РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ Российский патент 2010 года по МПК B23B27/16 

Предлагаемое изобретение относится к станкостроению, в частности к механической обработке резанием твердых и жаропрочных материалов, и предназначено для снижения резонансной частоты, перевода резонанса в зону низких частот и увеличения демпфирования режущего инструмента с возможностью быстрой переналадки при изменении режимов резания и в процессе резания.

Известен резцедержатель токарного станка (см. авторское свидетельство №776770, В23В 29/14, бюл. №41, 1980 г.), содержащий корпус с пазом под резец и нажимные винты, с целью получения на обрабатываемой поверхности требуемого микрорельефа за счет автоколебаний установленного в нем резца, в пазу установлен введенный в резцедержатель упругий элемент, выполненный в виде двух станков, расположенных один в другом и разделенных резинкой - прокладкой, причем в упомянутых станках в местах их соприкосновения с прокладкой выполнены сквозные отверстия.

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками, являются наличие корпуса, резца, резцедержателя и упругого элемента.

Причинами, препятствующими достижению технического результата, является недостаточная эффективность гашения вибраций, возникающих при резании, неудобство в эксплуатации.

Известен режущий инструмент (см. патент №2245227, В23В 27/16, бюл. №3, 2005 г.), содержащий корпус, режущий элемент, установленный в корпусе, упругие элементы, предназначенные для взаимодействия с режущим элементом, и винтовую передачу, при этом он снабжен двумя установленными на основании корпуса направляющими, подвижными губками, перемещаемыми посредством упомянутой винтовой передачи по направляющим, и сопряженной с винтовой передачей самотормозящей червячной передачей с рукояткой с лимбом, при этом режущий элемент закреплен между упругими элементами, установленными на подвижных губках.

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками, являются корпус, режущий элемент, упругие элементы, винтовая передача, сопряженная с самотормозящей червячной передачей с рукояткой с лимбом.

Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются недостаточное удобство в эксплуатации ввиду ограниченных возможностей воздействия на процесс демпфирования колебаний непосредственно при резании; требование наладки при замене режущего элемента, что снижает возможность применения; отсутствие возможностей производить быструю и надежную регулировку параметров при изменении режимов резания.

В качестве прототипа взят режущий инструмент (см. патент №2281188, В23В 27/16, бюл. №22, 2006 г.), содержащий корпус с направляющими, упругий элемент и режущий элемент, винтовую передачу, сопряженную с самотормозящейся червячной передачей, связанной с рукояткой с лимбом, при этом режущий элемент закреплен на смонтированном в корпусе держателе, удерживаемом от осевого поворота планкой, передняя часть держателя выполнена в форме сферического шарнира, а задняя - конической с возможностью сопряжения через упругий элемент с переходной втулкой для установки инструмента с коническим хвостовиком, имеющей возможность возвратно-поступательного перемещения вдоль оси по направляющим и связанной с рукояткой с лимбом.

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками, являются корпус с направляющими, упругий элемент и закрепленный на держателе режущий элемент, винтовая передача, связанная с рукояткой и лимбом.

Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются сложность конструкции, недостаточное удобство в эксплуатации ввиду ограниченных возможностей воздействовать на процесс демпфирования колебаний путем перевода резонанса в зону низких частот, и производить быструю переналадку при изменении режимов резания.

Задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции, увеличение демпфирования путем снижения резонансной частоты и перевода резонанса в зону низких частот с возможностью быстрой переналадки при изменении режимов резания.

Для достижения технического результата держатель жестко соединен со скобой, в которой в горизонтальной плоскости установлена ось, на которой размещен упругий элемент, выполненный в форме втулки с радиальными выступами, которыми устанавливается в соответствующие пазы корпуса, по направляющим которого имеет возможность перемещаться его подвижная часть, посредством упомянутой винтовой передачи, а со стороны верхней части держателя для удержания его от осевого поворота установлен ролик.

Технический результат заключается в том, что режущий инструмент содержит корпус с направляющими, упругий элемент и закрепленный на держателе режущий элемент, винтовую передачу, связанную с рукояткой и лимбом, при этом держатель жестко соединен со скобой, в которой в горизонтальной плоскости установлена ось, на которой размещен упругий элемент, выполненный в форме втулки с радиальными выступами, которыми устанавливается в соответствующие пазы корпуса, по направляющим которого имеет возможность перемещаться его подвижная часть, посредством упомянутой винтовой передачи, а со стороны верхней части держателя для удержания его от осевого поворота установлен ролик.

Предлагаемый режущий инструмент поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид, на фиг.2 - вид сверху фиг.1.

Режущий инструмент, содержащий корпус 1 с направляющими, упругий элемент 2 и закрепленный на держателе 3 режущий элемент 4, винтовую передачу 5, связанную с рукояткой 6 и лимбом 7, держатель 3 жестко соединен со скобой 8, в которой в горизонтальной плоскости установлена ось 9, на которой размещен упругий элемент 2, выполненный в форме втулки с радиальными выступами, которыми устанавливается в соответствующие пазы корпуса 1, по направляющим которого имеет возможность перемещаться его подвижная часть 10, посредством упомянутой винтовой передачи 5, а со стороны верхней части держателя 3 для удержания его от осевого поворота установлен ролик 11.

Работает инструмент следующим образом. На суппорте токарного станка (не показан) закрепляется корпус 1 с направляющими, режущий элемент 2 (резец) закреплен на держателе 3, который жестко соединен со скобой 8, в которой в горизонтальной плоскости установлена ось 9, на ней размещен упругий элемент 2, выполненный в форме втулки с радиальными выступами, которыми устанавливается в соответствующие пазы корпуса 1. По направляющим корпуса 1 имеет возможность перемещаться его подвижная часть 10. Со стороны верхней части держателя 3 для удержания его от осевого поворота установлен ролик 11.

При вращении рукоятки 6 с лимбом 7, сопряженной с винтовой передачей 5, по направляющим корпуса 1 перемещается его подвижная часть 10. Таким образом задается деформация упругого элемента 2, выполненного в форме втулки с радиальными выступами, которыми он установлен в соответствующие пазы корпуса 1. От осевого поворота держатель 3 удерживается роликом 11.

Поскольку при обработке металлов резанием, прежде всего для обработки лезвийным инструментом вследствие неустойчивости динамических процессов снижается качество обработанной поверхности, увеличиваются потери от брака, это создает трудные (а иногда и неприемлемые) условия для использования автоматизированного оборудования. Процесс резания является неустойчивым и сопровождается самовозбуждающимися автоколебаниями, даже когда динамическая система резания возвращается в устойчивое состояние, степень ее устойчивости к внешним возмущающим воздействиям (неравномерность припуска, биение шпинделя, срыв нароста) не постоянна и ее устойчивость зависит в основном от выбранного режима резания.

Предложенная конструкция режущего инструмента позволяет при малых линейных колебаниях более эффективно переводить резонанс в зону низких частот, увеличивая вследствие малой упругости упругого элемента 2 демпфирование. За счет того, что часть объема упругого элемента 2 (эластомера) размещается в углублении металлической детали, при воздействии на нее сил резания, участок в углублении дополнительно испытывает всестороннее сжатие. В этом случае имеет место объемная деформация. При этом модуль упругости эластомера такой же, как и модуль упругости жидкости. Это дополнительно способствует ускорению перевода резонанса в зону низких частот и сохранению устойчивости процесса резания.

Предлагаемый режущий инструмент повышает демпфирование, ускоряет процесс перевода резонанса в зону низких частот в 1,4 раза, что влечет снижение вибрации в зоне резания, в системе «станок-приспособление-инструмент-деталь», а также дает возможность варьировать динамическими колебаниями непосредственно в процессе резания. Например, уменьшив сжатие упругого элемента 2 на начальной стадии резания, когда амплитуда автоколебаний наибольшая с последующим сжатием упругого элемента 2 или при изменении величины припуска. Использование режущего инструмента дает наибольший эффект по снижению вибраций в зоне резания при обработке твердых и жаропрочных материалов, позволяет обеспечить получение на обрабатываемой поверхности требуемого микрорельефа и улучшить качество обработанной поверхности. При этом повышается стойкость режущей части инструмента, например, при обработке стали 35 Х3МН в 1,2 раза. Дополнительно повышается возможность автоматизации процесса обработки.

Инструмент содержит корпус с направляющими, упругий элемент и закрепленный на держателе режущий элемент, винтовую передачу, связанную с рукояткой и лимбом. Для получения требуемого микрорельефа, улучшения качества обработанной поверхности и повышения стойкости режущего инструмента держатель жестко соединен со скобой, в которой в горизонтальной плоскости установлена ось, на которой размещен упругий элемент, выполненный в форме втулки с радиальными выступами, установленными в соответствующие пазы, выполненные в корпусе, на направляющих которого с возможностью перемещения посредством упомянутой винтовой передачи установлена подвижная часть, а со стороны верхней части держателя для удержания его от осевого поворота установлен ролик. 2 ил.

Режущий инструмент, содержащий корпус с направляющими, упругий элемент и закрепленный на держателе режущий элемент, винтовую передачу, связанную с рукояткой и лимбом, отличающийся тем, что держатель жестко соединен со скобой, в которой в горизонтальной плоскости установлена ось, на которой размещен упругий элемент, выполненный в форме втулки с радиальными выступами, установленными в соответствующие пазы, выполненные в корпусе, на направляющих которого с возможностью перемещения посредством упомянутой винтовой передачи установлена подвижная часть, а со стороны верхней части держателя для удержания его от осевого поворота установлен ролик.