ТОКАРНЫЙ РЕЗЕЦ Российский патент 2023 года по МПК B23B27/08 

Изобретение относится к механообработке, в частности к инструментам для токарной обработки с высокой жесткостью, например, для труднообрабатываемых материалов.

Известны токарные резцы, представленные в таблице 16, страница 164 (см. «Справочник технолога машиностроителя», том 2, под. ред. А.Н. Малова, М.: Машиностроение. - 1972, 568 с.), содержащие державку с жестко соединенной с ней головкой резца, в которой установлена режущая пластина, а также резцы по ГОСТ 8878-73.

Недостатками данных резцов являются низкие технико-экономические показатели, заключающиеся в недостаточной жесткости и виброустойчивости, а, следовательно, и эффективности обработки.

Известен токарный резец прототип (см. справочник «Прогрессивные режущие инструменты и режимы резания металлов» под. ред. В.И. Баранчикова, М.: Машиностроение. - 1990, 400 с.), где на рисунке 16, странице 75 представлен проходной и подрезной резец, содержащий державку, жестко соединенную с головкой, имеющей гнездо, в котором расположен режущий элемент, например, с ромбической формой сменной многогранной пластиной, который применяют для черновой, получистовой и чистовой обработки различных материалов на токарных станках и станках с ЧПУ.

Недостатком данного резца является низкая технологическая возможность проходных, подрезных и других токарных резцов из-за недостаточной жесткости, а вследствие этого и низкой виброустойчивости, в результате которой нецелесообразно его использовать на более высоких режимах обработки, в том числе, труднообрабатываемых материалов и на автоматизированном оборудовании.

Технической задачей данного изобретения является повышение жесткости резцов за счёт надёжного создания натягов при зажиме державки резца не только в опорной, но и направляющей, а также упорной поверхностях с резцедержателем одновременно.

Поставленная техническая задача решается тем, что токарный резец содержит державку с опорной и перпендикулярной ей направляющей поверхностями, закрепляемую в резцедержателе опорной поверхностью с помощью винтов, и жестко связана с резцовой головкой, в которой выполнено гнездо для режущего элемента. Причем резец дополнительно содержит упорную поверхность и вставки. В державке выполнены конусные отверстия, в которые установлены вставки. Винты содержат на конце конуса с торцами, при этом конуса винтов взаимодействуют с конусными отверстиями и торцами со вставками, а направляющая и упорная поверхности зажимаются в резцедержателе одновременно с опорной поверхностью.

Сущность изобретения поясняется графически, где на фиг.1 представлен общий вид резца; на фиг.2 - вид А, фиг.1; на фиг.3 - вид Б, фиг.1; на фиг.4 - разрез Г-Г, фиг.2, державка с жесткой вставкой; на фиг.5 - то же, что на фиг.4, державка с упругой вставкой; на фиг.6 - комбинированная вставка.

Токарный резец 1 для проходных, подрезных и других операций состоит из головки резцовой (длиной L), жестко связанной с державкой 3 прямоугольного сечения (B × H). В гнезде 4 головки резцовой 2 закреплена режущая пластина 5. Для беспрепятственной обработки определенных, например, внутренних поверхностей, в головке резцовой 2 выполнены клинообразные скосы, при этом на одном из скосов имеется выступ 6 (выделен условно пунктиром, фиг.1). Скосы образованы с помощью пересекающихся поверхностей 7 и 8 соответственно. При пересечении поверхностей 7 и 8 по грани 9 образуется ребро жесткости в направлении действия результирующей силы P_p от сил резания P_z и P_y. Державка 3 содержит опорную поверхность 10 и взаимно перпендикулярную ей направляющую поверхность 11. В плоскости соединения головки резцовой 2 с державкой 3, в основании выступа 6 (для повышения жесткости резца) выполнена упорная поверхность 12. В свою очередь, в державке 3 выполнены по меньшей мере два конусных отверстия 13. В конусные отверстия 13 установлены вставки 14, которые в зависимости от их назначения могут быть: жесткие, фиг.4; упругие, фиг.5; комбинированные, фиг.6. С конусными отверстиями 13 и вставками 14, например, упругими, взаимодействуют зажимные винты 15 своими, выполненными на конце, конусами 16 и торцами 17 соответственно. Это взаимодействие создаёт натяги параллельно во всех поверхностях 10, 11, 12 с резцедержателем 18. В опорной поверхности 10 - за счёт сил упругости вставки 14, а направляющей 11 и упорной 12, за счёт угла β конусной поверхности 13, фиг.1. В данном примере упругие вставки 14 служат для одновременного создания натягов во всех базирующих поверхностях с целью устранения возможного срыва натяга «по трению» при последовательном его создании. Вставки 14 служат также для регулирования (корректировки) сил зажима и снижения сил трения в процессе зажима резцов. Винты 15 установлены в резцедержателе 18 в резьбовые отверстия 19. Оси резьбовых отверстий 19 смещены относительно конусных отверстий 13 на величину δ₁ в направлении силы резания P_y и на величину δ₂ в направлении силы P_x , или поверхностей 11 и 12 соответственно. Тогда расстояние между осями , причем . Размер Δ определяется расстоянием между вставкой 14 и торцем 17 винта 15 в начале взаимодействия конуса 16 с конусным отверстием 13. Перемещение Δ

винта 15 обеспечивает необходимые предварительные натяги в соединениях поверхностей 10, 11 и 12 с резцедержателем 18 соответственно. Угол β определяет величину натяга , а угол распределение этого натяга на поверхности 11 и 12. При создании относительно больших натягов используются жесткие вставки 14, выполненные в виде цилиндра (таблетки) из материала определенной твердости. Они используются, как ограничители осевого перемещения зажимных винтов 15 для регулировки сил зажима (за счёт размера T), а также снижения сил трения на торцах винтов 15 при зажиме резцов. При вращении и осевом перемещении винта 15 на расстояние Δ создаётся осевая сила , причем сила обеспечивает натяг в опорной поверхности 10, а радиальная сила ; натяги δ₁ и δ₂ в направляющей 11 и упорной 12 поверхностях соответственно. Все эти натяги (δ₀ , δ₁ , δ₂) с резцедержателем 18 создаются одновременно. Комбинированные вставки 14 содержат дополнительно упругий элемент 20, фиг.6, с рабочим осевым перемещением Δ. Они выполняют роль упругих и жестких вставок 14 при зажиме винтами 15 державки 3. После осевого перемещения Δ винта 15, а, следовательно, конуса 16 и торца 17, дальнейшее его осевое перемещение при вращении происходит за счёт упругодеформированного состояния данных соединений и создания окончательных натягов δ₀ , δ₁ , δ₂ в поверхностях 10, 11 и 12 с резцедержателем 18.

Работает токарный резец следующим образом. Вначале необходимо установить и закрепить резец винтами 15 в резцедержателе 18 с определенными натягами во всех соединениях поверхностей: опорной 10, направляющей 11, упорной 12. Все натяги (δ₀ , δ₁ , δ₂ ) обеспечиваются автоматически размерами , Δ и Т, которые рассчитываются с учётом максимальных сил резания P_z , P_y и P_x. Для этого винты 15 необходимо зажимать с определенным крутящим моментом. В результате конуса 16 взаимодействуют с конусными отверстиями 13, происходит смещение державки 3 относительно резцедержателя 18. В это время торцы 17 винтов 15 взаимодействуют посредством вставок 14 с державкой 3, а следовательно, и с резцедержателем 18, создавая соответствующие дополнительные натяги во всех соединениях одновременно. После закрепления резца 1 можно приступать к обработке деталей.

Эффективность предложенного токарного резца заключается в его высокой жесткости, виброустойчивости и экономичности процесса резания.

Изобретение относится к механообработке, в частности к инструментам для токарной обработки с высокой жесткостью, например, для труднообрабатываемых материалов. Токарный резец содержит державку с опорной и перпендикулярной ей направляющей поверхностями. Зажимаемая в резцедержателе державка опорной поверхностью с помощью винтов жестко связана с резцовой головкой. В резцовой головке выполнено гнездо для режущего элемента. Режущий элемент содержит выступ с упорной поверхностью и вставки. В державке выполнены конусные отверстия, с которыми взаимодействуют вставки. Винты содержат конусы с торцами. Конусы винтов взаимодействуют с конусными отверстиями и торцами со вставками. Направляющая и упорная поверхности взаимодействуют и зажимаются в резцедержателе одновременно с опорной поверхностью. Достигается повышение жесткости токарных резцов. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Токарный резец, содержащий державку с опорной и перпендикулярной ей направляющей поверхностями и зажимаемую в резцедержателе опорной поверхностью с помощью винтов, жестко связанную с головкой резцовой, в которой выполнено гнездо для режущего элемента, отличающийся тем, что дополнительно содержит выступ с упорной поверхностью и вставки, а в державке выполнены конусные отверстия, с которыми взаимодействуют вставки, винты содержат конусы с торцами, причем конусы винтов взаимодействуют с конусными отверстиями и торцами со вставками, а направляющая и упорная поверхности взаимодействуют и зажимаются в резцедержателе одновременно с опорной поверхностью.

2. Токарный резец по п. 1, отличающийся тем, что опорная, направляющая и упорная поверхности взаимно перпендикулярны.