СБОРНЫЙ ИНСТРУМЕНТ Российский патент 2005 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. Неудобство при переустановках режущей пластины вызывает необходимость вынимать штифт и вводить нажимной элемент 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 оператора и 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. Ось упомянутого отверстия корпуса пересекает ось стержня. Сборный режущий инструмент снабжен втулкой, имеющей наклоненную к оси стержня торцевую поверхность. Втулка размещена 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 режущей пластины вызывает необходимость выемки стержня и последующее введение стержня в отверстие сухаря и втулки. Расположение гайки снизу и необходимость разборки конструкции снизу также затрудняют работу при переустановках режущей пластины. 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 оператора и 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 стержня 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 правильная ориентация расположения наклонных торцевых поверхностей первой и второй втулок в угол гнезда при переустановках режущей пластины. Расположение гайки снизу и необходимость разборки конструкции снизу также затрудняют работу при переустановках режущей пластины. Кроме того, технологически трудновыполнима качественная обработка плоской торцевой поверхности дна сквозного 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 и возможность смены режущей пластины без выемки первой и второй втулок и отвинчивания гайки снизу, 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 крепежных элементов конструкции инструмента срезаемой стружкой при точении;

- обеспечение стружкодробления при металлообработке;

- исключение отвинчивания гайки снизу и разборки снизу конструкции сборного инструмента при переустановках режущей пластины;

- возможность разборки сверху 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 крепежных элементов конструкции, срезаемой стружкой, сходящей по передней поверхности режущей пластины при точении, за счет размещения гайки в выемке, выполненной в пластине стружколома;

- в гарантировании правильной 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 необходимости отвинчивания гайки снизу и разборки конструкции с выпадением первой и второй втулок при переустановках режущей пластины за счет исключения из конструкции втулок, размещения гайки сверху и установки винта, входящего в паз, выполненный на стержне;

- в повышении надежности конструкции за счет исключения первой и второй втулок;

- 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.

Указанный технический результат достигается тем, что в сборном инструменте, содержащем корпус, режущую пластину с отверстием, закрепленную в угловом гнезде корпуса посредством размещенного в ступенчатом отверстии корпуса и имеющего головку стержня, на конце которого выполнена резьба и установлена гайка, особенностью является то, что он снабжен стружколомом, кольцом и винтом, при этом стружколом установлен на режущую пластину и выполнен в виде пластины с предназначенной для защиты гайки и резьбового конца стержня от срезаемой стружки выемкой в виде сквозного ступенчатого отверстия и торцевой поверхностью, предназначенной для взаимодействия со срезаемой стружкой и стружкоробления, наклоненной под углом к передней поверхности режущей пластины и обращенной в сторону вершины и главной режущей кромки режущей пластины, в указанной выемке размещена гайка, контактирующая с дном сквозного ступенчатого отверстия в стружколоме, при этом выемка расположена в пластине стружколома со стороны его боковой поверхности, противоположной другой его боковой поверхности, контактирующей с передней поверхностью режущей пластины, стержень выполнен двухступенчатым с увеличением диаметра ступеней от резьбового конца к головке стержня, ступень стержня с меньшим диаметром проходит через сквозное ступенчатое отверстие в корпусе, через отверстие в режущей пластине и через сквозное ступенчатое отверстие в пластине стружколома, а головка стержня размещена в сквозном ступенчатом отверстии корпуса, при этом кольцо выполнено в виде тора и установлено на дне скозного ступенчатого отверстия корпуса с возможностью смещения к оси стержня, взаимодействия с ним и контактирования своей тороидальной поверхностью со стороны, противоположной вершине углового гнезда с конической поверхностью дна сквозного ступенчатого отверстия в корпусе, поверхностью торца ступени стержня с большим диаметром и боковой поверхностью ступени стержня с меньшим диаметром, ось стержня смещена относительно оси отверстия в режущей пластине в направлении вершины углового гнезда корпуса, а винт установлен в корпусе и предназначен для предотвращения поворота стержня вокруг своей оси при завинчивании гайки и взаимодействует с продольным пазом, выполненным на ступени стрежня с большим диаметром. Кроме того, сборный инструмент выполнен в виде резца.

В отличие от прототипа в предлагаемой конструкции на режущей пластине установлен стружколом в виде пластины, снабженной выемкой в виде сквозного ступенчатого отверстия 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, что обеспечивает эффективное стружкодробление. Размещение в выемке стружколома крепежных элементов конструкции защищает их от повреждения срезаемой стружкой при точении. Кроме того, стержень выполнен двухступенчатым с увеличением диаметра ступеней от резьбового конца к головке стержня, а участок с меньшим диаметром ступени проходит через сквозное ступенчатое отверстие в корпусе, через отверстие в режущей пластине и через сквозное ступенчатое отверстие в пластине стружколома. Головка стержня размещена в сквозном ступенчатом отверстии корпуса, что обеспечивает возможность покачивания стержня и смещение его оси. На дне сквозного ступенчатого отверстия установлено торообразное кольцо, предназначенное для передачи радиальной составляющей усилия закрепления на стержень. Торообразное кольцо установлено с возможностью взаимодействия с поверхностью конического дна сквозного ступенчатого отверстия в корпусе и поверхностью торца ступени стержня с увеличенным диаметром и боковой поверхностью ступени стержня с меньшим диаметром. Причем ось стержня и сквозного ступенчатого отверстия в корпусе смещена относительно оси отверстия в режущей пластине в направлении вершины углового гнезда, чем достигается технический результат гарантирования ориентации усилия зажима режущей пластины, а торообразная форма кольца исключает его заедание. В корпусе дополнительно установлен винт, который взаимодействует с продольным пазом, выполненным на ступени стержня с большим диаметром, чем достигается технический результат предотвращения поворота вокруг своей оси стержня при завинчивании гайки, а также предотвращения выпадения стержня из сквозного ступенчатого отверстия в корпусе при смене режущей пластины.

На фиг.1 изображен сборный режущий инструмент, на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1 (повернуто), на фиг.3 - сечение А-А фиг.1

В корпусе 1 сборного инструмента, например резца, имеется угловое гнездо 2, в котором установлена режущая пластина 3 с отверстием. В сквозном ступенчатом отверстии 4 корпуса 1 размещен стержень 5. Стержень 5 имеет на одном конце головку 6, а на другом - резьбу 7 и выполнен двухступенчатым с увеличением диаметров ступеней от резьбового конца 8 к головке 6 стержня 5, при этом ступень 9 стержня 5 с меньшим диаметром проходит через сквозное ступенчатое отверстие 4 в корпусе 1, через отверстие в режущей пластине 3 и через сквозное ступенчатое отверстие 10 в пластине стружколома 11. Гайка 12, установленная на резьбовом конце 8 стержня 5, скрепляет всю конструкцию. На режущую пластину 3 установлен стружколом 11 в виде пластины с выемкой 10, выполненной в виде сквозного ступенчатого отверстия, и торцевой поверхностью 13, предназначенной для взаимодействия со срезаемой стружкой и стружкодробления. Торцевая поверхность 13 пластины стружколома 11 наклонена под углом α к передней поверхности 14 режущей пластины 3 и обращена в сторону вершины 15 и главной режущей кромки 16 режущей пластины 3. При этом гайка 12, размещенная в выемке 10, взаимодействует с дном 17 сквозного ступенчатого отверстия выемки 10 в пластине стружколома 11, выполненной со стороны его боковой поверхности 18, противоположной другой его боковой поверхности 19, которая контактирует с передней поверхностью 14 режущей пластины 3. Головка 6 стержня 5 размещена в сквозном ступенчатом отверстии 4 корпуса 1. На дне 20 сквозного ступенчатого отверстия 4 в корпусе 1 установлено кольцо 21, выполненное в виде тора, с возможностью смещения к оси 22 стержня 5 и взаимодействия с ним. Причем ось 22 стержня 5 и сквозного ступенчатого отверстия 4 в корпусе 1 смещена относительно оси 23 отверстия в режущей пластине 3 в направлении вершины углового гнезда 2. Тороидальная поверхность кольца 21 контактирует со стороны, противоположной вершине углового гнезда 2, с конической поверхностью 24 дна 20 сквозного ступенчатого отверстия 4 в корпусе 1, поверхностью торца 25 ступени 26 стержня 5 с большим диаметром и боковой поверхностью 27 ступени 9 стержня 5 с меньшим диаметром. Винт 28, предназначенный для предотвращения поворота вокруг своей оси 22 стержня 5 при завинчивании гайки 12, установлен в корпусе 1 и взаимодействует с продольным пазом 29, выполненным на ступени 26 стержня 5 с большим диаметром. При завинчивании гайки 12 режущая пластина 3 поджимается одновременно по опорной 30 и боковым поверхностям 31 и в угол гнезда 2 в корпусе 1 инструмента.

Конструкция сборного инструмента работает следующим образом.

Режущую пластину 3 устанавливают в угловом гнезде 2 корпуса 1 и на ней размещают стружколом 11 в виде пластины с выемкой 10, которая выполнена в виде сквозного ступенчатого отверстия. На дне 20 сквозного ступенчатого отверстия 4 в корпусе 1 размещают кольцо 21 в виде тора, после чего в сквозное ступенчатое отверстие 4 корпуса 1, в отверстие режущей пластины 3 и в сквозное ступенчатое отверстие выемки 10 пластины стружколома 11 вводят стержень 5. При этом головку 6 стержня 5 размещают и центрируют в сквозном ступенчатом отверстии 4 корпуса 1. Гайку 12 размещают в выемке 10, выполненной в пластине стружколома 11, и тем самым защищают гайку 12 от повреждения срезаемой при точении стружкой. Торцевую поверхность 13 пластины стружколома 11, наклоненную под углом α к передней поверхности 14 режущей пластины 3 с целью обеспечения взаимодействия со срезаемой стружкой и стружкодробления, ориентируют в сторону вершины 15 и главной режущей кромки 16 режущей пластины 3. Винт 28 устанавливают в корпус 1 и вводят в продольный паз 29, выполненный на стержне 5. При этом винтом 28 ограничивают осевое перемещение стержня 5 в сквозном ступенчатом отверстии 4 корпуса 1 и предотвращают его выпадение из сквозного ступенчатого отверстия 4 корпуса 1 при переустановках режущей пластины 3. Кроме того, посредством винта 28 предотвращают поворот вокруг своей оси 22 стержня 5 при завинчивании гайки 12. Торец 25 ступени 26 стержня 5 с большим диаметром вводят в соприкосновение с размещенным в сквозном ступенчатом отверстии 4 кольцом 21, выполненным в виде тора и установленным с возможностью смещения к оси 22 стержня 5 и взаимодействия с ним. При завинчивании гайки 12 обеспечивают взаимодействие тороидальной поверхности кольца 21 с конической поверхностью 24 дна 20 сквозного ступенчатого отверстия 4 в корпусе 1, поверхностью торца 25 ступени 26 стержня 5 с большим диаметром и боковой поверхностью 27 ступени 9 стержня 5 с меньшим диаметром со стороны, противоположной вершине угла гнезда 2. При этом смещающееся к оси 22 стержня 5 торообразное кольцо 21 увлекает с собой стержень 5, в результате чего стружколомом 11 прижимают режущую пластину 3 сверху. Кроме того, стержень 5, взаимодействуя с поверхностью отверстия в режущей пластине 3, прижимает режущую пластину 3 в направлении вершины углового гнезда 2. Таким образом, режущую пластину 3 одновременно поджимают по опорной 30 и боковым поверхностям 31 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 крепежных элементов конструкции в выемке пластины стружколома защищает гайку от повреждения срезаемой при точении стружкой. Сокращение числа элементов конструкции повышает надежность инструмента, а размещение гайки сверху исключает разборку конструкции и облегчает работу при переустановках режущей пластины. Таким образом 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 размещенного в ступенчатом отверстии корпуса и имеющего головку стержня, на конце которого выполнена резьба и установлена гайка. Для повышения жесткости и эксплуатационной надежности он снабжен стружколомом, кольцом и винтом. При этом стружколом установлен на режущую пластину и выполнен в виде пластины. Стержень выполнен двухступенчатым с увеличением диаметра ступеней от резьбового конца к головке стержня, ступень стержня с меньшим диаметром проходит через сквозное ступенчатое отверстие в корпусе, через отверстие в режущей пластине и через сквозное ступенчатое отверстие в пластине стружколома, а головка стержня размещена в сквозном ступенчатом отверстии корпуса. При этом кольцо выполнено в виде тора и установлено на дне сквозного ступенчатого отверстия корпуса с возможностью смещения к оси стержня, взаимодействия с ним и контактирования своей тороидальной поверхностью со стороны, противоположной вершине углового гнезда, с конической поверхностью дна сквозного ступенчатого отверстия в корпусе, поверхностью торца ступени стержня с большим диаметром и боковой поверхностью ступени стержня с меньшим диаметром. Ось стержня смещена относительно оси отверстия в режущей пластине в направлении вершины углового гнезда корпуса, а винт установлен в корпусе и предназначен для предотвращения поворота стержня вокруг своей оси при завинчивании гайки и взаимодействует с продольным пазом, выполненным на ступени стержня с большим диаметром. Инструмент может быть выполнен в виде резца. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Сборный инструмент, содержащий корпус, режущую пластину с отверстием, закрепленную в угловом гнезде корпуса посредством размещенного в ступенчатом отверстии корпуса и имеющего головку стержня, на конце которого выполнена резьба и установлена гайка, отличающийся тем, что он снабжен стружколомом, кольцом и винтом, при этом стружколом установлен на режущую пластину и выполнен в виде пластины с предназначенной для защиты гайки и резьбового конца стержня от срезаемой стружки выемкой в виде сквозного ступенчатого отверстия 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, в указанной выемке размещена гайка, контактирующая с дном сквозного ступенчатого отверстия в стружколоме, при этом выемка расположена в пластине стружколома со стороны его боковой поверхности, противоположной другой его боковой поверхности, контактирующей с передней поверхностью режущей пластины, стержень выполнен двухступенчатым с увеличением диаметра ступеней от резьбового конца к головке стержня, ступень стержня с меньшим диаметром проходит через сквозное ступенчатое отверстие в корпусе, через отверстие в режущей пластине и через сквозное ступенчатое отверстие в пластине стружколома, а головка стержня размещена в сквозном ступенчатом отверстии корпуса, при этом кольцо выполнено в виде тора и установлено на дне сквозного ступенчатого отверстия корпуса с возможностью смещения к оси стержня, взаимодействия с ним и контактирования своей тороидальной поверхностью со стороны, противоположной вершине углового гнезда, с конической поверхностью дна сквозного ступенчатого отверстия в корпусе, поверхностью торца ступени стержня с большим диаметром и боковой поверхностью ступени стержня с меньшим диаметром, ось стержня смещена относительно оси отверстия в режущей пластине в направлении вершины углового гнезда корпуса, а винт установлен в корпусе и предназначен для предотвращения поворота стержня вокруг своей оси при завинчивании гайки и взаимодействует с продольным пазом, выполненным на ступени стержня с большим диаметром.2. Сборный инструмент по п.1, отличающийся тем, что он выполнен в виде резца.