РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ Российский патент 1997 года по МПК B23B27/16 B23C5/00 B23D43/00 

Изобретение относится к инструментам для механической обработки резанием и может быть использовано для резцов, фрез, зенкеров, разверток и других режущих инструментов.

Конструкция известных аналогов содержит корпус, режущий элемент (РЭ) с рабочим цилиндром и элементами крепления. В решении, принятом за прототип, корпус резца имеет отверстие, пересекаемое прорезью, а РЭ снабжен цилиндрической державочной частью. Силовое замыкание РЭ к корпусу осуществляется стягиваемыми крепежными винтами. Режущая кромка элемента образуется пересечением цилиндрической передней поверхности (ЦПП) инструментального клина (ИК) с плоской поверхностью, располагаемой под задним углом α.

Совместно с процедурой настройки-регулировки на исполнительный размер к основным недостаткам аналогов и прототипа следует отнести неуправляемость процессом стружкообразования и процессом стружкодробления, что особенно важно для условий безлюдной технологии. Отмеченные и другие сопутствующие несовершенства прототипа устраняются выполнением ЦПП РЭ дискретной и снабжением его стружколомом, связанным с резьбой упомянутого элемента.

Существенность признаков изобретения заключается в том, что на державочной части РЭ и в установленном под него отверстии корпуса инструмента выполнена резьба. Первый виток резьбы РЭ образует вершину ИК, передняя поверхность которого описывается диаметром
α₁= τ_i= arctg(P/π^di), (1)
где τ_i угол подъема резьбы РЭ на диаметре, равном диаметру передней поверхности;
P шаг резьбы РЭ;
d_i диаметр передней поверхности, определяемый из интервала
d₁≥d_i≅d, (2)
здесь d₁ внутренний диаметр резьбы РЭ;
d наружний диаметр резьбы РЭ.

Функцию стружколомания выполняет либо боковая поверхность профиля резьбы РЭ, либо прямой гладкий и свободно поворачивающийся цилиндр, либо стружколом в виде спирали, навитой на резьбу РЭ. В первых двух вариантах установочное отверстие корпуса выполнено резьбовым с профилем соответственно профилю резьбы РЭ. Спиралевидный стружколом устанавливается во впадинах резьбы РЭ, при этом резьбовое отверстие корпуса имеет профиль соответственно профилю витков стружколома. Резьбовое сопряжение РЭ с корпусом определяет способ настройки-регулировки, который реализуется ввинчиванием отвинчиванием РЭ. Форма стружколома определяет величину d_i, а следовательно, протяженность передней поверхности ИК. Она тем больше, чем меньше d_i. Рабочие участки стружколомов располагаются сразу за вершиной РЭ, т.е. проходят через первую от вершины РЭ впадину резьбы.

На фиг.1 показан резец с частичным продольным разрезом и процессом резания, у которого d_i<d₂; на фиг.2 сечение A-A на фиг.1; на фиг.3 то же, что фиг. 1, но для случая, когда d₂<d_i<d, а стружколом цилиндрический; на фиг.4 сечение Б-Б на фиг.3; на фиг.5 то же, что на фиг. 1 и 3, когда d_i d, а стружколом спиралеобразный; на фиг.6 сечение B-B на фиг.5; на фиг.7 общий вид резцов по данному изобретению; на фиг.8 заточка резца на фиг.7; на фиг.9 схема обработки цилиндра резцом на фиг.7.

Режущий инструмент, представленный в виде токарного проходного резца, выполнен из корпуса 1 (фиг.1 и 2) с прорезью 2, режущего элемента 3, стяжного винта 4 и элементов настройки-регулировки 5. Отверстие 6 корпуса и режущий элемент инструмента выполнены резьбовыми с наружным диаметром d, средним диаметром d₂, внутренним диаметром d₁, шагом P и профильным углом E. Вершина 7 инструментального клина 8 образуется передней поверхностью 9, диаметром d_i и плоской задней поверхностью 10, наклоненной к плоскости, перпендикулярной к оси РЭ под углом α_i, рассчитываемым по формуле
α_i= τ_i= arctg(P/π^di), (3)
где τ_i угол подъема резьбы на диаметре, равном диаметру передней поверхности;
P шаг резьбы;
d_i диаметр передней поверхности, определяемый из интервала
d₁≥d_i ≅d, (4)
где d₁ внутренний диаметр резьбы;
d наружний диаметр резьбы.

Из фиг.1 следует, что величина d_i соответствует интервалу
d₁ < d_i < d₂ (5)
В первом исполнении функцию стружколома выполняет боковая поверхность 11 профиля 12 резьбы РЭ. При этом передняя поверхность ИК имеет максимальную протяженность из всех возможных длин диапазона (2).

В случае, когда P P_max, функцию стружколома выполняет прямой гладкий цилиндр 13 (фиг.3 и 4), устанавливаемый в корпусе инструмента с возможностью вращения от действия стружки. При этом он проходит через первую от вершины РЭ впадину резьбы.

В случае, когда d_i d, т.е. когда используется полный профиль резьбы РЭ как режущий, стружколом выполняется в виде спирали 14 (фиг.5 и 6). Спиралевидный стружколом устанавливается во впадинах резьбы РЭ и как бы выступает над ее профилем. Имеет место соотношение
D > d, (6)
где D наружный диаметр стружколома в форме спирали. Условие (6) обязывает в отверстии 6 корпуса 1 выполнять резьбу с профилем 15 соответственно профилю спирали стружколома.

Цель изобретения осуществляется следующим образом. Поверхностное разрушение заготовки 16 (фиг. 1, 3, 5) и образование ювенильной поверхности 17 детали сопровождается мощным стружкопотоком 18. Укороченная передняя поверхность инструментального клина благотворно влияет на качество обработки, снижая уровни напряжений и температуры в зонах 19 сдвиговых деформаций резания. Наличие стружколома 11 (фиг.1), 13 (фиг.3), 14 (фиг.5) обеспечивает программное стружкозавивание и разрушение до элемента 20. По мере технологического изнашивания инструментального клина 8 и режущей кромки вершины 9, когда дальнейшее уменьшение длины передней поверхности очередной заточкой под углом α_i недопустимо, следует ослабить элементы крепления, повернуть режущий элемент, а затем его закрепить. После чего следует заточить резец по задней плоскости, обеспечивая оптимальную длину передней поверхности. Если инструмент имеет в статике отрицательный передней угол (γ < 0^°), а α_i= /γ/, то замена изношенного участка режущей кромки или регулировка на настроечный размер осуществляется непосредственно на рабочем месте станке.

Данные апробации заявленного изобретения (фиг.7-9) свидетельствуют о его предпочтительности в сравнении с известными решениями, особенно при обработке деталей, когда операция шлифования не допускается.

Использование: инструментальное обеспечение механической обработки резанием, лезвийные инструменты: резцы, фрезы, зенкеры, развертки и другие. Сущность изобретения: выполняют режущий элемент с цилиндрической державочной частью и снабжают инструмент стружколомом, который выполняют в форме гладкого прямого цилиндра или спиральной пружины. Стружколом устанавливается во впадинах резьбы, выполненной на режущем элементе. 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Режущий инструмент, в корпусе которого в отверстии, пересекаемом прорезью, стягиваемой крепежными винтами, установлен режущий элемент с цилиндрической державочной частью, имеющей режущую кромку, образованную пересечением цилиндрической передней поверхности и плоской задней поверхности, отличающийся тем, что на державочной части режущего элемента выполнена резьба, а задняя поверхность расположена под углом α_i к плоскости, перпендикулярной к оси режущего элемента, определяемым по формуле
α_i = τ_i = arctg(P/π•d_i),
где τ_i- угол подъема резьбы на диаметре, равном диаметру передней поверхности;
P шаг резьбы;
d_i диаметр передней поверхности, определяемый из интервала d₁ ≥ d_i ≅ d, где d₁ внутренний диаметр резьбы;
d наружный диаметр резьбы. 2. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что он снабжен стружколомом, выполненным в виде прямого гладкого цилиндра, установленного в корпусе с возможностью вращения и проходящего через первую от вершины режущего элемента впадину резьбы, при этом в отверстии корпуса выполнена резьба, соответствующая резьбе на режущем элементе, а диаметр передней поверхности последнего выбран из интервала
d₁ < d_i < d₂,
где d₂ средний диаметр упомянутой резьбы. 3. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что он снабжен стружколомом, выполненным в виде спирали, установленной во впадинах резьбы на режущем элементе, при этом в отверстии корпуса выполнена резьба, соответствующая профилю стружколома, а диаметр передней поверхности режущего элемента выбран из интервала
d₂ ≅ d_i ≅ d.