РАДИАЛЬНО-ЗАТЫЛОВАННАЯ ФРЕЗА Российский патент 1997 года по МПК B23F21/16 

Изобретение относится к машиностроению и инструментальному производству и может быть использовано во всех случаях изготовления затылованных фрез.

Известно, что напряжения, возникающие при изгибающей нагрузке зуба, нелинейно изменяются в зависимости от сечения среза [1]
Нелинейность функции связана с неравнопрочностью зуба прямолинейной формы, что приводит к неблагоприятной нагрузке и деформации зуба при резании. Для обеспечения равнопрочности прямолинейные участки заменяют криволинейными.

Известно также, что стружечная канавка затылованных фрез выполняется с прямолинейной поверхностью спинки зуба и луговой впадиной [2]
Линейная форма спинки зуба приводит к нелинейному распределению напряжений, т.е. к неравнопрочности, что сопровождается всеми перечисленными недостатками.

Цель изобретения повышение равнопрочности зуба фрезы.

Цель обеспечивается тем, что спинка зуба фрезы выполнена по выпуклой архимедовой спирали, начало развертки которой совмещено с последней точкой рабочей шлифовальной части затылка на головке зуба, а конец развертки ограничен точкой касания со впадиной стружечной канавки, сопрягаемой с последней точкой затылованной поверхности на спинке зуба.

На чертеже изображена предлагаемая фреза.

Фреза имеет центр O_ф, радиус окружности выступов r_аф, высоту профиля зуба в радиальной плоскости h_ф, вершину зуба A_d, впадину стружечной канавки радиуса r_d с центром О_d, радиус к последней точке D_d затылованной поверхности зуба, совпадающей с точкой схода затыловочного инструмента со спинки зуба, радиус последней точке A_ш рабочей шлифованной затылованной поверхности на головке зуба, совпадающей с точкой схода шлифовального круга с затылочной поверхности, угловой шаг зубьев ξ_ф сектор ширины зуба η_II, секторы врезания η_I, перебега η_III и отвода η_IV затыловочного инструмента, сектор профилирующей рабочей части зуба, совпадающий по величине с сектором η_ш шлифовального затылка, сектор впадины канавки , сектор головки канавки Спинка стружечной канавки на участке A_шD_d выполнена по архимедовой спирали, имеющей сектор развертки Φ_d, ограничена углом наклона β_Aш хорды и углом наклона касательной β_d к архимедовой спирали. Касательная в точке D_d является общей для спинки и впадины канавки.

Предлагаемый вариант исполнения спинки зуба обеспечивает переменное сечение, уравновешивающее сопротивление изгибу у ножки и головки, что обеспечивает положительный эффект равнопрочности за счет равномерных упругих деформаций и уменьшения поломок зубьев.

Существенным признаком, общим с прототипом, является обеспечение стружечной канавкой возможности полного формирования затылка и отвода затыловочного инструмента в исходное положение.

Существенным отличительным признаком является выполнение спинки зуба по выпуклой архимедовой спирали, начало развертки которой совмещено с последней точкой рабочей затылованной поверхности на головке зуба, а конец развертки ограничен точкой касания спинки зуба со впадиной стружечной канавки, совпадающей с последней точкой затылованной поверхности на спинке зуба.

Предлагаемое выполнение спинки зуба не было известно ранее, что соответствует критерию "новизна". Архимедова спираль отличается от всех других известных архимедовых спиралей началом развертки от последней точки рабочей затылованной поверхности на головке зуба и концом развертки в точке касания спинки и впадины стружечной канавки, ее выполнение неочевидно из других случаев.

Практическое применение предлагаемого варианта осуществлено для червячных фрез модуля m 5 мм, с числом зубьев Z 10, наружным радиусом r_аф 56 мм, углом наклона касательной β_d=30^°, величиной падения затылка к₁=12 мм, К=8,5 мм.

В предлагаемом варианте ε_ф=36^°, η_I=η_III=1^°, η_II=28^°, η_IV=6^°, η_ш=14^°24′, , β_Aш=45^°12′, что обеспечивает формирование архимедовой спирали приращением радиуса развертки Δr 3,21 мм/град при секторе развертки 15^o33'.

По сравнению с базовым вариантом, имеющим распределение напряжений на спинке зуба от ножки к головке в пределах от 2,76 МПа до 0,18 МПа, новый вариант выравнивает их от 2,65 до 2,69 МПа у переточенных зубьев, что свидетельствует с равнопрочности. При этом положительный эффект обеспечивается за счет уменьшения поломок зубьев и связанного с ним сокращения расхода фрез на 20 30%
При средней стоимости фрезы около 50 руб. сокращение расхода при поломках, оцениваемое коэффициентом случайной убыли 0,1, обеспечивает экономический эффект.

Э_ф 50 x (0,2-0,3) • 0,1 1 1,5 руб. на каждую фрезу.

При ориентировочной потребности в предлагаемых фрезах до 0,5 млн. шт. в год, экономический эффект составит от 0,5 до 0,75 млн. руб.

Координаты архимедовой спирали однозначно определяются началом развертки в последней точке A_ш шлифованной части затылка на головке зуба, концом развертки в точке D_d касания спинки и впадины, совпадающей см последней точкой затылка на спинке зуба. Все параметры архимедовой спирали могут быть легко определены через радиус r_аф окружности выступов фрезы, радиус r_Dd от центра фрезы до последней точки затылованной поверхности на спинке зуба, угол β_d наклона касательной к точке касания спинки и впадины, радиус r_Aш от центра фрезы до последней точки рабочей части затылка, высоту h_ф профиля зуба в радиальном сечении, величину К₁ и К падения затылка, сектор η_II ширины зуба, сектор η_ш шлифовальной части затылка, угловой шаг ε_ф зубьев фрезы.

Предлагаемый вариант выполнения спинки зуба фрезы обеспечивает равномерное распределение напряжений по высоте зуба, что существенно повышает прочность, жесткость и виброустойчивость зубьев и корпуса фрезы, и может быть осуществлен для любых затылованных фрез, как червячных, так и дисковых. Перечисленные преимущества подтверждают целесообразность широкого применения предлагаемых фрез.

Использование: в машиностроении и инструментальном производстве, в частности при изготовлении радиально-затылованных фрез. Сущность изобретения: радиально-затылованная фреза имеет стружечную канавку обеспечивающую беспрепятственный сход затыловочного инструмента со спинки зуба и отвод его в исходное положение. Спинка зуба выполнена выпуклой по архимедовой спирали. Начало развертки архимедовой спирали совмещено с последней точкой рабочей затылованной поверхности на головке зуба, а конец ограничен последней точкой рабочей затылованной поверхности на головке зуба, а конец ограничен последней точкой затылованной поверхности на спинке зуба и касается впадины канавки. 1 ил.

Радиально-затылованная фреза, поверхность стружечной канавки которой, состоящая из передней поверхности зуба, дна и спинки зуба, имеет комбинированную образующую, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности зубьев, спинка зубьев выполнена выпуклой с образующей по спирали Архимеда, начало развертки которой совмещено с последней точкой затылованной поверхности на головке зуба, а конец ограничен последней точкой затылованной поверхности на спинке зуба.