Результат интеллектуальной деятельности: СБОРНАЯ ТОРЦОВАЯ ФРЕЗА

Изобретение относится к металлообработке, в частности к сборному режущему инструменту с механическим креплением режущих пластин, и может быть использовано при конструировании сборных торцовых фрез.

Известна торцовая фреза, содержащая оправку, корпус с закрепленными в нём режущими ножами, демпфирующий промежуточный диск с упругими элементами, установленный между торцом оправки и корпусом и связанный с оправкой шпонкой, а с корпусом - названными упругими элементами. Упругие элементы выполнены в виде фигурных шпонок. Фреза дополнительно снабжена регулировочными элементами жесткости узла демпфирования в виде упругих разрезных шайб небольшого диаметра со штоками, установленных в равнорасположенных по окружностям ступенчатых отверстиях поверхности промежуточного диска, и в виде стаканов с шариками, установленных в обращенных к ступенчатым отверстиям поверхности промежуточного диска соосных отверстиях поверхности корпуса. Для обеспечения возможности перемещения корпуса в осевом направлении фреза снабжена регулировочным винтом, снабженным шариками, встроенными между ближними торцами головки винта, и корпусом (авторское свидетельство СССР 643254, МПК² B23C 5/06).

Однако в такой конструкции торцовой фрезы недостаточна надежность регулирования жесткости узла демпфирования, связанная с тем, что количество и упругость разрезных шайб небольшого диаметра не обеспечивает необходимый зазор между ближайшими торцами промежуточного диска и корпуса фрезы, и, как следствие, это приведет к невозможности регулирования торцового биения режущих ножей.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату (прототипом) является сборная торцовая фреза, содержащая оправку, корпус с закрепленными в нем режущими ножами, установленный на оправке, кольца узла демпфирования, также установленные на оправке и связанные равнорасположенными по окружностям в фигурных совмещённых отверстиях колец узла демпфирования цилиндрическими элементами, выполненными в виде ступенчатых пальцев. Концы пальцев, расположенные в отверстиях кольца узла демпфирования, соединенного с корпусом шпонкой, установлены контактирующими с упорными пластинками.

В отверстия кольца узла демпфирования, соединенного с корпусом, дополнительно встроены упругие элементы фигурной конфигурации, также контактирующие с упорными пластинками. В резьбовое отверстие с торца оправки и со стороны корпуса для изменения зазора между кольцами узла демпфирования вставлен с возможностью перемещения регулировочный винт с пружинной шайбой. В корпусе фрезы равнорасположены по окружности три регулировочных винта, оси которых параллельны оси фрезы, а концы контактируют с торцом кольца узла демпфирования, соединенного с корпусом. Регулировочные винты предназначены для устранения торцового биения режущих ножей (авторское свидетельство СССР 831426, М.кл.³ B23C 5/06).

Однако такая конструкция сборной торцовой фрезы не обеспечивает надежное регулирование жесткости узла демпфирования для снижения ударных нагрузок и вибраций, что отрицательно сказывается на шероховатости обработанной поверхности, так как в конструкции фрезы не учтена возможность изменения силы трения между кольцами узла демпфирования в результате изменения направления осевой составляющей силы резания во время работы торцовых фрез с различными геометрическими параметрами режущих элементов. Помимо этого, в данных условиях регулировка торцового биения режущих элементов тремя винтами, расположенными в корпусе фрезы, неэффективна или невыполнима.

Предлагаемое изобретение решает задачу обеспечения надежного регулирования жесткости узла демпфирования для снижения ударных нагрузок и вибраций, что приводит к снижению шероховатости обработанной поверхности.

Поставленная задача решается тем, что в сборной торцовой фрезе, содержащей оправку, корпус с закрепленными в нем режущими ножами, установленный на оправке, кольца узла демпфирования, также установленные на оправке и связанные равнорасположенными по окружностям в совмещенных отверстиях колец узла демпфирования цилиндрическими элементами, причем в отверстия кольца узла демпфирования, соединенного с корпусом, дополнительно встроены упругие элементы, регулировочный винт с пружинной шайбой, вставленный с возможностью перемещения в резьбовое отверстие с торца оправки и со стороны корпуса для изменения зазора между кольцами узла демпфирования, согласно изобретению фреза снабжена узлом ограничения осевого перемещения корпуса, установленным в дополнительных кольцеобразных совмещенных пазах колец узла демпфирования и выполненным в виде помещенного в названные пазы упорного подшипника, контактирующего с дистанционной шайбой, в свою очередь контактирующей с упругой фигурной шайбой. При этом дистанционная и упругая фигурная шайбы размещены в дополнительном кольцеобразном пазу кольца демпфирующего узла, соединенного с корпусом. Цилиндрические элементы выполнены в виде штифтов, не более десяти, а упругие элементы дополнительно установлены в отверстия кольца узла демпфирования, соединенного с корпусом, и концентрично привулканизированы на участке длины каждого штифта, размещенном в отверстии кольца узла демпфирования.

Регулирование жесткости узла демпфирования обусловлено подбором необходимого количества обрезиненных штифтов, установленных в кольцах узла демпфирования, при изменении зазора между этими кольцами посредством регулировочного винта, а также изменением жесткости упругой фигурной шайбы.

Количество штифтов устанавливается расчетным или экспериментальным путем, а их наибольшее количество, десять, объясняется наибольшей силой резания, возникающей при черновом фрезеровании торцовой фрезой диаметром 125 мм и числом режущих ножей - 8 конструкционной стали 45 на оптимальных режимах резания для станков с ЧПУ.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображена сборная торцовая фреза; на фиг. 2 - разрез по линии А-А фиг. 1.

Сборная торцовая фреза содержит оправку 1 с установленным на ней корпусом 2 с закрепленными в нем режущими ножами 3. На оправке 1 также установлены кольца 4 и 5 узла демпфирования, связанные равнорасположенными по окружностям в совмещённых отверстиях колец 4 и 5 узла демпфирования цилиндрическими элементами, выполненными в виде штифтов 6, не более десяти. Кольцо 5 демпфирующего узла связано с корпусом 2 шлицевым соединением. В отверстия кольца 5 дополнительно установлены упругие элементы 7, концентрично привулканизированные на участке длины каждого штифта 6, размещенном в отверстии кольца 5. Таким образом, штифты 6 базируются между кольцами 4 и 5 узла демпфирования, причём один из участков длины каждого штифта 6 вставлен в кольцо 4, а второй из участков длины каждого штифта 6 снабжен упругим элементом 7, то есть второй из участков длины каждого штифта 6 выполнен обрезиненным и базируется в кольце 5.

В дополнительных кольцеобразных совмещенных пазах колец 4 и 5 расположен узел ограничения осевого перемещения корпуса, выполненный в виде помещенного в названные пазы упорного подшипника 8, контактирующего с дистанционной шайбой 9, в свою очередь контактирующей с упругой фигурной шайбой 10. Дистанционная шайба 9 и упругая фигурная шайба 10 размещены в дополнительном кольцеобразном пазу кольца 5.

На оправке 1 установлен поводок 11, который находится в шлицевом соединении с кольцом 4.

В резьбовое отверстие с торца оправки 1 со стороны корпуса 2 для изменения зазора между кольцами 4 и 5 узла демпфирования вставлен с возможностью перемещения регулировочный винт 12. Между регулировочным винтом 12 и корпусом 2 расположена пружинная шайба 13.

Сборная торцовая фреза работает следующим образом.

При вращении шпинделя фрезерного станка оправка 1 при помощи сил трения передаёт вращение на поводок 11. Поводок 11 через шлицевое соединение передаёт вращение на кольцо 4. Кольцо 4 при помощи штифтов 6 с упругими элементами 7 передает крутящий момент кольцу 5 и далее через шлицевое соединение - на корпус 2 и режущие ножи 3.

Расположенные в кольце 5 обрезиненные участки штифтов 6 обеспечивают гашение ударных нагрузок, возникающих в процессе работы фрезы.

Упорный подшипник 8 уменьшает трение между кольцами 4 и 5 и устраняет сцепление между ними при возрастании осевой составляющей силы резания, что повышает надежность работы устройства.

Регулировка жесткости узла демпфирования производится подбором необходимого количества обрезиненных штифтов 6, установленных в кольцах 4 и 5 узла демпфирования, изменением зазора между этими кольцами при помощи завинчивания винта 12, самоотвинчивание которого предотвращается пружинной шайбой 13, а также изменением жесткости упругой фигурной шайбы 10. Регулирование жесткости узла демпфирования обусловлено подбором необходимого количества обрезиненных штифтов, установленных в кольцах данного узла, при изменении зазора между этими кольцами посредством регулировочного винта, а также изменением жесткости упругой фигурной шайбы.

Обеспечение гашения ударных нагрузок и вибраций при правильном подборе жесткости узла демпфирования способствует увеличению стойкости режущих ножей фрезы и уменьшению шероховатости обработанной поверхности.