ФАСОННАЯ ФРЕЗА С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЙ СХЕМОЙ РЕЗАНИЯ Российский патент 2008 года по МПК B23C5/14 

Изобретение относится к металлообработке, к технологии машиностроения, в частности к конструкциям металлорежущих инструментов, и может быть использовано при проектировании и изготовлении фасонных фрез, например, для обработки профиля винтовой канавки винтов нефтяных винтовых насосов.

Известна сборная фасонная фреза, у которой требуемый фасонный профиль создается как огибающая кривая к совокупности простых по форме кромок отдельных ее режущих элементов [1].

Существенным недостатком известной сборной фасонной фрезы является ограниченность технологических возможностей из-за ее нестабильной работы, отличающейся ударно-прерывистым характером, вызывающим вибрации, которые ухудшают шероховатость обработанной поверхности, снижают точность, качество и производительность обработки, а также поломку инструмента.

Задача изобретения - расширение технологических возможностей по обрабатыванию тел вращения и винтовых поверхностей сложной формы, а также упрощение конструкции, сборки и настройки, повышение производительности, качества обработки и стойкости инструмента путем обеспечения плавности процесса фасонного фрезерования за счет уменьшения ширины среза и использования последовательной (генераторной) схемы резания, которая позволяет в несколько раз увеличить толщину среза.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемой фасонной фрезы с последовательной схемой резания, у которой требуемый фасонный профиль создается как огибающая кривая к совокупности простых по форме кромок отдельных ее режущих элементов, причем она сборная и состоит из пакета дисковых пазовых фрез, установленных и закрепленных с помощью гайки на общей шлицевой оправке, при этом количество дисковых фрез четное и они имеют шлицевые отверстия по профилю, ответному шлицевому профилю оправки, кроме того, дисковые фрезы имеют прямые режущие зубья, которые получают и перетачивают в сборе в пакете, где передние поверхности режущих зубьев расположены в одной продольной плоскости, при этом в рабочем состоянии дисковые фрезы сдвинуты относительно друг друга в окружном направлении на величину одного шага шлицевого соединения, а соотношение между количеством шлиц шлицевого соединения - Z_ш, количеством зубьев фрезы - Z_ф и количеством дисковых фрез - n_д определяется по формуле:

,

где n_д - четное количество дисковых фрез.

Кроме того, фасонная фреза предназначена для обработки винтовых канавок винтов нефтяных винтовых насосов с большим шагом.

Особенности конструкции, работы и эксплуатации предлагаемой фасонной фрезы поясняются чертежами.

На фиг.1 изображена конструкция предлагаемой фасонной фрезы нерабочем в состоянии, а в момент заточки и переточек режущих зубьев, где передние поверхности зубьев дисковых фрез расположены в одной продольной плоскости, продольный разрез; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.3 - общий вид фасонной фрезы в рабочем состоянии, при этом дисковые фрезы сдвинуты относительно друг друга в окружном направлении на величину одного шага t шлицевого соединения; на фиг.4 - вид Б на фиг 3; на фиг.5 - общий вид дисковой фрезы, имеющей минимальный наружный диаметр и входящей в состав сборной фасонной фрезы; на фиг.6 - общий вид дисковой фрезы, имеющей максимальный наружный диаметр и входящей в состав сборной фасонной фрезы; на фиг.7 - схема обработки винта винтового насоса предлагаемой фасонной фрезой; на фиг.8 - элемент В на фиг.4.

Предлагаемая фасонная фреза, у которой требуемый фасонный профиль создается как огибающая кривая к совокупности простых по форме кромок отдельных ее режущих элементов, относится к инструментам с последовательной, генераторной схемой резания. Находят применение фасонные фрезы с прямыми и винтовыми зубьями [1, с.145]. Фрезы с винтовыми зубьями работают плавно, но в большинстве случаев используют фасонные фрезы с прямыми зубьями, так как фрезы с винтовыми зубьями сложны в изготовлении. Предлагаемая фасонная фреза имеет достоинства винтовых фрез и обладает плавностью в работе, проста в изготовлении и позволяет добиться высокой точности обрабатываемой поверхности.

Предлагаемая фасонная фреза относится к сборным и состоит из пакета элементарных дисковых пазовых фрез 1. Дисковые фрезы 1 установлены и закреплены с помощью гайки 2 на общей шлицевой оправке 3. Оправка 3 имеет резьбовую и шлицевую шейки, а также упорный буртик, и может быть выполнена в виде втулки, как показано на фиг.1-4, или в виде вала (не показана).

Так как обрабатываемые винтовые канавки винтов симметричны относительно винтовой плоскости, проходящей вдоль середины впадины, количество дисковых фрез принято четное и они попарно имеют одинаковые диаметры и форму фасонной поверхности. На фиг.1-4 изображена фасонная фреза, имеющая восемь элементарных дисковых фрез, при этом каждой из поз. l_max, l₂, l₃, l_min по две штуки.

Каждая дисковая фреза l_max, l₂, l₃, l_min имеет шлицевое отверстие по профилю, ответному шлицевому профилю оправки 3. Введение в конструкцию шлицевого соединения связано с тем, что приходиться часто менять положение элементарных дисковых фрез относительно друг друга при работе и переточках. Шлицевое соединение может быть выполнено в виде рифлений и требует высокой размерной точности. В предлагаемой конструкции фрезы рекомендуется мелкоразмерное треугольное шлицевое соединение, которое в настоящее время не оговаривается требованиями ГОСТа, однако рекомендации по проектированию и эксплуатации указаны в справочной литературе [2]. Обработка шлицевых оправок в большинстве случаев ведется червячными фрезами по ГОСТ 8027-86, точность которых находится в пределах 0,008...0,02 мм по шагу, 0,007...0,2 мм по профилю и 0,02...0,06 мм по радиальному биению, что вполне приемлемо для изготовления предлагаемой фасонной фрезы. Обработка шлицевых отверстий в дисковых фрезах ведется шлицевыми протяжками.

Элементарные дисковые фрезы 1 имеют прямые режущие зубья, которые получают и перетачивают в сборе в пакете, где передние поверхности режущих зубьев располагают в одной продольной плоскости (см. фиг.1-2).

При подготовке к работе фасонная фреза проходит этап регулировки и настройки, заключающийся в следующем. Новую или переточенную фасонную фрезу разбирают, элементарные дисковые фрезы сдвигают относительно друг друга в окружном направлении на величину одного шага шлицевого соединения и вновь собирают и закрепляют на оправке 3 гайкой 2.

Чтобы зубья элементарных дисковых фрез 1 вступали в работу последовательно друг за другом должно быть соблюдено соотношение между количеством шлиц шлицевого соединения - Z_ш, количеством зубьев фрезы - Z_ф и количеством дисковых фрез - n_д, определяемое по формуле

,

где n_д - четное количество дисковых фрез.

Предлагаемая конструкция фасонной фрезы расширяет технологические возможности по обрабатыванию тел вращения и винтовых поверхностей сложной формы, позволяет упростить изготовление, сборку и настройку, повышает производительность, качество обработки и стойкость инструмента путем обеспечения плавности процесса фасонного фрезерования за счет уменьшения ширины среза и использования последовательной, генераторной схемы резания, которая позволяет в несколько раз увеличить толщину среза.

Пример. Разработана и изготовлена фасонная фреза, изображенная на фиг.1-7, предназначенная для обработки винтовых канавок винтов нефтяных винтовых насосов модели 1 В 80/75 с большим шагом. Техническая характеристика винта: D=125 мм, d=67,4 мм, 2е=28,8 мм, Т=180·2=360 мм. Фрезерование фасонных винтовых поверхностей винта предлагаемой фрезой производилось на токарном станке мод. 16К20ФЗ (фиг.7). Заготовку 4 винта устанавливали в патроне 5, оснащенном кулачками 6, и поджимали задним центром 7. Ось фрезы наклоняли под углом β=40°22^/02^// наклона винтовой поверхности винта. Максимальный наружный диаметр фрезы D_ф=150 мм, материал - сталь Р18 ГОСТ 19265-73, твердость - 62...64 HRC, предварительный профиль получали по шаблону затылованием α_пр=30°, окончательный профиль получали по копиру затылованием α_ок=12°. Высота фасонной фрезы в сборе из восьми дисковых фрез - (17,5 · 8)=140 мм. Заточку и переточки производили, когда передние поверхности зубьев дисковых фрез располагались в одной продольной плоскости. Число режущих зубьев каждой дисковой фрезы - Z_ф=12. Число дисковых фрез n_д= 8. Количество треугольных шлиц шлицевого соединения - Z_ш= 48. Перед эксплуатацией дисковые фрезы сборной фасонной фрезы сдвигали относительно друг друга в окружном направлении на величину одного шага шлицевого соединения, т.е на (360° : 48)=7°30^'.

Полная обработка винтовой поверхности была достигнута через Т_м= 7,5 мин (против мин по базовому варианту при традиционном фрезеровании на АО "Ливгидромаш"). Контроль проводился скобой индикаторной с индикатором ИЧ 10 Б кл. 1 ГОСТ 577-68. Накопленная погрешность между любыми не соседними шагами была не более 0,1 мм, просвет при контроле лекальной линейкой образующих по диаметру выступов - не более 0,07 мм, что допустимо по ТУ.

За счет уменьшения ширины среза и использования последовательной генераторной схемы резания предлагаемая фасонная фреза обеспечила плавность процесса, что позволило в несколько раз увеличить толщину среза, повысить производительность, качество обработки и стойкость инструмента.

Источники информации

1. Родин П.Р. Металлорежущие инструменты: Учебник для вузов. - 3-е изд., перераб. и доп. - К.: Вища шк. Головное изд-во 1986, С.150-151, рис.102 - прототип.

2. Анурьев В.Н. Справочник конструктора-машиностроителя. М.: Машиностроение, 1982. Т.2. 880 с.

Изобретение относится к области металлообработки, сборным фрезам для обработки профиля винтовой канавки винтов нефтяных винтовых насосов. Фреза имеет требуемый фасонный профиль в виде огибающей кривой к совокупности простых по форме кромок отдельных ее режущих элементов. Для расширения технологических возможностей она выполнена сборной, состоящей из пакета дисковых пазовых фрез, установленных и закрепленных с помощью гайки на общей шлицевой оправке. При этом количество дисковых фрез выбрано четным и они имеют шлицевые отверстия по профилю, ответному шлицевому профилю оправки. При этом дисковые фрезы имеют прямые режущие зубья, получаемые и перетачиваемые в сборе в пакете, где передние поверхности режущих зубьев расположены в одной продольной плоскости. В рабочем состоянии дисковые фрезы сдвинуты относительно друг друга в окружном направлении на величину одного шага шлицевого соединения дисковых фрез и оправки, а соотношение между количеством шлиц шлицевого соединения, количеством зубьев фрезы и четным количеством дисковых фрез определено по приведенной формуле. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Фасонная фреза с последовательной схемой резания, имеющая требуемый фасонный профиль в виде огибающей кривой к совокупности простых по форме кромок отдельных ее режущих элементов, отличающаяся тем, что она выполнена сборной, состоящей из пакета четного числа дисковых пазовых фрез, установленных и закрепленных с помощью гайки на общей шлицевой оправке и имеющих шлицевые отверстия по профилю ответному шлицевому профилю оправки, при этом дисковые пазовые фрезы имеют прямые режущие зубья, получаемые и перетачиваемые в сборе в пакете с расположением передних поверхностей режущих зубьев в одной продольной плоскости, в рабочем состоянии дисковые пазовые фрезы сдвинуты относительно друга друг в окружном направлении на величину одного шага их шлицевого соединения с оправкщй, а соотношение между количеством шлиц шлицевого соединения - Z_ш, количеством зубьев фрезы - Z_ф и четным количеством дисковых пазовых фрез - n_д определено по формуле

Z_ш=Z_ф·n_д / 2.