ДВУРЕЗЦОВАЯ ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ФРЕЗА Российский патент 2012 года по МПК B27G13/12 

Изобретение относится к инструменту для деревообрабатывающей промышленности, в частности к наборным фрезам. Изобретение также успешно можно применять в наборных фрезах, предназначенных для других материалов.

Известна двурезцовая элементарная фреза, состоящая из полой оправки с кольцевым выступом на наружном диаметре, набора двурезцовых элементарных фрез, установленных на одной дуге окружности со смещением режущей кромки на определенный угол относительно режущей кромки смежной элементарной фрезы. Каждое смещение смежных элементарных фрез зафиксировано штифтом. Набор элементарных фрез через кольцо зажат гайкой, а крайние элементарные фрезы закреплены на оправке. Такого типа фрезы, как правило, через сквозное отверстие полой оправки устанавливаются на шпиндель фрезерного станка и крепятся к нему, образуя рабочий орган. Они имеют общее название концевые (см. описание к авторскому свидетельству SU №1507566 от 04.12.87. Опубл. Бюл. №34 от 15.09.89). Установку такой фрезы можно приспособить к резцедержателю механизма продольного перемещения оцилиндровочного станка типа, который будет производить оцилиндровку вращающегося чурака. Но это все потребует специальной разработки приспособлений к резцедержателю по установке такой фрезы с обеспечением ее вращения. Такие фрезы имеют небольшую длину наборной фрезы. При заточке ее происходит изменение геометрических размеров по диаметру в сторону его уменьшения, что приводит к перенастройке глубины подачи.

Известна, принятая за прототип, двурезцовая элементарная фреза, включающая отверстие под вал с упором и расположенными на валу режущими элементами в виде двурезцовых элементарных фрез с режущими кромками, зафиксированных от взаимного перемещения друг относительно друга, т.е. между собой и относительно вала с фигурной гайкой их крепления на валу. Элементарные фрезы имеют режущие кромки с перекрытиями по торцам и расположены с угловым смещением. Корпус элементарной фрезы с двумя режущими кромками имеют неразъемные соединения или выполнены за одно целое. Корпус элементарной фрезы на сторонах, противоположных режущим кромкам, имеет две симметричные упорные поверхности в плоскостях, перпендикулярных диаметральной плоскости фрезы. В противоположных торцах корпуса элементарной фрезы выполнены симметричные пазы, стенки которых в проекции на торцевую плоскость элементарной фрезы образуют с упорными поверхностями угол a=360°/n (см. описание к патенту RU №2051028 от 06.08.93. Опубл. Бюл. №36 от 27.12.95).

Такие двурезцовые элементарные фрезы могут применяться для изготовления наборных фрез и имеют концевые валы для установки ее в корпуса подшипников, позволяют производить замену испорченного участка, а не производить заточку всей фрезы. Но при заточке ее элементарных фрез происходит изменение геометрических размеров по диаметру в сторону его уменьшения, что приводит к перенастройке глубины подачи фрезы. Вес таких фрез при повышении диаметра вращения режущих кромок сильно возрастает, что влияет на инерционность, на управление и связанные с этим экономические последствия.

Задачей изобретения является упрощение конструкции с возможностью быстрой замены испорченных участков и применения для составления фрез с широким участком обработки. Значительно снизить зависимость повышения веса от диаметра вращения режущих кромок.

Технический результат изобретения заключается в универсальности и взаимозаменяемости конструктивных элементов, а так же снижении себестоимости изготовления и эксплуатации.

Это достигается тем, что двурезцовая элементарная фреза состоит из корпуса с отверстием и двумя выступами с режущими кромками, при этом она выполнена сборной из двух смещением по окружности на угол 180°, однорезцовых элементарных фрез, состоящих из корпуса в виде кольца с наружным выступом по всей ширине Н кольца в виде острого угла f₁ в сечении и с радиусом R в месте перехода выступа на наружный диаметр корпуса, на торце кольца корпуса выполнено четыре сквозных ступенчатых отверстия и одно резьбовое отверстие, при этом оси четырех сквозных ступенчатых отверстий расположены по среднему диаметру окружности кольца и параллельны оси центра отверстия корпуса, и расположены попарно на диаметрально противоположных сторонах торца, причем вершина угла f₁, образующего выступ, находится на прямой, проходящей через вершину угла f₁ и центр окружности кольца корпуса, и делит его пополам, а на площадке одной из сторон выступа сделаны два отверстия, оси которых перпендикулярны плоскости этой площадки, на которой установлен режущий элемент с двусторонней заточкой при помощи элементов крепления, с режущей кромкой, выступающей за пределы выступа, при этом однорезцовые элементарные фрезы объединены штифтами, установленными в попарно расположенные отверстия, а свободные отверстия с внешней стороны предусмотрены для сборки наборной фрезы, при этом одна пара диаметрально расположенных отверстий смещена на угол f₂ от прямой, проходящей через вершину угла f₁ и центр отверстия корпуса, а вторая пара диаметрально расположенных отверстий смещена на угол f₂+f₃ от этой прямой, а угол f₂ вместе с углом f₃ составляют угол, равный 90°, где:

f1 - угол выступа в проекции на торцевую плоскость однорезцовой элементарной фрезы в градусах;

f3 - угол смещения двурезцовых элементарных фрез между собой в градусах;

На фиг.1 представлена двурезцовая элементарная фреза, а пунктиром показан выступ второй однорезцовой элементарной фрезы, установленной снизу первой.

На фиг.2 представлено сечение - А-А. Без режущего элемента и элементов крепления.

На фиг.3 представлен пример наборной фрезы в сборе.

Двурезцовая элементарная фреза является сборной из двух одинаковых однорезцовых элементарных фрез, состоящих из корпуса 1 в виде кольца с наружным выступом по всей ширине Н (см. фиг.2) кольца в виде острого угла f₁ в сечении и с радиусом R в месте перехода выступа 2 на наружный диаметр корпуса 1. Причем вершина угла f₁, образующего выступ 2, находится на прямой 3, проходящей через вершину угла f₁ и центр окружности кольца корпуса 2, и которая делит его пополам. При этом на площадке 4 одной из сторон выступа 2 сделано два отверстия 5, оси 6 которых перпендикулярны плоскости этой площадки, и поэтому эта сторона выступа 2 предназначена для установки режущего элемента 7 при помощи элементов крепления 8. Поэтому режущая кромка режущего элемента 8 находится в плоскости площадки 4 и выступает за пределы вершины угла f₁ выступа 2. На торце кольца корпуса 1 имеются четыре сквозные ступенчатые отверстия 9 и одно резьбовое отверстие 10. Резьбовое отверстие 10 расположено посередине ширины Н кольца корпуса 1 вдоль оси перпендикулярной плоскости площадки 4 и проходящей через центр отверстия корпуса 1. Оси четырех сквозных ступенчатых отверстий 9 расположены по среднему диаметру окружности толщины кольца корпуса 1 и параллельны оси центра отверстия корпуса 1. Ступенчатые отверстия 9 расположены попарно на диаметрально противоположных сторонах торца. Одна пара диаметрально расположенных отверстий смещена на угол f₂ от прямой 3, проходящей через вершину угла f₁ и центр отверстия корпуса 1, а вторая пара диаметрально расположенных отверстий смещена на угол f₂+f₃ от этой прямой 3. При этом углы f₂+f₃ подобраны таким образом, чтобы при повороте однорезцовой элементарной фрезы, лежащей на другой на 180° вокруг оси отверстия (см. фиг.1) корпуса 1, оси всех четырех сквозных ступенчатых отверстий 9 совпадали. На фигуре 1 пунктиром показан выступ 2 однорезцовой элементарной фрезы, находящейся под изображенной первой однорезцовой элементарной фрезой. Если теперь в отверстия однорезцовой элементарной фрезы установить четыре штифта 11, а затем сверху насадить на все четыре отверстия верхней однорезцовой элементарной фрезы, то получится двурезцовая элементарная фреза. Таким образом, двурезцовая элементарная фреза состоит из двух однорезцовых элементарных фрез, между которыми установлены четыре штифта 1. При этом внешние торцы двурезцовой элементарной фрезы будут иметь с двух сторон свободные сквозные ступенчатые отверстия 9. Эти свободные отверстия используют для стыковки между собой других двурезцовых элементарных фрез, образуя на общей длине режущей части фрезы двухходовую дискретную винтовую линию. Двурезцовые элементарные фрезы устанавливаются на валу 12, расположенном между ведомым концевым валом 13 и ведущим концевым валом 14 наборной фрезы, и с двух сторон крепятся накидной гайкой 15 с разнонаправленной резьбой.

Использование двурезцовых элементарных фрез при изготовлении наборных фрез осуществляется следующим образом. На полый вал с концевым ведомым валом 13 и концевым ведущим валом 14 с одного конца наворачивают накидную гайку 15, которая служит упором при сборке. В нашем случае удобно рассматривать процесс сборки фрезы, когда первую накидную гайку закручивают со стороны концевого ведомого вала. 13. Затем со свободного конца задвигают до упора в установленную накидную гайку 15 первую двурезцовую элементарную фрезу с двумя штифтами, вставленными в диаметрально расположенные отверстия, смещенные на угол f₂+f₃. Эти два штифта установлены со стороны, противоположной установленной накидной гайке 15. Затем задвигают до упора в первую вторую двурезцовую элементарную фрезу и насаживают ее на выступающие штифты отверстиями, смещенными на угол f₂. Так мы соединили первую и вторую двурезцовую элементарную фрезу. Затем во вторую двурезцовую элементарную фрезу вставляем штифты в диаметрально расположенные отверстия, смещенные на угол f₂+f₃. Затем задвигают до упора во вторую третью двурезцовую элементарную фрезу и насаживают ее на выступающие штифты отверстиями, смещенными на угол f₂. Таким образом, были соединены три двурезцовые элементарные фрезы. Затем в третью двурезцовую элементарную фрезу вставляем штифты в диаметрально расположенные отверстия, смещенные на угол f₂+f₃. Затем задвигают до упора в третью четвертую двурезцовую элементарную фрезу и насаживают ее на выступающие штифты отверстиями, смещенными на угол f₂ и т.д. Можно было, например, в четвертую двурезцовую элементарную фрезу заранее вставить сверху штифты в диаметрально расположенные отверстия, смещенные на угол f₂+f₃. В этом случае, установку штифтов можно производить на отдельном рабочем месте, что гораздо удобнее. Ради простоты понимания нами выделена установка штифтов после установки их на предыдущие двурезцовые элементарные фрезы. Каждый раз, при последующей установке двурезцовых элементарных фрез, их прямая 3 с выступами 2 и режущими элементами 7, поворачивалась на угол f₃=50°, а это значит, что режущие кромки режущих элементов 7 с двух сторон не совпадали по их расположению на валу в течение тридцати шести штук двурезцовых элементарных фрез. Другими словами при вращении фрезы семьдесят две режущих кромки режущих элементов 7 не располагаются на одной линии реза, параллельной оси вращения. Легко подсчитать, какова длина наборной фрезы, при которой две режущие кромки режущих элементов 3 располагаются на одной линии реза, параллельной оси вращения. 2Н×36=95×36=3420 мм. Где Н=47,5 - ширина элементарной фрезы в мм, а 36 - количество двурезцовых элементарных фрез, установленных на полом валу 12 наборной фрезы, при котором две режущие кромки режущих элементов 7 располагаются на одной линии реза, параллельной оси вращения. Таким образом, на общей длине режущей части фрезы получаем двухходовую дискретную винтовую линию, при этом угол f₃ определяет шаг винтовой линии. Таким образом, на общей длине режущей части фрезы получаем двухходовую дискретную винтовую линию, при этом угол f₃ определяет шаг винтовой линии. В практике нет необходимости изготавливать наборные фрезы такой длины, но каждый потребитель может сам решать, какое количество двурезцовых элементарных фрез ему необходимо установить для получения наборной фрезы. После установки выбранного количества двурезцовых элементарных фрез их сжимают второй накидной гайкой 15 и фреза готова к использованию.

Режущий элемент 7 выполнен о двухсторонней заточкой и устанавливается на площадке 4 выступа 2 при помощи прямоугольной прижимной планки 16 с двумя отверстиями под установку элементов крепления 8.

Корпус однорезцовой элементарной фрезы вырезается при помощи лазера из листа стали марки Ст. 45 с допуском на финишную обработку и получения корпуса шириной Н=47,5 мм с внутренним отверстием ⌀=140.0 мм. Изготовить корпус однорезцовой элементарной фрезы можно также литьем или при помощи порошковой металлургии. Наружный диаметр корпуса составляет диаметр ⌀=170.0 мм с радиусом R=10.0 мм в месте перехода выступа 2 на наружный диаметр корпуса 1 и углом f₁=56°. Вершина угла f₁, образующего выступ 2, находится на прямой 3, проходящей через вершину угла f₁ и центр отверстия корпуса 1, и которая делит его пополам. Ступенчатые отверстия 9 имеют отверстие диаметром ⌀=8.0 мм, расположенное между двумя отверстиями диаметром ⌀=10.0 мм и глубиной 10.0 мм для установки штифта диаметром ⌀=10.0 мм и длиной 20.0 мм. Отверстие 10 имеет резьбу М12. Располагаются оси этих отверстий относительно выступа, а точнее прямой 3 в сторону вращения фрезы следующим образом: сначала идут диаметрально расположенные отверстия 9, смещенные на угол f₂, затем вторая пара диаметрально расположенных отверстий, смещенные на угол f₂+f₃, при этом угол f₃ принят за угол f₃=50°. Затем стопорное отверстие 10, смещенное на угол f₂+f₃+f₄, при этом угол f₄ принят за угол f₄=22°. При этом площадка 4, противоположная вращению, в нашем случае расположенная справа под прямой 3 выступа 2, должна находиться в вертикальной плоскости, и, естественно, должна быть параллельна вертикальной плоскости, проходящей через центр вращения отверстия корпуса 1 по всей ширине корпуса. Выполнение этого условия позволяет вычислить все углы, расположенные между пересеченными диаметральными линиями на фиг.1. Этой плоскости должна быть перпендикулярна осевая линия отверстий выступа 2 и ось отверстия 10, обязательно проходящая через центр вращения.

Таким образом, предложенная двурезцовая элементарная фреза имеет простую конструкцию с возможностью быстрой замены испорченных участков режущих кромок и может найти применение для составления фрез с широким участком обработки.

Корпус однорезцовой элементарной фрезы универсален и может быть использован при разных направлениях вращения фрезы. Для этого достаточно развернуть ее на 180°. Простота в изготовлении и использовании позволяет снизить себестоимость ее изготовления и эксплуатации. Предложенная фреза позволит снизить зависимость повышения веса от диаметра вращения режущих кромок

Двурезцовая элементарная фреза выполнена сборной из двух смещенных по окружности на угол 180° однорезцовых элементарных фрез. Однорезцовые фрезы состоят из корпуса (1) в виде кольца с наружным выступом по всей ширине Н кольца в виде острого угла f₁ в сечении и с радиусом R в месте перехода выступа (2) на наружный диаметр корпуса. На торце кольца корпуса выполнено четыре сквозных ступенчатых отверстия (9) и одно резьбовое отверстие (10). Оси четырех сквозных ступенчатых отверстий расположены по среднему диаметру окружности кольца и параллельны оси центра отверстия корпуса. Оси четырех сквозных ступенчатых отверстий расположены попарно на диаметрально противоположных сторонах торца. Вершина угла f₁, образующего выступ, находится на прямой (3), проходящей через вершину угла f₁ и центр окружности кольца корпуса и делит его пополам. На площадке (4) одной из сторон выступа сделаны два отверстия, оси (6) которых перпендикулярны плоскости этой площадки. На площадке одной из сторон выступа установлен режущий элемент (7) с двусторонней заточкой при помощи прямоугольной прижимной планки (16) с двумя отверстиями под установку элементов крепления (8). Режущая кромка режущего элемента выступает за пределы выступа. Однорезцовые элементарные фрезы объединены штифтами, установленными в попарно расположенные отверстия. Свободные отверстия с внешней стороны предусмотрены для сборки наборной фрезы. Одна пара диаметрально расположенных отверстий смещена на угол f₂ от прямой, проходящей через вершину угла f₁ и центр отверстия корпуса. Вторая пара диаметрально расположенных отверстий смещена на угол f₂+f₃ от этой прямой. Угол f₂ вместе с углом f₃ составляют угол, равный 90°. Упрощается конструкция фрезы, снижается зависимость веса от диаметра вращения режущих кромок, снижается себестоимость изготовления и эксплуатации фрезы. 3 ил.

Двурезцовая элементарная фреза, состоящая из корпуса с отверстием и двумя выступами с режущими кромками, отличающаяся тем, что она выполнена сборной из двух смещенных по окружности на угол 180° однорезцовых элементарных фрез, состоящих из корпуса в виде кольца с наружным выступом по всей ширине Н кольца в виде острого угла f₁ в сечении и с радиусом R в месте перехода выступа на наружный диаметр корпуса, на торце кольца корпуса выполнено четыре сквозных ступенчатых отверстия и одно резьбовое отверстие, при этом оси четырех сквозных ступенчатых отверстий расположены по среднему диаметру окружности кольца и параллельны оси центра отверстия корпуса и расположены попарно на диаметрально противоположных сторонах торца, причем вершина угла f₁, образующего выступ, находится на прямой, проходящей через вершину угла f₁ и центр окружности кольца корпуса и делит его пополам, а на площадке одной из сторон выступа сделаны два отверстия, оси которых перпендикулярны плоскости этой площадки, и на которой установлен режущий элемент с двусторонней заточкой при помощи элементов крепления, с режущей кромкой, выступающей за пределы выступа, при этом однорезцовые элементарные фрезы объединены штифтами, установленными в попарно расположенные отверстия, а свободные отверстия с внешней стороны предусмотрены для сборки наборной фрезы, при этом одна пара диаметрально расположенных отверстий смещена на угол f₂ от прямой, проходящей через вершину угла f₁ и центр отверстия корпуса, а вторая пара диаметрально расположенных отверстий смещена на угол f₂+f₃ от этой прямой, а угол f₂ вместе с углом f₃ составляют угол, равный 90°, где:
f₁ - угол выступа в проекции на торцевую плоскость однорезцовой элементарной фрезы в градусах;
f₃ - угол смещения двурезцовых элементарных между собой в градусах;
f₂ - угол равный прямому углу за вычетом угла f₃ в градусах.