Устройство для крепления режущего инструмента Советский патент 1989 года по МПК B23C5/26 

С

N

Фиг.Г

нении его с шомполом устройства. Устройство содержит корпус 1 с расположенным в нем шомполом 2 с резьбой на конце под инструмент, например фрезу 3. В томполе выполнен продольный паз, в котором установлены два сопрягаемых клиновыми поверхностями клина 4 и 5. Клин 5 имеет во:)можн(1сть

ь

15269314

, радиального перемещения от винта 6, расположенного в упругом кольце 7, установленном с возможностью взаимодействия в радиальном направлении с боковой поверхностью клина 4. Резьба

на конце шомпола 2 выполнена много- заходной с углом подъема 23-45° . 6 ял., 1 табл.

Изобретение относится к обработке металлов резанием, в частности к устройствам для крепления насадочного инструмента, например торцовых и дисковых фрез или концевых фрез при использовании насадных переходных оправок. Цель изобретения - повышение виброустойчивости путем повышения точности базирования торца насадного инструмента и снижения коэффициента потерь в резьбовом соединении его с шомполом устройства. Устройство содержит корпус 1 с расположенным в нем шомполом 2 с резьбой на конце под инструмент, например фрезу 3. В шомполе выполнен продольный паз, в котором установлены два сопрягаемых клиновыми поверхностями клина 4 и 5. Клин 5 имеет возможность радиального перемещения от винта 6, расположенного в упругом кольце 7, установленном с возможностью взаимодействия в радиальном направлении с боковой поверхностью клина 4. Резьба на конце шомпола 2 выполнена многозаходной с углом подъема 23-45°. 6 ил., 1 табл.

Изобретение относится к обработке металлов резанием, может быть использовано при работе насадным инструментом, например торцовыми и дисковыми фрезами или концевыми фрезами при использовании насадных переходных оправок, и является усовершенствованием известного устройства по авт. св. № 804243.

Целью изобретения является повышение виброустойчивости путем повышения точности базирования торца насадного инструмента и снижение коэффициента потерь в резьбовом соединении его с шомполом устройства.

На фиг. I изображено предлагаемое устройство, продольный разрез; иа фиг. 2 и 3 - расчетная схема конструкции; на фиг. 4-6 - зависимости усилия Р от коэффициента трения f, угла подъема резьбы об и смещения X.

Устройство содержит корпус 1 с расположенным в нем шомполом 2 с резьбой на конце под инструмент, например Фрезу 3. В шомполе 2 вьшолней продольный паз, в котором установлены два сопрягаемых клиновыми поверхностями клина 4 и 5. Клин 5 имеет возможность радиального перемещения от винта 6, расположенного в упругом кольце 7, которое имеет возможность взаимодействия в радиальном направлении с боковой поверхностью клина 4. Резьба на конце шомпола 2 выполнена многозаходной с углом подъема ol, не менее 23.

Первичное закрепление фрезы 3 производится вращением винта 6. При этом осуществляется перемещение клиньев 4 и 5 и шомпола 2, в результате которого торец фрезы прижимается к базовому торцу устройства.

В процессе фрезерования уменьшаются коэффициенты трения на поверхностях сопрягаемых поверхностей де5

0

5

0

5

0

5

0

5

талей устройства, а тангенциальные силы резания, возникающие на зубе фрезы, приводят к вращению фрезы 3 по резьбе шомпола 2. Таким образом происходит вторичное самозакрепление фрезы.

При выходе зуба фрезы из зоны резания тангенциальные силы резания уменьшаются, а вместе с тем и осевой натяг шомпола 2, с помощью которого фреза своим торцом поджимается к базо вому торцу устройства. В результате первичного и вторичного закреплений упругое кольцо 7 под действием клиньев 4 и 5 деформируется и аккумулирует энергию закрепления. При ослаблении сил резания, растягивающих его, оно возвращается в исходное положение, подтягивая тем самым шомпол. 2 через клинья 4 и 5. Это приводит к дополнительному поджатию фрезы к базовому торцу устройства. Как только уменьшается усилие, прижимающее торец фрезы к базовому торцу устройства, фреза благодаря отсутствию эффекта самоторможения на резьбе с углом подъема cL более 23°, начинает свинчиваться с резьбы шомпола 2.

Кроме того, в процессе работы клинья 4 и 5 передвигаются и взаимодействуют друг с другом своими клиновыми поверхностями. Боковой поверхностью клин 4 взаимодействует с внутренней стенкой упругого кольца 7, а клин 5 - с торцом винта 6. Рассеяние энергии вибраций происходит также при взаимодействии торца с базовым торцом устройства. За счет сил, возникающих иа площадках контактов деталей устройства, происходит превращение энергии колебаний фрезы в тепло- ,вую, тепло рассеивается, а амплитуда колебаний снижается.

Для повышения точности базирования торца фрезы на базовом торце уст

ройства и снижения коэффициента потерь резьба на конце шомпола 2 вьшол нена многоэаходной с углом подъема 23-45 . Так, например, при диаметре тяги 40 мм и угле подъема резьбы шомполаod 30° число заходов равно семи.

На упрощенной схеме для расчета наименьшего угла подъема резьбы л (фиг. 2) на конце шоьтола 2, при котором отсутствует эффект самоторможения, обозначены элемент 8 базового торца устройства, элемент 9 резьбы шомпола, элемент 10 фрезы 3, Считают, что элементы упруго информируются, а жесткость распределена равномерно. Кроме того, под воздействием упругих сил, возникающих при закреплении и вторичном закреплении, фреза начинает свинчиваться с резьбового конца шомпола 2. Этому препятствуют силы трения, возникающие на сопрягаемых поверхностях деталей конструкции. Нагрузка, которая поджала элемент фрезы 3 (фиг. 2), считается полностью снятой. Иэ уравнения равновесия элементов рассматриваемого соединения на этапе навинчивания фрезы на шомпол 2 за счет максимальных сил резания, действующих на фрезу после снятия нагрузки условие отсутствия самоторможения определяется неравенством

,

(1)

где f - коэйзфициент трения для сопрягаемых пар.

Для пар, выполненных из стали, f-0,2. Таким образом из (1) при полностью снятой нагрузке фреза возвращается в исходное положение полностью лишь начиная с угла подъема резбы Ы,23.

Рассматривают работу соединения фрезы с устройством в процессе фрезерования. На фиг. 3 изображена упрощенная схема работы фрезы на много- заходной резьбе шомпола 2 с углом подъема об. Составляют систему уравнений, описывающих кинематику работы конструкции:

ZX:Po-iiP-t-T-cosoi-N sinot«-T,0; 2:Z:T-sinoi-i-N ,«0;

,N,C(ZO-Z);

(Xo-X) T,N,-f;

T N-f;(2)

&P N f Cosei-N sino +N, f + Pp ; (f. ,-sin(.i+f . siuoL+f Cosd- )-

((Xo-X)sinaC (2 f sinoi)+Pe ; H,

coSdi-sinoi- -f

0

5

0

5

0

5

0

5

где T,T - силы трения; N,N - реакции опор.

Принимают жесткость Н/мм, коэффициент трения ,2, начальное усилие Н. Теперь определяют при каком падении нагрузки (йР) начинает происходить выход клина из зацепления, в котором его удерживают силы трения. Считают, что элемент фрезы 3 (фиг. 3) предварительно нагружен усилием PQ , а ялтем нагрузка падает до тех пор, п жа элемент фрезы 3 (фиг. 3) не начинает пепемещать- ся в обратном направлении. Анализ системы уравнений (2) с учетом (1) показывает, что выход элемента фрезы происходит при практически полностью снятой нагрузке, т.е. наблюдается гистерезис. В процессе фрезерования на сопрягаемых поверхностях деталей устройства за счет возникающих при резании вибраций происходит существенное снижение коэффициентов трения до 0.1; 0,05; 0,01. Данные расчетов Р при различных коэффициентах трения (фиг. А-6), угле подъема резьбыо приведены в таблице.

Из графиков (фиг. 4-6) видно, что при всех f и ci присутствует вертикальный участок снижения нагрузки без перемещения фрезЪк Эта застойная зона мешает свободному свинчиваншо фрезы при уменьшении тангенциальных сил резания, воздействующих на зуб фрезы. Застойная зона тем меньше, чем меньше угол подъема резьбы «i. и чем меньше коэффициент трения, т.е. на основе составленной физико-математической модели работы устройства с закрепленным насадным инструментом - фрезой и ее анализе можно с-делать вывод, что повьшгение производительности путем повьщ1ения виброустойчн- вости может быть осуществлено только в случае, если резьба на конце шомпола выполнена многозаходной с углом подъема od не менее 23°.

Кроме того, анализ результатов расчета, представленных в таблице и на графиках зависимости силы Р от угла подъема резьбы oi, коэффициента

1526931

трения f и смещения X (фиг. 4-6), показывает, что диапазон эффективной работы предлагаемого устройства находится в пределах 23-45°. При угле подъема резьбыot 45 перемещение фрезы по резьбе уменьшается в 3 раза, по сравнению с перемещением прИ(/ 23 , а это приводит к уменьшению работы сил трения во столько же раз. Как показали проведенные расчеты, за счет увеличения виброустойчивости предлагаемого устройства возможно повышение производительности фрезерования при

качества обработанной поверхности деталей из различных материалов, физико-механические свойства которых могут быть самыми разнообразными, в среднем 1,5-2,0 раза.

Формула изо б

Р е т е н и я

10

Устройство для крепления режущего инструмента по авт. св. № 804243 отличающееся тем, что, с целью повышения виброустойчивости резьба на конце щомпола выполнена coxj,jmej«™ требуемого ,5 « огозаходной с углом подъема 23-45°.

.

качества обработанной поверхности деталей из различных материалов, физико-механические свойства которых могут быть самыми разнообразными, в среднем 1,5-2,0 раза.

Формула изо б

Р е т е н и я

Т

Фиг. 2

Р,Н

woo

М.2

500

0.005 0.01 х;мм

Фиг.З

.0

,01

f 0,05

О «,,,5 -

Pi

1000

f--0.2

5W

0,0050.

Фиг.В ,

Составитель В.Брискина Редактор Н.Бобкова Техред Л.Сердюкова

Заказ 747

Тираж 684

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

(X 45

Корректор М.Кучерявая

Подписное