АДАПТИРУЮЩАЯСЯ ФРЕЗА Российский патент 2005 года по МПК B23C5/00 

Изобретение относится к металлообработке, к технологии машиностроения, в частности к конструкциям металлорежущих инструментов, и может быть использовано при проектировании и изготовлении фрез, например, для обработки профиля поверхности катания колесных пар железнодорожного транспорта.

Известна адаптирующаяся фреза, содержащая корпус, в радиальных пазах которого размещены с закрепленными на них режущими пластинами из твердого сплава резцы, взаимодействующие с демпфирующим элементом [1].

Недостатками известной фрезы являются ограниченность технологических возможностей, так как фреза не позволяет обрабатывать поверхности сложной формы, которые получают на станках с ЧПУ или с использованием копира, а также сложность конструкции, сборки и настройки - все это делает процесс фрезерования дорогим и малопроизводительным.

Известна сборная фреза, содержащая корпус с резцами, демпфирующие элементы, выполненные в виде тонкостенных втулок, и промежуточный диск [2].

Недостатками известной фрезы являются ограниченность технологических возможностей, так как фреза предназначена только для обработки плоскостей и не позволяет обрабатывать тела вращения и поверхности сложной формы, которые получают на станках с ЧПУ или с использованием копира, а также сложность конструкции, сборки и настройки - все это делает процесс фрезерования дорогим и малопроизводительным.

Задача изобретения - расширение технологических возможностей по обрабатыванию тел вращения и поверхностей сложной формы с использованием станков с ЧПУ, копиров и т.п., а также упрощение конструкции, сборки и настройки, повышение производительности, качества обработки и стойкости инструмента путем обеспечения плавности процесса врезания и перевода кинетической энергии удара в потенциальную энергию изгиба упругой пластины.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемой адаптирующейся фрезы, содержащей корпус, в радиальных пазах которого размещены с закрепленными на них режущими пластинами из твердого сплава резцы, взаимодействующие с демпфирующим элементом, причем радиальные пазы корпуса выполнены трапецеидальной формы, поверхности пазов облицованы бронзовыми пористыми самосмазывающимися пластинами, выполняющими функции подшипников скольжения, при этом пластины, кроме одной боковой, выполнены плоскопараллельными и закреплены на корпусе неподвижно, а упомянутая боковая пластина выполнена подвижной в виде клина и предназначена для регулирования зазора между ней и резцом с помощью винта, ввернутого в резьбовое отверстие, ось которого проходит по плоскости касания боковой пластины в виде клина с корпусом и половина просверлена в пластине, а другая половина - в корпусе, при этом резьба нарезана только в корпусной половине отверстия, режущие пластины выполнены круглыми, а их крепление к резцам - механическим.

Кроме того, резцы выполнены трапецеидальной формы, ответной форме радиальных пазов корпуса, установлены в них по скользящей посадке и удерживаются в корпусе с одного торца крышкой, а с другого - шайбообразной гофрированной пружиной и второй крышкой, при этом крышки прикреплены к корпусу винтами.

При этом фреза предназначена для обработки поверхности катания колесных пар железнодорожного транспорта.

Сущность конструкции фрезы поясняется чертежами.

На фиг.1 изображена предлагаемая фреза, вид с подпружиненного торца; на фиг.2 - вид А на фиг.1, повернуто; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - сечение В-В на фиг.1; на фиг.5 - схема действующих сил; на фиг.6 - шайбообразная гофрированная пружина, вид спереди; на фиг.7 - шайбообразная гофрированная пружина, вид с торца.

Адаптирующаяся фреза содержит корпус 1 с резцами 2 с механическим креплением режущих круглых пластин 3 твердого сплава и демпфирующий элемент 4. Корпус 1 имеет радиальные трапецеидальной формы пазы 5, расширяющиеся к оси вращения, поверхности которых облицованы бронзовыми пористыми самосмазывающимися пластинами 6, 7 и 8, выполняющими функции подшипников скольжения.

Плоскопараллельные пластины 6 и 7 закреплены (известными способами, например, приклеены или с помощью винтов) на корпусе неподвижно. Боковая пластина 8 выполнена в виде клина с углом α, является подвижной и служит для регулирования зазоров между резцами 2 и пластинами 6, 7 и 8.

Регулирование зазоров осуществляется с помощью винта 9, ввернутого в резьбовое отверстие, ось которого проходит по плоскости касания клиновидной пластины 8 с корпусом 1 под углом α к оси вращения и половина просверлена в пластине 8, а другая половина - в корпусе 1, при этом резьба нарезана только в корпусной половине отверстия. Половина просверленного отверстия в пластине 8 является глухим, резьбовая половина отверстия в корпусе 1 является сквозным. При регулировке винт 9 упирается в торец глухого отверстия пластины 8 и заставляет перемещаться ее в продольном направлении.

Резцы 2 выполнены трапецеидальной формы, ответной формы пазов 5, выполненных в корпусе. Резцы 2 установлены в корпусе I на пластинах 6, 7 и 8 по скользящей посадке и удерживаются в нем крышками 10 и 11.

С одного торца крышка 10 непосредственно крепится к корпусу 1 винтами 12, а с другого торца крышка 11 через шайбообразную гофрированную пружину 4 также крепится к корпусу 1 винтами 12. При этом выступы гофр пружины 4 должны контактировать с резцами 2.

Предлагаемая сборная фреза позволяет самоадаптироваться к неоднородности обрабатываемого материала, к колебанию величины припуска и других термомеханических повреждений и снизить ударные нагрузки на зубья инструмента в процессе обработки, что позволит повысить долговечность режущих элементов.

Дополнительная степень свободы позволяет зубу под действием силы резания Р_х перемещаться по направляющим пластинам в осевом направлении, контактируя с упругим элементом и преодолевая его сопротивление. После выхода из контакта с обрабатываемой заготовкой упругий элемент возвращает зуб в исходное положение. С целью повышения надежности работы конструкции одна боковая направляющая пластина выполнены клинообразной и подвижной, что позволяет выбирать и регулировать технологические зазоры.

Фреза, изображенная на фиг.1-7, предназначена для обработки профиля поверхности катания колесных пар железнодорожного транспорта. Однако данная конструкция может быть эффективно использована для фрезерования любых поверхностей различных заготовок.

Для механической обработки при восстановлении профиля поверхности катания колесных пар железнодорожного транспорта применяется различный по конструкции режущий инструмент, у которого для режущей части используют различающиеся по форме и составу сменные пластины. Основным препятствием для эффективного использования инструмента являются термомеханические повреждения обода колеса, возникающие в процессе эксплуатации [3].

Натяг упругого элемента 4 обеспечивается винтами 12.

При вращении фрезы с постоянной скоростью, в момент врезания зуба в деталь в месте повышенной твердости происходит осевое смещение режущего зуба за счет изгиба упругой гофры пружины и уменьшение ширины снимаемой стружки. Этим обеспечивается плавность процесса врезания и переход кинетической энергии удара в потенциальную энергию изгиба упругой пружины.

После выхода зуба из контакта с обрабатываемой деталью сдеформированные до этого упругий элемент приходит в свое первоначальное состояние, возвращая зуб в его исходное положение.

Благодаря наличию упругих опор зуба и его осевое смещение за счет изгиба упругой гофрированной пружины обеспечиваются плавно-прерывистый вход и выход зубьев фрезы из контакта с термомеханическими повреждениями обрабатываемой поверхности.

Обрабатывалась поверхность катания колесной пары железнодорожного транспорта с термомеханическими повреждениями, диаметр заготовки колес - 1009 мм, диаметр готовых деталей после обработки - 995 мм, обработка проводилась в один проход, поэтому глубина фрезерования - 7 мм. Перед механической обработкой поверхности катания был проведен индукционный отжиг, средняя твердость по кругу катания после термообработки составила 289 НВ. Колесо изготовлено из стали марки 2 в соответствии с ГОСТ 10791-89 химический состав стали: С - 0,60%; Мn - 0,78%; Si - 0,31%; Р - 0,03%; S - 0,03%; остальное железо. Режимы механической обработки: скорость вращения заготовки колеса - V_з = 5 м/мин (n_з = 1,6 мин^-1); скорость вращения фрезы - V_и = 342 м/мин (n_и = 320 мин^-1); подача на оборот - S_o = 2,7 мм/об. Фреза предлагаемой конструкции имела количество зубьев z = 10; наружный диаметр - 340 мм; чашечные пластины RPUX2710MO из твердого сплава Т14К8. Обработка проводилась на модернизированном колесотокарном станке мод. КЖ 1836 (изготовленный на Краматорском КЗТС).

Испытаниями установлено, что при условии одинаковой производительности стойкость предлагаемого инструмента возросла в 2,1...2,5 раза.

Источники информации

1 А.с. 806293 СССР, МКИ 5 В 23 С 5/06. 1981 - прототип.

2 А.с. 1569105 СССР, МКИ 5 В 23 С 5/06. Сборная фреза. В.И.Петров и др. Заявка №4340167/31-08, завл. 07.12.87, опубл. 07.06 90. Бюл. №21.

3 Богданов А.Ф. и др. Восстановление профиля поверхности катания колесных пар: Учебное пособие /А.Ф.Богданов, И.А.Иванов, М. Ситаж. - СПб.: ПГУПС, 2000, с.44.

Изобретение относится к области технологии машиностроения, обработке профиля поверхности катания колесных пар железнодорожного транспорта. Фреза содержит корпус, в радиальных пазах которого размещены с закрепленными на них режущими пластинами из твердого сплава резцы, взаимодействующие с демпфирующим элементом. Для расширения технологических возможностей радиальные пазы корпуса выполнены трапецеидальной формы, поверхности пазов облицованы бронзовыми пористыми самосмазывающимися пластинами, выполняющими функции подшипников скольжения. При этом пластины, кроме одной боковой, выполнены плоскопараллельными и закреплены на корпусе неподвижно, а упомянутая боковая пластина выполнена подвижной в виде клина и предназначена для регулирования зазора между ней и резцом с помощью винта, ввернутого в резьбовое отверстие, ось которого проходит по плоскости касания боковой пластины в виде клина с корпусом и половина просверлена в пластине, а другая половина - в корпусе. При этом резьба нарезана только в корпусной половине отверстия. Режущие пластины выполнены круглыми, а их крепление к резцам - механическим. Резцы могут быть выполнены трапецеидальной формы, ответной форме радиальных пазов корпуса, установлены в них по скользящей посадке и удерживаются в корпусе с одного торца крышкой, а с другого - шайбообразной гофрированной пружиной и второй крышкой, при этом крышки прикреплены к корпусу винтами. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Адаптирующаяся фреза, содержащая корпус, в радиальных пазах которого размещены с закрепленными на них режущими пластинами из твердого сплава резцы, взаимодействующие с демпфирующим элементом, отличающаяся тем, что радиальные пазы корпуса выполнены трапецеидальной формы, поверхности пазов облицованы бронзовыми пористыми самосмазывающимися пластинами, выполняющими функции подшипников скольжения, при этом пластины, кроме одной боковой, выполнены плоскопараллельными и закреплены на корпусе неподвижно, а упомянутая боковая пластина выполнена подвижной в виде клина и предназначена для регулирования зазора между ней и резцом с помощью винта, ввернутого в резьбовое отверстие, ось которого проходит по плоскости касания боковой пластины в виде клина с корпусом и половина просверлена в пластине, а другая половина - в корпусе, при этом резьба нарезана только в корпусной половине отверстия, режущие пластины выполнены круглыми, а их крепление к резцам - механическим.2. Фреза по п.1, отличающаяся тем, что резцы выполнены трапецеидальной формы, ответной форме радиальных пазов корпуса, установлены в них по скользящей посадке и удерживаются в корпусе с одного торца крышкой, а с другого - шайбообразной гофрированной пружиной и второй крышкой, при этом крышки прикреплены к корпусу винтами.3. Фреза по п.1 или 2, отличающаяся тем, что она предназначена для обработки поверхности катания колесных пар железнодорожного транспорта.