PL191869B1

PL191869B1 - Wkładka tnąca do obrotowych narzędzi tnących

Info

Publication number: PL191869B1
Application number: PL347474A
Authority: PL
Inventors: Ingemar Qvarth
Original assignee: Sandvik Intellectual Property
Priority date: 1998-10-27
Filing date: 1999-10-25
Publication date: 2006-07-31
Also published as: CN1108219C; DE69922613T2; US6290436B1; DE69922613D1; SE514028C2; JP2000141122A; RU2221674C2; CN1324283A; PL347474A1; EP0997218A3; SE9803674L; WO2000024540A1; EP0997218B1; EP0997218A2; SE9803674D0

Abstract

1. Wkladka tnaca do obrotowych narzedzi tnacych, typu przewidzianego do obróbki skrawaniem metali z jednocze- snym lamaniem wiórów, przy czym narzedzia tnace zawie- raja czesc z gniazdem otwierajacym sie promieniowo na zewnatrz, przeznaczonym do pomieszczenia w nim wkladki tnacej, oraz wkladke tnaca ograniczona przez górny bok, wpoblizu którego jest/sa, jedna lub wiecej, krawedzie tnace, przez przeciwlegly dolny bok i przez jedna, lub wiecej, powierzchnie przylozenia rozciagajaca sie pomie- dzy górnym bokiem i dolnym bokiem, i ta wkladka tnaca jest przeznaczona do mocowania jej w gniezdzie za pomo- ca elementu dociskajacego, który moze byc dociskany do górnego boku, a w dolnym boku jest uformowana wneka, i/lub element wystajacy, dla wspólpracy z odpowiednim elementem wystajacym, i/lub wneka, znajdujacymi sie wwymienionej czesci narzedzia, znamienna tym, ze element wystajacy (19) jest mniejszy, we wszystkie strony, niz wneka (18), tak ze w normalnych warunkach on nie wspóldziala mechanicznie w sposób aktywny z wnetrzem wneki, przy czym w górnym boku (12) jest przewidziane wglebienie w postaci rowka (16) o przekroju poprzecznym w ksztalcie litery V, posiadajace plaskie powierzchnie stopek (17, 17'), przeznaczone do wkladania w nie wystepu (20), o przekroju poprzecznym uformowanym w ksztalt klina, znajdujacego sie na elemencie dociskajacym. PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest wkładka tnąca do obrotowych narzędzi tnących. Wynalazek ten odnosi się do wkładki tnącej przeznaczonej do obrotowych narzędzi tnących, typu przewidzianego do obróbki skrawaniem metali z jednoczesnym łamaniem wiórów, przy czym narzędzia tnące zawierają część z gniazdem otwierającym się promieniowo na zewnątrz, przeznaczonym do pomieszczenia wnim wkładki tnącej, oraz wkładkę tnącą ograniczoną przez górny bok, w pobliżu którego jest/są, jedna lub więcej, krawędzie tnące, przez przeciwległy dolny bok i przez jedną, lub więcej, powierzchnię przyłożenia rozciągającą się pomiędzy górnym bokiem i dolnym bokiem, i ta wkładka tnąca jest przeznaczona do mocowania jej w gnieździe za pomocą elementu dociskającego, który może być dociskany do górnego boku, a w dolnym boku jest uformowana wnęka, i/lub element wystający, dla współpracy z odpowiednim elementem wystającym, i/lub wnęką, znajdującym się w wymienionej części narzędzia.

W technice obróbki skrawaniem z jednoczesnym łamaniem wiórów, przy użyciu obracających się narzędzi tnących, istnieje tendencja rozwojowa dążąca do umożliwienia napędzania narzędzi z bardzo wysokimi prędkościami obrotowymi, a dokładniej, tendencja zmierzająca do obniżenia do minimum czasu wymaganego przy różnych operacjach obróbki skrawaniem. Zatem, w kołach profesjonalnych, liczy się na napędzanie, na przykład głowic frezowych, wierteł i tym podobnych, z szybkościami obrotowymi aż do zakresu od 20000 do 30000 obrotów na minutę. W nowoczesnych narzędziach tnących jako elementów skrawających używa się wymiennych wkładek tnących wykonywanych z ekstremalnie twardych i odpornych na ścieranie materiałów, takich jak węgliki spiekane, ceramika, lub inne kompozycje, na przykład inkluzje diamentowe lub kryształów azotku boru krystalizującego w sieci przestrzennej regularnej. Takie wkładki tnące, na przykład w narzędziach frezarskich, są często trzymane w miejscu przez elementy zaciskające, głównie kliny, zamiast przez śruby. W przypadkach, kiedy wkładka tnąca jest montowana w gnieździe otwierającym się promieniowo na zewnątrz (to jest, gdy używa się jej do frezowania czołowego prostokątnego występu, lub do frezowania powierzchni czołowej), to wtedy, kiedykolwiek narzędzie jest napędzane z wysoką prędkością obrotową, wkładki tnące wykazują ukryte ryzyko niebezpieczeństwa, spowodowane wzrastającymi siłami odśrodkowymi.

Niniejszy wynalazek stawia sobie za cel usunięcie wspominanego wyżej ryzyka, oraz utworzenie wkładki tnącej, która niezawodnie jest powstrzymywana w pomocniczym gnieździe, nawet jeśli takie ekstremalne warunki stwarzałyby tendencję do przemieszczenia się jej na zewnątrz w kierunku promieniowym, względem gniazda i elementu zaciskającego. Dalszym celem jest utworzenie wkładki tnącej, która może być wykonywana z twardych i czasami kruchych materiałów, bez nieustannego ryzyka pękania, jeżeli byłaby ona poddawana nie tylko siłom odśrodkowym, ale także dużym siłom odkształcającym pochodzącym od elementu zaciskającego. Celem jest także utworzenie wkładki tnącej o prostym kształcie geometrycznym, który umożliwia racjonalną produkcję konwencjonalnymi metodami wytwarzania.

W dokumencie US-A-5 658 101 jest ujawnione narzędzie frezarskie nadające się do obróbki skrawaniem drewna lub podobnych materiałów, które to narzędzie zawiera pewną ilość cienkich, nadających się do ostrzenia, stalowych ostrzy wyposażonych w krawędzie tnące, które to ostrza są zaciskane pomiędzy płytą podpierającą z jednej strony, a elementem zaciskającym w formie płyty dociskowej, którą można dociskać do ostrza za pomocą śruby, z drugiej strony. Ostrze z krawędzią tnącą jest wyposażone w przelotowy otwór, w którym jest umieszczony element wtykowy w kształcie krótkiej wtyczki, połączony z płytą podpierającą. Jednakże, w tamtym przypadku otwór jest przelotowym otworem, czyli jest to coś, co osłabiłoby w sposób nie do przyjęcia wkładkę tnącą przeznaczoną do skrawania metalu, bowiem wymieniona wkładka w praktyce jest takiego rodzaju, że z jednej strony jest stosunkowo niewielka, a z drugiej strony jest wykonywana z materiałów, które są mniej zwarte niż stal.

Dokument US 4 396 315 ujawnia wkładkę tnącą, która na stronie górnej, zwróconej w kierunku klina zaciskającego, zupełnie nie wykazuje żadnego zagłębienia, i która na stronie dolnej prezentuje stożkowo ukształtowaną wnękę do wkładania w nią śruby mocującej przeznaczonej do tego by tę śrubę dociskać dopóki nie dosięgnie dolnej części stożkowej wnęki. Zadaniem tej śruby mocującej jest pozycjonowanie wkładki tnącej, nawet po powtarzanym szlifowaniu krawędzi wkładki tnącej. W rezultacie wkręcona śruba, w dół we wnękę, czyli śruba w stanie czynnym, mierzona we wszystkie strony, nie będzie mniejsza niż wnętrze wnęki, tak jak niniejszy wynalazek tego wymaga.

Dokument US 5 558 142 ujawnia wkładkę tnącą, która na stronie górnej ma wgłębienie współpracujące z występem znajdującym się na klinie zaciskającym. Ta wnęka nie posiada jednak kształtu

PL 191 869 B1 litery V w przekroju poprzecznym. Występ też nie jest ukształtowany klinowo, tak by współpracował z pochylającą się powierzchnią stopki, w sposób wymagany przez niniejszy wynalazek.

Wkładka tnąca do obrotowych narzędzi tnących, typu przewidzianego do obróbki skrawaniem metali z jednoczesnym łamaniem wiórów, przy czym narzędzia tnące zawierają część z gniazdem otwierającym się promieniowo na zewnątrz, przeznaczonym do pomieszczenia w nim wkładki tnącej, oraz wkładkę tnącą ograniczoną przez górny bok, w pobliżu którego jest/są, jedna lub więcej, krawędzie tnące, przez przeciwległy dolny bok i przez jedną, lub więcej, powierzchnię przyłożenia rozciągającą się pomiędzy górnym bokiem i dolnym bokiem, i ta wkładka tnąca jest przeznaczona do mocowania jej w gnieździe za pomocą elementu dociskającego, który może być dociskany do górnego boku, aw dolnym boku jest uformowana wnęka i/lub element wystający, dla współpracy z odpowiednim elementem wystającym i/lub wnęką, znajdującymi się w wymienionej części narzędzia, według wynalazku charakteryzuje się tym, że element wystający jest mniejszy, we wszystkie strony, niż wnęka, tak że w normalnych warunkach on nie współdziała mechanicznie w sposób aktywny z wnętrzem wnęki, przy czym w górnym boku jest przewidziane wgłębienie w postaci rowka o przekroju poprzecznym w kształcie litery V, posiadające płaskie powierzchnie stopek, przeznaczone do wkładania w nie występu, o przekroju poprzecznym uformowanym w kształt klina, znajdującego się na elemencie dociskającym.

Kąt pomiędzy powierzchniami stopek rowka zawiera się w przedziale od 160° do 170°.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia rozwinięty widok perspektywiczny, pokazujący część narzędzia frezarskiego, a w szczególności narzędzia do czołowego frezowania prostokątnego występu, które posiada pewną ilość kaset i uzupełniających je wkładek tnących, wykonanych według wynalazku, fig. 2 - widok perspektywiczny pojedynczej wkładki tnącej według wynalazku, fig. 3 - widok rzutu poziomego z góry, wkładki tnącej według fig. 2, fig.4 - widok rzutu poziomego od spodu tej samej wkładki tnącej, fig. 5 częściowy schematyczny widok boczny przedstawiający kasetę, wkładkę tnącą i klin zaciskający, w pierwszej fazie działania, fig. 6 - widok boczny, odpowiadający widokowi z fig. 5, przedstawiający te same części składowe w drugiej fazie działania, a fig. 7 - trzeci widok boczny przedstawiający trzecią fazę działania.

Na figurze 1 przedstawiono korpus 1 głowicy frezowej, który ma zdolność obracania się wokół środkowej osi geometrycznej (nie pokazana), a dokładniej, obracania się w kierunku strzałki A. Wnęki 3, otwarte w kierunku promieniowym na zewnątrz, do umieszczania w nich kasety 4, dwóch klinów zaciskających 5, 5a, oraz wkładki tnącej 6, są według wynalazku wykonane w obrzeżnej powierzchni obwiedniowej 2. Dwa kliny zaciskające 5, 5a współpracują ze śrubami 7, które mają podwójny gwint, przy czym jeden z gwintów ma zdolność zaciskania się w otworze 8 znajdującym się w dnie wnęki 3, a drugi w gwintowanym przelotowym otworze 9 znajdującym się w klinie zaciskającym. Kaseta 4posiada ząbkowanie 10, które zazębia się z odpowiadającym mu ząbkowaniem 10a znajdującym się na tylnej ściance poszczególnej wnęki. Na głównej stronie kasety jest tworzone gniazdo 11 służące do pomieszczenia wkładki tnącej 6. Zadaniem klina zaciskającego 5a jest tylko zaciskanie kasety 4, podczas gdy zadaniem klina zaciskającego 5 jest z jednej strony przyczynianie się do zaciskania kasety, a z drugiej strony także zaciskanie wkładki tnącej 6 w gnieździe 11.

Teraz odnosimy się do figur od 2 do 4, gdzie można zobaczyć, że wkładka tnąca 6 jest ograniczona przez górny bok 12, dolny bok 13, oraz jedną lub kilka powierzchni przyłożenia 14 przylegających do brzegów lub krawędzi tnących 15.

Według wynalazku, w górnym boku 12 wkładki tnącej jest przewidziane pierwsze wgłębienie, w postaci rowka 16 o przekroju poprzecznym w kształcie litery V, który to rowek, według tego przykładu, rozciąga się pomiędzy przeciwległymi końcami wkładki tnącej. Możliwe jest jednak również formowanie wgłębienia o długości, która jest mniejsza niż długość wkładki tnącej, wgłębienia w całości otoczonego przez płaski górny bok lub powierzchnię 12. Rowek 16 jest ograniczony przez dwie płaskie powierzchnie stopek 17, 17'. Według przedstawionego przykładu kąt pomiędzy tymi powierzchniami stopek jest 164°. W praktyce kąt ten może się zmieniać, ale powinien się on zawierać wewnątrz przedziału od 160° do 170°. Należy także zauważyć, że rowek 16 rozciąga się pod pewnym ograniczonym kątem, do brzegów lub do krawędzi tnących 15. Według tego przykładu, kąt pochylenia pomiędzy rowkiem 16 i krawędziami 15 wynosi około 4,5°. Jakkolwiek kąt ten może się zmieniać w górę, a także i w dół, to jednak maksymalna wartość kąta pochylenia wynosi 45°.

W dolnej powierzchni 13 wkładki tnącej znajduje się wnęka 18, która korzystnie posiada podstawowy kształt stożka ściętego. Kiedy wkładka tnąca jest instalowana w gnieździe 11, wystający element 19 zazębia się we wnęce 18. Również wystający element 19 może korzystnie posiadać kształt stożka ściętego, chociaż ten element wystający jest mniejszy, we wszystkie strony, niż wnęka.

PL 191 869 B1

Inaczej mówiąc element wystający ma mniejszą średnicę i mniejszą wysokość niż wnęka 18. Dlatego, w normalnych warunkach, jest utworzona wolna szczelina pomiędzy zewnętrznymi powierzchniami elementu wystającego i wewnętrznymi powierzchniami wnęki 18. Wnęka 18 ma głębokość, która jako taka może się zmieniać, ale która w praktyce nie powinna przekraczać połowy grubości wkładki tnącej.

Na figurach od 5 do 7 są przedstawione trzy różne stany działania dla klina zaciskającego 5, którego zadaniem jest zaciskanie wkładki tnącej 6. Jak można zobaczyć na rysunku, klin zaciskający 5 ma występ 20 o przekroju poprzecznym w kształcie klina, którego zadaniem jest współpracować z wkładką tnącą.

Na figurze 5 klin zaciskający 5 jest przedstawiony w zewnętrznym końcowym położeniu, w którym nie występuje kontakt z kasetą 4, ani z wkładką tnącą 6. Na figurze 6 jest pokazane jak klin zaciskający został trochę wciągnięty we wnękę 3 za pomocą śruby 7.W tym stanie, kaseta 4jest zaciskana, ale nie jest zaciskana wkładka tnąca 6, więc występ 20 może swobodnie przechodzić w pewnej odległości od powierzchni stopki 17 rowka 16. Na figurze 7 klin zaciskający 5 jest przedstawiony w finalnym zaciśniętym stanie, w którym występ 20 wszedł w kontakt z powierzchnią stopki 17' i został do niej dociśnięty. W tym stanie wkładka tnąca jest zamocowana w gnieździe 11 kasety. Tym samym, na dwóch przeciwległych bokach wkładki tnącej, zostały utworzone mechaniczne złącza typu wtyk/gniazdo. Zatem, występ 20 tworzy element wtykowy, który wchodzi we wzajemną współpracę z wgłębieniem lub rowkiem 16 znajdującym się w górnym boku wkładki tnącej. Jednocześnie, element wystający 19 wchodzi we wzajemną współpracę z wnęką 18 znajdującą się w dolnym boku wkładki tnącej. Jednak, ponieważ element wystający 19 jest mniejszy niż wnęka 18, pomiędzy zewnętrznymi powierzchniami elementu wystającego i wewnętrznymi powierzchniami wnęki jest uformowana szczelina powietrzna 21. Oznacza to, że w normalnych warunkach element wystający nie jest aktywny, nie współpracuje mechanicznie z wnęką, i dlatego nie ma wpływu na możliwość dokładnego wpasowania wkładki tnącej w gniazdo. Tylko wtedy, jeżeli wkładka tnąca w ekstremalnych warunkach byłaby wystawiona na tak duże siły odśrodkowe, które stwarzałyby tendencję do przemieszczania się jej promieniowo na zewnątrz, względem klina zaciskającego i kasety, element wystający wszedłby w kontakt z wnętrzem wnęki i powstrzymał wkładkę tnącą, zapobiegając wyrzuceniu jej na zewnątrz z gniazda, w kierunku promieniowym.

Wynalazek nie ogranicza się wyłącznie do przykładu, jaki został opisany wyżej i przedstawiony na rysunku. A więc, gniazdo dla wkładki tnącej może być umieszczone na innej części obrotowego narzędzia tnącego, aniżeli w specjalnej kasecie takiego typu, jaki został zilustrowany w przykładzie na rysunku. Ponadto wkładka tnąca i gniazdo pomocnicze mogą być stosowane w innych obrotowych narzędziach tnących niż właśnie w głowicach frezowych. Dalej, do mocowania wkładki tnącej w gnieździe pomocniczym mogą być także stosowane inne rodzaje elementów zaciskających niż właśnie zaciskające kliny. W ramach wynalazku możliwe jest także stosowanie elementu wystającego, który może wchodzić we wzajemną współpracę z wnętrzem większej wnęki znajdującej się w kasecie lub części narzędzia, zamiast z wnęką znajdującą się w dolnym boku wkładki tnącej. Możliwe jest nawet ukształtowanie dolnego boku wkładki tnącej zarówno z wnęką jak i z elementem wystającym, służącymi do wchodzenia we wzajemną współpracę, odpowiednio, z elementem wystającym i z wnęką znajdującymi się na części narzędzia.

Claims

1. Wkładka tnąca do obrotowych narzędzi tnących, typu przewidzianego do obróbki skrawaniem metali z jednoczesnym łamaniem wiórów, przy czym narzędzia tnące zawierają część z gniazdem otwierającym się promieniowo na zewnątrz, przeznaczonym do pomieszczenia w nim wkładki tnącej, oraz wkładkę tnącą ograniczoną przez górny bok, w pobliżu którego jest/są, jedna lub więcej, krawędzie tnące, przez przeciwległy dolny bok i przez jedną, lub więcej, powierzchnię przyłożenia rozciągającą się pomiędzy górnym bokiem i dolnym bokiem, i ta wkładka tnąca jest przeznaczona do mocowania jej w gnieździe za pomocą elementu dociskającego, który może być dociskany do górnego boku, aw dolnym boku jest uformowana wnęka, i/lub element wystający, dla współpracy z odpowiednim elementem wystającym, i/lub wnęką, znajdującymi się w wymienionej części narzędzia, znamienna tym, że element wystający (19) jest mniejszy, we wszystkie strony, niż wnęka (18), tak że w normalnych warunkach on nie współdziała mechanicznie w sposób aktywny z wnętrzem wnęki, przy czym w górnym boku (12) jest przewidziane wgłębienie w postaci rowka (16) o przekroju poprzecznym

PL 191 869 B1 w kształcie litery V, posiadające płaskie powierzchnie stopek (17, 17'), przeznaczone do wkładania wnie występu (20), o przekroju poprzecznym uformowanym w kształt klina, znajdującego się na elemencie dociskającym.

2. Wkładka według zastrz. 1, znamienna tym, że kąt pomiędzy powierzchniami stopek (17, 17') rowka (16) zawiera się w przedziale od 160° do 170°.