PL195891B1 - Wymienna wkładka skrawająca do frezów - Google Patents

Abstract

1. Wymienna wkladka skrawajaca do frezów, znamienna tym, ze ma: - górna powierzchnie (12), dolna powierzchnie (14) i M zasadniczo identycznych bocznych powierzchni (16), umie- szczonych pomiedzy powierzchniami dolna (14) i górna (12), a górna powierzchnia (16) ma w widoku wkladki skrawajacej z góry ksztalt M - bocznego wielokata; - boczne powierzchnie (16) umieszczone pomiedzy dwoma naroznymi powierzchniami bocznymi (18); - boczne powierzchnie (16) odchylone na zewnatrz od powierzchni dolnej (14) w kierunku powierzchni górnej (12) i przecinajace sie z górna powierzchnia (12) na krawedzi skrawajacej (20), a ta krawedz skrawajaca (20) rozciaga sie pomiedzy dwoma krawedziami naroznymi (22) i jest zasadni- czo równolegla do dolnej powierzchni (14); - krawedzie skrawajace (20) majace pierwotna krawedz skrawajaca (26) znajdujaca sie pomiedzy dwoma dodatko- wymi krawedziami skrawajacymi (24), z których kazda przy- lega z kolei do krawedzi naroznej (22); - boczne powierzchnie (16) utworzone przez przynajm- niej dwie powierzchnie skladowe, pierwsza powierzchnie przylozenia (34), przylegajaca do pierwotnej krawedzi skra- wajacej (26) i druga powierzchnie przylozenia (36), laczaca sie z pierwsza powierzchnia przylozenia (34) na linii granicz- nej (38), która przecina sie z górna powierzchnia (12) na dwóch dodatkowych krawedziach skrawajacych (24);……….. PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest wymienna wkładka skrawająca do frezów, o kwadratowym kształcie w widoku z góry, z czterema krawędziami skrawającymi, przeznaczona do mocowania w składanych frezach do obróbki rowków, lub do lewostronnego i prawostronnego frezowania prostopadłych powierzchni narożnych w metalowym przedmiocie obrabianym.

W dotychczas stosowanych frezach, mających kwadratowe wymienne wkładki skrawające, do frezowania prostopadłych powierzchni narożnych w metalowym przedmiocie obrabianym, wkładki skrawające są na ogół montowane tak, że płaszczyzna odniesienia uformowana przez cztery krawędzie skrawające tworzy ujemny promieniowy kąt natarcia i dodatni osiowy kąt natarcia. Wkładka ma główną krawędź skrawającą do frezowania prostopadłej powierzchni narożnej, lub występu i poprzeczną wtórną krawędź skrawającą, która na ogół zawiera dwa odcinki, odcinek przylegający do głównej krawędzi skrawającej, która jest dodatkową wygładzającą krawędzią skrawająca (nazywaną wycieraczką), do wykonania gładkiej powierzchni podstawy występu i odcinek nie biorący udziału w skrawaniu. Wkładka skrawająca jest tak skonstruowana i montowana we frezach, aby był utworzony mały prześwit pomiędzy nie biorącym udziału w skrawaniu odcinkiem krawędzi skrawającej i powierzchnią podstawy występu.

Ponieważ wkładka skrawająca jest montowana z dodatnim osiowym kątem natarcia, jest korzystnie, aby miała dodatnią geometrię ostrzy, dla zabezpieczenia prześwitu pomiędzy powierzchnią podstawy występu i przylegającą do niej boczną powierzchnią wkładki. Wkładka skrawająca zamontowana we frezie w opisany sposób, będzie miała stosunkowo mały kąt ostrza krawędzi skrawającej iduży promieniowy kąt przyłożenia. Następstwem tego jest narażenie wkładki skrawającej na pękanie w obszarze krawędzi skrawającej, a podczas skrawania frez może także wpadać w drgania. Osiągi wkładki skrawającej mogą być poprawione, gdy prześwit pomiędzy przedmiotem obrabianym i boczną powierzchnią wkładki przylegającą do przedmiotu obrabianego zostanie zmniejszony w obszarze głównej krawędzi skrawającej, lecz nie będzie zmniejszony w rejonie dodatkowej krawędzi skrawającej.

Przedmiotem wynalazku są wymienne wkładki skrawające do frezów o kwadratowym kształcie, z czterema krawędziami skrawającymi, które mogą być użyte do prawostronnego i lewostronnego frezowania. Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych AP nr U.S. Patent No. 5,951,212, znana jest taka wkładka skrawająca, jednak nie daje ona poprawy osiągów w opisany sposób.

Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji kwadratowej wkładki skrawającej z czterema krawędziami skrawającymi, która może być użyta zarówno do prawostronnego jak i lewostronnego frezowania i umożliwi eliminację niedogodności dotychczasowych rozwiązań a także poprawi jej osiągi.

Cel ten zrealizowano przez opracowanie konstrukcji wymiennej wkładki skrawającej według wynalazku, przeznaczonej do zastosowania w składanych frezach, która charakteryzuje się tym, że jest wyposażona w:

- górną powierzchnię, dolną powierzchnię i M zasadniczo identycznych bocznych powierzchni, umieszczonych pomiędzy powierzchniami dolną i górną. Górna powierzchnia ma w widoku wkładki skrawającej z góry kształt M - bocznego wielokąta;

- boczne powierzchnie umieszczone pomiędzy dwoma narożnymi powierzchniami bocznymi;

- boczne powierzchnie nachylone na zewnątrz od powierzchni dolnej w kierunku powierzchni górnej i przecinające się z nią na krawędzi skrawającej, która rozciąga się pomiędzy dwoma krawędziami narożnymi i jest równoległa do dolnej powierzchni;

- krawędzie skrawające, mające pierwotną krawędź skrawającą umieszczoną pomiędzy dwoma dodatkowymi krawędziami skrawającymi, z których każda przylega z kolei do krawędzi narożnej;

- boczne powierzchnie, utworzone przez przynajmniej dwie powierzchnie składowe, pierwszą powierzchnię przyłożenia, przylegającą do pierwotnej krawędzi skrawającej i drugą powierzchnię przyłożenia, łączącą się z nią na linii granicznej. Boczne części tej linii przecinają się z górną powierzchnią na dwóch dodatkowych powierzchniach skrawających.

W tym opisie M jest ilością powierzchni bocznych wkładki, będącą wielokrotnością liczby cztery, a W - wymiarem szerokości pierwszej powierzchni przyłożenia, mierzonym prostopadle do krawędzi skrawającej, który ma minimalną wartość w pobliżu dodatkowych krawędzi skrawających i maksymalną wartość w obszarze środkowym pierwotnej krawędzi skrawającej.

Pierwsza powierzchnia przyłożenia tworzy pierwszy nie zerowy kąt przyłożenia z linią prostopadłą do płaszczyzny odniesienia, obejmującej wszystkie krawędzie skrawające, związaną z każdą powierzchnią boczną. Druga powierzchnia przyłożenia tworzy w obszarze obu krawędzi skrawających,

PL 195 891 B1 pierwotnej i dodatkowych, drugi nie zerowy kąt przyłożenia, przy czym drugi kąt przyłożenia jest większy niż pierwszy kąt przyłożenia.

Linia graniczna każdej powierzchni bocznej zawiera dwa równe, proste odcinki linii granicznej, łączące się na środku powierzchni bocznej.

Druga powierzchnia przyłożenia złożona jest z dwóch jednakowych tworzących ją powierzchni, łączących się na środku tej powierzchni.

Każda z dwóch składowych powierzchni przyłożenia jest korzystnie odchylona na zewnątrz od narożnych powierzchni bocznych, w kierunku środka tej bocznej powierzchni.

Korzystnie jest, gdy pierwsza powierzchnia przyłożenia jest oszlifowana.

Jest również korzystnie, gdy obydwie drugie powierzchnie przyłożenia są oszlifowane.

Korzystnie jest, aby druga powierzchnia przyłożenia miała centralnie umieszczone wgłębienie.

Wkładka skrawająca według wynalazku ma przelotowy otwór, przechodzący przez górną i dolną powierzchnię.

Wkładka skrawająca korzystnie ma korpus wykonany ze sprasowanych i spieczonych proszków.

Zgodnie z zalecanym wykonaniem wynalazku, M jest równe cztery.

Zgodnie z innym rozwiązaniem konstrukcyjnym wynalazku, druga powierzchnia przyłożenia ma w środkowym obszarze wykonane wgłębienie.

Wymienna wkładka skrawająca do frezów według wynalazku jest uwidoczniona w przykładowym rozwiązaniu konstrukcyjnym na rysunku, na którym:

fig. 1 - przedstawia wkładkę skrawającą według wynalazku - w widoku perspektywicznym;

fig. 2 - przedstawia wkładkę skrawającą z fig. 1 - w widoku bocznym;

fig. 3 - przedstawia wkładkę skrawającą z fig. 1 - w widoku z góry;

fig. 4 - przedstawia fragment wkładki skrawającej - w przekroju poprzecznym wzdłuż linii IV-IV na fig. 3;

fig. 5 - przedstawia fragment wkładki skrawającej - w przekroju poprzecznym wzdłuż linii V-V na fig. 3;

fig. 6 - przedstawia inne rozwiązanie konstrukcyjne wkładki skrawającej według wynalazku, z wgłębieniami w środkowym obszarze każdej drugiej powierzchni przyłożenia;

fig. 7 - przedstawia składany frez do wykonywania rowków z zamocowanymi wkładkami skrawającymi według wynalazku;

fig. 8 - przedstawia składany frez czołowy z zamocowanymi wkładkami skrawającymi według wynalazku.

Wymienna wkładka skrawająca 10 według wynalazku, przedstawiona na fig. 1 do 3, ma górną powierzchnię 12, dolną powierzchnię 14 i cztery zasadniczo identyczne powierzchnie 16, umieszczone pomiędzy dolną powierzchnią 14 i górną powierzchnią 12. Korzystnie jest, gdy korpus wkładki skrawającej jest wykonywany przez sprasowanie i spiekanie proszków.

Figura 3 przedstawia górną powierzchnię 12 wkładki skrawającej, mającej kształt kwadratu. Każda boczna powierzchnia 16 jest umieszczona pomiędzy dwoma narożnymi powierzchniami bocznymi 18. Powierzchnie te są zaokrąglone i mają maksymalny promień zaokrąglenia w pobliżu górnej powierzchni 12, który zmniejsza się do minimalnego promienia zaokrąglenia w pobliżu dolnej powierzchni 14. Wszystkie boczne powierzchnie 18 są odchylone zewnętrznie, od dolnej powierzchni 14 w kierunku górnej powierzchni 12 i przecinają się z górną powierzchnią 12 na krawędzi skrawającej 20. Przedstawiona na fig.1 i 2, wkładka skrawająca 10 ma dodatnią geometrię ostrzy i każda boczna powierzchnia 16 tworzy ostry kąt ostrza b z nachyloną powierzchnią natarcia 28, będącą częścią górnej powierzchni 12 wkładki skrawającej 10. Zgodnie z wynalazkiem kąt b przyjmuje dwie wartości b1 i b 2. Każda krawędź skrawająca 20 jest równoległa do dolnej powierzchni 14 i rozciąga się pomiędzy dwoma zaokrąglonymi krawędziami skrawającymi 22. Krawędź skrawająca 20 zawiera dwie, przylegające do narożnych krawędzi 22, dodatkowe wygładzające krawędzie skrawające 24 (tzw. „wycieraczki) i pierwotną krawędź skrawającą 26, rozciągającą się pomiędzy dwoma dodatkowymi krawędziami skrawającymi 24. Górna powierzchnia wkładki 12 zawiera powierzchnię natarcia i łamania wiórów 28 nachyloną do wewnątrz wkładki, od krawędzi skrawającej 20, dwóch dodatkowych krawędzi skrawających 24 i narożnych krawędzi skrawających 22, w kierunku obszaru środkowego 30 tej powierzchni. Pierwotna krawędź skrawająca 26, dodatkowe krawędzie skrawające 24 i narożne krawędzie skrawające 22, mają możliwość skrawania i przez to cały obwód górnej powierzchni 12 tworzy ciągłą krawędź skrawającą, od której powierzchnia natarcia i łamania wiórów 28 jest nachylona do dołu i do wewnątrz. Wkładka skrawająca 10 ma przelotowy otwór 32, przechodzący przez obszar

PL 195 891 B1 środkowy 30 górnej powierzchni 12 i przez dolną powierzchnię 14, przeznaczony do przejścia śruby mocującej wkładkę skrawającą w gnieździe narzędzia skrawającego, tzn. frezu lub głowicy frezowej.

Celem wzmocnienia wkładki skrawającej 10 w rejonie pierwotnej krawędzi skrawającej 26, każda boczna powierzchnia 16 jest podzielona na dwie tworzące ją powierzchnie, pierwszą powierzchnię przyłożenia 34, przylegającą do pierwotnej krawędzi skrawającej 26 i drugą powierzchnię przyłożenia 36, stykającą się z pierwszą na linii granicznej 38. Druga powierzchnia przyłożenia 36 przecina górną powierzchnię 12 wkładki na dwóch dodatkowych krawędziach skrawających 24, znajdujących się po każdej stronie pierwotnej krawędzi skrawającej 26.

Pierwsza powierzchnia przyłożenia 34 ma wymiar szerokości W, mierzony poprzecznie do krawędzi skrawającej 20, który zgodnie z pierwszym aspektem wynalazku, ma minimalną wartość w pobliżu dwóch dodatkowych krawędzi skrawających 24 i maksymalną wartość w środkowym obszarze 40 krawędzi skrawającej 20. Przy takiej konstrukcji, przedstawionej na fig. 1, 2 i 6, pierwsza powierzchnia przyłożenia 34 ma kształt trójkąta. Wkładka skrawająca 10 jest symetryczna, co umożliwia użycie jej zarówno jako prawostronnej jak i lewostronnej wkładki skrawającej.

Drugi aspekt wynalazku dotyczy kątów przyłożenia, lub prześwitu, bocznych powierzchni 16 wkładki skrawającej 10.W opisie i zastrzeżeniach, określona jest płaszczyzna odniesienia P zawierająca krawędź skrawającą 20, związaną z każdą boczną powierzchnią 16. Ponieważ każda krawędź skrawająca 20 jest równoległa do dolnej powierzchni wkładki 14, płaszczyzna odniesienia P jest także równoległa do tej powierzchni. Zgodnie z drugim aspektem wynalazku, pierwsza powierzchnia przyłożenia 34 tworzy pierwszy kąt przyłożenia a1 z linią N prostopadłą do płaszczyzny odniesienia P, a druga powierzchnia przyłożenia 36 tworzy w rejonie dodatkowych krawędzi skrawających 24, drugi kąt przyłożenia a2, przy czym kąt przyłożenia a2 jest większy niż pierwszy kąt przyłożenia a1. Jak przedstawiają fig. 4 i 5, zgodnie z tym aspektem wynalazku, kąt ostrza b1 w rejonie pierwotnej krawędzi skrawającej 26 jest większy niż kąt ostrza b2 w rejonie dodatkowych krawędzi skrawających 24. Obecność pierwszej powierzchni przyłożenia 34 wyraźnie wzmacnia wkładkę skrawającą 10 w rejonie pierwotnej krawędzi skrawającej 26, dzięki zwiększeniu kąta ostrza. W typowym, ale nie wiążącym przykładzie, a2 = 14° i a1 = 8°, przez co zwiększenie prześwitu na pierwotnej krawędzi skrawającej 26 o 6° jednocześnie wzmacnia wkładkę skrawającą 10, przez zwiększenie kąta ostrza wzdłuż pierwotnej krawędzi skrawającej 26.

Linia graniczna 38 każdej bocznej powierzchni 16 zawiera dwa równe odcinki linii granicznej 38a i 38b, spotykające się w środkowym rejonie 42, bocznej powierzchni 16. Zgodnie z zalecanym rozwiązaniem konstrukcyjnym wynalazku, odcinki linii granicznej 38a i 38b są liniami prostymi. Podobnie powierzchnia przyłożenia 36 zawiera dwie jednakowe, tworzące ją powierzchnie przyłożenia 36a i 36b, łączące się w środkowym obszarze 42 bocznej powierzchni 16. Każda z tych dwóch powierzchni 36a, 36b jest odchylona zewnętrznie od przylegających narożnych powierzchni bocznych 18, w kierunku obszaru środkowego 42 bocznej powierzchni 16, gdzie łączą się one ze sobą.

Pomimo że dla wielu celów będzie wystarczało produkowanie wkładek skrawających przedstawionych na fig. 1 do 5, tylko przez prasowanie i spiekanie, bez dalszej obróbki, to większą dokładność wykonania można osiągnąć przez oszlifowanie niektórych powierzchni. Jeżeli jest ona wymagana, pierwsza powierzchnia przyłożenia 34 będzie powierzchnią oszlifowaną. Jeżeli będzie to także wymagane, dwie powierzchnie przyłożenia 36a i 36b będą również powierzchniami oszlifowanymi.

Figura 6 przedstawia inne rozwiązanie konstrukcyjne wkładki skrawającej 10 według wynalazku, w którym każda, druga powierzchnia przyłożenia 36 ma wykonane wgłębienie 44 umieszczone wjej środkowym obszarze. Każda połówka powierzchni przyłożenia 36a i 36b jest podzielona na dwa obszary, górny obszar 46a i 46b i dolny obszar 48a i 48b. Dolne obszary 48a i 48b każdej z tych powierzchni 36a i 36b, są odchylone na zewnątrz od przylegających narożnych powierzchni bocznych 18 w kierunku wgłębienia 44. Górne, tak samo nachylone, obszary 46a, 46b tych dwóch części powierzchni przyłożenia 36a i 36b łączą się w górnym obszarze 50 bocznej powierzchni 16 powyżej wgłębienia 44.

Figury 7 i 8, przedstawiają korzystne zastosowanie wkładek skrawających 10 według wynalazku. Fig. 7 przedstawia składany frez do rowków 52,w którym pokazano tylko trzy identyczne, promieniowo zamontowane wkładki skrawające 10 (10', 10). Wkładki skrawające 10są montowane zarówno jako wkładki lewostronne 10' jak i wkładki prawostronne 10. Wkładki skrawające 10 montowane jako

PL 195 891 B1 wkładki lewostronne 10', mają pracującą dodatkową krawędź skrawającą 24', przybliżoną do jednej powierzchni czołowej 53a frezu do rowków 52, a wkładki skrawające montowane jako prawostronne 10, mają pracującą dodatkową krawędź skrawającą 24 przybliżoną do drugiej powierzchni czołowej tego frezu 53b.

Figura 8 przedstawia składany frez czołowy 54 do prawostronnego frezowania przedmiotu obrabianego, z zamocowanymi wkładkami skrawającymi 10 według wynalazku. W podobny sposób, wkładki skrawające 10, zgodnie z wynalazkiem mogą być użyte we frezach czołowych do lewostronnego frezowania przedmiotu obrabianego.

Ponieważ wynalazek został opisany tylko przykładowo, z ograniczonym zakresem szczegółów konstrukcyjnych, jest zrozumiałe, że mogą być dokonywane modyfikacje i zmiany, bez naruszenia istoty i zakresu wynalazku, jak to zostało zastrzeżone. Na przykład, wynalazek został opisany na przykładzie wkładki skrawającej 10, która w widoku z góry jest kwadratowa. Zastosowanie wynalazku nie jest niczym ograniczone tylko do kwadratowych wkładek skrawających. Jest zrozumiałe, że wynalazek dotyczy również wkładki skrawającej, która w widoku z góry ma kształt np. ośmiokąta, lub ogólnie kształt M - bocznego wielokąta, gdzie M jest ilością powierzchni bocznych wkładki, będącą wielokrotnością liczby cztery.

Claims (11)

1. Wymienna wkładka skrawająca do frezów, znamienna tym, że ma:

- górną powierzchnię (12), dolną powierzchnię (14) i M zasadniczo identycznych bocznych powierzchni (16), umieszczonych pomiędzy powierzchniami dolną (14) i górną (12), a górna powierzchnia (16) ma w widoku wkładki skrawającej z góry kształt M - bocznego wielokąta;

- boczne powierzchnie (16) umieszczone pomiędzy dwoma narożnymi powierzchniami bocznymi (18);

- boczne powierzchnie (16) odchylone na zewnątrz od powierzchni dolnej (14) w kierunku powierzchni górnej (12) i przecinające się z górną powierzchnią (12) na krawędzi skrawającej (20), a ta krawędź skrawająca (20) rozciąga się pomiędzy dwoma krawędziami narożnymi (22) i jest zasadniczo równoległa do dolnej powierzchni (14);

- krawędzie skrawające (20) mające pierwotną krawędź skrawającą (26), znajdującą się pomiędzy dwoma dodatkowymi krawędziami skrawającymi (24), z których każda przylega z kolei do krawędzi narożnej (22);

- boczne powierzchnie (16) utworzone przez przynajmniej dwie powierzchnie składowe, pierwszą powierzchnię przyłożenia (34), przylegającą do pierwotnej krawędzi skrawającej (26) i drugą powierzchnię przyłożenia (36), łączącą się z pierwszą powierzchnią przyłożenia (34) na linii granicznej (38), która przecina się z górną powierzchnią (12) na dwóch dodatkowych krawędziach skrawających (24); gdzie (M) jest ilością powierzchni bocznych wkładki, będącą wielokrotnością liczby cztery, a (W) wymiarem szerokości pierwszej powierzchni przyłożenia (34), mierzonym prostopadle do krawędzi skrawającej (20), który ma minimalną wartość w pobliżu dwóch dodatkowych krawędzi skrawających (24) i maksymalną wartość w obszarze środkowym (40) krawędzi skrawającej (20).

2. Wkładka według zastrz. 1, znamienna tym, że pierwsza powierzchnia przyłożenia (34) tworzy pierwszy nie zerowy kąt przyłożenia ( a1) z linią prostopadłą do powierzchni odniesienia (P), obejmującej wszystkie krawędzie skrawające, związane z każdą powierzchnią boczną (16) i drugą powierzchnię przyłożenia (36), która tworzy w obszarze pierwszej i drugiej dodatkowej krawędzi skrawającej (24), drugi nie zerowy kąt przyłożenia ( a2), przy czym drugi kąt przyłożenia (a2) jest większy niż pierwszy kąt przyłożenia (a1).

3. Wkładka według zastrz. 2, znamienna tym, że linia graniczna (38) każdej powierzchni bocznej (16) zawiera dwa w zasadzie równe, proste odcinki linii granicznej (38a) i (38b), łączące się w środkowym obszarze (42) powierzchni bocznej (16).

4. Wkładka według zastrz. 3, znamienna tym, że druga powierzchnia przyłożenia (36) złożona jest z dwóch jednakowych, tworzących ją powierzchni przyłożenia (36a) i (36b), łączących się w środkowym obszarze (42) bocznej powierzchni (16).

5. Wkładka według zastrz. 4, znamienna tym, że każda z dwóch powierzchni przyłożenia (36a) i (36b) odchyla się na zewnątrz od narożnych bocznych powierzchni (18), w kierunku obszaru środkowego (42) bocznej powierzchni (16).

PL 195 891 B1

6. Wkładka według zastrz. 3, znamienna tym, że pierwsza powierzchnia przyłożenia (34) jest oszlifowana.

7. Wkładka według zastrz. 6, znamienna tym, że obydwie powierzchnie przyłożenia (36a) i (36b) są oszlifowane.

8. Wkładka według zastrz. 2, znamienna tym, że ma w środkowym obszarze (30) przelotowy otwór (32), przechodzący przez górną powierzchnię (12) i dolną powierzchnię (14) wkładki (10).

9. Wkładka według zastrz. 2, znamienna tym, że wkładka skrawająca ma korpus wykonany ze sprasowanych i spieczonych proszków.

10. Wkładka według zastrz. 2, znamienna tym, że M jest równe cztery.

11. Wkładka według zastrz. 1, albo zastrz. 2, albo zastrz. 3, albo zastrz. 4, albo zastrz. 5, albo zastrz. 6, albo zastrz. 7, albo zastrz. 8, albo zastrz. 9, albo zastrz. 10, znamienna tym, że druga powierzchnia przyłożenia (36) ma centralnie umieszczone wgłębienie (44).