Результат интеллектуальной деятельности: РЕЗЕЦ ДЛЯ РАСТАЧИВАНИЯ СКВОЗНЫХ ОТВЕРСТИЙ

Предполагаемое изобретение относится к области машиностроения и обработки резанием и предназначено для растачивания сквозных отверстий в различных деталях, например, в деталях типа «втулка».

В настоящее время расточные резцы подобного назначения известны. К ним относятся, в частности, резцы, описанные на сайте biface.ru, предлагаемые компаниями БИФАС, МАРКЕТ, ЕНИСЕЙ и др. Они, как правило, состоят из державки и соединенной с ней головки с режущим элементом и при эксплуатации работают со смазочно-охлаждающей жидкостью (СОЖ).

Применение СОЖ повышает стойкость резцов, уменьшает тепловые деформации обрабатываемых деталей и тем самым повышает точность обработки. Вместе с тем в настоящее время все чаще СОЖ заменяют сжатым воздухом. Это прогрессивно с позиций экологичности обработки, с санитарно-гигиенической точки зрения и т.п.

Одним из видов токарных резцов с воздушным охлаждением являются резцы со встроенной в державку вихревой трубой, реализующей физический эффект Ранка-Хилша, описанный, например, в статье википедии «Вихревой эффект».

Резцы со встроенной вихревой трубой защищены патентами РФ на полезные модели №№58411, 55312, 58412 и др. Однако все резцы, рассмотренные в них, являются проходными и для растачивания отверстий неприменимы. Кроме того, диффузор холодного потока воздуха в них находится на удалении от режущей головки, а потому должное охлаждение инструмента при его эксплуатации обеспечивается далеко не всегда, что вызывает не всегда достаточную стойкость инструмента.

В соответствии с изложенным возникает проблема, которая может быть сформулирована так: невозможность использования существующих резцов с вихревой трубой для растачивания сквозных отверстий, и не всегда достаточная стойкость резцов с вихревой трубой.

Технически решение сформулированной проблемы и предлагается в заявке.

Это решение характеризуется тем, что резец содержит головку с режущим элементом и полую державку, внутри которой размещена вихревая труба в виде сообщающихся с атмосферой диффузора холодного потока воздуха и диффузора горячего потока воздуха, выполненного с наружным теплоизолирующим покрытием и снабженного регулируемым выходным дросселем, камеры разделения воздушных потоков, расположенной между диффузорами, и патрубка подачи сжатого воздуха, связанного с камерой разделения потоков, при этом в зоне между наружной поверхностью диффузора холодного потока и противолежащей ей части поверхности полости державки размещена вставка из теплопроводящего материала, в последней и в стенке полости державки выполнено отверстие, перпендикулярное оси вихревой трубы, головка закреплена в отверстии с возможностью взаимодействия с диффузором холодного потока воздуха, причем патрубок подачи сжатого воздуха выполнен Г-образной формы с длинной частью, параллельной оси вихревой трубы.

Конструктивная схема предложенного расточного резца показана на фиг.

Резец для растачивания сквозных отверстий характеризуется тем, что он содержит головку 1 с режущим элементом 2 и полую державку 3, внутри которой размещена вихревая труба в виде сообщающихся с атмосферой диффузора 4 холодного потока воздуха и диффузора 5 горячего потока воздуха, выполненного с наружным теплоизолирующим покрытием 6 и снабженного регулируемым выходным дросселем 7. Он также содержит камеру 8 разделения воздушных потоков, расположенную между диффузорами, и патрубок 9 подачи сжатого воздуха, связанный с камерой разделения потоков. В зоне между наружной поверхностью диффузора 4 холодного потока и противолежащей ей части поверхности полости державки 3 размещена вставка 10 из теплопроводящего материала; в последней и в стенке полости державки выполнено отверстие, перпендикулярное оси вихревой трубы, головка 1 закреплена в отверстии с возможностью взаимодействия с диффузором 4 холодного потока воздуха, причем патрубок 9 подачи сжатого воздуха выполнен Г-образной формы с длинной частью 11, параллельной оси вихревой трубы.

Камера 8 разделения потоков имеет известную конструкцию (см., например, сайт helpiks.org, рис. 71, сечение А-А), поэтому на фиг. изображена условно. В качестве теплопроводящего материала вставки 10 применен высокопрочный дюралюминий, в частности, марок Д16, Д16Т, Д18 и т.п.

Форма патрубка 9 подвода сжатого воздуха к камере 8 выбрана таким образом, чтобы патрубок не препятствовал вводу резца в обрабатываемое отверстие.

При использовании предлагаемого резца его закрепляют в резцедержателе станка и вводят в отверстие детали, подлежащей растачиванию. Затем через патрубок 9 в камеру 8 подают сжатый воздух. В камере воздух завихряется и разделяется на два потока: холодный и горячий. Горячий воздух выходит в атмосферу через диффузор 5 и дроссель 7, холодный - через диффузор 4 и растачиваемое отверстие в детали. Тепловая изоляция 6 диффузора 5 предотвращает остывание горячего потока воздуха и нагрев державки 3. Теплопроводящая вставка 10 передает тепло, образующееся при растачивании отверстия, от режущего элемента 2 головке 1 и далее непосредственно диффузору 4 холодного потока воздуха, с которым головка взаимодействует. Диффузор 4 выводит это тепло в атмосферу, тем самым охлаждая головку 1 и режущий элемент 2. Настройка эффективности охлаждения при этом может быть выполнена с помощью дросселя 7.

По имеющимся данным (см. статью «Вихревая труба» в Википедии) в вихревой трубе может создаваться перепад температур, превышающий 70°C (температура холодного потока воздуха в ней может достигать -40°C). Благодаря вставке 10, через которую тепло от головки 1 передается холодному потоку воздуха, температура режущего элемента 2 может снизиться почти до комнатной путем отвода тепловой мощности до 1800 Вт, в то время как у известных проходных резцов с вихревой трубой снижение температуры, образующейся при резании без применения СОЖ, обычно происходит до температуры, превышающей комнатную на 300-400°C.

Таким образом, техническим результатом предполагаемого изобретения является создание резца с вихревой трубой, обеспечивающего возможность растачивания сквозных отверстий при интенсификации теплоотвода от режущего элемента и достижении высокой стойкости инструмента за счет этого.