CZ310492B6 - Vyřezávací stopková fréza - Google Patents

Abstract

Vyřezávací stopková fréza obsahuje upínací stopku (2) a sudý počet zubů/drážek. Celková řezná délka řezné hrany (6) každého zubu je rozdělena mezerami (5) na jednotlivé břity (4), které jsou stejně dlouhé jako mezery (5), a břity (4) na jednom zubu překrývají mezery (5) na následujícím zubu. V rovině (7) kolmé na osu frézy a vedené libovolným bodem hlavní části celkové délky řezné hrany (6) platí, že na jednom zubu je břit (4) a na zubu následujícím je mezera (5). Čelo frézy může být opatřeno alespoň jednoduchým konkávním břitem (8) pro umožnění šikmého nebo šroubovitého zafrézování do plné hloubky vyřezávací drážky.

Description

Vyřezávací stopková fréza

Oblast techniky

Technické řešení se týká vyřezávací stopkové frézy obsahující upínací stopku a sudý počet zubů a nejméně dvě drážky.

Dosavadní stav techniky

V současné době dochází nejen, ve strojírenství, k přeceňování výchozích surovin a materiálů. Neustále se totiž rozšiřuje sortiment ocelí se stále větším procentem cenných legujících prvků, které vedle zlepšených parametrů výrobku, ale také významně ovlivňují jejich cenu.

V této situaci se pod tímto úhlem pohledu dostává větší pozornosti i oblasti třískových obráběcích procesů. Je zřejmé, že minimalizovat podíl cenného materiálu, který se promění v třísky bude stále více žádoucí. To platí rovněž z pohledu vynaložené energie.

Vyřezávací frézování je v technické praxi běžná technologie a jej i známé způsoby jsou popsány níže. Záměr patentového řešení je posunout tyto technologie k vyšší produktivitě a rentabilitě procesu.

Současně známý sortiment stopkových fréz vhodných pro vyřezávaní tvarů frézováním lze shrnout do následujících typů:

Standardní stopková fréza umožňující vyřezávání do tloušťky materiálu 3xD (trojnásobek průměru frézy, Ap=3xD) plnou šířkou záběru, kdy šířka záběru je rovna průměru frézy (Ae=D).

Dlouhá rychloposuvová fréza, kde řezná část L2=cca 2xD a do délky 5xD, je stopka odlehčená a vybavená strmou šroubovou drážkou pro vynášení třísek z hluboké drážky. Pracuje metodou po hladinách nebo ve šroubovici se stoupáním šroubovice 0,1 D frézy.

Krátká rychloposuvová fréza umožňující vyřezávání metodou po hladinách s hloubkou záběru Ap= 0,1 D frézy.

Rovněž existuje patentový spis US 8047747, který popisuje vlnitého ostří. Díky zvlnění ostří se dosahuje proměnlivého úhlu čela. Cílem je tlumení vibrací, nikoliv práce s tloušťkou třísky. Nejedná se tedy o rozdělení celkové řezné délky řezné hrany každého zubu mezerami na jednotlivé břity, ale o specifické vlnité ostří.

Nevýhoda všech rychloposuvových fréz je malý průřez plochy odebírané třísky. Při delších obvodech vyřezávaného obrobku se neúměrně prodlužuje čas.

Nevýhodami stávajících fréz je méně výkonné frézování do menších tlouštěk a omezené možnosti pro vyřezávání finálních výrobků. Další nevýhodou je poměrně velká spotřeba materiálu a nižší produktivita i kvalita procesu vyřezávání obrobků

Podstata vynálezu

Nevýhody stávajících fréz jsou odstraněny vyřezávací stopkovou frézou obsahující upínací stopku a sudý počet zubů/drážek, podle tohoto vynálezu. Jeho podstatou je to, že celková řezná délka řezné hrany každého zubu je rozdělena mezerami na jednotlivé břity, které jsou stejně dlouhé jako mezery, a břity na jednom zubu překrývají mezery na následujícím zubu, přičemž v

- 1 CZ 310492 B6 rovině kolmé na osu frézy a vedené libovolným bodem hlavní části celkové délky řezné hrany platí, že na jednom zubuje břit a na zubu následujícím je mezera.

Ve výhodném provedení je čelo frézy opatřeno alespoň jednoduchým konkávním břitem pro umožnění šikmého nebo šroubovitého zafrézování do plné hloubky vyřezávací drážky.

Vynález se týká stopkové frézy pro vyřezávání finálních výrobků nebo polotovarů z plochého materiálu v podobě rovinných desek, kde je možné tímto způsobem zhotovovat rozličné vnitřní výřezy nebo vnější tvarové ořezy. Tloušťka těchto výrobků je limitována celkovou délkou řezné hrany. Čím je při tom menší průměr frézy, tím dál se fréza dostane do rohů nebo úzkých míst vyřezávaného tvaru. Menší průměr frézy také generuje menší řezné síly. Zde je zaveden název štíhlostního poměru L/D, tj. celková délka řezné hrany/průměr frézy. V přihlašovaném řešení je dosahováno mimořádně velkého poměru L/D=5.

Pro zvýšení produktivity vyřezávání je třeba urychlit počáteční ponoření frézy do požadované hloubky, kde pak startuje vlastní proces vyřezávání. Za tím účelem je čelo frézy vybaveno dvojitým konkávním břitem. Tento dvojitý břit plní důležitou roli rozdělení třísky pro snazší vyprazdňování čelního prostoru.

Přestože má fréza přerušovanou řeznou hranu, zanechává relativně rovný povrch a může vytvářet finální tvar bez dodatečného opracování. Výsledným efektem je úspora materiálu a zvýšená produktivita výroby.

Objasnění výkresů

Vyřezávací stopková fréza podle tohoto vynálezu bude podrobně popsána na konkrétním příkladu provedení s pomocí přiložených výkresů, kde na obr. 1 je v půdorysu příklad výrobku zhotoveného pomocí frézy dle tohoto řešení. Na obr. 2 je v nárysu příkladná fréza. Na obr. 3 je znázorněn dvojitý konkávní břit na čele frézy. Na obr. 4 je v nárysu detail břitů. Na obr. 5 je osový řez odřezávanou třískou. Na obr. 6 je typický tvar třísky.

Příklady uskutečnění vynálezu

Vyřezávací fréza podle vynálezu má upínací stopku 2 a sudý počet zubů/drážek. Jeho podstatou je to, že celková řezná délka řezné hrany 6 každého zubuje rozdělena mezerami na kratší úseky, tj. břity 4. Břity 4 a mezery 5 jsou stejně dlouhé. Břity 4 na jednom zubu překrývají mezery 5 na následujícím zubu.

V rovině 7 kolmé na osu frézy a vedené libovolným bodem hlavní části celkové řezné délky zubu platí, že na jednom zubuje břit 4 a na zubu následujícím je mezera 5.

Toto geometrické uspořádání břitů 4 a mezer 5 tvoří užší třísky, které jsou ale dvojnásobné tloušťky. Celkové množství odebíraného materiálu je přitom stejné. Ale právě tloušťka třísky je klíčová.

Větší tloušťka třísky má za následek přesun dle tab. 1 do oblasti menší specifické řezné síly, jinak řečeno menšího měrného řezného odporu. Vyjádřeno v procentech se jedná o cca 15 %. K tomuto zadání pomáhá využití poznatku z teorie obrábění měrného řezného odporu.

V tabulce je použit etalonový materiál obrobku ocel 42CRMo4.

-2CZ 310492 B6

Tab. 1

.Mssfssiál	PfiV[5Oh hila tnsteiiaíu S. .. 3 K.C :.i L·,, '	3ΐΐ· tloi íl.í'25	Spšfcřšž Sšlů Ke N''íhejí2 sšfku třísky v «MB 0,04 hl.063 h).· hllŘ		0.,025	0,4	(L63	1
42 CR Mu 4	730 1 1550	3220	2940 126S0 2450 2230		2040	WO		1550

Z tabulky 1 je patrné, že specifická řezná sílaje ovlivněna tloušťkou třísky, tj. čím větší tloušťka třísky, tím menší je specifická síla, tedy odpor na břit 4. Tato veličina, pokud by byla znásobená celkovou šířkou třísky L2 - celková délka řezné hrany 6, by určila absolutní řeznou sílu zatěžující jeden zub. Tento poznatek umožnil navrhnout funkční nástroje v tomto řešení se štíhlostním poměrem L/D=5.

Disciplína vyřezávaní výrobků a jejich polotvarů z plného materiálu otevírá další neméně vážný problém, a to odstraňování třísek z místa řezu úzké drážky 3. Za samozřejmost se pokládá vnitřní přívod chladicí kapaliny či vzduchu. Mikrogeometrie navrhovaných nástrojů je založená na tvaru třísek, které nemají sklony ve váznutí v drážce 3 i při častých změnách směru křivkových trajektoriích dráhy nástroje.

Na obr. 1 je znázorněný postup vyřezávání konkrétního ozubeného pastorku modulu M 4,5; Z 15 a šířce 30 mm. Tento pastorek by bylo možno bez dalších úprav namontovat do méně náročného ozubeného převodu. Pastorek byl obroben na tříosé CNC frézce, nástrojem dle tohoto návrhu vynálezu o průměru j. D 6 mm, a řezné délce 31 mm. Výchozí materiál pastorku byla ocel 12050.

Celo frézy je opatřeno konkávním břitem 8 pro umožnění šikmého nebo šroubovitého zafrézování do plné hloubky vyřezávací drážky.

Podmínka funkčnosti bezpečného procesu vyřezávání je navrhnout pro každý obráběný materiál optimální parametry šířky a tloušťky třísky vzhledem k nutnosti bezpečného vyprazdňování zubové mezery, např. v oblasti paty zubu ozubeného kola. Jako další materiály byly testovány oceli ozn. 1.2312; 1.4301; 11370 s různou pevností a houževnatostí.

Průmyslová využitelnost

Vyřezávací stopková fréza podle tohoto technického řešení nalezne uplatnění zejména ve strojírenství, automobilovém a leteckém průmyslu a podobně.

Claims (2)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Vyřezávací stopková fréza obsahující upínací stopku (2) a sudý počet zubů/drážek, vyznačující se tím, že celková řezná délka řezné hrany (6) každého zubuje rozdělena mezerami (5) na jednotlivé 5 břity (4), které jsou stejně dlouhé jako mezery (5), a břity (4) na jednom zubu překrývají mezery (5) na následujícím zubu, přičemž v rovině (7), kolmé na osu frézy a vedené libovolným bodem hlavní části celkové délky řezné hrany (6) platí, že na jednom zubu je břit (4), a na zubu následujícím je mezera (5).
2. 2. Vyřezávací stopková fréza podle nároku 1, vyznačující se tím, že čelo frézy je opatřeno alespoň ίο jednoduchým konkávním břitem (8) pro umožnění šikmého nebo šroubovitého zafrézování do plné hloubky vyřezávací drážky.