ХВОСТОВОЙ РЕЗЕЦ Российский патент 2012 года по МПК E21C35/18 E02F9/28 

Изобретение относится к хвостовому резцу, в частности резцу дорожной фрезы, с базовой частью, содержащей хвостовик, при этом хвостовик несет вершину резца из твердосплавного материала, при этом базовая часть в зоне между хвостовиком и вершиной резца имеет приемный участок, на котором удерживается головная часть, и при этом головная часть содержит сужающуюся в направлении вершины резца окружную поверхность для отвода срезаемого материала.

Такой хвостовой резец известен из патентной публикации DE 3818213 А1. При этом используется состоящая из двух частей базовая часть, которая имеет хвостовой участок из стали и резцедержатель. Резцедержатель несет в приемном элементе вершину резца и соединен пайкой с хвостовым участком. В переходном участке между хвостовым участком и резцедержателем установлена керамическая оболочка в форме гильзы.

Керамическая оболочка склеена с резцедержателем, равно как и с базовой частью. В рабочем режиме хвостовой резец вращается. При этом твердая керамическая оболочка трется о посадочную поверхность резцедержателя, который несет хвостовой резец. При этом керамическая оболочка врезается в посадочную поверхность и изнашивает резцедержатель. Так как резцедержатель представляет собой более дорогостоящую деталь по сравнению с хвостовым резцом, то это воздействие нежелательно.

Из DE 102004053666 А1 известен хвостовой резец, у которого защитная оболочка как головная часть охватывает базовую часть и сварена с ней. Чтобы избежать трения между головной частью и резцедержателем, используется защищающая от износа шайба. Эта дополнительная деталь увеличивает затраты на элементы хвостового резца.

Задача изобретения состоит в том, чтобы создать хвостовой резец вышеупомянутого типа, конструкция которого имеет меньшие затраты на элементы при оптимизированном износе.

Эта задача решается тем, что головная часть удерживается относительно базовой части с возможностью проворачивания. Вследствие проворачиваемости головной части относительно базовой части, базовая часть может вращаться в рабочем режиме инструмента и вершина резца изнашивается равномерно. В свою очередь, головная часть может оставаться неизменной в своем положении во время импульсной нагрузки или вращаться не в той же степени, что и базовая часть. Вместе с тем имеется также возможность насадить при необходимости головную часть непосредственно на опорную поверхность, например, резцедержателя без того, чтобы подвергнуть ее сильному износу вследствие вращения.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления изобретения, может быть предусмотрено, что головная часть установлена относительно базовой части с возможностью проворачивания вокруг средней продольной оси базовой части.

Если хвостовой резец представлен так, что головная часть содержит кольцевую опорную поверхность, которая концентрично охватывает отверстие, и что в это отверстии помещена базовая часть, то опорная поверхность образует опорную (контактную) зону, которая может прикладываться непосредственно к соответствующей ответной поверхности резцедержателя. При этом возникающие усилия сжатия передаются с хвостового резца непосредственно на резцедержатель.

При этом может быть также предусмотрено, что головная часть имеет вокруг отверстия центрирующий поясок, который имеет непрерывно расширяющуюся в направлении опорной поверхности центрирующую поверхность. Центрирующий поясок выравнивает в таком случае хвостовой резец на центрирующем приемном элементе резцедержателя. Таким образом, центрирующий приемный элемент и центрирующий поясок образуют также замыкающую систему, которая затрудняет проникновение загрязнений.

Для хорошего отвода срезаемого породного/битумного материала предусмотрено, что головная часть имеет вогнутую или коническую поверхность для отвода срезаемого материала, которая в своем диаметре сужается в направлении вершины резца.

Место сопряжения головной части с базовой частью может быть выполнено так, что головная часть имеет отверстие, цилиндрическая и/или коническая стенка которого образует посадочную поверхность, к которой прилегает или может прилегать приемный участок базовой части.

Цилиндрическое геометрическое сопряжение обеспечивает очень легко вращающееся взаимодействие головной части и базовой части. Наоборот, при выборе конусообразного посадочного соединения свободная, беспрепятственная возможность вращения в рабочем режиме ограничивается в пользу улучшенного уплотнения между головной частью и базовой частью. При этом угол конусности конического соединения выполнен с учетом требований в отношении износа и условий эксплуатации.

Если предусмотрено, что головная часть опирается относительно базовой части посредством упругого опорного элемента, то возникающие при этом в рабочем режиме ударные нагрузки демпфируются за счет упругого опорного элемента.

Кроме того, между головной и базовой частью может создаваться «эффект прокачки», что позволяет удалять происходящие время от времени загрязнения.

Для создания заданного согласования положения между головной и базовой частью может быть предусмотрено, что головная часть имеет упор (опорный участок) и/или ответную поверхность, который ограничивает монтажное (установочное) движение головной части на базовой части. Один предпочтительный вариант изобретения представлен так, что базовая часть в зоне хвостовика несет зажимную гильзу, причем головную часть насаживают на зажимную гильзу, и при этом головная часть удерживает зажимную гильзу в положении предварительного натяга, причем головная часть выполнена с возможностью удаления с зажимной гильзы таким образом, что головная часть освобождает ее и зажимная гильза разжимается в свое разгрузочное положение с увеличенным диаметром. Зажимную гильзу используют известным образом для зажимания хвостового резца в приемном отверстии резцедержателя с возможностью замены.

За счет того, что головная часть создает предварительный натяг затяжной гильзы, затяжную гильзу можно легко вставить в приемное отверстие. Затем, например, ударом молотка по вершине резца головную часть удаляют с зажимной гильзы. При этом зажимная гильза занимает свое монтажное положение и разжимается в приемном отверстии.

Оптимальные на износ параметры хвостового резца достигаются тогда, когда предусмотрено, что базовая часть в области несущего вершину резца конца имеет окружной заплечик, поверхность которого переходит в поверхность для отвода срезаемого материала и который радиально перекрывает входное поперечное сечение в посадочную поверхность головной части. При этом заплечик защищает также переход между головной частью и базовой частью.

Согласно одному особенно предпочтительному варианту осуществления изобретения, предусмотрено, что головная часть и базовая часть имеют различную твердость и/или вязкость материала. При этом, например, материал для головной части может быть твердым, а материал для базовой части - вязким. Если головная часть используется таким образом, что ее насаживают непосредственно на резцедержатель, то рекомендуется, чтобы резцедержатель имел в контактной зоне с головной частью большую твердость, чем головная часть.

Ниже изобретение поясняется на основе представленного на чертежах примера осуществления. Показано:

Фиг.1 - хвостовой резец в перспективном изображении;

Фиг.2 - хвостовой резец с Фиг.1 на виде сбоку и в подготовленном к удару изображении;

Фиг.3 - изображение с Фиг.2 на виде сверху и

Фиг.4 - хвостовой резец согласно Фиг.2 и 3 на виде сбоку и в продольном разрезе.

На Фиг.1 показан хвостовой резец с базовой частью 10, головной частью 30, зажимной гильзой 20 и вершиной 18 резца из твердосплавного металла.

Как показано на Фиг.2 и 4, изготовленная из стального профиля базовая часть 10 содержит цилиндрический хвостовик 11. В своей средней зоне хвостовик 11 снабжен окружной канавкой 12.

На хвостовик 11 насажена снабженная продольным шлицем изготовленная из стального листа зажимная гильза 20. Цилиндрическое внутреннее поперечное сечение зажимной гильзы 20 рассчитано так, что хвостовик 11 может свободно вращаться внутри зажимной гильзы 20. Зажимная гильза 20 имеет расположенные симметрично относительно ее средней поперечной плоскости фиксирующие элементы 21. Фиксирующие элементы 21 входят (с зацеплением) в канавку 12 и удерживают зажимную гильзу 20 в осевом направлении без возможности выпадения, но с возможностью свободного вращения на базовой части 10. Ввиду симметричного исполнения зажимной гильзы 20 она может монтироваться на базовой части 10 в двух повернутых на 180º положениях.

К хвостовику 11 базовой части 10 примыкает переходной участок 13, который переходит в цилиндрический приемный участок 14. Приемный участок 14 имеет относительно хвостовика 11 увеличенное поперечное сечение. К приемному участку 14 примыкает заплечик 15, который имеет проходящую перпендикулярно средней продольной оси базовой части 10 опорную поверхность 16. В примыкании к опорной поверхности 16 заплечик 15 снабжен выпуклой поверхностью для отвода срезанного материала. Базовая часть 10 в области расположенного со стороны заплечика конца снабжена чашеобразным приемным элементом 17, в который впаяна вершина 18 резца.

Головная часть 30 изготовлена как прессованная деталь из металлического материала. Вращательно-симметричная головная часть 30 имеет кольцеобразную опорную поверхность 31, из которой выступает центрирующий поясок 32. При этом центрирующий поясок 32 выполнен конусообразным и сужается исходя из опорной поверхности 31. Головная часть 30 в направлении средней продольной оси М концентрично пронизана отверстием, причем центрирующий поясок 32 охватывает с одной стороны входное отверстие в этом сквозном отверстии.

Сквозное отверстие выполнено как ступенчатое отверстие, при этом примыкающий к центрирующему пояску 32 опорный участок 36 определяет первый диаметр. Зоной этого диаметра головная часть 30 насажена на зажимную гильзу 20. При этом внутренний диаметр выполнен меньшим, чем наружный диаметр зажимной гильзы 20 в ее разжатом положении.

Таким образом зажимная гильза 20 удерживается с головной частью 30 в положении с предварительным натягом, что обеспечивает легкий монтаж хвостового резца в резцедержателе. Наружный диаметр предварительно напряженной зажимной гильзы 20 рассчитывают в данном случае таким образом, что зажимная гильза 20 может быть легко вставлена в приемное отверстие резцедержателя. К опорному участку 36 головной части 30 примыкает цилиндрическая посадочная поверхность 35 большего диаметра. При этом внутренний диаметр этой посадочной поверхности 35 выбран равным наружному диаметру приемного участка 14 или превышающим его. В посадочную поверхность 35 вложен - обращенно к опорному участку 36 - упругий опорный элемент 38 в форме кольца круглого сечения из резины. С внешней стороны головная часть 30 снабжена вогнутой поверхностью 34 для отвода срезаемого материала, которая в собранном состоянии переходит заподлицо в выпуклую поверхность для отвода срезаемого материала заплечика 15. На своей обращенной от вершины 18 резца стороне поверхность 34 для отвода срезаемого материала переходит в цилиндрический заплечик 33, а он - в опорную поверхность 31. Для лучшего отвода срезанного материала в поверхности 34 для отвода срезаемого материала проделаны продольные углубления 34.1.

Для монтажа хвостового резца, как описано выше, вместе с его зажимной гильзой 20 он вставляется в приемное отверстие резцедержателя до тех пор, пока опорная поверхность 31 не будет прилегать к соответствующей ответной поверхности резцедержателя. Ударом молотка по вершине 18 резца головная часть 30 смещается относительно базовой части 10 в направлении средней продольной оси М и в направлении вершины 18 резца.

При этом посадочная поверхность 35 попадает в зону приемного участка 14. Одновременно опорный участок 36 освобождает зажимную гильзу 20 и зажимная гильза 20 разжимается в радиальном направлении. При этом она заклинивается на внутренней стенке приемного отверстия резцедержателя.

Движения смещения головной части 30 ограничено опорной поверхностью 16 заплечика 15. Она примыкает к кольцеобразно окружающей ответной поверхности 37 головной части 30.

Посредством заплечика 15 головная часть 30 удерживается без возможности выпадения аксиально в направлении вершины 18 резца относительно базовой части 10. Одновременно опорный участок 36 опирается на эластичный опорный элемент 38 головной части 30 относительно базовой части 10. В противоположном направлении резцедержатель препятствует смещению головной части 30 относительно базовой части 10.

Таким образом, головная часть 30 аксиально удерживается без возможности выпадения, но с возможностью вращения вокруг средней продольной оси.

Опорный элемент 38 прилегает в смонтированном состоянии в зоне переходного участка к приемному участку 14. При нагружении базовой части 10 в осевом направлении опорный элемент 38 может сжиматься, так что может демпфировать ударные нагрузки.

В рабочем режиме инструмента хвостовой резец воздействует своей вершиной 18 на срезаемый породный/битумный материал. При этом базовая часть 10 прижимается к посадочной поверхности 35 головной части 30. Одновременно базовая часть 10 опирается на ответную поверхность 37 и/или на опорный участок 36.

Группа изобретений относится к области горного дела, в частности к хвостовому резцу дорожной фрезы. Технический результат - уменьшение затрат на элементы при оптимизированном износе. Хвостовой резец с базовой частью содержит хвостовик, при этом хвостовик несет вершину резца из твердосплавного материала, а базовая часть в зоне между хвостовиком и вершиной резца имеет приемный участок, на котором удерживается головная часть. Головная часть содержит сужающуюся в направлении вершины резца окружную поверхность для отвода срезаемого материала. При этом головная часть, по первому варианту, удерживается относительно базовой части с возможностью проворачивания и поверхность для отвода срезаемого материала кончается в области принимающего вершину резца конца базовой части. Головная часть, по второму варианту, имеет упор (опорный участок) и/или ответную поверхность, который/ая ограничивает монтажное движение головной части на базовой части на опорной поверхности базовой части. По третьему варианту, базовая часть в области хвостовика несет зажимную гильзу, причем на зажимную гильзу насажена головная часть, и при этом головная часть удерживает зажимную гильзу в положении предварительного натяга. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Хвостовой резец с базовой частью (10), имеющей хвостовик (11), при этом хвостовик (11) несет вершину (18) резца из твердосплавного материала, при этом базовая часть (10) в зоне между хвостовиком (11) и вершиной (18) резца имеет приемный участок (14), на котором удерживается головная часть (30), и при этом головная часть (30) имеет сужающуюся в направлении вершины (18) резца окружную поверхность (34.1) для отвода срезаемого материала, при этом головная часть (30) удерживается относительно базовой части (10) с возможностью проворачивания и при этом поверхность (34.1) для отвода срезаемого материала кончается в области принимающего вершину резца конца базовой части (10).

2. Хвостовой резец с базовой частью (10), имеющей хвостовик (11), при этом хвостовик (11) несет вершину (18) резца из твердосплавного материала, при этом базовая часть (10) в зоне между хвостовиком (11) и вершиной (18) резца имеет приемный участок (14), на котором удерживается головная часть (30), и при этом головная часть (30) имеет сужающуюся в направлении вершины (18) резца окружную поверхность (34.1) для отвода срезаемого материала, при этом головная часть (30) имеет упор (опорный участок (36)) и/или ответную поверхность (37), который/ая ограничивает монтажное движение головной части (30) на базовой части (10) на опорной поверхности базовой части (10).

3. Хвостовой резец с базовой частью (10), имеющей хвостовик (11), при этом хвостовик (11) несет вершину (18) резца из твердосплавного материала, при этом базовая часть (10) в зоне между хвостовиком (11) и вершиной (18) резца имеет приемный участок (14), на котором удерживается головная часть (30), и при этом головная часть (30) имеет сужающуюся в направлении вершины (18) резца окружную поверхность (34.1) для отвода срезаемого материала, при этом базовая часть (10) в области хвостовика (11) несет зажимную гильзу (20), причем на зажимную гильзу (20) насажена головная часть (30), и при этом головная часть (30) удерживает зажимную гильзу (20) в положении предварительного натяга.

4. Хвостовой резец по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что головная часть (30) установлена относительно базовой части (10) с возможностью проворачивания вокруг средней продольной оси (М) базовой части.

5. Хвостовой резец по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что головная часть (30) содержит кольцевую опорную поверхность (31), которая концентрично охватывает отверстие, и что в это отверстие помещена базовая часть (10).

6. Хвостовой резец по п.5, отличающийся тем, что головная часть (30) имеет вокруг отверстия центрирующий поясок (32), который имеет непрерывно расширяющуюся в направлении опорной поверхности (31) центрирующую поверхность.

7. Хвостовой резец по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что головная часть (30) имеет вогнутую или коническую поверхность (34) для отвода срезаемого материала, которая в своем диаметре сужается в направлении вершины (18) резца.

8. Хвостовой резец по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что головная часть (30) имеет отверстие, которое своей цилиндрической и/или конической стенкой образует посадочную поверхность (36), к которой прилегает или может прилегать приемный участок (14) базовой части (10).

9. Хвостовой резец по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что головная часть (30) опирается относительно базовой части (10) посредством упругого опорного элемента (38).

10. Хвостовой резец по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что головная часть (30) выполнена с возможностью удаления с зажимной гильзы (20) таким образом, что она освобождает ее и зажимная гильза (20) разжимается в свое разгрузочное положение с увеличенным диаметром.

11. Хвостовой резец по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что базовая часть (10) в области несущего вершину (18) резца конца имеет окружной заплечик (15), поверхность которого переходит в поверхность (34) для отвода срезаемого материала и который радиально перекрывает входное поперечное сечение в посадочную поверхность (35) головной части (30).

12. Хвостовой резец по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что головная часть (30) и базовая часть (10) имеют различную твердость и/или вязкость материала.