СБОРНАЯ ЧЕРВЯЧНАЯ ФРЕЗА Российский патент 1998 года по МПК B23F21/16 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к металлорежущим инструментам для нарезания зубчатых изделий.

Известна сборная червячная фреза, содержащая корпус с продольными канавками и буртом, зубчатые рейки, установленные основаниями на наружной цилиндрической поверхности корпуса между канавками, опорные планки, закрепленные в канавках корпуса с помощью резьбовых элементов, и прижимные планки, закрепляемые на корпусе с помощью резьбовых элементов так, что каждая пара зубчатых реек размещена между соседними опорными планками и расклинена одной прижимной планкой [1]
Конструкция фрезы позволяет выполнить режущие элементы наиболее выгодной, плоской, формы, обеспечивает точное базирование реек относительно друг друга в осевом направлении за счет упора их в бурт корпуса, а также простоту установки (замены) одной или нескольких реек без разборки остальной части фрезы, так как рейки не имеют заплечиков.

Вместе с тем фреза имеет пониженную стойкость и невысокое качество зубофрезерования из-за ограниченного числа режущих элементов, так как половину окружности базовой поверхности корпуса занимают опорные и прижимные планки. Фреза не может быть точно выполнена по угловому шагу, поскольку при выполнении канавок в корпусе будет иметь место ошибка по шагу и особенно накопленная ошибка по шагу. Наконец, на станочную оправку фреза устанавливается с зазором, что приводит к погрешности ее установки [2]
Известна также сборная червячная фреза, содержащая корпус с установочным местом, зубчатые рейки с заплечиками и торцевые крышки с элементами крепления, предназначенные для взаимодействия с заплечиками зубчатых реек и установленные с возможностью осевого перемещения друг относительно друга [3] Фреза наиболее близка к изобретению по совокупности признаков и принята в качестве прототипа.

Недостатки фрезы состоят в том, что корпус фрезы, имеющий длину, равную (или большую) длине реек, выполнен жестким, без возможности деформирования в радиальном направлении. Поэтому рейки при осевом перемещении торцевых крышек навстречу друг другу, не имея возможности радиального перемещения в сторону оси фрезы, не могут вступать в непосредственный контакт с оправкой станка для выбора посадочного зазора фрезы. Все это увеличивает количество элементов размерной цепи, определяющей суммарную погрешность (радиальное биение) зубьев рейки. Кроме того, рейки фрезы, будучи выполнены цельными, могут быть снабжены только односторонней режущей частью, после заданного количества переточек которой совершенно не изношенная нижняя часть (хвостовик рейки) идет в шихту.

Задача изобретения состоит в создании сборной червячной фрезы с подвижными торцевыми крышками на заплечиках клиновидных реек, каждая из которых была бы снабжена отдельной двухсторонней режущей частью простой технологической формы, устанавливаемой непосредственно на станочную оправку, и при этом замену режущей части можно было бы осуществлять без демонтажа торцовых крышек с заплечиков реек, а фрезу устанавливать на станочную оправку без зазора.

Для решения этой задачи в сборной червячной фрезы, содержащей корпус с установочным местом, зубчатые рейки с заплечиками и торцевые крышки с элементами крепления, предназначенные для взаимодействия с заплечиками зубчатых реек и установленные с возможностью осевого перемещения друг относительно друга, согласно изобретению корпус выполнен в виде двух разнесенных по оси фрезы упругодеформируемых элементов, а зубчатые рейки выполнены сборными, включающими соединенные между собой с возможностью разделенного радиального перемещения клиновидную обойму с заплечиками и плоскопараллельную режущую пластину с двухсторонней режущей частью, зубчатые рейки включают также резьбовые элементы для соединения упомянутых клиновидных обойм и режущих пластин, при этом клиновидные обоймы имеют открытый спереди сквозной радиальный паз, в котором установлена упомянутая режущая пластина, задние вершинные поверхности зубьев которой, обращенные к оси фрезы, образуют основание зубчатой рейки, предназначенное для взаимодействия с оправкой станка при установке на нее фрезы, при этом на обращенных к оси фрезы поверхностях клиновидных обойм симметрично относительно режущей пластины под заплечиками выполнены выемки, предназначенные для фиксации клиновидных обойм на установочном месте корпуса посредством взаимодействия с указанными упругодеформируемыми элементами, при этом элементы крепления торцевых крышек предназначены для взаимодействия с резьбовыми отверстиями, выполненными в заплечиках клиновидных обойм, а поверхности взаимодействия крышек и упомянутых заплечиков выполнены коническими, при этом длина зубчатых реек превышает длину корпуса.

Такое конструктивное исполнение фрезы позволяет:
увеличить ресурс за счет возрастания количества возможных переточек, а следовательно и суммарной стойкости фрезы;
уменьшить расход дорогостоящих быстрорежущей стали или твердого сплава;
получать весьма точную расчетную толщину клина рейки посредством сдвига режущей пластины в пазу обоймы с последующей фиксацией их взаимоположения, т.е. наиболее простым и экономичными способом;
обеспечить возможность беззазорной посадки фрезы на станочную оправку с непосредственной опорной на нее, минуя корпус, двухсторонне спрофилированных режущих элементов, что существенно повышает точность сборной червячной фрезы;
осуществлять, в случае необходимости, смену режущих элементов наиболее простым и экономичным способом без общей разборки фрезы.

На фиг. 1 показана сборная червячная фреза с клиновидными сборными рейками, содержащими двухсторонне спрофилированные режущие пластины; на фиг. 2 фреза по фиг. 1, вид с торца; на фиг. 3 обойма рейки в изометрии; на фиг. 4 форма посадочного отверстия фрезы; на фиг. 5 фреза, установленная на станок.

Фреза содержит корпус 1, сборные клиновидные зубчатые рейки 2, состоящие из обоймы 3 (фиг. 3), режущей пластины 4 с двухсторонней режущей частью (фиг. 1) и элементов 5 крепления пластины в обойме, торцевые крышки 6 и элементы 7 крепления крышек 6 на заплечиках обойм 3 реек 2 (фиг. 1, 2).

Корпус 1 выполнен в виде двух разнесенных под заплечиками обойм 3 тонкостенных упругодеформируемых в радиальном направлении элементов в виде колец с образующей установочное место корпуса высотой h, меньшей длины L реек 2.

Внутренний диаметр d₁ корпуса превышает диаметр d₂ посадочного отверстия фрезы, которое образовано задними вершинными поверхностями зубьев режущих пластин 4 и образующих основания 8 реек 2 (фиг. 2, 4). Таким образом, посадочное отверстие d₂ имеет форму правильного многогранника с цилиндрической формы гранями 8 по числу реек, контактирующих при посадке на станочную оправку 14 по линиям "C".

Обойма 3 представляет собой радиальный клин с углом ξ_o равным углу ξ_p клина сборной рейки 2. На концах обоймы выполнены конической формы заплечики 9, а со стороны передней поверхности открытый спереди сквозной радиальный паз 10, с шириной, равной длине режущей части l_p фрезы под режущую пластину 4. Заплечики 9 обоймы 3 снабжены сквозными отверстиями 11, в одном из которых размещен винт 5, а в другом винт 7, при этом в собранной фрезе винты чередуются (фиг. 1, 2). На обращенных в сторону оси поверхностях 12 обойм 3 выполнены одинаковые по глубине и ширине выемки 13 (фиг. 1, 3) для их плотного соединения по размеру h корпуса 1. При этом поверхности 12 обойм 3 всегда располагается по оси фрезы на расстоянии, превышающем половину диаметра d₂ посадочного отверстия фрезы, который в свою очередь диаметр d₃ станочной оправки 14 (фиг. 1, 5).

В торцевых поверхностях пластин 4, выполненных в виде плоскопараллельных зубчатых режущих элементов (фиг. 1, 2, 4), имеются неперекрываемые крышками 6 глухие отверстия 15, предназначенные для соединения с инструментом (пинцетом) при демонтаже их с корпуса 1 фрезы.

Установленные на конических заплечиках 9 обойм 3 крышки 6 снабжены ответным посадочным конусом, чем обеспечивается возможность перемещения крышек навстречу друг другу при закреплении фрезы на оправке 14 станка, а также отверстиями 16 (фиг. 1) для доступа инструмента к винтам 5, с которыми чередуются отверстия 17 под головки винтов 7.

Фрезу изготавливают и собирают следующим образом. Готовые под профилирование режущие пластины 4 (твердосплавного или быстрорежущего исполнения) устанавливают в пазах 10 обойм 3, выдерживая заданную относительно основания 8 требуемую толщину клина рейки 2, и фиксируют 5. Комплект собранный реек нумеруют; последовательно устанавливают в технологическом положении на специальную оправку "A" (не показано); шлифуют по наружному цилиндру Re; профилируют методом глубинного резьбошлифования; перестанавливают режущую пластину 4 второй стороной и снова профилируют, повторяя операцию по числу запасных комплектов; разбирают технологический червяк, и рейки первого комплекса в той же последовательности, без поворота на 180^o, но в рабочем положении, монтируют плотно друг к другу на установочном месте размещенного на спецоправке "Б" рабочего корпуса 1 (не показано). При этом в осевом направлении рейки 2 фиксируют беззазорной посадкой по торцам корпуса, а в радиальном опорной пластин 4 основанием 8 на цилиндр спецоправки "Б", равный по диаметру d₃ станочной оправке 14, и скрепляют, например, хомутом (не показано). При этом положении шлифуют рабочие заплечики 9 на рейках 2, устанавливают торцевые крышки 6 и винты 7, а спецоправку "Б" демонтируют. В результате боковые режущие кромки зубьев рейки располагается на винтовых поверхностях, а вершинные по наружному цилиндру Re основного червяка с образованием задних, вершинного и бокового, углов резания. Фреза собрана.

При установки на станок фрезу посадочным отверстием свободно надвигают на станочную оправку 14 с зазором K₁, равным d₂-d₃. При включении гидрогайки станка (не показано) или вращении гайки оправки, торцевые крышки 6 смещаются навстречу друг к другу, дожимают рейки 2 на величину зазора K₁ к центру фрезы до контакта основаниями 8 с цилиндром d₃ станочной оправки 14 (фиг. 4). После этого режущие пластины 4 останавливаются, а обоймы 3 реек 2 продолжают перемещаться к центру еще на некоторое расстояние, попутно упруго деформируя корпус 1 и окончательно заклинивая пластины 4. При этом частично выбирается зазор K₂ до некоторой величины K12

При раскреплении фрезы упругие силы корпуса 1 вращаются рейки 2 в исходное положение. Крышки 6 расходятся с выбором зазора K₃, т.е. до упора в головки винтов 7, зазоры K₂ и K₁ восстанавливаются. При этом заклиненные обоймами 3 режущие пластины 4 расклиниваются, но удерживаются в обоймах винтами 5. Фреза возвращается в исходное положение (по фиг.1) и свободно демонтируется со станочной оправки 14.

Для замены одной, нескольких, или всего комплекта режущих пластин 4, фрезу устанавливают на спецоправку "Б". Через отверстие 16 торцевых крышек 6 ослабляют крепежные винты 5 удаляемых режущих пластин 4. Проволочным пинцетом, отогнутые концы которого вводят в торцовые отверстия 15, извлекают сточенную пластину 4, ставят новую, доводя до упора ее основанием 8 в цилиндр оправки и фиксируют ее обратно винтом 5.

Таким образом, фреза, снабженная сборными клиновыми рейками, содержащими двухстороннюю режущую пластину, позволяет:
увеличить рабочий ресурс фрезы за счет возросшего количества возможных переточек;
уменьшить расход дорогостоящих быстрорежущей стали или твердосплавных пластин;
обеспечить беззазорную посадку фрезы на станочную оправку с непосредственной опорой на нее тыльными поверхностями зубьев двухсторонне спрофилированных режущих элементов в обход корпуса;
осуществить простым способом смену режущих элементов без демонтажа торцовых крышек, т.е. без общей разборки фрезы.

Источники информации
1. Цвис Ю.В. Моцигин С.В. Сборные червячные фрезы. Обзор С-2 НИИМаш, И. 1976, с. 39, рис. 43.

2. Справочник инструментальщика. Л. Машиностроение, 1987, с. 592.

3. Ав. св. СССР N 285470, B 23 F 21/16, опубл. 29.10.70, Бюл. N 33 - прототип.

Использование: область машиностроения, металлорежущие инструменты для нарезания зубчатых изделий. Сущность изобретения: фреза содержит упругодеформируемый радиальном направлении корпус, сборные клиновидные зубчатые рейки, состоящие из обоймы с коническими заплечиками, режущей пластины с двухсторонней режущей частью и элементов крепления пластин в обойме, а также торцовые крышки и элементы крепления на заплечиках обойм. Повышение ресурса фрезы, возможность ее беззазорной посадки на станочную оправку при перемещении крышек навстречу друг другу по заплечикам обойм и смены любой из пластин из пластин без разработки фрезы достигнуты выполнением корпуса в виде пары разнесенных по оси фрезы упругодеформируемых элементов в виде колец, установкой колец под заплечиками, а пластин между кольцами в открытых спереди сквозных радиальных пазах обойм так, что обращенные к центру фрезы режущие части пластин своими задними вершинами поверхностями, служащими в качестве оснований реек, образуют в совокупности посадочное отверстие фрезы, а при закреплении фрезы на оправке станка контактируют с последней. 5 ил.

Сборная червячная фреза, содержащая корпус с установочным местом, зубчатые рейки с заплечиками и торцевые крышки с элементами крепления, предназначенные для взаимодействия с заплечиками зубчатых реек и установленные с возможностью осевого перемещения одна относительно другой, отличающаяся тем, что корпус выполнен в виде двух разнесенных по оси фрезы упругодеформируемых элементов, а зубчатые рейки выполнены сборными, включающими соединенные между собой с возможностью раздельного радиального перемещения клиновидную обойму с заплечиками и плоскопараллельную режущую пластину с двусторонней режущей частью, зубчатые рейки включают также резьбовые элементы для соединения упомянутых клиновидных обойм и режущих пластин, при этом клиновидные обоймы имеют открытый спереди сквозной радиальный паз, в котором установлена упомянутая режущая пластина, задние вершинные поверхности зубьев которой, обращенные к оси фрезы, образуют основание зубчатой рейки, предназначенные для взаимодействия с оправкой станка при установке на нее фрезы, при этом на обращенных к оси фрезы поверхностях клиновидных обойм симметрично относительно режущей пластины под заплечиками выполнены выемки, предназначенные для фиксации клиновидных обойм на установочном месте корпуса посредством взаимодействия с указанными упругодеформируемыми элементами, при этом элементы крепления торцевых крышек предназначены для взаимодействия с резьбовыми отверстиями, выполненными в заплечиках клиновидных обойм, а поверхности взаимодействия крышек и упомянутых заплечиков выполнены коническими, при этом длина зубчатых реек превышает длину корпуса.