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 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 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 переустановках режущей пластины. Кроме того, возможно выпадение втулок из сквозного ступенчатого отверстия при переустановках режущей пластины, что также затрудняет работу с инструментом. При точении сходящая по передней поверхности режущей пластины стружка повреждает головку штифта, что приводит к преждевременному выходу из строя, снижению надежности и эксплутационного ресурса инструмента. Также при этом не обеспечивается стружколомание и стружкодробление, что дополнительно затрудняет работу технологического оборудования.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание инструмента, обеспечивающего:

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

- устранение повреждений элементов конструкции инструмента срезаемой стружкой при точении; повышение его надежности и эксплутационного ресурса;

- облегчение работы при переустановках режущей пластины;

- стружкодробление при точении.

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

- обеспечении стружкодробления за счет установки стружколома, что облегчает работу оператора и технологического оборудования;

- 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;

- 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;

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

- повышении прочности инструмента за счет обеспечения рациональной схемы нагружения режущей пластины, при которой снижаются изгибные деформации и напряжения растяжения; 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 выполнено угловое гнездо, в которое устанавливается режущая пластина с отверстием. Режущая пластина крепится посредством снабженного головкой стержня, на конце которого выполнена резьба. В сквозном ступенчатом отверстии корпуса размещена втулка, расположенная соосно со стержнем. На режущую пластину установлен стружколом в виде пластины с отверстием. Стружколом снабжен торцевой поверхностью, предназначенной для взаимодействия со срезаемой при точении стружкой, наклоненной под углом к передней поверхности режущей пластины и обращенной в сторону вершины и главной режущей кромки режущей пластины. При этом головка стержня, проходящего через отверстие в пластине стружколома, размещена в выемке, выполненной в стружколоме. Выемка выполнена со стороны боковой поверхности стружколома, противоположной другой его боковой поверхности, которая контактирует с передней поверхностью режущей пластины. Со стороны первого торца втулки в сквозном ступенчатом отверстии установлено кольцо в виде тора с возможностью смещения к оси стержня и взаимодействия с ним. Причем ось стержня смещена относительно оси отверстия в режущей пластине в направлении вершины углового гнезда. При этом со стороны, противоположной вершине углового гнезда, тороидальная поверхность кольца контактирует с конической поверхностью дна сквозного ступенчатого отверстия, первым торцом втулки и стержнем. Установленный в корпусе винт, предназначенный для предотвращения поворота втулки вокруг оси стержня при его завинчивании, а также выпадения втулки при переустановках режущей пластины, взаимодействует с продольным пазом, выполненным на втулке. В отверстии втулки со стороны второго торца выполнена резьба, с которой взаимодействует резьбовой конец стержня. 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 с целью обеспечения стружкодробления при точении установлен стружколом в виде пластины с отверстием. Стружколом снабжен торцевой поверхностью, наклоненной под углом к передней поверхности режущей пластины, обращенной в сторону вершины и главной режущей кромки режущей пластины, которая предназначена для взаимодействия со срезаемой стружкой и стружкодробления при точении. Размещение в выемке стружколома головки стержня защищает последнюю от повреждения стружкой при точении. Резьбовой конец стержня, скрепляющего конструкцию, взаимодействует с резьбой, выполненной во втулке, что исключает необходимость использования в конструкции гайки и тем самым способствует повышению надежности инструмента. Кроме того, на дне сквозного ступенчатого отверстия установлено торообразное кольцо, предназначенное для передачи радиальной составляющей усилия закрепления на стержень. Торообразное кольцо установлено с возможностью взаимодействия с коническим дном сквозного ступенчатого отверстия, первым торцем втулки и стержнем, причем ось стержня смещена к вершине углового гнезда, чем достигается технический результат гарантирования ориентации усилия зажима режущей пластины. При этом торообразная форма кольца исключает его заедание. В корпусе дополнительно установлен винт, предназначенный для предотвращения поворота втулки вокруг оси стержня при его завинчивании, а также 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 котором крепится 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 соосно со стержнем 5 размещена втулка 9. При этом на режущую пластину 3 установлен стружколом 10 в виде пластины с отверстием 11, причем пластина стружколома 10 снабжена торцевой поверхностью 12, предназначенной для взаимодействия со срезаемой стружкой. Торцевая поверхность 12 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 стружколоме 10 со стороны его боковой поверхности 17, противоположной другой его боковой поверхности 18, которая взаимодействует с передней поверхностью 13 режущей пластины 3. Со стороны первого торца 19 втулки 9 в сквозном ступенчатом отверстии 8 установлено кольцо 20, выполненное в виде тора, с возможностью смещения к оси 21 стержня 5 и взаимодействия с ним. Причем ось 21 стержня 5 смещена относительно оси 22 отверстия в режущей пластине 3 в направлении вершины углового гнезда 2. Тороидальная поверхность кольца 20 контактирует со стороны, противоположной вершине углового гнезда 2 с конической поверхностью дна 23 сквозного ступенчатого отверстия 8, а также с первым торцом 19 втулки 9 и стержнем 5. Установленный в корпусе 1 винт 24, предназначенный для предотвращения поворота втулки 9 вокруг оси 21 стержня 5 при его завинчивании, а также выпадения втулки 9 при переустановках режущей пластины 3, взаимодействует с продольным пазом 25, выполненным на втулке 9. В отверстии 26 втулки 9 со стороны второго торца 27, выполнена резьба 28, с которой взаимодействует резьбовой конец 6 стержня 5.

Конструкция сборного инструмента работает следующим образом.

Режущую пластину 3 устанавливают в угловом гнезде 2 корпуса 1 и на ней размещают стружколом 10. При этом переднюю поверхность 13 режущей пластины 3 сопрягают с боковой поверхностью 18 стружколома 10. В отверстие 11 стружколома 10, отверстие режущей пластины 3 и сквозное ступенчатое отверстие 8 корпуса 1 вводят стержень 5. При этом головку 4 стержня 5, защищая ее от повреждения срезаемой стружкой при точении, размещают в выемке 16, выполненной в стружколоме 10 со стороны другой боковой поверхности 17 стружколома 10. Торцевую поверхность 12 стружколома 10 с целью обеспечения взаимодействия со срезаемой стружкой и стружкодробления располагают наклонно под углом α к передней поверхности 13 режущей пластины 3, ориентируют в сторону вершины 14 и главной режущей кромки 15 режущей пластины 3. Винт 24 устанавливают в корпус 1 и вводят в продольный паз 25, выполненный в первой втулке 9. При этом винтом 24 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. Установкой винта 24 в продольный паз 25 втулки 9 препятствуют повороту втулки 9 вокруг оси 21 стержня 5, при завинчивании стержня 5. Первый торец 19 втулки 9 вводят в соприкосновение с размещенным в сквозном ступенчатом отверстии 8 кольцом 20, выполненным в виде тора и установленным с возможностью смещения к оси 21 стержня 5 и взаимодействия с ним. При этом обеспечивают взаимодействие тороидальной поверхности кольца 20 с конической поверхностью дна 23 сквозного ступенчатого отверстия 8 в корпусе 1 со стороны, противоположной углу гнезда 2. Далее вращают головку 4 стержня 5 и завинчивают резьбовой конец 6 стержня 5 в резьбу 28, выполненную во втулке 9. При этом обеспечивают взаимодействие торообразного кольца 20 одновременно с первым торцом 19 втулки 9, стержнем 4 и конической поверхностью дна 23 сквозного ступенчатого отверстия 8. Смещающееся к оси 21 стержня 5 торообразное кольцо 20 увлекает с собой верхнюю часть стержня 5, прижимающего головкой 4 стружколом 10 к режущей пластине 3. Режущую пластину 3 в свою очередь прижимают по опорной поверхности 29 и боковым поверхностям 30 в угол гнезда 2. Таким образом, режущую пластину 3 одновременно поджимают по опорной 29 и боковым поверхностям 30 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 обеспечивает стружкодробление и облегчение работы технологического оборудования. Размещение головки стержня в выемке стружколома защищает головку от повреждения, в результате чего повышается надежность и эксплуатационный ресурс сборного инструмента. Установка винта в корпусе инструмента предотвращает выпадение втулки при переустановках режущей пластины и облегчает работу с инструментом.

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, МПК 6 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, МПК 7 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 с резьбой на конце, и втулку, размещенную в ступенчатом сквозном отверстии корпуса соосно со стержнем. Для повышения прочности инструмента за счет устранения изгиба режущей пластины и повышения надежности за счет устранения повреждений элементов конструкции, срезаемой стружкой, он снабжен кольцом, 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, кольцо выполнено в виде тора и установлено в сквозном ступенчатом отверстии корпуса со стороны первого торца втулки с возможностью смещения к оси стержня и взаимодействия с ним, причем ось стержня смещена относительно оси отверстия в режущей пластине в направлении вершины углового гнезда, кольцо установлено с возможностью контакта его тороидальной поверхности со стороны, противоположной вершине углового гнезда, с конической поверхностью дна сквозного ступенчатого отверстия, первым торцом втулки и стержнем, при этом винт установлен в корпусе и предназначен для предотвращения поворота втулки вокруг оси стержня при его завинчивании и выпадания втулки при переустановке режущей пластины за счет взаимодействия с выполненным на ней продольным пазом, причем в отверстии втулки со стороны второго торца выполнена резьба для взаимодействия с резьбовым концом стержня. 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 с резьбой на конце, и втулку, размещенную в сквозном ступенчатом отверстии корпуса соосно со стержнем, отличающийся тем, что он снабжен кольцом, 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, кольцо выполнено в виде тора и установлено в сквозном ступенчатом отверстии корпуса со стороны первого торца втулки с возможностью смещения к оси стержня и взаимодействия с ним, причем ось стержня смещена относительно оси отверстия в режущей пластине в направлении вершины углового гнезда, кольцо установлено с возможностью контакта его тороидальной поверхности со стороны, противоположной вершине углового гнезда, с конической поверхностью дна сквозного ступенчатого отверстия, первым торцем втулки и стержнем, при этом винт установлен в корпусе и предназначен для предотвращения поворота втулки вокруг оси стержня при его завинчивании и выпадания втулки при переустановке режущей пластины за счет взаимодействия с выполненным на ней продольным пазом, причем в отверстии втулки со стороны второго торца выполнена резьба для взаимодействия с резьбовым концом стержня.2. Сборный инструмент по п.1, отличающийся тем, что он выполнен в виде резца.