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 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 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;

- обеспечение стружкодробления при металлообработке;

- исключение заедания втулок 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;

- 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 заедания втулок при креплении режущей пластины;

- 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 режущая пластина с отверстием закреплена в угловом гнезде посредством снабженного головкой стержня, на конце которого выполнена резьба. В сквозном ступенчатом отверстии корпуса соосно со стержнем размещены первая и вторая втулки, контактирующие наклонными к оси стержня торцевыми поверхностями и установленные с возможностью смещения второй втулки к оси стержня и взаимодействия с ним. На режущую пластину установлен стружколом в виде пластины с отверстием и торцевой поверхностью, предназначенной для взаимодействия со срезаемой при точении стружкой и стружкодробления. При этом 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 стружколоме со стороны его боковой поверхности, противоположной другой его боковой поверхности, которая в свою очередь контактирует с передней поверхностью режущей пластины. Причем первая втулка закреплена неподвижно в ступенчатом отверстии корпуса и обращена наклонной к оси стержня торцевой поверхностью в сторону вершины углового гнезда. Взаимодействующая с ней вторая втулка, выполненная со ступенчатым отверстием, со стороны торца, перпендикулярного к оси стержня, по наружному диаметру снабжена центрирующим пояском и по внутреннему диаметру резьбой, взаимодействующей с резьбовым концом стержня. Стержень выполнен со ступенчатым увеличением диаметра от резьбового конца к головке стержня и на участке с увеличенным диаметром взаимодействует с отверстием увеличенного диаметра, которое выполнено во второй втулке со стороны торцевой поверхности, наклонной к оси 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 установлен стружколом в виде пластины с отверстием, снабженный торцевой поверхностью, наклоненной под углом к передней поверхности режущей пластины, обращенной в сторону вершины и главной режущей кромки режущей пластины и предназначенной для взаимодействия со срезаемой стружкой и стружкодробления при точении. Размещение в выемке стружколома головки стержня защищает последнюю от повреждения стружкой при точении. В конструкции отсутствует взаимодействующая со стержнем гайка. При этом резьбовой конец стержня взаимодействует с резьбой, выполненной в первой втулке, что повышает надежность конструкции. Выполнение второй втулки с центрирующим пояском и ступенчатым отверстием, а также выполнение стержня со ступенчатым изменением диаметра обеспечивает наличие зазора между второй втулкой и стержнем, возможность смещения неперпендикулярного к оси стержня торца второй втулки к оси стержня и взаимодействие с ним и тем самым обеспечивает закрепление режущей пластины. Первая втулка при ее закреплении в ступенчатом отверстии корпуса обращена наклонной к оси стержня торцевой поверхностью в сторону вершины углового гнезда, чем достигается технический результат гарантирования ориентации усилия зажима режущей пластины, при этом исключается заедание взаимодействующей с ней второй втулки, что облегчает смену режущей пластины и обеспечивает повышение надежности устройства.

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 устанавливается 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 размещены первая 9 и вторая 10 втулки, контактирующие наклонными к оси 11 стержня 5 торцевыми поверхностями 12 и 13, с возможностью смещения второй втулки 10 к оси 11 стержня 5 и взаимодействия с ним. При этом на режущую пластину 3 установлен стружколом 14 в виде пластины с отверстием 15 и наклонной торцевой поверхностью 16, предназначенной для взаимодействия со срезаемой при точении стружкой и стружкодробления. Торцевая поверхность 16 стружколома 14 выполнена с наклоном под углом α к передней поверхности 17 режущей пластины 3 и обращена в сторону вершины 18 и главной режущей кромки 19 режущей пластины 3. При этом головка 4 стержня 5 размещена в выемке 20, выполненной в стружколоме 14 со стороны его боковой поверхности 21, противоположной другой его боковой поверхности 22, которая контактирует с передней поверхностью 17 режущей пластины 3. Первая втулка 9 закреплена неподвижно в сквозном ступенчатом отверстии 8 корпуса 1 и обращена наклонной к оси 11 стержня 5 торцевой поверхностью 12 в сторону вершины углового гнезда 2. Взаимодействующая с первой втулкой 9 вторая втулка 10 выполнена со сквозным ступенчатым отверстием 23 и со стороны торца 24, перпендикулярного к оси 11 стержня 5, по наружному диаметру снабжена центрирующим пояском 25, а по внутреннему диаметру резьбой 26, взаимодействующей с резьбовым концом 6 стержня 5. Причем стержень 5 выполнен со ступенчатым увеличением диаметра 27 от резьбового конца 6 к головке 4 стержня 5 и на участке стержня 5 с увеличенным диаметром 27 взаимодействует с отверстием увеличенного диаметра 28, которое выполнено во второй втулке 10 со стороны торцевой поверхности 13, наклонной к оси 11 стержня 5. Вторая втулка 10 с центрирующим пояском 25 и ступенчатым отверстием 23, а также стержень 5 со ступенчатым изменением диаметра 27 в сочетании гарантируют наличие зазора между второй втулкой 10 и стержнем 5, возможность смещения не перпендикулярного к оси 11 стержня 5 торца 13 второй втулки 10 к оси 11 стержня 5 и взаимодействия с ним, что обеспечивает закрепление режущей пластины.

Конструкция сборного инструмента работает следующим образом.

Режущую пластину 3 устанавливают в угловом гнезде 2 корпуса 1 и на ней размещают стружколом 14. Последовательно в отверстие 15 пластины стружколома 14, в отверстие режущей пластины 3 и в сквозное ступенчатое отверстие 8 корпуса 1 вводят стержень 5. При этом головку 4 стержня 5 размещают в выемке 20, выполненной в пластине стружколома 14 и защищающей головку 4 от повреждения срезаемой стружкой при точении. Торцевую поверхность 16 пластины стружколома 14 размещают под углом α к передней поверхности режущей пластины с целью обеспечения взаимодействия со срезаемой стружкой и стружкодробления. При этом торцевую поверхность 16 пластины стружколома 14 ориентируют также в сторону вершины 18 и главной режущей кромки 19 режущей пластины 3. На стержне 5 в сквозном ступенчатом отверстии 8 корпуса 1 размещают первую 9 и вторую 10 втулки. Причем первую втулку 9 устанавливают в ступенчатом отверстии 8 корпуса 1 и неподвижно закрепляют в нем с ориентацией наклонной к оси 11 стержня 5 торцевой поверхности 13 в сторону вершины углового гнезда 2. Сочетание ступенчатого отверстия 23 во второй втулке 10 со ступенчатым изменением диаметра 27 стержня 5 обеспечивает гарантированный зазор в соединении, возможность покачивания втулки 10 в сквозном ступенчатом отверстии 8 корпуса 1 на центрирующем пояске 25 и возможность смещения не перпендикулярного к оси 11 стержня 5 торца 24 втулки 10 к стержню 5 и взаимодействия с ним. При вращении головки 4 стержня 5 и завинчивании резьбового конца 6 стержня 5 первая втулка 9 своей наклонной к оси 11 стержня 5 торцевой поверхностью 12 взаимодействует с наклонной торцевой поверхностью 13 второй втулки 10. Верхняя часть втулки 10 смещается к оси 11 стержня 5, взаимодействует с поверхностью отверстия с увеличенным диаметром 28 со стержнем 5 на участке его увеличенного диаметра 27 и увлекает с собой верхнюю часть стержня 5, прижимающего головкой 4 стружколом 14 к режущей пластине 3. Режущая пластина 3 в свою очередь прижимается по опорной поверхности 29 и боковым поверхностям 30 в угол гнезда 2. Таким образом, режущая пластина 3 одновременно поджимается 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, а размещение головки стержня в выемке стружколома защищает головку от повреждения, в результате чего исключается заедание втулок, облегчается работа с инструментом, повышается надежность и эксплуатационный ресурс сборного инструмента.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Авт.свид. СССР 778940, МКИ 3 В 23 В 27/16. Сборный резец / Артамонов Е.В., Некрасов Ю.И., Смолин Н.И. - Заявл. 06.12.1978; опубл. 15.11.80, Бюл. № 1.

2. Патент РФ 2094178, МПК 6 В 23 В 27/16. Сборный режущий инструмент/Некрасов Ю.И., Маа Д.П. - Заявл. 05.06.1996; опубл. 27.10.97, Бюл. № 30.

3. Свидетельство РФ на полезную модель 24655, МПК 7 В 23 В 27/16. Сборный режущий инструмент / Некрасов Ю.И., Некрасов Р.Ю. - Заявл. 15.03.2002; опубл. 20.08.2002, Бюл. № 23 (прототип).

Изобретение относится к области металлообработки, резанию металлов. Инструмент содержит корпус, в котором режущая пластина с отверстием закреплена в угловом гнезде посредством стержня с головкой, на конце которого выполнена резьба, при этом в сквозном ступенчатом отверстии корпуса размещены первая и вторая втулки, контактирующие наклонными к оси стержня торцевыми поверхностями и установленные с возможностью смещения второй втулки к оси стержня и взаимодействия с ним. Для повышения прочности он снабжен стружколомом, установленным на режущую пластину и выполненным в виде пластины с отверстием и торцевой поверхностью, предназначенной для взаимодействия со срезаемой стружкой и стружкодробления, наклоненной к передней поверхности режущей пластины и обращенной в сторону ее вершины и главной режущей кромки. При этом головка стержня, проходящего через отверстие в пластине стружколома, размещена в выемке, выполненной в стружколоме со стороны его боковой поверхности, противоположной другой его боковой поверхности, контактирующей с передней поверхностью режущей пластины. Первая втулка закреплена неподвижно в сквозном ступенчатом отверстии корпуса и обращена наклонной к оси стержня торцовой поверхностью в сторону вершины углового гнезда, а взаимодействующая с ней вторая втулка выполнена со ступенчатым отверстием и со стороны торца, перпендикулярного к оси стержня, имеет центрирующий поясок, а по внутреннему диаметру резьбу для взаимодействия с резьбовым концом стержня, который выполнен со ступенчатым увеличением диаметра от резьбового конца к головке с образованием участка увеличенного диаметра для взаимодействия с боковой поверхностью отверстия увеличенного диаметра, выполненного во второй втулке со стороны ее торцевой поверхности, наклонной к оси стержня. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Сборный инструмент, в корпусе которого режущая пластина с отверстием закреплена в угловом гнезде посредством стержня с головкой, на конце которого выполнена резьба, при этом в сквозном ступенчатом отверстии корпуса размещены первая и вторая втулки, контактирующие наклонными к оси стержня торцевыми поверхностями и установленные с возможностью смещения второй втулки к оси стержня и взаимодействия с ним, отличающийся тем, что он снабжен стружколомом, установленным на режущую пластину и выполненным в виде пластины с отверстием и торцевой поверхностью, предназначенной для взаимодействия со срезаемой стружкой и стружкодробления, наклоненной к передней поверхности режущей пластины и обращенной в сторону ее вершины и главной режущей кромки, при этом головка стержня, проходящего через отверстие в пластине стружколома, размещена в выемке, выполненной в стружколоме со стороны его боковой поверхности, противоположной другой его боковой поверхности, контактирующей с передней поверхностью режущей пластины, первая втулка закреплена неподвижно в сквозном ступенчатом отверстии корпуса и обращена наклонной к оси стержня торцовой поверхностью в сторону вершины углового гнезда, а взаимодействующая с ней вторая втулка выполнена со ступенчатым отверстием и со стороны торца, перпендикулярного к оси стержня, имеет центрирующий поясок, а по внутреннему диаметру - резьбу для взаимодействия с резьбовым концом стержня, который выполнен со ступенчатым увеличением диаметра от резьбового конца к головке с образованием участка увеличенного диаметра для взаимодействия с боковой поверхностью отверстия увеличенного диаметра, выполненного во второй втулке со стороны ее торцевой поверхности, наклонной к оси стержня.2. Сборный инструмент по п.1, отличающийся тем, что он выполнен в виде резца.