Результат интеллектуальной деятельности: Резец с изменяемым передним углом

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано в металлорежущих станках токарной группы на чистовых и получистовых режимах обработки.

Известен сборный резец для тяжелого резания (Патент РФ №1268298, МПК⁸ В23В 27/16, опубл. 07.11.1986) содержащий корпус, в гнезде которого на опорной плоскости, двух фронтальных и одном боковом упорных выступах закреплен режущий элемент с режущей пластиной, и жестко закрепленный на нем упругий консольный элемент с двумя стопорными выступами, опорная плоскость гнезда снабжена двумя опорными выступами, причем опорные и фронтальные выступы расположены попарно, а проведенные перпендикулярно к ним плоскости, пересекаясь, образуют мгновенную ось поворота режущего элемента, находящуюся в области двухгранного угла, ребром которого является главная режущая кромка, при этом тяга с отогнутым концом, проходящая через отверстие в корпусе и режущем элементе (блока вставки), фиксирует их взаимное положение посредством настроечной гайки.

Недостатком этого решения является то, что поворот режущего элемента осуществляются вокруг оси, несовпадающей с главной режущей кромкой. В результате при повороте режущего элемента изменяются вертикальное и радиальное положения режущей кромки, что является причиной нарушения оптимальности условий резания при колебаниях припуска на обработку и приводит к возникновению погрешности обработки. Кроме этого способность предлагаемого резца демпфировать колебаний при резании определяется жесткостью упругих элементов опорных и стопорных выступов, невозможность их оперативного изменения при изменении режимов резания, снижает эффективность данного резца. К недостаткам следует отнести не большой диапазон регулирования кинематических углов резца, и сложность его конструкции.

Известен резец с изменяемым передним углом (Патент РФ №2443510, МПК⁸ В23В 27/08, опубл. 27.02.2012, Бюл. №6), состоящий из неподвижной части державки с ушком и регулировочным винтом и подвижной части, связанными между собой вертикальными направляющими, поворотной резцовой головки, мелкозубчатой фиксирующей собачки, подошвы, прижимных и направляющих элементов.

К недостаткам предлагаемого решения следует отнести то, что для изменения переднего угла требуется остановка процесса обработки и ручная регулировка углового, вертикального и горизонтального положений резцовой головки. Это требует привлечения квалифицированного персонала и представляет значительную трудоемкость. Кроме этого данная конструкция не имеет возможности адаптироваться передний угол резца к изменению условий резания, например, к колебаниям припуска.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является токарный резец с изменяемым передним углом (Патент РФ №65918, МПК⁸ В23В 27/08, опубл. 15.04.2004), содержащий державку и режущую головку с режущей пластиной, контактирующую с ней по цилиндрической поверхности со шлицами, и закрепленную на ней с помощью крепежных элементов, ось цилиндрической поверхности проходит по главной режущей кромке режущей пластины, ось крепежного элемента пересекает ось цилиндрической поверхности под прямым углом и наклонена под углом 39-51 градус к опорной поверхности державки.

Недостатком данного решения является относительно низкая стойкость резца, обусловленная отсутствием возможности оперативного управления передним углом в соответствии с изменением условий резания, проявляющихся, в частности, в вынужденных его колебаниях.

Задачей изобретения является повышение стойкости резца и качества обработанной поверхности за счет оперативного изменения его переднего кинематического угла в соответствии с изменением условий резания и действующего на него момента сил резания.

Задача достигается тем, что резец с изменяемым передним углом, состоит из державки и поворотной режущей головки с режущей пластиной, контактирующей с ней по цилиндрической поверхности с осью, проходящей по главной режущей кромке режущей пластины, и крепежных элементов, поворотная режущая головка через поворотный рычаг соединена с кареткой линейного электрического микропривода, его основание посредством настроечного винта закреплено на державке, крепежные элементы выполнены в виде круговых направляющих качения, установленных на ее торцевых поверхностях, ось поворота которых совпадает с осью поворота режущей головки.

Конструкция предлагаемого резца с изменяемым передним углом показана на фиг. 1, главный вид - вид сверху; на фиг. 2 - вид сбоку вдоль режущей кромки; на фиг. 3 - сечение головки резца плоскостью, перпендикулярной главной режущей кромки и проходящей через ось линейного электрического микродвигателя; на фиг. 4 - сечения головки резца плоскостью, проходящей через главную режущую кромку и ось винта крепления торцевых направляющих качения, на фиг. 5 - увеличенный масштаб крепления круговых направляющих качения.

Резец с изменяемым передним углом содержит державку 1 и поворотную режущую головку 2 с режущей пластиной 3, контактирующих по цилиндрической поверхности 4 с осью, проходящей по главной режущей кромке 5 режущей пластины 3, и крепежных элементов 11, закрепленных винтами 6 на торцевых поверхностях поворотной режущей головки 2, которая через поворотный рычаг 7 соединена с кареткой 8 линейного электрического микропривода, его основание 9 посредством настроечного винта 10 закреплено на державке 1, крепежные элементы 11 выполнены в виде круговых направляющих качения, ось поворота которых совпадает с осью поворота режущей головки 2.

Работает резец с изменяемым передним углом следующим образом.

Для компенсации изменения кинематического переднего угла резца, вызванного нарушением условий резания, проявляющихся в изменении момента сил резания, действующих на поворотную режущую головку 2, или поднастройки переднего угла при изменении режимов резания или обрабатываемого материала посредством подачи соответствующего напряжения на обмотки управления линейного электрического микропривода перемещают каретку 8 относительно основания 9, что приводит к повороту рычага 7, соединенного с поворотной режущей головкой 2 на заданный угол γ_зад относительно режущей кромки 5. В результате корректируют текущее значение кинематического переднего угла резца. Настройка исходного положения рычага 7, следовательно, и переднего угла поворотной режущей головки 2 осуществляют настроечным винтом 10, закрепленным на державке 1. Текущее значение переднего угла поворотной режущей головки 2 может как увеличиваться до γ_max, так и уменьшаться до -γ_max от зафиксированного исходного положения путем подачи на линейный электрический микропривод команд на движение его каретки 8 вверх или вниз соответственно.

Предлагаемый резец с изменяемым передним углом позволяет повысить качество обработанной поверхности и увеличить стойкости режущей пластины за счет уменьшения сил резания путем оперативного изменения его переднего кинематического угла в соответствии с изменением условий резания и действующего на него момента сил резания.