PL248076B1 - Frez walcowo-czołowy - Google Patents

Abstract

Frez walcowo-czołowy posiadający część chwytową (1) walcową oraz część roboczą (2) z ostrzami (3) ukształtowanymi śrubowo, przy czym w części roboczej (2) znajdują się co najmniej trzy ostrza (3) skrawające, ukształtowane po linii śrubowej o kącie od 30° do 50°. Ostrza (3) w części roboczej walcowej (2) frezu posiadają stały kąt natarcia wynoszący od 10° do 15°, a powierzchnia przyłożenia składa się z łysinki będącej powierzchnią walcową o szerokości od 0,01 mm do 0,05 mm, mierzoną w płaszczyźnie prostopadłej do ostrza (3), przy czym szerokość łysinki wyznaczana jest od końca promienia zaokrąglenia ostrza (3) do początku pierwszego ścinu oraz z dwóch, a pierwszy ścin posiada pierwszy kąt pochylenia od 8° do 12° i drugi ścin posiada drugi kąt pochylenia od 20° do 30°, przy czym oba kąty są mierzone w płaszczyźnie prostopadłej do ostrza (3), a ostrze (3) jest zaokrąglone promieniem zaokrąglenia i promień zaokrąglenia ostrza (3) mierzony w płaszczyźnie prostopadłej do ostrza (3) wynosi od 0,015 mm do 0,025 mm, a ponadto pomiędzy promieniem zaokrąglenia ostrza (3), a łysinką jest zachowany warunek styczności.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest frez walcowo-czołowy posiadający część chwytową walcową oraz część roboczą z ostrzami ukształtowanymi śrubowo, przy czym w części roboczej znajdują się co najmniej trzy ostrza skrawające ukształtowane po linii śrubowej o kącie od 30° do 50°. Frez walcowo-czołowy według wynalazku może być stosowany w przemysłowych operacjach obróbki skrawaniem.

Proces frezowania jest jedną z najczęściej stosowanych odmian obróbki skrawaniem. Stosowany jest w wielu gałęziach przemysłu do wytwarzania różnorodnych wyrobów. Stale obserwuje się również nieustanny rozwój frezowania. Jedną z nowoczesnych odmian frezowania jest frezowanie szybkościowe HSC (z ang.: High Speed Cutting). Polega ono na frezowaniu z dużymi prędkościami skrawania, co pozwala na zwiększenie wydajności obróbki oraz jednoczesne uzyskanie wysokich jakości powierzchni. Stąd też obróbka szybkościowa stosowana jest głównie jako obróbka wykończeniowa. Ponadto bardzo często ma ona zastosowanie do obróbki elementów cienkościennych, gdzie zapewnienie stabilności procesu oraz dokładności i jakości powierzchni jest szczególnie utrudnione. Dlatego też aby spełnić wymagania jakościowe przedmiotu obrabianego w obróbce szybkościowej niezbędne jest stosowanie frezów o odpowiedniej geometrii.

Obróbka frezarska ma zastosowanie do większości materiałów konstrukcyjnych. Jednym z materiałów często frezowanych szybkościowo są stopy aluminium. Ze względu na właściwości stopów Al ich obróbka wymaga stosowania odpowiednio wysokich prędkości skrawania oraz dedykowanych geometrii ostrza. Stąd też obróbka szybkościowa stopów aluminium jest nadal przedmiotem badań.

Jednym z kluczowych czynników mających wpływ na przebieg procesu obróbki frezarskiej szybkościowej stopów aluminium oraz jakość części po obróbce jest geometria ostrza frezu. W frezowaniu stosuje się różnorodne frezy różniące się budową, rozmieszczeniem i geometrią ostrzy, sposobem wykonania oraz odmianą konstrukcyjną. Jednym z typów frezów bardzo często stosowanych w praktyce przemysłowej są monolityczne frezy trzpieniowe walcowo-czołowe. Są to narzędzia wieloostrzowe posiadające ostrza zarówno na części czołowej oraz części walcowej. Tego typu frezy pracują zazwyczaj z posuwem promieniowym, wtedy główne krawędzie skrawające znajdują się na ostrzach walcowych. W przypadku ich zastosowania w obróbce wykończeniowej ostrza walcowe kształtują ostateczne parametry jakościowe wytwarzanych części oraz wyrobów, m.in. chropowatość powierzchni oraz dokładność wymiaru i kształtu. Spełnienie wymaganej jakości zależy w głównej mierze od geometrii ostrza.

Znany jest z polskiego opisu patentowego PL405992 B frez zgrubno-wykańczający charakteryzuje się tym, że ma co najmniej cztery rowki wiórowe o radełkowanej powierzchni oraz co najmniej cztery bezfazowe ostrza skrawające na powierzchni obwodowej, których płaszczyzna przyłożenia obniżona jest o 0,01-0,02 mm względem radełkowanej powierzchni oraz posiada przesunięcie płaszczyzny przyłożenia względem rowków wiórowych. Geometria bezfazowego ostrza skrawającego ma skręt spirali rowka wiórowego o kąt 30°- 38°, a kąt natarcia wynosi 7° - 16°, kąt przyłożenia wynosi 8°- 16°, natomiast kąt pomocniczej płaszczyzny przyłożenia wynosi 16° - 30°, zaś promieniowy kąt przyłożenia powierzchni radełkowanej wynosi 6° - 12°.

Znany jest z polskiego opisu patentowego PL 416523 B frez walcowo-czołowy, posiadający chwyt i część roboczą, w której znajdują się co najmniej cztery ostrza oraz rowki wiórowe o zmiennej głębokości, charakteryzuje się tym, że ostrza frezu wykonane są parami, a ich podział zawiera się w przedziale 3° + 5°, natomiast rozmieszczone pomiędzy ostrzami wiórowe rowki składają się z części (A), przebiegającej przez całą długość części roboczej i mają głębokość odpowiadającą 15% średnicy części roboczej frezu oraz z części (B) przebiegającej od czoła na długości odpowiadającej wielkości średnicy części roboczej frezu i mają głębokość odpowiadającą 20% średnicy części roboczej frezu, a promień (R2) styczny do powierzchni natarcia (Z), umiejscowiony w części (B) wiórowych rowków zawiera się w przedziale pomiędzy 13% - 16% wielkości średnicy części roboczej, zaś promień (R1), będący stycznym do powierzchni natarcia (Z), umiejscowiony w części (A) wiórowych rowków zawiera się w przedziale pomiędzy 8% - 10% wielkości średnicy części roboczej, natomiast kąt (a), leżący w płaszczyźnie (G) prostopadłej do linii śrubowej ostrza, zawarty pomiędzy płaszczyzną (H) prostopadłą do osi frezu, będącą styczną do linii śrubowej, przechodzącą przez ostrze, a powierzchnią natarcia (Z) zawiera się w przedziale od 7° do 10°.

W opisanych wynalazkach dotyczących frezów brak jest rozwiązań umożliwiających uzyskanie jak najlepszych parametrów jakościowych cienkościennych przedmiotów wykonanych ze stopu aluminium po szybkościowej obróbce wykończeniowej. W cytowanych oraz innych znanych w stanie techniki frezach brak jest rozwiązań, których mikrogeometria pozwalałaby na uzyskiwanie chropowatości powierzchni na poziomie parametru Ra = 0,25 um przy zachowaniu odchyłki kształtu nie przekraczającej 0,01 mm, gdzie parametry te byłyby osiągane przy jednoczesnym zachowaniu wydajności skrawania Q = 3000 mm³/min dla elementów cienkościennych.

Celem wynalazku jest uzyskanie frezu walcowo-czołowego umożliwiającego otrzymanie jak najlepszych parametrów jakościowych cienkościennych przedmiotów wykonanych ze stopu aluminium po szybkościowej obróbce wykończeniowej, którego mikrogeometria pozwalałaby na uzyskiwanie chropowatości powierzchni na poziomie parametru Ra = 0,25 um przy zachowaniu odchyłki kształtu nie przekraczającej 0,01 mm, gdzie parametry te byłyby osiągane przy jednoczesnym zachowaniu wydajności skrawania Q = 3000 mm³/min dla elementów cienkościennych.

Frez walcowo-czołowy posiadający część chwytową walcową oraz część roboczą z ostrzami ukształtowanymi śrubowo, przy czym w części roboczej znajdują się co najmniej trzy ostrza skrawające ukształtowane po linii śrubowej o kącie od 30° do 50°, według wynalazku charakteryzuje się tym, że ostrza w części roboczej walcowej frezu posiadają stały kąt natarcia wynoszący od 10° do 15°, a powierzchnia przyłożenia składa się z łysinki będącej powierzchnią walcową o szerokości od 0,01 mm do 0,05 mm, mierzoną w płaszczyźnie prostopadłej do ostrza, przy czym szerokość łysinki wyznaczana jest od końca promienia zaokrąglenia ostrza do początku pierwszego ścinu, oraz z dwóch ścinów, a pierwszy ścin posiada pierwszy kąt pochylenia od 8° do 12° i drugi ścin posiada drugi kąt pochylenia od 20° do 30°, przy czym oba kąty są mierzone w płaszczyźnie prostopadłej do ostrza, a ostrze jest zaokrąglone promieniem zaokrąglenia i promień zaokrąglenia ostrza mierzony w płaszczyźnie prostopadłej do ostrza wynosi od 0,015 mm do 0,025 mm, a ponadto pomiędzy promieniem zaokrąglenia ostrza, a łysinką jest zachowany warunek styczności.

Dzięki zastosowaniu frezu walcowo-czołowego charakteryzującego się unikalną geometrią ostrzy walcowych w obszarze krawędzi skrawającej i powierzchni przyłożenia według wynalazku możliwe jest uzyskanie jak najlepszych parametrów jakościowych cienkościennych przedmiotów wykonanych ze stopu aluminium po szybkościowej obróbce wykończeniowej. We frezie walcowo-czołowym według wynalazku wprowadzono modyfikacje ostrza oraz powierzchni przyłożenia w skali mikro w stosunku do frezów znanych w stanie techniki. Opracowana mikrogeometria frezu pozwala na uzyskiwanie chropowatości powierzchni na poziomie parametru Ra = 0,25 um przy zachowaniu odchyłki kształtu nie przekraczającej 0,01 mm. Ponadto parametry te mogą zostać osiągnięte przy jednoczesnym zachowaniu wydajności skrawania Q = 3000 mm³/min dla elementów cienkościennych.

Przedmiot wynalazku pokazano w przykładzie wykonania na rysunku, na fig. od 1 do 2. Fig. 1 przedstawia frez walcowo-czołowy w rzucie z boku, a fig. 2 przedstawia szczegół ostrza w przekroju A-A prostopadłym do ostrza frezu.

Przedstawiony na fig. 1 frez walcowo-czołowy według wynalazku w przykładzie wykonania posiada część chwytową 1 walcową oraz część roboczą 2 z ostrzami 3 ukształtowanymi śrubowo. W części roboczej 2 znajdują się trzy ostrza 3 skrawające ukształtowane po linii śrubowej o kącie 35°.

Przedstawiony na fig. 2 szczegół ostrza 3 frezu według wynalazku w przykładzie wykonania, w przekroju A-A prostopadłym do ostrza 3 frezu, ukazuje jedno z trzech ostrzy 3, które w części roboczej walcowej 2 frezu posiadają stały kąt natarcia 4 wynoszący 12°. Powierzchnia przyłożenia 5 składa się z łysinki 6 będącej powierzchnią walcową o szerokości 0,04 mm, mierzoną w płaszczyźnie A-A prostopadłej do ostrza 3, oraz z dwóch ścinów 8, 9. Szerokość łysinki 6 wyznaczana jest od końca promienia zaokrąglenia 7 ostrza 3 do początku pierwszego ścinu 8. Pierwszy ścin 8 posiada pierwszy kąt pochylenia 10 10° i drugi ścin 9 posiada drugi kąt pochylenia 11 25°, przy czym oba kąty 10, 11 są mierzone w płaszczyźnie A-A prostopadłej do ostrza 3. Ostrze 3 jest zaokrąglone promieniem zaokrąglenia 7 i promień zaokrąglenia 7 ostrza 3 mierzony w płaszczyźnie A-A prostopadłej do ostrza 3 wynosi 0,02 mm. Pomiędzy promieniem zaokrąglenia 7 ostrza 3, a łysinką 6 jest zachowany warunek styczności.

Claims (4)

1. Zastrzeżenie patentowe

   1. Frez walcowo-czołowy posiadający część chwytową (1) walcową oraz część roboczą (
2. 2) z ostrzami (
3. 3) ukształtowanymi śrubowo, przy czym w części roboczej (2) znajdują się co najmniej trzy ostrza (3) skrawające ukształtowane po linii śrubowej o kącie od 30° do 50°, znamienny tym, że ostrza (3) w części roboczej walcowej (2) frezu posiadają stały kąt natarcia (4) wynoszący od 10° do 15°, a powierzchnia przyłożenia (5) składa się z łysinki (6)
4. 4 PL 248076 B1 będącej powierzchnią walcową o szerokości od 0,01 mm do 0,05 mm, mierzoną w płaszczyźnie prostopadłej do ostrza (3), przy czym szerokość łysinki (6) wyznaczana jest od końca promienia zaokrąglenia (7) ostrza (3) do początku pierwszego ścinu (8), oraz z dwóch ścinów (8, 9), a pierwszy ścin (8) posiada pierwszy kąt pochylenia (10) od 8° do 12° i drugi ścin (9) posiada drugi kąt pochylenia (11) od 20° do 30°, przy czym oba kąty (10, 11) są mierzone w płaszczyźnie prostopadłej do ostrza (3), a ostrze (3) jest zaokrąglone promieniem zaokrąglenia (7) i promień zaokrąglenia (7) ostrza (3) mierzony w płaszczyźnie prostopadłej do ostrza (3) wynosi od 0,015 mm do 0,025 mm, a ponadto pomiędzy promieniem zaokrąglenia (7) ostrza (3), a łysinką (6) jest zachowany warunek styczności.