СПОСОБ УСТАНОВКИ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА НА ИСПОЛНИТЕЛЬНОМ ОРГАНЕ Российский патент 1995 года по МПК E21C35/18 

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, а именно к процессам разрушения угля резанием применительно к решению задач снижения нагруженности режущего инструмента исполнительных органов очистных комбайнов для целей повышения их надежности.

Известен способ, в котором снижение нагруженности инструмента производится за счет податливого закрепления резцедержателя на шарнире с амортизатором [1]
Известен также способ, в котором в процессе работы резец перемещается в резцедержателе под воздействием усилий резания за счет введения упругого элемента в системе резец резцедержатель [2]
Недостатком способа [1] является то, что перемещение осуществляется резцедержателем вместе с резцом путем его вращательного перемещения под воздействием только усилия резания. Перемещение резца вместе с резцедеражателем приводит к переменной геометрии резания (под которой понимается изменение угла резания в процессе работы резца). Однако масса участвующих в перемешивании элементов значительно превосходит массу резца, вследствие чего такая конструкция с присоединенной массой резца и резцедержателя к шарниру с амортизатором реагирует только на максимальные нагрузки, возникающие при прорезании крепких породных включений.

Недостатком способа [2] является то, что перемещение резца под воздействием нагрузок происходит благодаря упругому средству практически в направлении, противоположном направлению резания, а не в направлении равнодействующей резания, при котором обеспечивается максимально результативное снижение нагруженности инструмента в процессе работы.

Цель изобретения снижение нагруженности режущего инструмента, снижение жесткости пары резец-массив и формирование криволинейной площадки износа по задней грани резца в процессе всего периода его эксплуатации, что также приводит к снижению нагрузок на резец.

Поставленная цель достигается путем упругого перемещения режущей кромки инструмента в направлении равнодействующей усилий резания, что обеспечивается установлением упругого элемента в контакте с резцом и наличием расширяющегося к нижнему торцу инструмента зазора между резцедержателем и передней поверхностью хвостовика инструмента. Зазор выполняется таким образом, чтобы обеспечить текущее перемещение режущей кромки резца под воздействием равнодействующей усилий в направлении ее воздействия. Величина зазора определяется максимальным допустимым прогибом (перемещением в направлении осевых нагрузок на резец) и размером хвостовика резца.

Перемещение режущего инструмента под воздействием мгновенных значений равнодействующей реализуется по криволинейной траектории, что приводит к формированию криволинейной площадки износа по задней грани резца за счет фрикционного контакта резца с разрушаемым массивом и снижению нагруженности инструмента в процессе всего периода эксплуатации ввиду изменения характера контакта резца по задней грани от плоского к линейному, т.е. к уменьшению величины текущей площадки контакта по задней грани резца в процессе разрушения угля резанием. Установление упругого элемента в контакте с резцом уменьшает динамическую жесткость пары резец-массив за счет минимизации величины присоединенной к упругому элементу массы и в следствие этого снижение динамической нагруженности резца. В целом, при данном способе установки, обеспечивается перемещение по криволинейной траектории резца внутри резцедержателя под воздействием равнодействующей усилий резания с уменьшением текущей толщины стружки (глубины резания), что обуславливает снижение как средних, так и максимальных нагрузок, действующих на резец в процессе разрушения массива за счет изменения текущей жесткости системы резец-массив и текущей (мгновенной) толщины стружки. Время упругой реакции системы резец-массив минимально из-за того, что величина участвующих присоединенных масс наименее возможная (только масса резца).

На чертеже показана реализация способа при установке резца на исполнительном органе на примере радиального режущего инструмента с призматическим хвостовиком.

Резец 1 закрепляется в резцедержателе 2 и опирается своей частью 3 на упругий элемент 4, гнездо в резцедержателе имеет уширение 5 в плоскости сил Z, Y. В процессе резания, ввиду случайного процесса сколообразования, на режущую кромку резца 1 прикладывается переменная нагрузка с составляющими Z, Y, за счет которой упругий элемент 4, благодаря зазору (уширению) 5 в теле резцедержателя 2 перемещает режущую кромку резца по дуге АС в направлениях, формирует криволинейную площадку износа по задней грани резца и снижает нагруженность резца и ее вариацию за счет изменения мгновенной толщины стружки. Зазор выполняется в виде призмы, определяемой размерами передней поверхности хвостовика резца и углом Q у вершины, рассчитываемым исходя из максимального прогиба упругого элемента g и максимального линейного размера L поперечного сечения хвостовика в плоскости, проходящей через ось резца и вектор скорости резания, из соотношения Q < arctg(g/L).

Аналогичная схема реализации способа приемлема и для тангенциального режущего инструмента поворотного и неповоротного типа. В этом случае форма зазора может быть иной, однако угол Q у вершины зазора находится из указанного выше соотношения.

Сущность изобретения: способ установки режущего инструмента на исполнительном органе включает изменение в процессе работы угла резания. Изменение угла резания осуществляют перемещением режущего инструмента в резцедержателе в направлении равнодействующей усилий резания. Режущий инструмент устанавливают с возможностью ограниченного поворота в плоскости, проходящей через продольную ось инструмента и через вектор скорости резания за счет расширяющегося к нижнему торцу инструмента зазора между резцедержателем и передней поверхностью хвостовика инструмента. Режущий инструмент устанавливают с возможностью ограниченного осевого перемещения за счет размещения упругого элемента между инструментом и резцедержателем. 1 ил.

СПОСОБ УСТАНОВКИ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА НА ИСПОЛНИТЕЛЬНОМ ОРГАНЕ, согласно которому в процессе работы изменяют угол резания инструмента, отличающийся тем, что изменение угла резания осуществляют перемещением режущего инструмента в резцедержателе в направлении равнодействующей усилий резания, при этом режущий инструмент устанавливают с возможностью ограниченного поворота в плоскости, проходящей через продольную ось инструмента и через вектор скорости резания, за счет расширяющегося к нижнему торцу инструмента зазора между резцедержателем и передней поверхностью хвостовика инструмента и с возможностью ограниченного осевого перемещения за счет размещения упругого элемента между инструментом и резцедержателем, причем величина угла при вершине зазора между резцедержателем и передней поверхностью хвостовика инструмента не превышает величины arctg(g/z), где g величина максимального прогиба упругого элемента, z величина максимального линейного размера поперечного сечения хвостовика инструмента в плоскости, проходящей через продольную ось инструмента и через вектор скорости резания.