РОТОРНЫЙ ИНСТРУМЕНТ Российский патент 2008 года по МПК B23B27/12 

Изобретение относится к механической обработке материалов, преимущественно резанием или поверхностным пластическим деформированием.

Известен роторный инструмент, содержащий державку и шпиндель с круглым рабочим элементом, установленный на подшипниковых опорах скольжения и снабженный устройством для регулировки радиального зазора (а.с. №1813591, В23В 27/12).

Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является приведенная в монографии Ящерицына П.И., Борисенко А.В. и др. Ротационное резание материалов. - Мн.: Наука и техника, 1987. - с.180, рис.9.2, г. и выбранная в качестве прототипа конструкция роторного инструмента, содержащего державку и шпиндель с круглым рабочим элементом - чашечным резцом, установленный с возможностью регулирования радиального зазора на подшипниковой опоре скольжения в виде разрезной втулки, наружная поверхность которой выполнена конической, а внутренняя, рабочая, - цилиндрической. Регулировка радиального зазора производится посредством перемещения подшипниковой втулки в осевом направлении по внутренней конической поверхности державки. При этом благодаря наличию конусности на внешней поверхности втулки происходит уменьшение ее поперечного сечения, и шпиндель «поджимается».

Основным недостатком указанных роторных инструментов является неравномерность радиального зазора после его регулирования из-за возникновения некруглости рабочей поверхности втулки в поперечном сечении. Этот недостаток является принципиальным и обусловлен тем, что основное изменение претерпевает зазор вблизи замка (разреза), в диаметрально противоположном же направлении его изменения незначительны. Неравномерность зазора приводит к переменной жесткости в различных направлениях по поперечному сечению втулки и, как следствие, возможности возникновения вибраций в процессе резания и повышенного износа подшипника в местах минимального зазора. В результате существенно снижается точность и качество обработки, уменьшается долговечность подшипникового узла. Данная конструкция инструмента сложна в эксплуатации, так как ввиду невозможности получения гарантированного радиального зазора, непрогнозируемости его изменения регулировка подшипника должна вестись «наощупь». Следует также отметить, что наличие разрезной втулки усложняет конструкцию инструмента из-за нетехнологичности изготовления внутренней конической поверхности в державке.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение точности, улучшение качества и увеличение производительности механической обработки роторными инструментами за счет повышения точности, надежности и долговечности их подшипниковых узлов, а также упрощение конструкции и эксплуатации таких инструментов.

Указанный технический результат достигается тем, что в роторном инструменте, содержащем державку и шпиндель с круглым рабочим элементом, установленный, по крайней мере, на одном радиальном подшипнике скольжения и снабженный устройством для регулировки радиального зазора в нем, рабочая поверхность подшипника скольжения выполнена с переменным сечением, например конусообразной, а устройство для регулировки зазоров имеет вид торцевого упора, регулируемого в осевом направлении.

Данная конструкция инструмента позволяет создавать оптимальный радиальный зазор в подшипниковом узле, что обеспечивает равномерную жесткость в различных направлениях по поперечному сечению подшипника и, как следствие, препятствует возникновению вибраций. В результате устраняется волнистость обработанной поверхности, снижается ее шероховатость, то есть повышается качество и точность обработки. Также равномерность радиального зазора гарантирует равномерный износ подшипника, а следовательно, повышается долговечность подшипникового узла и снижается себестоимость обработки. Наличие конусности на внутренней поверхности подшипниковой втулки, а не на внешней, упрощает изготовление инструмента, так как технологически гораздо легче получить коническую внутреннюю поверхность во втулке, нежели в державке. Линейность изменения зазора при регулировании, обусловленная данной конструкцией, позволяет просчитать зависимость между осевым перемещением устройства для регулировки и величиной изменения зазора в результате этого перемещения, что упрощает настройку инструмента и его эксплуатацию.

Возможен вариант с применением двух радиальных подшипников с рабочими поверхностями переменного сечения и, соответственно, двух устройств для регулировки радиальных зазоров.

На фиг.1 схематически изображен предлагаемый инструмент в одном из возможных вариантов его осуществления, который состоит из корпуса или державки 1 и шпинделя 2 с круглым рабочим элементом 3 в форме чашечного резца или накатного ролика, установленного в корпусе 1 на радиальной 4 и осевых 5, 6 подшипниковых опорах и снабженного устройством для регулирования радиального зазора в подшипнике 4, выполненным в виде круглой гайки 7 и установленным с возможностью перемещения и стопорения на шпинделе 2 винтом 8, которое одновременно служит сопрягаемой поверхностью упорного подшипника 5, а также устройством для регулирования осевого зазора, например, в виде разрезной гайки 9 с фиксирующим винтом 10.

Предлагаемый инструмент настраивается и работает следующим образом: с помощью гайки 7 перемещают торцевой упор (упорный подшипник) 5 относительно шпинделя 2 на величину, обеспечивающую заданный радиальный зазор в подшипнике 4, определяемый из выражения (см. фиг.2)

h=L·sinα,

где h - величина изменения радиального зазора при регулировке;

L - величина осевого перемещения устройства для регулировки радиального зазора 7;

α - угол конусности рабочей поверхности радиального подшипника 5.

Положение гайки 7 на шпинделе 4 фиксируется винтом 8. Обрабатываемую деталь устанавливают, например, в шпинделе токарного станка, а инструмент - в его резцедержателе. Детали сообщают вращение со скоростью V. В процессе работы вращение шпинделя 2 с рабочим элементом 3 осуществляется преимущественно от обрабатываемой детали. При этом в зависимости от формы рабочего элемента 3 происходит обработка резанием или поверхностным пластическим деформированием с непрерывной сменой его активных рабочих участков.

Таким образом, данная конструкция инструмента позволяет наиболее просто и точно регулировать и создавать оптимальную величину радиального зазора в подшипниковом узле, что повышает его точность, надежность и долговечность, качество обработки, а также упрощает изготовление и эксплуатацию инструмента.

Инструмент содержит державку и круглый рабочий элемент, закрепленный на шпинделе, установленном в державке на радиальном подшипнике скольжения, и устройство для регулировки в нем радиального зазора. Для повышения точности, качества и производительности обработки инструмент снабжен устройством для регулировки осевого зазора радиального подшипника скольжения, рабочая поверхность которого выполнена с переменным сечением, а устройство для регулировки радиального зазора выполнено в виде торцового упора, установленного на шпинделе. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Роторный инструмент, содержащий державку и круглый рабочий элемент, закрепленный на шпинделе, установленном в державке на радиальном подшипнике скольжения, и устройство для регулировки в нем радиального зазора, отличающийся тем, что он снабжен устройством для регулировки осевого зазора радиального подшипника скольжения, рабочая поверхность которого выполнена с переменным сечением, а устройство для регулировки радиального зазора выполнено в виде торцового упора, установленного на шпинделе.2. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным радиальным подшипником и дополнительным устройством для регулировки радиального зазора в виде торцового упора.3. Инструмент по п.1 или 2, отличающийся тем, что рабочие поверхности радиального подшипника скольжения или радиальных подшипников скольжения выполнены коническими.