Режущий элемент ротационного резца Советский патент 1986 года по МПК B23B27/16 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при точении, растачивании и строгании заготовок из труднообрабатываемых и неметаллических материалов ротационными резцами.

Целью изобретения является увеличение долговечности режущего элемента резца.

Указанная цель достигается тем, что исключается появление сквозных поперечных трещин кольца в первые минуты работы рецовую коническую поверхность 3 или на торцовую поверхность бурта 6, перпендикулярно плоскому установочному основанию 4 (не показано).

Режущий элемент в процессе обработки нагревается. При изменении температуры режущего элемента по отношению к той, при которой устанавливался режущий элемент на ось резца, в нем возникают сжимающие напряжения. Работу режущего элеменжущего элемента резца за счет компенса- Ю та можно схематизировать в следующем ви- и.ии температурных расщирений.де: стержень, поперечное сечение которого

На фиг. 1 изображен предлагаемый режущий элемент с буртом у плоского устаноравно поперечному сечению режущего элемента, защемленный концами при температуре tj, нагревают до температуры t

сверху; на фиг. 3 - схема работы режуще- (фиг. 3). В результате на концы стержня

го эле.мента; на фиг. 4 - линия изгиба коль- действуют силы Р

ночного основания; на фиг. 2 - то же, вид

IUJ при потере им устойчивости.

Режущий элемент ротационного резца выполнен в форме кольца 1, имеющего наружную поверхность 2 в форме поверхности тела вращения (конуса, цилиндра) и с тор- 20 цов - коническую 3 и установоч.ную плоскую 4 поверхности. Пересечение торцовой конической поверхности с наружной поверхностью 2 кольца 1 образует режущую кромку 5. Плоская поверхность 4 служит уста- новочным основанием при закреплении на ось резца (не показан) и может быть выполнена по внутренней поверхности кольца 1 с буртом 6 или без бурта (не показано). Внутренняя поверхность кольца 1 выполнена с переменным периодическим про- зо филем, состоящим из выступов 7 и впадин 8, расположенных с чередованием друг относительно друга. Выступы 7 расположены на одной поверхности 9 вращения, чаще всего конической или цилиндрической. Профиль

i.vrii/iriii/a, . i i vyuj iiir ju„..

впадин 8 выполнен по неполной поверхнос- 35 Р Устойчивости)

(ta-tj) oCEFAt, где Р - сила, действующая на режущий элемент;

of- - коэффициент линейного температурного расщирения материала режущего элемента; Е-модуль упругости; Е- площадь поперечного сечения кольца;

At - разность температур кольца. Под действием силы Р, действующей на стержень (фиг. 3) или на кольцо 1 в процессе работы, кольцо теряет устойчивость и начинает выпучиваться (изгибаться) по линии, показанной на фиг. 4. При растяжении силы Р, равной критической , на кольце в месте максимального его изгиба образуется поперечная трещина по всему сечению, которая приводит к выходу его из строя (кольцо разрывается в результате поР.

С

где РКР - критическая сила для стержня или кольца, приво.дящая к потере его устойчивости; EI-жесткость кольи.а; t-длина кольца, d - диаметр режущей кромки кольца.

ти 10 (конической, цилиндрической, эллиптической) вращения. Толщина кольца 1 в пределах центрального угла 2 / расположения выступов 7 постоянна и равна а. Толщина кольца в пределах центрального угла Q 2 J® расположения впадин 8 переменна и монотонно уменьшается к середине впадины 8 до а, (0,4-0,8) а. Центральный угол 2 J расположения выступов 7 равен центральному углу 2 расположения впадин 8.Критическую силу Ркр при заданных ус- Режущий элемент ротационного резца 45 ловиях обработки, т.е. величине At, можно работает следующим образом. увеличить за счет уменьшения величины I Кольцо 1 базируется по наименьшему Но уменьшение I должно быть осуществлено диаметру г„ отверстия, выполненного в бур- без изменения диаметра d режущей кромки, те 6 (фиг. 1) или в самом кольце 1 (не по- иначе уменьшается стойкость резца. Умень- казано), и по плоской установочной поверх- шение 1 осуществляется за счет выполнения ности 4. Для получения надежного базирования кольца 1 на оси резца в случае отсутствия в нем бурта 6 количество N выступов 7 должно быть не менее трех (обычно N 3-5). Вышеуказанными поверхностями режущий элемент устанавливается на оси 55 (фиг. 2) резца (не показано). Крепление режуплего элемента осуществляется путем создания напряжений сжатия, действующих на торвпадин 8 с уменьшением толщины кольца от а до Oj. Впадины 8 являются своего рода компенсаторами температурных расширений кольца. Тогда длину Г одного стержня можно считать от точки А до точки В кольца

(+2/+)f.

цовую коническую поверхность 3 или на торцовую поверхность бурта 6, перпендикулярно плоскому установочному основанию 4 (не показано).

Режущий элемент в процессе обработки нагревается. При изменении температуры режущего элемента по отношению к той, при которой устанавливался режущий элемент на ось резца, в нем возникают сжимающие напряжения. Работу режущего элемен та можно схематизировать в следующем ви- де: стержень, поперечное сечение которого

„..

(ta-tj) oCEFAt, где Р - сила, действующая на режущий элемент;

of- - коэффициент линейного температурного расщирения материала режущего элемента; Е-модуль упругости; Е- площадь поперечного сечения кольца;

At - разность температур кольца. Под действием силы Р, действующей на стержень (фиг. 3) или на кольцо 1 в процессе работы, кольцо теряет устойчивость и начинает выпучиваться (изгибаться) по линии, показанной на фиг. 4. При растяжении силы Р, равной критической , на кольце в месте максимального его изгиба образуется поперечная трещина по всему сечению, которая приводит к выходу его из строя (кольцо разрывается в результате поивости)

Р.

С

скую силу Ркр п ботки, т.е. вели а счет уменьше ние I должно бы ия диаметра d шается стойкос ществляется за

где РКР - критическая сила для стержня или кольца, приво.дящая к потере его устойчивости; EI-жесткость кольи.а; t-длина кольца, d - диаметр режущей кромки кольца.

Критическую силу Ркр при заданных ус- ловиях обработки, т.е. величине At, можно увеличить за счет уменьшения величины I Но уменьшение I должно быть осуществлено без изменения диаметра d режущей кромки, иначе уменьшается стойкость резца. Умень- шение 1 осуществляется за счет выполнения (фиг. 2)

Критическую силу Ркр при заданных ус- ловиях обработки, т.е. величине At, можно увеличить за счет уменьшения величины I Но уменьшение I должно быть осуществлено без изменения диаметра d режущей кромки, иначе уменьшается стойкость резца. Умень- шение 1 осуществляется за счет выполнения (фиг. 2)

впадин 8 с уменьшением толщины кольца от а до Oj. Впадины 8 являются своего рода компенсаторами температурных расширений кольца. Тогда длину Г одного стержня можно считать от точки А до точки В кольца

кую силу Ркр при зада ботки, т.е. величине At а счет уменьшения вел ние I должно быть осущ ия диаметра d режущей шается стойкость резца ществляется за счет вып

(+2/+)f.

Характер изгиба кольца 1 в пределах точек А, С, В и D в развернутом виде показан на фиг. 4. Тогда Pip для предлагаемого режущего элемента равна

4ГЕ1

OFT

.

Поскольку количество впадин или выступов N 3-5, то РХР для предлагаемого режущего элемента на порядок больще для известного режущего элемента резца. Следовательно, при эксплуатации предлагаемого режущего элемента резца он не выходит из строя из-за трещин и его долговечность увеличивается.

2

7

10

фие.2

сриг.З

фиг.

Составитель М. Лопацинский

Техред И. ВересКорректор М. Самборская

Тираж 1001Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4