchloposunovacie frézy a pod. Nejde len o nástroje s väčším priemerom, ale i o dlhé nástroje a nástroje s veľkým vyložením, ktoré sa používajú pri obrábaní, kde je potrebné sa dostať s nástrojom ďalej pozdĺž obrobku do miesta rezu. Vo všetkých týchto prípadoch je na telo nástroja potrebné veľa materiálu. Ďalšou významnou výhodou navrhnutej konštrukcie zloženého nástroja je možnosť vnútorného chladenia vedeného stredom držiaka k reznej korunke, pretože držiak nemá blokovaný stredový otvor žiadnym upínacím prvkom Vnútorné chladenie zvyšuje úžitkové vlastnosti nástroja ako je výkon a životnosť. Ďalšia výhoda navrhnutého riešenia spočíva v dostupnosti náhradných dielov. Zložený nástroj je zámerne koncipovaný tak, že okrem samotnej reznej korunky a držiaka nie sú potrebné žiadne ďalšie zákazkovo vyrábané komponenty. Sú využité bežne dostupné nastavovacie skrutky podľa DIN 913 a bežné montážne kľúče.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Technické riešenie je bližšie objasnené na pripojených výkresoch, ktoré znázorňujú: obr. 1 - perspektívny pohľad na zložený obrábací nástroj, obr. 2 - perspektívny pohľad na rozložený obrábací nástroj - držiak a rezná korunka, obr. 3 - pohľad na rozložený obrábací nástroj z obr. 2, obr. 4 - pohľad na rozložený obrábací nástroj z obr. 2 a obr. 6 - perspektívny pohľad na držiak s kužeľovou časťou.

Príklady uskutočnenia

Zložený obrábací nástroj 10 znázornený na obr. 1 až 4 pozostáva z reznej korunky 1, ktorá je vymeniteľné uložená v držiaku 2. Rezná korunka j. obsahuje reznú časť 1.1, pod ktorou je vytvorená vonkajšia kužeľová časť 1.2. Pod vonkajšou kužeľovou časťou 1.2 je vytvorená vonkajšia valcová časť 1.3. Na tejto vonkajšej valcovej časti 1.3 sú oproti sebe vytvorené dve poistné plôšky 1.4 v tvare trojuholníka. Tieto poistné plôšky 1.4 sú od axiálnej osi 1.5 reznej korunky 1 vytvorené pod uhlom 2° až 10°, výhodne 5°, pričom tento uhol je vedený od koncovej časti 1.6 vonkajšej valcovej časti 1.3 smerom k vonkajšej kužeľovej časti 1.2. t. j. má opačný smer, ako je skosenie vonkajšej kužeľovej časti 1.2. Do týchto poistných plôšok 1.4 sú vedené uťahovacie prvky 3 (nastavovacie skrutky), ktoré prenášajú časť krútiaceho momentu medzi reznou korunkou 1 a držiakom 2, ako bude ďalej opísané. Na reznej korunke 1 sú vytvorené oproti sebe dve montážne plôšky 4, ktorými sa doťahuje alebo uvoľňuje rezná korunka j. z držiaka 2.

Držiak 2 je vytvorený v tvare valca s dvoma priemerovo odlišnými valcovými časťami (obr. 1 až 4) alebo s jednou kužeľovou časťou 2.6, na ktorú nadväzuje valcová časť (obr. 5 a 6). V priemerovo menšej valcovej časti 2.5 alebo v kužeľovej časti 2.6 je vytvorená vnútorná kužeľová časť 2.1, s rovnakým uhlom, ako je uhol na vonkajšej kužeľovej časti 1.2 reznej korunky k Pod vnútornou kužeľovou časťou 2.1 je vytvorená vnútor3

S K 8086 Yl ná valcová časť 2.2, do ktorej sú z vonkajšej strany valcovej časti 2.5 alebo kužeľovej časti 2.6 zavedené závitové otvory 2.3. Tieto závitové otvory 2.3 sú od osi 2.4 držiaka 2 vytvorené pod uhlom 80° až 90°. Obrábacie nástroje vyžadujú v mnohých prípadoch chladenie, preto je stredom držiaka 2 a stredomreznej korunky i vytvorený otvor 5, ktorým môže prúdiť chladiace médium k reznej časti 1.1 reznej korunky 1, pričom v ob5 lasti reznej časti 1.1 sa tento otvor môže rozdeliť do niekoľkých smerov, ktoré sú vedené k jednotlivým čepeliam reznej korunky 1.1 (obr. 4).

Spojenie medzi reznou korunkou 1 a držiakom 2 je založené na kužeľových styčných plochách 1.2 a 2.1. ktoré po zasunutí reznej korunky J, do držiaka 2 zaistí presné vycentrovanie reznej korunky J, do osi 2.4 držiaka 2. Vrcholový kužeľ oboch spojovaných kužeľových plôch 1.2 a 2.1 je v rozmedzí 10° až 20°, pričom veľmi dobrých výsledkov sa dosiahne s uhlom 16° ± -0,1°, pričom tento uhol je navrhnutý ako čiastočne samosvomý, čím je umožnený prenos väčšiny krútiaceho momentu trením na ploche kužeľa. I keď krútiaci moment bude z veľkej časti prenášaný vzájomne spojenými kužeľovými plochami 1.2 a 2.1, je treba ešte zaistiť, aby spojenie prenieslo zvyšok krútiaceho momentu medzi reznou korunkou 1 a držiakom 2, a bolo pevné, presné a stabilné. Toto pevné spojenie sa zaistí nastavovacími skrutkami 3, ktoré sú vedené cez závitové otvory 2.3 a smerujú do poistných plôšok 1.4. Uťahovacia sila nastavovacích skrutiek 3 pôsobí na plôšky 1.4. ktoré sú sklonené pod uhlom 2° až 10°, pričom ako výhodné riešenie je použiť uhol 5°, t. j. uťahovacia sila pôsobí smerom do vonkajšej valcovej časti 1.3. t. j. do stopky držiaka. Tým sa zaistí dokonalá fixácia reznej korunky 1 v držiaku 2 z dvoch bočných strán, aby sa rezná korunka nemohla počas obrábania uvoľniť. Obojstranné istenie protiľahlými uťahovacími prvkami (skrutkami) je výhodné práve preto, že pri upnutej reznej korunky nedochádza k jednostrannému bočnému tlaku, ktorý by spôsoboval postupné asymetrické otlačenie styčnej plochy kužeľovej časti držiaka a tým zhoršenie presnosti (zvýšená hádzavosť) zloženého nástroja. Rezná korunka je zhotovená zo spekaného karbidu, kužeľové časti a držiak sú zhotovené napr. z ušľachtilej ocele.

Claims (5)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Obrábací nástroj (10) obsahujúci vymeniteľnú reznú korunku (1) upevnenú v držiaku (
2. 2), vyznačujúci sa tým, že pod funkčnou časťou (1.1) reznej korunky (1) je vytvorená vonkajšia kužeľová

   5 časť (1.2), na ktorú nadväzuje vonkajšia valcová časť (1.3), na vonkajšej valcovej časti (1.3) sú oproti sebe vytvorené dve poistné plôšky (1.4), v držiaku (2) je vytvorená vnútorná kužeľová časť (2.1) s rovnakým uhlom, ako je uhol na vonkajšej kužeľovej časti (1.2) reznej korunky (1), pod vnútornou kužeľovou časťou (2.1) držiaka (2) je vytvorená vnútorná valcová časť (2.2), do ktorej z vonkajšej strany držiaka (2) smerujú závitové otvory (2.3), ktorými sú vedené uťahovacie prvky (3).

   10 2. Obrábací nástroj podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že uhol kužeľových častí (1.2) a (2.1) je v rozsahu 10° až 20°.
3. 3. Obrábací nástroj podľa niektorého z nárokov la 2, vyznačujúci sa tým, že poistné plôšky (1.
4. 4) sú proti axiálnej osi (1.5) reznej korunky (1) vytvorené pod uhlom 2° až 10° vedeným od koncovej časti (1.6) vonkajšej valcovej časti (1.3) smerom k vonkajšej kužeľovej časti (1.2).

   15 4. Obrábací nástroj podľa niektorého z nárokov laž3, vyznačujúci sa tým, že závitové otvory (2.3) sú od osi (2.4) držiaka (2) vytvorené pod uhlom 80° až 90°.
5. 5. Obrábací nástroj podľa niektorého z nárokov laž4, vyznačujúci sa tým, že cez držiak (2) a reznú korunku (1) je vytvorený otvor(5) nachladiace médium