Расточной резец Советский патент 1992 года по МПК B23B27/00 B23B29/02 

v|

СО 00 N

VI 00

Использование: для режущих инструментов, а конкретно для расточных резцов. В расточном резце, включающем державку и головку, имеющую форму тела вращения, на которой закреплен сверхтвердый или твердосплавный режущий элемент, в головке резца выполнены продольные пазы, обеспечивающие в поперечных сечениях резца отношение моментов инерции относительно главных осей инерции в пределах 1,5 - 3, причем вершина режущего элемента расположена в осевой плоскости, проходящей через главную ось инерции, относительно которой момент инерции наименьший. Резец содержит державку 1 и головку 2 цилиндрической формы с двумя диаметрально расположенными продольными пазами 3. На головке 2 закреплен режущий элемент 4, выполненный из сверхтвердого материала или твердого сплава. 2 ил. w Ё

Фиг.1

Изобретение относится к режущим инструментам, а конкретно к резцам для расточных работ, и можед быть использовано в машиностроении.

Известно, что размеры и форма поперечного сечения резцов определяются значением вертикальной составляющей силы резания и длиной вылета, т.е. расстоянием от рабочей вершины резца до опоры. В наиболее неблагоприятных условиях работают расточные резцы, так как они характеризуются большим вылетом, а возможность увеличения габаритов сечения ограничена диаметром растачиваемого отверстия. Это создает неблагоприятные условия в отношении жесткости и виброустойчивости расточных резцов.

Известен расточной резец, который снабжен виброгасителем в виде набора цилиндрических стержней, расположенных в корпусе инструмента. Такое решение усложняет конструкцию резца.

Наиболее близким к изобретению является инструмент, содержащий державку и головку, имеющую форму тела вращения с лысками, на которой закреплен режущий элемент из сверхтвердого материала или твердого сплава. Чтобы предохранить хрупкий режущий элемент от ударов в процессе резания, головка резца выполнена из материала с высокими демпфирующими свойствами.

Выполнение головки резца из демпфирующего материала предотвращает раскалывание и выкрашивание сверхтвердых или твердосплавных режущих элементов вследствие ударных нагрузок в процессе резания. Такая конструкция головки снижает жесткость резца относительно изгибающих усилий, что является неизбежным следствием выполнения головки из демпфирующего материала, при ограниченных габаритах ее сечения. Снижение жесткости головки резца относительно изгибающих усилий ухудшает условия резания.

Цель изобретения - улучшение условий резания путем повышения жесткости головки относительно изгибающих усилий при обеспечении демпфирующих свойств относительно скручивания.

Поставленная цель достигается тем, что в расточном резце, включающем державку и головку, имеющую форму тела вращения, на которой закреплен сверхтвердый или твердосплавный режущий элемент, в головке резца выполнены продольные пазы, обеспечивающие в поперечных сечениях резц а отношение моментов инерции относительно главных осей инерции в пределах 1,5 - 3, причем вершина режущего элемента

расположена в осевой плоскости, проходящей через главную ось инерции, относительно которой момент инерции наименьший.

Относительные признаки предлагаемого решения описывают ранее неизвестные соотношения геометрических параметров головки резца. Это придает головке резца новое свойство - сочетание высокой жесткости при воздействии изгибающих усилий и демпфирующих свойств относительно скручивания.

На фиг. 1 представлен резец, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Резец содержит державку 1 и головку 2 цилиндрической формы с двумя диаметрально расположенными продольными па- зами 3. На головке 2 закреплен режущий элемент 4, выполненный из сверхтвердого

материала или твердого сплава.

Головка 2 резца имеет в сечении А-А форму круга с вырезами, представляющими собой пазы 3 в этом сечении. Проекция каждого из пазов 3 в сечении А-А включает

прямоугольник 5 и сегмент 6, стягиваемый центральным углом а. Величина режущего элемента 4 проецируется в точку 7 сечения А-А.

Момент инерции сечения такой формы,

относительно главных осей инерции X и Y рассчитаны по уравнению

1 1к- 215-216,

где 1к - момент инерции исходного круга с радиусом R;

IB - момент инерции прямоугольника 5; 1б - момент инерции сегмента 6. Моменты инерции исходного круга относительно главных осей инерции X и Y равны:

лгР4

1к(Х)1к(У)-.

Моменты инерции сечения А-А относительно главных осей инерции X, Y рассчитаны по книге М.И.Любошиц, Г.М.Ицкович. Справочник по сопротивлению материалов. Минск, Вышейшая школа, 1969, с.93-102, и выражены уравнениями:

идЯА

ЬЛ3

6

. ьд в.1 а sln аси а.

- Л „.

V - gb-- a-sina-§sinasln f).

где R - радиус головки инструмента; jj - ширина паза;

h - толщина перемычки;

А- глубина паза;

а- центральный угол, стороны которого проходят через ребра паза.

Например, для головки расточного резца диаметром 10 мм, при толщине перемычки h 5 мм и ширине пазов b 5 мм моменты инерции составят:

Ix - 176.35 мм4; 1У 446,99 мм4,

а их отношение -Д 2,53. 1х

Такой резец практически не теряет жесткости относительно изгибающих сил, приложенных к вершине режущего элемента, так как отношение момента инерции 1у рассматриваемого сечения к моменту исходного круга 1у(к) составляет

0,91. 1у(к)

Вместе с тем. полярный момент инерции Ip рассматриваемого сечения будет существенно меньшим, чем полярный момент инерции-исходного круга 1р(к

тЈч 0,63, 1р(к)

что снижает жесткость сечения относительно скручивающих сил.

При расточке отверстий предлагаемым резцом, его головка сохраняет жесткость относительно изгибающих усилий. Предотвращение раскола хрупких режущих элементов осуществляется за счет обеспечения демпфирования головки под воздействием крутящих моментов. Экспериментально установлено, что положительный эффект предлагаемого решения проявляется у резцов, форма поперечного сечения головки которых обеспечивает неравенство моментов инерции относительно главных осей инерции в диапазоне

,5-3.

1х

При отношении моментов инерции меньшем, чем 1,5, различия в жесткости головки относительно изгиба и кручения невелики и существенно не влияют на процесс резания. При отношении, большем чем 3,

возникает опасность усиления уровня автоколебаний.

Использование предлагаемого решения позволит разрешить одно из основных противоречий, возникающих при конструировании расточных резцов. К таким резцам предъявляется требование высокой жесткости, вызванное большим вылетом головки, и большой упругости, вызванное необходимостью придания головке демпфирующих

свойств для предотвращения раскола режущих элементов.

В предлагаемом резце выполняются оба эти требования, так как головка резца имеет форму, обеспечивающую сочетание

высокой жесткости на изгиб и свойства демпфирования, путем снижения жесткости на скручивание. Это позволяет значительно улучшить условия резания.

Формула изобретения

Расточной резец, содержащий державку и выполненную в виде тела вращения рабочую часть с режущим элементом, образующим вершину резца, отличающийся тем. что, с целью повышения стойкости путем увеличения жесткости рабочей части от- носительно изгибающих усилий и обеспечения демпфирующих свойств относительно крутящих моментов, на рабочей части выполнены продольные пазы, обеспечивающие в поперечных сечениях рабочей части отношение моментов инерции относительно главных осей инерции в пределах 1,5 - 3, а вершина режущего элемента расположена в осевой плоскости, проходящей

через главную ось инерции, относительно которой момент инерции наименьший.

Щи2.2