МНОГОЗУБЫЙ РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ Российский патент 1996 года по МПК B23C5/06 B23C5/08 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в областях, связанных с производством и эксплуатацией сборного режущего инструмента.

Известны конструкции сборных ступенчатых торцовых и концевых фрез, крепление режущих пластин, в которых осуществляется отдельными крепящими элементами. Например клином ("Фрезы". Рекламный проспект фирмы "Сандвик Коромант"),
Основным недостатком таких конструкций являются большие затраты времени на смену изношенных пластин.

Частично указанного недостатка лишена конструкция фрезы (см. а.с. СССР N 944817, кл. B 23 C 5/06, 1980), в которой закрепление режущих пластин осуществляется с помощью втулки цилиндрической формы, снабженной по периферии упругими разрезными клиньями.

Недостатком такой конструкции является то, что закрепление режущих пластин осуществляется только на одном уровне ступени. Кроме того данная конструкция неработоспособна, поскольку не обеспечивает гибкости, а "жесткая", как известно, не может обеспечить базирование одновременно по нескольким поверхностям.

Аналогичным недостатком обладает и конструкция фрезы по а.с. СССР N 831429 кл. B 23 C 5/20, 1979г. режущие пластины в которой закрепляются двумя противоположными поверхностями клина. В данной конструкции также закрепляются пластины одной ступени.

Частично указанного недостатка лишена конструкция фрезы для фрезерования шеек коленчатых валов (см. патент ФРГ N 2024291 кл. 49в 5/12, 1972г), в которой две ступенчато расположенные режущие пластины закрепляются двумя клиньями, соединенными винтом. Недостатком такой конструкции является ограниченность числа закрепляемых пластин. В данном случае закрепляются пластины только двух ступеней. Прототипом является конструкция устройства по а.с. СССР N 215698, B 23 D 43/04, 1965г. в которой одним клином закрепляются три режущие пластины трех ступеней.

Данная конструкция обладает существенным недостатком следующего свойства. Закрепление режущих пластин со стороны опорной поверхности неблагоприятно с точки зрения их напряженно-деформированного состояния, т.к. закрепление клином через посадочные пальцы со сферическими головками, являющимися опорными элементами приводит к схеме в которой пластина может рассматриваться как консольная балка с консолью примерно в половину диаметра вписанной окружности самой пластины. Это значительно снижает ее стойкость и прочность, а также быстросменность за счет необходимости удаления посадочных пальцев со сферическими головками и их установки при закреплении пластин.

Целью настоящего изобретения является повышение стойкости, прочности и быстродействия режущих пластин многозубных режущих инструментов.

Поставленная цель достигается тем, что на крепящем клине выполнены прорези, образующие упругие боковые части, предназначенные для взаимодействия с крайними режущими пластинами, при этом угол клина на указанных боковых частях выбран по формуле:

где:
α₁ угол боковой упругой части клина,
α угол центральной части клина,
B,h соответственно ширина и высота боковой упругой части клина,
S толщина перемычки упругой части,
E модуль Юнга,
Т_рп допуск на толщину режущей пластины,
T_г допуск на глубину гнезда под режущую пластину,
T_кл допуск на толщину клина,
P₃ сила затяжки клина.

Сущность изобретения заключается в обеспечении силового замыкания одновременно трех режущих пластин всех трех ступеней многозубового инструмента одним крепящим элементом.

Сущность изобретения заключается и в обеспечении относительной независимости каждой из частей крепящего элемента за счет обеспечения упругой деформации боковых частей.

Сущность изобретения заключается также с обеспечении закрепления трех пластин трех ступеней за один цикл перемещения одного крепящего элемента.

Положительный эффект от предложения заключается в обеспечении гарантированного силового замыкания режущих пластин всех трех ступеней, обеспечивающего гарантированный плоскостный контакт передних и опорных поверхностей режущих пластин с корпусом и крепящим элементом. Положительный эффект заключается также в обеспечении быстросменности режущих пластин. Положительный эффект подтверждается сравнительными расчетами напряженного состояния режущих пластин, результаты которых приведены на фиг. 3 и получены с помощью методики [1]
Конструкция многозубового режущего инструмента представлена на фиг.1 и состоит из корпуса 1 в гнездах которого расположены установочные кассеты 2 с режущими пластинами 3, силовое замыкание которых осуществляется с помощью цельного крепящего элемента 4 (фиг.2), состоящего из центрального клина "а" и двух боковых упругих разрезных частей "в", перемещающегося относительно корпуса с помощью дифференциального винта 5.

Сборка инструмента и крепление режущих пластин осуществляется в следующей последовательности. В пазах корпуса 1 устанавливаются и закрепляются кассеты 2. Предварительно, с помощью дифференциального винта 5 крепящий элемент 4 перемещается в радиальном направлении. В кассету устанавливаются пластины 3 верхней и нижней (боковых) ступеней, производится их предварительное поджатие упругими частями "в" крепящего элемента 4. После этого во вторую кассету устанавливается режущая пластина средней (центральной) ступени и окончательно производится закрепление всех пластин при перемещении крепящего элемента до силового замыкания со стороны опорной поверхности режущей пластины средней ступени клиновой частью "а" зажимного элемента. При этом боковые упругие части "в" крепящего элемента деформируются и производится силовое замыкание пластин нижней и верхней ступеней со стороны передней поверхности. После установки всех пластин инструмент готов к работе.

По сравнению с прототипом, конструкция по предлагаемому решению обеспечивает значительно меньшие напряжения, что позволяет увеличить прочность режущих пластин в узлах их крепления, а также более высокую, примерно на 18% стойкость [2] Это в конечном итоге позволяет увеличить производительность за счет увеличения режимов резания. Значительно меньшие затраты времени на смену пластин примерно в 2 раза снижает вспомогательное время при обработке. Кроме того предлагаемое техническое решение позволяет значительно улучшить технологичность корпуса инструмента, так как пазы в корпусе выполняются открытыми и прямыми, что позволяет обеспечить качественное выполнение поверхностей, что также обеспечивает повышение точности и жесткости инструмента [3]
Полный экономический эффект от внедрения изобретения определить не представляется возможным. Однако приведенные выше данные наглядно свидетельствуют о преимуществах заявленного решения.

Предлагаемое решение может найти применение в торцовых ступенчатых, концевых, торцово-цилиндрических, дисковых трехсторонних фрезах и других видах и типах инструментов, например охватывающих фрезах для обработки шеек коленчатых валов, протяжках и др.

По предлагаемому решению разработана техническая документация, изготовлены опытные образцы. ЫЫЫ2

Использование: машиностроение, области, связанные с производством и эксплуатацией сборного режущего инструмента. Сущность изобретения: на крепящем элементе выполнены прорези, образующие упругие боковые части, предназначенные для взаимодействия с крайними режущими пластинами, при этом угол клина выполнен с определенным соотношением геометрических параметров, размеров элементов и допусков. Предлагаемое решение можно использовать во всех видах многозубового режущего инструментах с механическим креплением режущих пластин. 3 ил.

Многозубый режущий инструмент, в корпусе которого каждые три параллельно работающие режущие пластины закреплены одним клином, взаимодействующим с нижней опорной поверхностью центральной пластины, и передними поверхностями крайних пластин, отличающийся тем, что на клине выполнены прорези, образующие упругие боковые части, предназначенные для взаимодействия с крайними режущими пластинами, при этом угол клина на указанных боковых частях выбран по формуле

где α₁ угол боковой упругой части клина;
α угол центральной части клина;
b, h соответственно ширина и высота боковой упругой части клина;
S толщина перемычки упругой части;
E модуль Юнга;
T_рп допуск на толщину режущей пластины;
T_г допуск на глубину гнезда под режущую пластину;
T_кл допуск на толщину клина;
P_з сила затяжки клина.