ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ОБРАБОТКИ КАНАВОК Российский патент 2016 года по МПК B23B29/34 

Описание патента на изобретение RU2574627C1

Изобретение относится к металлообрабатывающей промышленности, в частности к инструментальной технике, и может найти применение при нарезании канавок на внутренних цилиндрических поверхностях отверстий с осевой подачей.

Из уровня техники известен патрон, работающий от осевой подачи, для прорезания канавки в отверстии с радиальным перемещением резца (Патент на изобретение №2509631, В23В 29/034, 2014 г.).

Недостатком известного устройства является сложность конструкции и большие габариты.

Наиболее близким решением по технической сути и достигаемому результату является инструмент для обработки канавок в отверстиях (Авторское свидетельство СССР №1139572, В23В 29/034, 1985 г.).

Недостатком данного инструмента является необходимость в изгибе хвостовика, что не всегда возможно, а также недостаточная надежность инструмента. Существенным недостатком является ограничение, обусловленное наличием осевой составляющей при врезании инструмента в обрабатываемый материал, вследствие чего происходит искажение профиля обрабатываемой поверхности.

Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении надежности обработки отверстий при обработке канавок на технологически регламентированной глубине отверстия, в упрощении конструкции инструмента за счет использования простых и надежных деталей в малом количестве, что в совокупности приводит к снижению технологического брака, а также в повышении производительности.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное устройство, является создание конструкции, которая обеспечивает работу инструмента от осевой подачи в зоне обработки, что приводит к достижению заявленного технического результата.

Поставленная техническая задача решается, а технический результат достигается посредством того, что в корпусе выполнен угловой паз, стороны которого образуют центральный угол η, в который установлен с возможностью поворота режущий элемент, выполненный в виде участка цилиндрического сектора с углом ω не более 90°, а указанный поворот осуществляется вокруг оси 5, расположенной эксцентрично относительно оси корпуса на величину Н, а на периферии режущего элемента образованы канавки для размещения стружки, радиус ri+1 дна которых выполнен уменьшающимся от второго зуба к последующему, при этом канавки образуют зубья, вершины которых в рабочем положении режущего элемента удалены от внешнего диаметра опорных элементов на различном расстоянии с превышением последующего зуба относительно предыдущего на величину Δi, а режущий элемент в рабочем положении контактирует со стороной углового паза корпуса, расположенной под углом 15°…20° относительно линии, проходящей через ось поворота режущего элемента и ось корпуса.

Приведенные выше параметры определяются по зависимостям

η=90°+ω

Н=(0.1…0.25)*D,

где D - внешний диаметр хвостовика,

где i - номер зуба, dотв - диаметр обрабатываемого отверстия;

где i - номер зуба, a - глубина нарезаемой канавки в отверстии,

k - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки на последующие зубья режущего элемента, задается в диапазоне 0.16…0.22,

Z - число зубьев на режущем элементе, которое определяется по формуле

где inv - функция, оставляющая целую часть числа, отбрасывая дробную,

b - коэффициент, учитывающий вязкость обрабатываемого материала, задается в диапазоне 0.01…0.2;

Заявленное техническое решение поясняется графическими материалами, где:

- на фиг. 1 - корпус с опорными твердосплавными элементами;

- на фиг. 2 - сечение А-А по фиг. 1, положение режущего элемента в корпусе в рабочем положении;

- фиг. 3 - схематичное изображение конструкции режущего элемента и снимаемых им припусков.

Инструмент для обработки канавок (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) состоит из корпуса с опорными твердосплавными элементами 1, хвостовика 2 и рабочей части 3 с режущим элементом 4. В корпусе выполнен угловой паз, стороны которого образуют центральный угол η, в который установлен с возможностью поворота режущий элемент 4, выполненный в виде участка цилиндрического сектора с углом ω не более 90°, а указанный поворот осуществляется вокруг оси 5, расположенной эксцентрично относительно оси корпуса 6 на величину Н, а на периферии режущего элемента 4 образованы канавки 7 для размещения стружки, радиус ri+1 дна которых выполнен уменьшающимся от второго зуба к последующему, при этом канавки 7 образуют зубья 8, вершины которых в рабочем положении режущего элемента 4 удалены от внешнего диаметра опорных элементов на различном расстоянии с превышением последующего зуба относительно предыдущего на величину Δi, а режущий элемент 4 в рабочем положении контактирует со стороной углового паза корпуса, расположенной под углом 15°…20° относительно линии, проходящей через ось поворота режущего элемента 5 и ось корпуса 6.

Приведенные выше параметры определяются по зависимостям

η=90°+ω

Н=(0.1…0.25)*D,

где D - внешний диаметр хвостовика,

где i - номер зуба, dотв - диаметр обрабатываемого отверстия;

где i - номер зуба, a - глубина нарезаемой канавки в отверстии,

k - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки на последующие зубья режущего элемента, задается в диапазоне 0.16…0.22,

Z - число зубьев на режущем элементе, которое определяется по формуле

где inv - функция, оставляющая целую часть числа, отбрасывая дробную,

b - коэффициент, учитывающий вязкость обрабатываемого материала, задается в диапазоне 0.01…0.2.

Инструмент при помощи осевой подачи подводят к обрабатываемому отверстию в закрытом состоянии, и происходит подача инструмента на необходимую глубину в отверстие. Затем инструменту сообщается вращение и под действием сил тяжести раскрывается режущий элемент 4, зубья 8 которого врезаются в поверхность отверстия, при этом каждый зуб врезается на определенную глубину и снимает определенный слой материала. После завершения обработки (достаточно 1,5-2 оборота инструмента) происходит вращение инструмента в обратном направлении с последующим закрытием режущего элемента 4 под действиями сил тяжести и сил трения. Затем инструмент выводится из обработанного отверстия.

Пример расчета параметров

Примем ω=45°, что соответствует требованиям конструкции. Тогда центральный угол

η=90°+ω=90°+45°=135°

Η зависит от глубины нарезаемой канавки а (чем больше значение Н, тем больше вылет режущего элемента). Величина Η обеспечивает выход режущего элемента на необходимую величину относительно внешнего диаметра хвостовика D=15 мм.

H=0.2*D=0.2*15 мм=3 мм.

Далее вычисляем количество зубьев режущего элемента. Глубина нарезаемой канавки а=0.55 мм, берем максимальное значение коэффициента, учитывающего вязкость обрабатываемого материала b=0.2, так как обрабатываемым материалом является высоколегированная сталь и при ее обработке образуется сливная стружка.

Величина припуска, снимаемого каждым зубом, вычисляется по формуле

Коэффициент k принимаем равным 0.2, чтобы добиться нужного распределения припуска между зубьями, которое в процентном соотношении выглядит следующим образом: 55%:27%:18%.

Радиус дна канавки между соседними зубьями вычисляется по формуле

где dотв=16.25 мм (диаметр обрабатываемого отверстия).

На основании расчетов получили инструмент для обработки канавок, состоящий из корпуса с опорными элементами, хвостовика и рабочей части с режущим элементом, отличающийся тем, что в корпусе выполнен угловой паз с центральным угол 135°, в который установлен с возможностью поворота режущий элемент, выполненный в виде участка цилиндрического сектора с углом 45°, а указанный поворот осуществляется вокруг оси, расположенной эксцентрично относительно оси корпуса на величину 3 мм, а на периферии режущего элемента образованы 3 зуба и 2 стружечные канавки между ними, а радиусы дна канавок выполнены уменьшающимися от второго зуба к третьему и равны соответственно 1.1 мм и 0.9 мм, при этом канавки образуют зубья, вершины которых в рабочем положении режущего элемента удалены от внешнего диаметра опорных элементов на различном расстоянии с превышением последующего зуба относительно предыдущего на величины 0.3 мм, 0.15 мм, 0.1 мм соответственно, а режущий элемент в рабочем положении контактирует со стороной углового паза корпуса, расположенной под углом 15° относительно линии, проходящей через ось поворота режущего элемента и ось корпуса.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности, неизвестной на дату приоритета из уровня техники, необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для обработки канавок в отверстиях, в корпусных деталях, в том числе на двухкоординатных станках с ЧПУ, не имеющих программируемого движения радиальной подачи;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте нижеизложенной формулы, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленный объект соответствует требованиям условий патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.

Похожие патенты RU2574627C1

название год авторы номер документа
ПАТРОН С РАДИАЛЬНЫМ ПЕРЕМЕЩЕНИЕМ РЕЗЦА 2012
  • Колесов Николай Викторович
  • Петросян Николай Николаевич
  • Петухов Юрий Евгеньевич
RU2509631C1
СБОРНЫЙ ГИПЕРБОЛОИДНЫЙ ЧЕРВЯЧНЫЙ ЗУБОРЕЗНЫЙ ИНСТРУМЕНТ, СМЕННЫЕ ПОВОРОТНЫЕ НЕПЕРЕТАЧИВАЕМЫЕ РЕЖУЩИЕ ПЛАСТИНЫ ДЛЯ ЕГО ОСНАЩЕНИЯ И СПОСОБ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИ 2014
  • Настасенко Валентин Алексеевич
RU2634565C2
СПОСОБ СТАТИКО-ИМПУЛЬСНОЙ ДЕФОРМИРУЮЩЕ-РЕЖУЩЕЙ ОБРАБОТКИ С КАЛИБРОВАНИЕМ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВНУТРЕННИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ОТВЕРСТИЙ ДЕТАЛЕЙ 2011
  • Степанов Юрий Сергеевич
  • Киричек Андрей Викторович
  • Морин Владимир Валерьевич
  • Афанасьев Борис Иванович
  • Самойлов Николай Николаевич
RU2478456C2
УСТРОЙСТВО СТАТИКО-ИМПУЛЬСНОЙ ДЕФОРМИРУЮЩЕ-РЕЖУЩЕЙ ОБРАБОТКИ С КАЛИБРОВАНИЕМ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВНУТРЕННИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ОТВЕРСТИЙ ДЕТАЛЕЙ 2011
  • Степанов Юрий Сергеевич
  • Киричек Андрей Викторович
  • Морин Владимир Валерьевич
  • Афанасьев Борис Иванович
  • Самойлов Николай Николаевич
RU2487785C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСШИВКИ ТРЕЩИН 2020
  • Горшунов Юрий Николаевич
RU2798368C2
БОРМАШИНА И ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ДЛЯ СМЕНЫ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА 2006
  • Свиридов Константин Николаевич
  • Мурашев Владимир Михайлович
RU2325868C2
Способ нарезания резьбы и инструмент для его осуществления 2016
  • Денисенко Владимир Иванович
RU2634536C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ С КАЛИБРОВАНИЕМ И УПРОЧНЕНИЕМ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВНУТРЕННИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ 2011
  • Степанов Юрий Сергеевич
  • Киричек Андрей Викторович
  • Морин Владимир Валерьевич
  • Афанасьев Борис Иванович
  • Самойлов Николай Николаевич
RU2484928C2
СПОСОБ ДЕФОРМИРУЮЩЕ-РЕЖУЩЕГО ДОРНОВАНИЯ СО СТАТИКО-ИМПУЛЬСНЫМ НАГРУЖЕНИЕМ 2010
  • Степанов Юрий Сергеевич
  • Киричек Андрей Викторович
  • Морин Владимир Валерьевич
  • Афанасьев Борис Иванович
  • Селеменев Михаил Федорович
  • Поляков Алексей Владимирович
RU2460627C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАТИКО-ИМПУЛЬСНОГО ДЕФОРМИРУЮЩЕ-РЕЖУЩЕГО ДОРНОВАНИЯ 2010
  • Степанов Юрий Сергеевич
  • Киричек Андрей Викторович
  • Морин Владимир Валерьевич
  • Афанасьев Борис Иванович
  • Селеменев Михаил Федорович
  • Поляков Алексей Владимирович
RU2460626C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 574 627 C1

Реферат патента 2016 года ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ОБРАБОТКИ КАНАВОК

Режущий инструмент содержит корпус, в котором выполнен угловой паз, стороны паза образуют центральный угол, в который установлен с возможностью поворота режущий элемент, выполненный в виде участка цилиндрического сектора с углом не более 90°, а указанный поворот осуществляется вокруг оси, расположенной эксцентрично относительно оси корпуса. На периферии режущего элемента образованы канавки для размещения стружки, радиус дна которых выполнен уменьшающимся от второго зуба к последующему, при этом канавки образуют зубья, вершины которых в рабочем положении режущего элемента удалены от внешнего диаметра опорных элементов на различном расстоянии с превышением последующего зуба относительно предыдущего. При этом режущий элемент в рабочем положении контактирует со стороной углового паза корпуса расположенной под углом 15-20° относительно линии, проходящей через ось поворота режущего элемента и ось корпуса. Технический результат: повышение надежности обработки отверстий при обработке канавок на технологически регламентированной глубине отверстия, упрощение конструкции инструмента за счет использования простых и надежных деталей в малом количестве, что в совокупности приводит к снижению технологического брака, а также повышение производительности. 3 ил.

Формула изобретения RU 2 574 627 C1

Инструмент для обработки канавок, состоящий из корпуса с опорными элементами, хвостовика и рабочей части с режущим элементом, отличающийся тем, что в корпусе выполнен угловой паз, стороны которого образуют центральный угол η, в который установлен с возможностью поворота режущий элемент, выполненный в виде участка цилиндрического сектора с углом ω не более 90°, а указанный поворот осуществляется вокруг оси, расположенной эксцентрично относительно оси корпуса на величину H, а на периферии режущего элемента образованы стружечные канавки, радиус ri+1 дна которых выполнен уменьшающимся от второго зуба к последующему, при этом канавки образуют зубья, вершины которых в рабочем положении режущего элемента удалены от внешнего диаметра опорных элементов на различном расстоянии с превышением последующего зуба относительно предыдущего на величину Δi, а режущий элемент в рабочем положении контактирует со стороной углового паза корпуса, расположенной под углом 15-20° относительно линии, проходящей через ось поворота режущего элемента и ось корпуса, при этом приведенные выше параметры определены по зависимостям


где D - внешний диаметр хвостовика,

где i - номер зуба, dотв - диаметр обрабатываемого отверстия;

где i - номер зуба, a - глубина нарезаемой канавки в отверстии,
k - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки на последующие зубья режущего элемента, задается в диапазоне 0,16-0,22,
- число зубьев на режущем элементе, которое определяется по формуле

где inv - функция, оставляющая целую часть числа, отбрасывая дробную,
b - коэффициент, учитывающий вязкость обрабатываемого материала и заданный в диапазоне 0,01-0,2.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2016 года RU2574627C1

Инструмент для обработки проточек,канавок и снятия фасок в отверстиях 1982
  • Некрасов Вячеслав Михайлович
  • Баев Николай Михайлович
  • Мишланова Лариса Леонидовна
SU1139572A1
Резцовая головка 1988
  • Дрейлинг Вадим Александрович
SU1618513A1
РЕЗЦОВАЯ ГОЛОВКА ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЗАКРЫТЫХ ТОРЦОВ 1991
  • Быкова О.Г.
  • Саушкин Б.П.
  • Косенко П.Я.
RU2008136C1
ПАТРОН С РАДИАЛЬНЫМ ПЕРЕМЕЩЕНИЕМ РЕЗЦА 2012
  • Колесов Николай Викторович
  • Петросян Николай Николаевич
  • Петухов Юрий Евгеньевич
RU2509631C1
Способ приготовления лака 1924
  • Петров Г.С.
SU2011A1

RU 2 574 627 C1

Авторы

Петухов Юрий Евгеньевич

Домнин Петр Валерьевич

Тимофеева Анна Александровна

Даты

2016-02-10Публикация

2014-11-18Подача