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, обеспечивающего стружкодробление при металлообработке, что 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 выпадения 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 выпадения обеих втулок при переустановках режущей пластины за счет установки винта, входящего в паз, выполненный на второй втулке, а также устранении заедания первой втулки при ее взаимодействии с поверхностью дна сквозного ступенчатого отверстия за счет установки на дне сквозного ступенчатого отверстия шайбы, снабженной плоской торцевой поверхностью;

- 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 неперпендикулярными к оси стержня торцевыми поверхностями, с возможностью смещения первой втулки к оси стержня и взаимодействия с ним. На режущую пластину установлен стружколом в виде пластины с торцевой поверхностью, предназначенной для взаимодействия со срезаемой стружкой и стружкодробления при резании. 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. На дне сквозного ступенчатого отверстия в корпусе установлена шайба, которая контактирует плоской торцевой поверхностью с перпендикулярной к оси стержня торцевой поверхностью первой втулки. Контактирующие неперпендикулярные к оси стержня торцевые поверхности первой и второй втулок выполнены коническими, причем неперпендикулярная к оси стержня торцевая поверхность второй втулки выполнена в виде конической выемки. Ось стержня и сквозного ступенчатого отверстия в корпусе смещена относительно оси отверстия в режущей пластине в направлении вершины углового гнезда и неперпендикулярные к оси стержня торцевые поверхности первой и второй втулок контактируют друг с другом со стороны, противоположной вершине углового гнезда. Установленный в корпусе винт, предназначенный для предотвращения поворота второй втулки вокруг оси стержня при его завинчивании, взаимодействует с продольным пазом, выполненным на второй втулке. В отверстии второй втулки со стороны торца, перпендикулярного к оси стержня, 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 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. Резьбовой конец стержня взаимодействует с резьбой, выполненной во второй втулке, при этом становится излишней взаимодействующая со стержнем гайка, что способствует повышению надежности конструкции за счет сокращения количества ее элементов. Кроме того, на дне сквозного ступенчатого отверстия установлена шайба, снабженная плоской торцевой поверхностью, взаимодействующей с перпендикулярной к оси стержня торцевой поверхностью первой втулки, что исключает заедание последней и тем самым облегчает работу с инструментом. Первая и вторая втулки снабжены неперпендикулярными с оси стержня торцевыми поверхностями, которые выполнены коническими, что облегчает сборку конструкции инструмента при переустановках режущей пластины. При этом неперпендикулярная к оси стержня торцевая поверхность второй втулки выполнена в виде конической выемки, что обеспечивает возможность взаимодействия с неперпендикулярной к оси стержня торцевой поверхностью первой втулки и тем самым возможность смещения первой втулки к оси стержня и взаимодействия с ним при креплении режущей пластины. Ось стержня и сквозного ступенчатого отверстия смещена в направлении вершины углового гнезда, и неперпендикулярные к оси стержня торцевые поверхности первой и второй втулок контактируют друг с другом со стороны, противоположной вершине углового гнезда, что обеспечивает правильную ориентацию направления усилия зажима режущей пластины - к вершине углового гнезда. В корпусе дополнительно установлен винт, предназначенный для предотвращения поворота второй втулки вокруг оси стержня при его завинчивании, а также выпадения втулок при переустановках режущей пластины. При этом винт взаимодействует с продольным пазом, выполненным на второй 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 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 неперпендикулярными к оси 11 стержня 5 торцевыми поверхностями 12 и 13, с возможностью смещения первой втулки 9 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 торцевой поверхностью 16, предназначенной для взаимодействия со срезаемой стружкой и стружкодробления. Торцевая поверхность 16 пластины стружколома 14 наклонена 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 пластине стружколома 14 со стороны его боковой поверхности 21, противоположной другой его боковой поверхности 22, которая контактирует с передней поверхностью 17 режущей пластины 3. На дне 23 сквозного ступенчатого отверстия 8 в корпусе 1 установлена шайба 24, которая контактирует плоской торцевой поверхностью 25 с перпендикулярной к оси 11 стержня 5 торцевой поверхностью 26 первой втулки 9. Контактирующие неперпендикулярные к оси 11 стержня 5 торцевые поверхности 12 и 13 первой 9 и второй 10 втулок выполнены коническими. Причем неперпендикулярная к оси 11 стержня 5 торцевая поверхность 13 второй втулки 10 выполнена в виде конической выемки, что обеспечивает ее взаимодействие с конической неперпендикулярной к оси 11 стержня 5 торцевой поверхностью 12 первой втулки 9. Ось 11 стержня 5 и сквозного ступенчатого отверстия 8 в корпусе 1 смещены относительно оси 27 отверстия в режущей пластине 3 в направлении вершины углового гнезда 2. При этом неперпендикулярные к оси 11 стержня 5 торцевые поверхности 12 и 13 первой 9 и второй 10 втулок контактируют друг с другом со стороны, противоположной вершине углового гнезда 2. Причем установленный в корпусе 1 винт 28, предназначенный для предотвращения поворота второй втулки 10 вокруг оси 11 стержня 5 при его завинчивании, взаимодействует с продольным пазом 29, выполненным на второй втулке 10. А в отверстии 30 второй втулки 10 со стороны торца 31, перпендикулярного к оси 11 стержня 5, выполнена резьба 32, с которой взаимодействует снабженный резьбой 7 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 14, выполненный в виде пластины. 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 располагают с наклоном 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 обращают в сторону вершины 18 и главной режущей кромки 19 режущей пластины 3. На стержне 5 в сквозном ступенчатом отверстии 8 корпуса 1 размещают шайбу 24, первую 9 и вторую 10 втулки.

Предназначенный для предотвращения поворота второй втулки 10 вокруг оси 11 стержня 5 при его завинчивании, винт 28 устанавливают в корпус 1 и вводят в продольный паз 29, выполненный во второй втулке 10. Кроме того, винтом 28 ограничивают осевое перемещение втулки 10 в сквозном ступенчатом отверстии 8 корпуса 1 и тем самым предотвращают выпадение из него обеих втулок 9 и 10 при переустановках режущей пластины 3. При вращении головки 4 стержня 5 и завинчивании резьбового конца 6 стержня 5 происходит смещение к оси 11 стержня 5 первой втулки 9, которая взаимодействует со стержнем 5. Одновременно первая втулка 9 взаимодействует перпендикулярной к оси 11 стержня 5 поверхностью 26 с плоской торцевой поверхностью 25 шайбы 24, а конической неперпендикулярной к оси 11 стержня 5 торцевой поверхностью 12 с конической неперпендикулярной к оси 11 стержня 5 торцевой поверхностью 13 второй втулки 10 со стороны, противоположной вершине углового гнезда 2. При этом первая втулка 9 увлекает с собой верхнюю часть стержня 5, прижимающего головкой 4 режущую пластину 3 по опорной поверхности 33 и боковым поверхностям 34 в угловом гнезде 2. Таким образом, режущую пластину 3 одновременно прижимают в направлении вершины углового гнезда 2 по опорной 33 и боковым 34 поверхностям углового гнезда 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, выполненного 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, 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, первую и вторую втулки, размещенные в ступенчатом отверстии корпуса соосно со стержнем и контактирующие неперпендикулярными к оси стержня торцевыми поверхностями с возможностью смещения первой втулки к оси стержня и взаимодействия с ним. Для повышения прочности и эксплуатационной надежности он снабжен стружколомом, шайбой и винтом, при этом стружколом установлен на режущей пластине и выполнен в виде пластины с отверстием 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. 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, контактирующей с передней поверхностью режущей пластины, шайба установлена на дне сквозного ступенчатого отверстия корпуса и контактирует плоской торцевой поверхностью с перпендикулярной к оси стержня торцевой поверхностью первой втулки, контактирующие неперпендикулярные к оси стержня торцевые поверхности первой и второй втулок выполнены коническими. Неперпендикулярная к оси стержня торцевая поверхность второй втулки выполнена в виде конической выемки, ось стержня и сквозного ступенчатого отверстия в корпусе смещены относительно оси отверстия в режущей пластине в направлении вершины углового гнезда корпуса, а неперпендикулярные к оси стержня торцевые поверхности первой и второй втулок установлены с возможностью контакта друг с другом со стороны, противоположной вершине углового гнезда. При этом винт установлен в корпусе и предназначен для предотвращения поворота второй втулки вокруг оси стержня при его завинчивании и взаимодействует с продольным пазом, выполненным на второй втулке, а в отверстии последней со стороны торца перпендикулярного оси стержня выполнена резьба для взаимодействия с его резьбовым концом. 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, первую и вторую втулки, размещенные в ступенчатом отверстии корпуса соосно со стержнем и контактирующие неперпендикулярными к оси стержня торцевыми поверхностями с возможностью смещения первой втулки к оси стержня и взаимодействия с ним, отличающийся тем, что он снабжен стружколомом, шайбой и винтом, при этом стружколом установлен на режущей пластине и выполнен в виде пластины с отверстием 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, 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, контактирующей с передней поверхностью режущей пластины, шайба установлена на дне сквозного ступенчатого отверстия корпуса и контактирует плоской торцевой поверхностью с перпендикулярной к оси стержня торцевой поверхностью первой втулки, контактирующие неперпендикулярные к оси стержня торцевые поверхности первой и второй втулок выполнены коническими, неперпендикулярная к оси стержня торцевая поверхность второй втулки выполнена в виде конической выемки, ось стержня и сквозного ступенчатого отверстия в корпусе смещены относительно оси отверстия в режущей пластине в направлении вершины углового гнезда корпуса, а неперпендикулярные к оси стержня торцевые поверхности первой и второй втулок установлены с возможностью контакта друг с другом со стороны, противоположной вершине углового гнезда, при этом винт установлен в корпусе и предназначен для предотвращения поворота второй втулки вокруг оси стержня при его завинчивании и взаимодействует с продольным пазом, выполненным на второй втулке, а в отверстии последней со стороны торца, перпендикулярного оси стержня, выполнена резьба для взаимодействия с его резьбовым концом.2. Сборный инструмент по п.1, отличающийся тем, что он выполнен в виде резца.