CZ2021179A3 - Fréza prutové konstrukce - Google Patents

Abstract

Fréza prutové konstrukce (K) ve tvaru několikahranu, kde z několikahranu vystupují okraje nosičů (N), do jejichž lůžek (L) jsou upnuty vyměnitelné břitové destičky. Prutová konstrukce (K) je ve vnějších okrajích nosičů (N) v drážkách (d) ovinuta obručí (O), přičemž obruč (O) je ve tvaru několikahranu, kdy počet hran obruče (O) je shodný s počtem nosičů (N).

Description

Fréza prutové konstrukce

Oblast techniky

Předmětem vynálezu je fréza prutové konstrukce ve tvaru několikahranu, kde z několikahranu vystupující okraje nosičů do jejichž lůžek jsou upnuty vyměnitelné břitové destičky,

Dosavadní stav techniky

Doposud známé frézy mají po obvodu unášeče uspořádány nosiče břitových destiček. Jednotlivé unášeče jsou od sebe odděleny mezerou, která především usnadňuje odvádění třísek a případně přívod řezné kapaliny na čela břitových destiček. Takto řešené frézy jsou zhotovené převážně z oceli. Vyznačují se poměrně značnou hmotností, která sice za provozu svou setrvačností přispívá k plynulosti otáčení, protože omezuje vliv rázů od záběru břitové destičky, ale prodlužuje dobu potřebnou k roztočení, jakož i zastavení vřetena obráběcího stroje. Dále v mnoha případech zapříčiňuje nevyváženost nástroje, a tedy omezení maximálního počtu otáček za minutu, aby nedošlo k poškození vřetene. Je potřeba, aby takové obráběcí stroje byly pro takové hmotné frézy dostatečně dimenzovány, a to hlavně pro hrubovací operace, kde se předpokládá větší řezný odpor, respektive vetší řezné síly.

Snížení hmotnosti unášečů fréz se řeší běžně odstraněním přebytečného materiálu na základě zjištění skutečného rozložení napětí. Tímto postupem lze vnést další nepřesnosti do rozložení hmoty nástroje a následně problémy s vyvážením při vyšších otáčkách. Rovněž se k odlehčení frézovacích nástrojů používá pro unášeče lehkých slitin, které jsou osazeny výměnnými břitovými destičkami, které jsou usazeny v ocelových lůžkách pevně spojenými s unášečem. Standardní frézovací hlavy s vyměnitelnými břitovými destičkami jsou tedy tvořeny jako plno objemová těla z nástrojové oceli s minimálním odlehčením. Takové frézy sice dosahují velké tuhosti, ale zároveň vykazují vysokou hmotnost, které se negativně projevuje během použití frézy při vyšších otáčkách. Další možností provedení fréz jsou spjaty s možností výroby fréz aditivní technologií. Se současným vývojem aditivních technologií a jejich použití je možné vytvořit odlehčenou frézovací hlavu, kdy je tělo frézy tvořeno například prutovou konstrukcí. Ze stavu techniky je známé především řešení frézy s využitím tzv. prutové konstrukce z dokumentu CZ 306748. Toto řešení frézovacího nástroje sestává z nosičů břitových destiček, kde nosiče vystupují z unášeče uzpůsobeného pro upnutí do vřetena obráběcího stroje, přičemž jednotlivé nosiče jsou vzájemně propojeny rozpěrami. Mezi nosiči a unášečem jsou včleněna ramena. Mezi rameny a rozpěrami jsou včleněny rozpěry, Nosiče obklopují prstenec, který nepřesahuje břitové destičky a se kterým jsou propojeny výztuhami. Ze stavu techniky je známé řešení popsané v dokumentu US 5605420, kdy je fréza prutové konstrukce ovinuta kompozitní páskou, přičemž páska je v celé své dílce v kontaktu s vnějším obvodovým prstencem prutové frézy nicméně takovéto řešení přináší poměrně vysoké náklady na výrobu.

Odlehčená fréza s prutovou konstrukcí sice dosahuje požadované pevnosti z hlediska přímého působení řezných sil, ale může dosahovat horších vlastností z hlediska tlumení vibrací, což se může negativně projevit během řezného procesu na trvanlivosti nástroje a tím pádem na kvalitě obrobeného povrchu či zvýšením akustické emise. Stěžejním problémem je tedy zvýšení tlumicích vlastností odlehčené frézovací hlavy při zachování její nízké hmotnosti.

Podstata vynálezu

Podstatou vynálezu je fréza prutové konstrukce ve tvaru několikahranu, kde z několikahranu, kde počet hran odpovídá počtu břitových destiček uložených v nosiči frézy, vystupují okraje nosičů, do jejichž lůžekjsou upnuty vyměnitelné břitové destičky. Prutová konstrukce je v okrajích nosičů

-1 CZ 2021 - 179 A3 v drážkách ovinuta obručí, přičemž obruč je ve tvaru několikahranu, kdy počet hran obruče je shodný s počtem nosičů. Tím dochází k výraznému zvýšení tlumicích vlastností frézy při zachování její nízké hmotnosti. Jednotlivé pruty, jejich velikost a orientace jsou orientovány tak, aby docházelo k minimálním, běžně přípustným deformacím nástroje, v porovnání se současnými konvenčními provedeními, které jsou běžnými při obrábění v závislosti na jeho použití. Díky tomu je dosaženo dostatečné tuhosti nástroje ve všech směrech. Současně toto provedení respektuje hlavní přednost konstrukce, a to je její výrazně snížená hmotnost oproti všem dostupným řešením. Pouze prutová konstrukce bez obruče má posunuté své vlastní frekvenční pole, které je stále mimo běžný rozsah při obrábění. Avšak při určitých podmínkách, při obrábění specifických materiálů s vysokou tvrdostí, se lze částečně přiblížit frekvenčním polím, což se projeví zvýšenou akustickou emisí. A právě toto je optimalizováno pomocí obruče, který zajišťuje změnu frekvence vlastního systému nástroje.

Výhodné je, pokud je obruč zhotovena z odlišného materiálu oproti materiálu prutové konstrukce. Tím je umožněno využití materiálu obruče o nižší hmotnosti, avšak o zvýšených účincích tlumení. Takto řešená odlehčená fréza vyztužená tlumicí obručí přináší nižší hmotnost a snížení vibrací při obrábění, což umožňuje použití vyšších řezných rychlostí a současně snižuje dynamický odpor.

Takovým výhodným řešením je obruč, která je zhotovena z kompozitního materiálu. Tím je zásadně snížena hmotnost obruče, při současném zachování zvýšených účinků tlumení a snížení hluku.

Dále je výhodné, pokud kompozit sestává z vláken, která jsou v obruči podélně orientována, čímž je zaručena vyšší pevnost obruče.

Objasnění výkresů

Na obr. 1 je znázorněn izometrický pohled na frézu prutové konstrukce, na obr. 2 a na obr. 3 je znázorněn pohled na provedení obruče, na obr. 4 j e znázorněn detailní pohled na řez obručí ovij ej ící vystupující okraje nosiče.

Příklady uskutečnění vynálezu

Fréza sestává ze stopky S a prutové konstrukce K mající obrys ve tvaru šestihranu se zaoblenými přechody, počet hran šestihranu odpovídá počet břitových destiček. Prutová konstrukce K je zakončena jednotlivými nosiči N, do jejichž lůžek L jsou pomocí šroubů upnuty vyměnitelné břitové destičky. Stopka S je uzpůsobena pro upnutí do vřetena obráběcího stroje. Mezi nosiči N a stopkou S jsou včleněna ramena 1. Jednotlivé nosiče N vyměnitelných břitových destiček jsou vzájemně propojeny rozpěrami 2. Mezi rameny 2 a rozpěrami 1 jsou včleněny vzpěry 3. Nosiče N obklopují prstenec, který nepřesahuje břitové destičky a se kterým jsou propojeny výztuhami. Prutová konstrukce K je ovinuta obručí O usazenou v klínových drážkách ve vnějších okrajích nosičů N. Zatímco stopka S včetně nosiče N sestává z nástrojové oceli, obruč Oje zhotovena z kompozitního materiálu, který sestává z navinutých podélně orientovaných vláken z důvodu zvýšení pevnosti obruče O. Obruč O je navinuta v okrajích nosičů N v drážkách d ve tvaru rovnoramenného lichoběžníku, což zajišťuje spolehlivé uchycení obruče O v nosiči N. Obruč je ve tvaru několikahranu, přičemž počet hran obruče Oje shodný s počtem nosičů N. Okraje nosičů N s drážkami d jsou součástí konstrukce prutové frézy K a jsou navrženy tak, aby nepřesahovaly řezný průměr frézy. Obruč Oje tvořena z materiálu s kompozitu s tlumicími vlastnostmi a nízkou hmotností. Takto řešená odlehčená fréza ve tvaru několika hranu vyztužená obručí O přináší výhody v podobě nižší hmotnosti a snížení vibrací při obrábění, což umožňuje použití vyšších řezných rychlostí a současně snižuje dynamický odpor.

-2 CZ 2021 - 179 A3

Průmyslová využitelnost

Nástroj popsaný podle vynálezu nalézá své uplatnění zejména v konstrukci nástrojů pro třískové obrábění.

Claims (4)

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Fréza prutové konstrukce (K) ve tvaru několikahranu, kde z několikahranu vystupují okraje nosičů (N), do jejichž lůžek (L) jsou upnuty vyměnitelné břitové destičky, vyznačující se tím, že 5 prutová konstrukce (K) j e ve vněj ších okraj ích nosičů (N) v drážkách (d) ovinuta obručí (O), přičemž obruč (O) je ve tvaru několikahranu, kdy počet hran obruče (O) je shodný s počtem nosičů (N).

2. Fréza podle nároku 1, vyznačující se tím, že obruč (O) je zhotovena z odlišného materiálu oproti materiálu prutové konstrukce (K).

3. Fréza podle nároku 2, vyznačující se tím, že obruč (O) je zhotovena z kompozitu.

ίο

4. Fréza podle nároku 3, vyznačující se tím, že kompozit sestává z podélně uspořádaných vláken.