Результат интеллектуальной деятельности: Сборная червячная фреза с групповой схемой резания

Изобретение относится к области обработки металлов резанием, к конструкциям металлорежущего инструмента.

Известна сборная червячная фреза [RU №2507041, МПК B23F 21/16, опубл. 20.07.2010 Бюл. №5], содержащая корпус, режущие рейки и элементы их крепления. Режущие рейки установлены с плотным прилеганием друг к другу из условий увеличения максимально возможного количества реек для данного диаметра фрезы, а их толщина в поперечном сечении рейки по вершинам зубьев уменьшена и выбрана из условия их прочности на изгиб от действия сил.

Недостатками данной конструкции фрез является использование режущих реек с уменьшенной толщиной в поперечном сечении рейки по вершинам зубьев. В случае поломки одного режущего зуба повлечет за собой замену целой режущей рейки на новую. В случае поломки одного или нескольких зубьев на рейке возрастает вероятность разрушений последующих режущих реек по причине ослабленной толщины в поперечном сечении рейки по вершинам зубьев.

Известна сборная червячная фреза для обработки зубчатых изделий, содержащая корпус и поворотные неперетачиваемые режущие пластины, установленные вдоль линий профилирования, направленные по нормали к боковым режущим кромкам зубьев через полюс профилирования, лежащий в точке пересечения начальной прямой с межосевым перпендикуляром фрезы и изделия, снабженная рейками, на которых поочередно установлены упомянутые неперетачиваемые режущие пластины, при этом на последних выполнены модифицированные участки профиля, адекватные профилю данной части зуба рейки, причем неперетачиваемые режущие пластины размещены в плоскости профиля зуба рейки на участках, ограниченных проекциями линий профилирования на средний и прилегающие к нему крайние зубья рейки, (см. патент РФ №2147496, МПК B23F 21/16 Сборная червячная фреза. Заявка №98104494/02 от 10.03.1998. Авт. изобр. Настасенко В.А. Опубл. Бюл №11 от 20.04.2000).

Недостатками данной конструкции фрез является применение различных форм режущих пластин, что в, свою очередь, затрудняет изготовление корпуса инструмента, базирующих поверхностей, режущих пластин и элементов их крепления.

Известна сборная червячная фреза [RU №2680122, МПК B23F 21/16, опубл. 15.02.2019 Бюл. №5], выбранная в качестве прототипа, состоящая из отдельных дисков, корпус которых состоит из винтовой поверхности, которая имеет определенный угол подъема со, зависящий от модуля нарезаемого зубчатого колеса, а также от количества сменных твердосплавных пластин, расположенных на этой винтовой поверхности. В каждом диске установлены твердосплавные режущие пластины, которые в свою очередь закреплены винтами, режущие элементы базируются на опорных поверхностях и в угловых пазах корпуса инструмента.

Недостатками данной конструкции червячной фрезы является применение двух разных по геометрическим размерам режущих твердосплавных пластин, расположенных на винтовой поверхности, что исключает возможность их взаимозаменяемости и повышает трудоемкость изготовления пазов под режущие пластины в корпусе инструмента. А также недостатком является конструктивный элемент в виде шпоночного соединения, не обеспечивающий надежной фиксации отдельных дисков на втулке за счет призматической шпонки.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание сборной червячной фрезы с групповой схемой резания, позволяющей последовательно срезать припуск на обработку большим количеством сменных режущих твердосплавных пластин, расположенных на архимедовом инструментальном червяке, и тем самым, снизить величину подачи на режущие пластины фрезы и повысить работоспособность инструмента, с возможностью в случае поломки произвести замену одного или нескольких дисков, а не всего корпуса инструмента, а также, увеличить или уменьшить количество дисков в зависимости от поставленной задачи при нарезании крупномодульных зубчатых колес.

Указанный технический результат достигается тем, что сборная червячная фреза содержит корпус и установленные в нем твердосплавные режущие пластины, при этом корпус фрезы состоит из отдельных дисков, собранных на втулке, а по краям корпуса установлены две цилиндрические проставки, корпус фрезы в сборе образует винтовую поверхность на которой выполнены радиальные и тангенциальные пазы, в которых установлены радиально основные и боковые тангенциально расположенные твердосплавные режущие пластины, а диски закреплены стяжными шпильками с гайками на их концах, причем диски закреплены четырьмя стяжными шпильками, втулка снабжена продольными шлицами, конгруэнтными с пазами дисков, а режущие пластины выполнены эллипсоидной формы.

Для реализации групповой схемы резания на каждом диске расположены режущие твердосплавные пластины: основные - эллипсные пластины расположенные радиально в корпусе инструмента и служат для фрезерования впадины зубчатого колеса, и боковые - режущие элементы расположенные тангенциально, для формирования эвольвентных поверхностей зуба колеса. Благодаря этому происходит последовательное срезание припуска на обработку с впадины и эвольвентных поверхностей зубчатого колеса. Применение большего количества режущих пластин на архимедовом инструментальном червяке позволяет снизить величину подачи на режущую пластину и обеспечить равномерность фрезерования, а также снизить величину ударных нагрузок на режущие элементы сборного инструмента. Каждая твердосплавная пластина крепится к корпусу инструмента при помощи винтов. При заворачивании винта режущая пластина прижимается к корпусу инструмента и базируется в угловых пазах, что исключает перемещение режущего элемента в радиальном направлении от оси инструмента. Использование шлицевой втулки позволяет собрать на ней корпус фрезы из отдельных дисков и исключить возможность их перемещения во время работы относительно оси инструмента.

С точки зрения технологичности изготовления отверстий в диске угол между ними (отверстиями) составляет 90 градусов, что упрощает технологию изготовления этих отверстий при сверлении (например, применение станочных приспособлений: универсальной делительной головки или поворотного стола), а также угол 90 градусов является кратным и легко контролируемым при изготовлении.

Применение в конструкции шпилек обеспечивает сохранение винтовой поверхности во время процесса зубофрезерования. А также при сборке корпуса червячной фрезы, состоящего из отдельных дисков, при стягивании шпилек гайками выбираются (минимизируются) зазоры между дисками, для получения правильного угла подъема винтовой линии, и как следствие, обеспечение постоянного шага между зубьями фрезы.

На фиг. 1 изображен диск фрезы; на фиг. 2 изображен вид слева; на фиг. 3 изображен общий вид инструмента; на фиг. 4 изображено сечение А-А; на фиг. 5 изображена цилиндрическая проставка.

Сборная червячная фреза состоит из отдельных дисков 1, в сборе образующих корпус с винтовой поверхность 2, имеющая определенный угол подъема со, с тангенциальными 3 и радиальными пазами 4 с опорными поверхностями 5 для расположения в них режущих элементов, отверстие 6 для расположения шлицевой втулки 7 со шпоночным пазом 8, и четыре сквозных отверстий 9 для шпилек 10, на каждом диске закреплены боковые 11 и основные 12 режущие пластины, базирующиеся в угловых пазах 13 при помощи винтов 14. Для исключения возможности перемещения дисков корпуса относительно оси инструмента во время фрезерования фреза оснащена шлицевой втулкой 7. Диски собираются на шлицевой втулке 7, оснащенной шпоночным пазом, и стягиваются четырьмя шпильками 10, на концах которых имеются гайки 15. По краям корпуса имеются две цилиндрические проставки 16 для наилучшего закрепления дисков сборной червячной фрезы.

Сборная червячная фреза работает следующим образом: фрезу закрепляют на зубофрезерном станке, фреза имеет вращательное движение вокруг своей оси и поступательное вдоль оси детали. Деталь, закрепленная на столе станка, имеет только вращательное движение вокруг своей оси, строго согласованное с вращением сборной червячной фрезы. При зубофрезеровании червячная фреза образует с обрабатываемой заготовкой винтовое станочное зацепление.

Сборка фрезы осуществляется следующим образом: каждый отдельный диск 1 имеет на винтовой поверхности тангенциальные 3 и радиальные пазы 4, в которых устанавливаются боковые 11 и основные 12 твердосплавные режущие пластины и фиксируются при помощи винтов 14. Далее все отдельные диски собираются на шлицевую втулку 7 со шпоночным пазом 8. По краям червячной фрезы устанавливаются проставки 16 и вся конструкция стягивается четырьмя шпильками 10 при помощи гаек 15.

Таким образом, разработанная сборная червячная фреза является технологичной в изготовлении и обслуживании, благодаря применению одного вида (по геометрическим размерам) тангенциально расположенных режущих пластин, с возможностью их взаимозаменяемости путем поворота в случае поломки или износа одной режущей кромки. Опорные и базирующие поверхности под режущие твердосплавные пластины выполнены с условием обеспечения свободного доступа инструмента при финишной обработке фрезы.

Реализация групповой схемы резания достигается путем применения большего количества основных и боковых режущих пластин на архимедовом инструментальном червяке, позволяющих последовательно срезать припуск на обработку и уменьшить величину подачи на режущую пластину, обеспечить равномерность фрезерования, а также снизить величину ударных нагрузок на режущие элементы сборного инструмента. Благодаря технологичности конструкции фрезы и применению сменных твердосплавных пластин при групповой схеме резания повышается стойкость и надежность сборной червячной фрезы.