СБОРНЫЙ ИНСТРУМЕНТ Российский патент 2004 года по МПК B23B27/16 

Изобретение относится к области металлообработки и может быть использовано при резании металлов.

Известен сборный резец, содержащий державку, в гнезде которой на штифте установлены режущая и подвижная клинообразная опорная пластины, закрепляемые с помощью винта и нажимного элемента, причем последний расположен под углом к штифту, а его торец контактирует с поверхностью выемки, выполненной на штифте. При этом в опорной пластине выполнено отверстие с наклонной поверхностью, а между винтом и нажимным элементом помещен шарик, предназначенный для взаимодействия с упомянутой наклонной поверхностью. Причем штифт снабжен головкой, контактирующей с верхней поверхностью режущей пластины [1].

Однако такая конструкция не исключает заклинивание шарика, нажимного элемента и штифта в нерабочем положении при переустановках режущей пластины. Некоторое неудобство при переустановках вызывает введение нажимного элемента в выемку на штифте. Кроме того, при точении сходящая по передней поверхности режущей пластины стружка повреждает головку штифта, что приводит к преждевременному выходу из строя и снижению эксплутационного ресурса инструмента. В таких условиях не обеспечивается стружколомание и стружкодробление, что затрудняет работу технологического оборудования.

Известен сборный резец, в корпусе которого режущая пластина закреплена в угловом гнезде посредством стержня с головкой, возвратной пружины и нажимного элемента с угловым вырезом, размещенного в отверстии корпуса, причем ось упомянутого отверстия корпуса пересекает ось стержня. Сборный режущий инструмент снабжен втулкой, имеющей наклоненную к оси торцевую поверхность и размещенной в корпусе соосно с упомянутым стержнем и гайкой, установленной на резьбе, которая выполнена на конце стержня. Торцевая наклонная поверхность втулки обращена в сторону угла гнезда в корпусе и предназначена для взаимодействия с угловым вырезом нажимного элемента, в котором выполнено отверстие, а боковая поверхность которого предназначена для взаимодействия со стержнем. Отверстие, в котором размещен нажимной элемент, ориентировано в сторону угла гнезда в корпусе и выполнено глухим. Инструмент с целью предотвращения выпадения втулки при переустановке режущей пластины снабжен винтом, размещенным в корпусе, и предназначенным для взаимодействия с пазом, выполненным на упомянутой втулке [2].

Однако такая конструкция не исключает заклинивания сухаря, втулки и штифта в нерабочем положении при переустановках режущей пластины. Неудобство при переустановках вызывает введение стержня в отверстие сухаря и втулки. Кроме того, при точении сходящая по передней поверхности режущей пластины стружка повреждает головку штифта, что приводит к преждевременному выходу из строя и снижению эксплутационного ресурса инструмента. В таких условиях не обеспечивается стружколомание и стружкодробление, что затрудняет работу технологического оборудования.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков, выбранным в качестве прототипа, является сборный резец, в котором режущая пластина закреплена в угловом гнезде посредством стержня со шляпкой. В ступенчатом отверстии корпуса размещена первая втулка с наклонной к оси стержня торцевой поверхностью, обращенной в сторону угла гнезда, расположенная соосно со стержнем, и гайка, установленная на резьбе, выполненной на конце стержня. При этом в ступенчатом отверстии корпуса дополнительно установлена вторая втулка с возможностью смещения к оси стержня и взаимодействия с ним, причем наклонные к оси торцевые поверхности каждой из втулок контактируют. При завинчивании гайки режущая пластина поджимается одновременно по опорной и боковым поверхностям и в угол гнезда в корпусе инструмента [3].

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата, относится то, что не гарантируется ориентация расположения наклонных к оси стержня торцевых поверхностей первой и второй втулок в угол гнезда при переустановках режущей пластины. Кроме того, технологически трудновыполнима качественная обработка плоской торцевой поверхности дна ступенчатого отверстия в корпусе, что приводит к заеданию второй втулки. При точении сходящая по передней поверхности режущей пластины стружка повреждает головку штифта, что приводит к преждевременному выходу из строя и снижению эксплутационного ресурса инструмента. Также при этом не обеспечивается стружколомание и стружкодробление, что затрудняет работу оператора и технологического оборудования.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание инструмента повышенной прочности, жесткости, эксплуатационной надежности, дополнительно обеспечивающего при металлообработке стружкодробление, применение которого облегчает работу оператора и технологического оборудования. Конструкция инструмента обеспечивает:

- устранение изгиба режущей пластины путем прижатия ее по опорной и боковым поверхностям в угловом гнезде;

- устранение повреждений элементов конструкции инструмента срезаемой стружкой при точении;

- стружкодробление при металлообработке;

- исключение заедания устройства и облегчение работы при переустановках режущей пластины.

При осуществлении изобретения поставленную задачу можно решить за счет достижения технического результата, который заключается:

- в обеспечении стружкодробления за счет установки стружколома;

- в устранении повреждения головки стержня срезаемой стружкой, сходящей по передней поверхности режущей пластины при точении, за счет размещения головки стержня в выемке, выполненной в пластине стружколома;

- в гарантировании ориентации усилия закрепления режущей пластины в направлении вершины углового гнезда и прижиме режущей пластины по опорной и боковым поверхностям с устранением ее изгиба, возникающего при ином направлении усилия закрепления;

- в устранении выпадения втулки при переустановках режущей пластины за счет установки в корпусе инструмента винта, входящего в паз, выполненный на втулке;

- в повышении прочности инструмента за счет обеспечения рациональной схемы нагружения режущей пластины, при которой снижаются изгибные деформации и напряжения растяжения;

- в повышении жесткости крепления режущей пластины за счет прижатия ее по опорной и боковым поверхностям в угловом гнезде, а также в повышении в целом прочностной надежности и эксплуатационного ресурса инструмента.

Технический результат достигается тем, что в корпусе сборного инструмента режущая пластина с отверстием закреплена в угловом гнезде посредством снабженного головкой стержня, на конце которого выполнена резьба. На режущую пластину установлен стружколом в виде пластины с отверстием и торцевой поверхностью, предназначенной для взаимодействия со срезаемой стружкой и стружкодробления при точении. Торцевая поверхность пластины стружколома наклонена под углом к передней поверхности режущей пластины и обращена в сторону вершины и главной режущей кромки режущей пластины. Головка стержня, проходящего через отверстие в пластине стружколома, размещена в выемке, выполненной в пластине стружколома со стороны его боковой поверхности, противоположной другой его боковой поверхности, которая контактирует с передней поверхностью режущей пластины. В сквозном ступенчатом отверстии корпуса размещена втулка, расположенная соосно со стержнем. Втулка установлена с зазором по наружному диаметру и выполнена со сквозным ступенчатым отверстием. Со стороны первого торца втулка снабжена по наружному диаметру центрирующим пояском, а по внутреннему диаметру резьбой, взаимодействующей с резьбовым концом стержня. Второй торец втулки имеет сферическую поверхность и выполнен с возможностью смещения к оси стержня и взаимодействия с ним. При этом ось стержня смещена относительно оси отверстия в режущей пластине в направлении вершины углового гнезда. Сферическая поверхность второго торца втулки контактирует с конической поверхностью дна сквозного ступенчатого отверстия в корпусе со стороны, противоположной вершине углового гнезда. Причем стержень выполнен ступенчатым с увеличением диаметра от резьбового конца к головке и на участке стержня с увеличенным диаметром последний взаимодействует с поверхностью сквозного ступенчатого отверстия во втулке на участке последнего с увеличенным диаметром, выполненным во втулке со стороны ее второго торца. Установленный в корпусе винт, предназначенный для предотвращения поворота втулки вокруг оси стержня, при завинчивании последнего, взаимодействует с продольным пазом, выполненным на втулке. При вращении головки и завинчивании резьбового конца стержня режущая пластина поджимается одновременно по опорной и боковым поверхностям и в угол гнезда в корпусе инструмента.

В отличие от прототипа в предлагаемой конструкции на режущей пластине установлен выполненный в виде пластины стружколом, снабженный торцевой поверхностью, предназначенной для взаимодействия со срезаемой стружкой и стружкодробления. Торцевая поверхность пластины стружколома наклонена под углом к передней поверхности режущей пластины и обращена в сторону вершины и главной режущей кромки режущей пластины. Размещение в выемке стружколома головки стержня защищает последнюю от повреждения стружкой при точении. При этом резьбовой конец стержня взаимодействует с резьбой, выполненной во втулке, и отсутствует взаимодействующая со стержнем гайка, что за счет сокращения количества элементов конструкции способствует повышению ее надежности. В конструкции сочетание установленной с зазором втулки, снабженной центрирующим пояском и сквозным ступенчатым отверстием, а также стержня со ступенчатым изменением диаметра гарантирует наличие зазора между втулкой и стержнем, возможность смещения второго торца втулки, имеющего сферическую поверхность, к оси стержня и взаимодействия с ним, и тем самым обеспечивает закрепление режущей пластины. Тем, что ось стержня смещена относительно оси отверстия в режущей пластине в направлении вершины углового гнезда, а второй торец втулки, имеющий сферическую поверхность, контактирует с конической поверхностью дна сквозного ступенчатого отверстия в корпусе со стороны, противоположной вершине углового гнезда, достигается технический результат гарантирования правильной ориентации усилия зажима режущей пластины. В корпусе дополнительно установлен винт, предназначенный для предотвращения поворота втулки вокруг оси стержня при завинчивании последнего, а также для предотвращения выпадения втулки при переустановках режущей пластины. При этом винт взаимодействует с продольным пазом, выполненным на втулке, что обеспечивает возможность завинчивания стержня и облегчение работы при переустановках режущей пластины.

На фиг.1 изображен сборный режущий инструмент, на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1 (повернуто).

В корпусе 1 сборного инструмента, например резца, имеется угловое гнездо 2, в которое установлена режущая пластина 3 с отверстием посредством снабженного головкой 4 стержня 5, на конце 6 которого выполнена резьба 7. В сквозном ступенчатом отверстии 8 корпуса 1 размещена втулка 9, расположенная соосно со стержнем 5. На режущую пластину 3 установлен стружколом 10 в виде пластины с отверстием 11 и торцевой поверхностью 12, предназначенной для взаимодействия со срезаемой стружкой и стружкодробления. Торцевая поверхность 12 пластины стружколома 10 наклонена под углом α к передней поверхности 13 режущей пластины 3 и обращена в сторону вершины 14 и главной режущей кромки 15 режущей пластины 3. При этом головка 4 стержня 5 размещена в выемке 16, выполненной в пластине стружколома 10 со стороны его боковой поверхности 17, противоположной другой его боковой поверхности 18, которая контактирует с передней поверхностью 13 режущей пластины 3. Втулка 9, выполненная со сквозным ступенчатым отверстием 19, установлена в сквозном ступенчатом отверстии 8 корпуса 1 с зазором по наружному диаметру 20. Во втулке 9 со стороны ее первого торца 21, снабженного центрирующим по наружному диаметру 20 пояском 22, выполнена резьба 23, взаимодействующая с резьбовым концом 6 стержня 5. При этом второй торец 24 втулки 9, имеющий сферическую поверхность, выполнен с возможностью смещения к оси 25 стержня 5 и взаимодействия с ним. Причем ось 25 стержня 5 смещена относительно оси 26 отверстия в режущей пластине 3 в направлении вершины углового гнезда 2. Второй торец 24 втулки 9, имеющий сферическую поверхность, контактирует с конической поверхностью дна 27 сквозного ступенчатого отверстия 8 в корпусе 1 со стороны, противоположной вершине углового гнезда 2. Стержень 5 выполнен ступенчатым с увеличением диаметра от резьбового конца 6 к головке 4. Причем на участке с увеличенным диаметром 28 стержня 5 последний взаимодействует с поверхностью сквозного ступенчатого отверстия 19 во втулке 9 на его участке с увеличенным диаметром 29, который выполнен во втулке 9 со стороны ее второго торца 24. Выполнение втулки 9 с центрирующим пояском 22 и ступенчатым отверстием 19, а также стержня 5 со ступенчатым изменением диаметра 28 гарантирует наличие зазора между втулкой 9 и стержнем 5, возможность смещения второго торца 24 втулки 9 к оси 25 стержня 5 и взаимодействия с ним, и тем самым обеспечивает закрепление режущей пластины 3. Установленный в корпусе 1 винт 30, предназначенный для предотвращения поворота втулки 9 вокруг оси 25 стержня 5 при завинчивании последнего, взаимодействует с продольным пазом 31, выполненным на втулке 9. При завинчивании стержня 5 режущая пластина 3 одновременно поджимается по опорной 32 и боковым 33 поверхностям в угловом гнезде 2 корпуса 1.

Конструкция сборного инструмента работает следующим образом.

Режущую пластину 3 устанавливают в угловом гнезде 2 корпуса 1 и на ней размещают пластину стружколома 10. Последовательно в отверстие 11 пластины стружколома 10, в отверстие режущей пластины 3 и в сквозное ступенчатое отверстие 8 корпуса 1 вводят стержень 5. Головку 4 стержня 5 размещают в выемке 16, выполненной в пластине стружколома 10 и защищающей головку 4 от повреждения срезаемой при точении стружкой. Торцевую поверхность 12 пластины стружколома 10 размещают с наклоном под углом α к передней поверхности 13 режущей пластины 3 с целью обеспечения взаимодействия со срезаемой стружкой и стружкодробления. При этом торцевую поверхность 12 пластины стружколома 10 ориентируют в сторону вершины 14 и главной режущей кромки 15 режущей пластины 3. Предназначенный для предотвращения поворота втулки 9 вокруг оси 25 стержня 5 при его завинчивании винт 30 устанавливают в корпус 1 и вводят в продольный паз 31, выполненный во втулке 9. Винтом 30, кроме того, ограничивают осевое перемещение втулки 9 в сквозном ступенчатом отверстии 8 корпуса 1 и тем самым предотвращают выпадение из него втулки 9 при переустановках режущей пластины 3. Так как ось 25 стержня 5 смещена относительно оси 26 отверстия в режущей пластине 3 в направлении вершины углового гнезда 2, при вращении головки 4 стержня 5 и завинчивании резьбового конца 6 стержня 5 втулка 9 своим вторым торцом 24, имеющим сферическую поверхность, взаимодействует с конической поверхностью дна 27 сквозного ступенчатого отверстия 8 в корпусе 1 со стороны, противоположной вершине углового гнезда 2. Гарантированным конструкцией зазором между ступенчатым отверстием 19 во втулке 9 в сочетании со ступенчатым изменением диаметра 28 стержня 5 обеспечивают возможность покачивания втулки 9 на центрирующем пояске 22 в сквозном ступенчатом отверстии 8 корпуса 1 и возможность смещения второго торца 24 втулки 9 к оси 25 стержня 5 и взаимодействия с ним. Второй торец 24 втулки 9, имеющий сферическую поверхность, смещается к оси 25 стержня 5 и поверхностью сквозного ступенчатого отверстия 19 во втулке 9 на его участке с увеличенным диаметром 29 взаимодействует со стержнем 5 на участке последнего с его увеличенным диаметром 28. Смещаясь к оси 25 стержня 5, торец 24 втулки 9 увлекает с собой верхнюю часть стержня 5, прижимающего головкой 4 стружколом 10 к режущей пластине 3. Режущую пластину 3, в свою очередь, при этом прижимают по опорной поверхности 32 и боковым поверхностям 33 в угол гнезда 2. Таким образом, режущая пластина 3 одновременно поджимается по опорной 32 и боковым поверхностям 33 в угловом гнезде 2.

При таком нагружении значительно уменьшаются изгибные деформации режущей пластины под действием сил резания в процессе металлообработки, снижается уровень внутренних напряжений и вероятность разрушения пластины, повышается прочность и жесткость режущей части сборного инструмента. Установка стружколома в виде пластины обеспечивает стружкодробление, а размещение головки стержня в выемке пластины стружколома защищает головку от повреждения, в результате чего повышается надежность и эксплуатационный ресурс сборного инструмента.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. А.С. 778940 СССР, МКИ 3 В 23 В 27/16. Сборный резец / Е.В. Артамонов, Ю.И. Некрасов, Н.И. Смолин; ТюмГНГУ, - заявл. 06.12.78; опубл. 15.11.80, бюл. №1.

2. Патент 2094178 РФ, МПК⁶ В 23 В 27/16. Сборный инструмент/Ю.И. Некрасов, Д.П. Маа; ТюмГНГУ, - заявл. 05.06.96; опубл. 27.10.97, бюл. №30.

3. СПМ 24655 РФ, МПК⁷ В 23 В 27/16. Сборный режущий инструмент/Ю.И. Некрасов, Р.Ю. Некрасов; ТюмГНГУ, - заявл. 15.03.02; опубл. 20.08.02, бюл. №23 (прототип).

Изобретение относится к области металлообработки, резанию металлов. Инструмент содержит корпус, режущую пластину с отверстием, закрепленную в угловом гнезде корпуса посредством имеющего головку стержня, на конце которого выполнена резьба, и втулки, установленной в ступенчатом отверстии корпуса с возможностью смещения к оси стержня и взаимодействия с ним. Для повышения прочности инструмента за счет устранения изгиба режущей пластины и повышения надежности за счет устранения повреждений элементов конструкции срезаемой стружкой он снабжен винтом и стружколомом, установленным на режущую пластину и выполненным в виде пластины с отверстием для прохода стержня и торцевой поверхностью, предназначенной для взаимодействия со срезаемой стружкой и стружкодробления, наклоненной под углом к передней поверхности режущей пластины и обращенной в сторону вершины и главной режущей кромки режущей пластины. При этом головка стержня размещена в выемке, выполненной в пластине стружколома со стороны его боковой поверхности, противоположной другой его боковой поверхности, контактирующей с передней поверхностью режущей пластины, втулка выполнена с продольным пазом и со сквозным ступенчатым отверстием и установлена с зазором по наружному диаметру, на ее первом торце выполнен центрирующий поясок, в сквозном ступенчатом отверстии втулки со стороны ее первого торца выполнена резьба для взаимодействия с резьбовым концом стержня, ось которого смещена относительно оси отверстия в режущей пластине в направлении вершины углового гнезда, а второй торец втулки выполнен со сферической поверхностью, предназначенной для контакта с конической поверхностью дна ступенчатого отверстия в корпусе со стороны, противоположной вершине углового гнезда. При этом стержень выполнен ступенчатым с участком увеличенного диаметра, обеспечивающим взаимодействие с поверхностью сквозного ступенчатого отверстия во втулке со стороны второго ее торца, а винт установлен в корпусе с обеспечением взаимодействия с продольным пазом втулки для предотвращения ее поворота вокруг оси стержня при его завинчивании. Инструмент может быть выполнен в виде резца. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Сборный инструмент, содержащий корпус, режущую пластину с отверстием, закрепленную в угловом гнезде корпуса посредством имеющего головку стержня, на конце которого выполнена резьба, и втулки, установленной в ступенчатом отверстии корпуса с возможностью смещения к оси стержня и взаимодействия с ним, отличающийся тем, что он снабжен винтом и стружколомом, установленным на режущую пластину и выполненным в виде пластины с отверстием для прохода стержня и торцевой поверхностью, предназначенной для взаимодействия со срезаемой стружкой и стружкодробления, наклоненной под углом к передней поверхности режущей пластины и обращенной в сторону вершины и главной режущей кромки режущей пластины, при этом головка стержня размещена в выемке, выполненной в пластине стружколома со стороны его боковой поверхности, противоположной другой его боковой поверхности, контактирующей с передней поверхностью режущей пластины, втулка выполнена с продольным пазом и со сквозным ступенчатым отверстием и установлена с зазором по наружному диаметру, на ее первом торце выполнен центрирующий поясок, в сквозном ступенчатом отверстии втулки со стороны ее первого торца выполнена резьба для взаимодействия с резьбовым концом стержня, ось которого смещена относительно оси отверстия в режущей пластине в направлении вершины углового гнезда, а второй торец втулки выполнен со сферической поверхностью, предназначенной для контакта с конической поверхностью дна ступенчатого отверстия в корпусе со стороны, противоположной вершине углового гнезда, при этом стержень выполнен ступенчатым с участком увеличенного диаметра, обеспечивающим взаимодействие с поверхностью сквозного ступенчатого отверстия во втулке со стороны второго ее торца, а винт установлен в корпусе с обеспечением взаимодействия с продольным пазом втулки для предотвращения ее поворота вокруг оси стержня при его завинчивании.2. Сборный инструмент по п.1, отличающийся тем, что он выполнен в виде резца.