СПОСОБ ОРИЕНТАЦИИ, УСТАНОВКИ И ФИКСАЦИИ ПОВОРОТНОГО УПОРНОГО ИНСТРУМЕНТА В ДЕРЖАТЕЛЕ САМОФИКСИРУЮЩИМСЯ СТОПОРНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ-ФИКСАТОРОМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МНОГОРАЗОВЫХ МАЛОИЗНАШИВАЮЩИХСЯ ОРИЕНТИРУЮЩИХ ВТУЛОК И РЕГУЛИРУЕМЫХ МАЛОИЗНАШИВАЮЩИХСЯ УПОРОВ
METHOD OF ORIENTING, ASSEMBLING AND LOCKING OF THRUST TOOL IN HOLDER BY SELF-LOCKING RETAINER WITH HELP OF LOW-WEAR ORIENTING BUSHES AND CONTROLLED LOW-WEAR THRUSTS

Способ ориентации, установки и фиксации поворотного упорного инструмента в держателе самофиксирующимся стопорным элементом-фиксатором с использованием многоразовых малоизнашивающихся ориентирующих втулок и регулируемых малоизнашивающихся упоров.
Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано в горных, дорожных, буровых машинах при производстве проходческих, добычных, дорожностроительных работ.
Известен режущий зубок горнодобывающей машины (1) (заявка Великобритании №1117694, заявленная 09.06.66 г.), в котором цилиндрические хвостовики инструмента, имеющие кольцевые пазы под запирающий шплинт, шплинт удерживает инструмент в держателе машины.
Основным недостатком известного режущего инструмента является ускоренный абразивный износ держателя и инструмента, который не позволяет инструменту надежно ориентироваться относительно оси резания, обеспечивать надежное вращение и стойкость инструмента, приводит к заклиниванию инструмента и его поломкам и, как следствие, к повышенному расходу инструмента и держателей, а также к большим финансовым расходам, связанным с заменой инструмента, держателей, а также с затратами на ремонтные работы агрегатов (машин).
Вторым существенным недостатком также является незащищенность шплинтующего элемента от износа на держателе, а следовательно, существует большая вероятность потерь режущего инструмента при работе и повышенный расход времени при его монтаже в держателе.
Повышенный износ инструмента, а также держателя известной конструкции объясняется отсутствием в ней средств, предотвращающих отрицательное воздействие на точность ориентации инструмента относительно оси вращения, а также изменения углов резания при работе. Известная конструкция инструмента и способ его крепления не исключают попадания отработанного материала в зону вращения, не исключают возможности потери инструмента, заклинивание его в держателе, неравномерного и чрезмерного износа инструмента и держателя, а также не способствуют снижению сил трения в держателе, приводящих к выходу инструмента из строя и его преждевременному износу.
Известен также патент US №4343516 от 10 августа 1982 г., недостатками которого являются следующие факторы:
- заштыбовка посадочного кармана резца, а следовательно, его плохое вращение;
- отсутствие точной ориентации режущей кромки резца при работе, так как ориентация резца осуществляется через съемный держатель, не обеспечивающий точного его позиционирования относительно базовой подложки на исполнительном органе машины;
- используемый в конструкции шаровой упор не препятствует осевым колебаниям резца, а следовательно, не обеспечивает четкой его ориентации, влияющей на стойкость резца при работе и его износ;
- стопорный элемент не обеспечивает жесткой надежной фиксации резца в держателе, он подвергнут заштыбовке, а резец дополнительно выполняет роль стопора для удержания держателя в его подложке, что придает конструкции отсутствие достаточной жесткости.
Следовательно, данное изобретение не может являться прототипом к предлагаемому нами варианту.
Задача настоящего изобретения заключается в создании способа ориентации, установки и надежной фиксации инструмента в держателе или другом инструментальном механизме, исключающем все указанные недостатки известных конструкций и позволяющем многократно увеличить стойкость инструмента, защитить держатель от износа, убрать из конструкции все элементы, способствующие увеличению трения при работе, а также облегчить монтаж и замену изношенного инструмента, значительно повысить эффективность и долговечность работы машин, а также повысить комплексные эксплуатационные свойства механизмов и машин.
Вариант данного способа предложен для рассмотрения на примере работы инструментального блока горной машины.
Технический результат, получаемый при применении настоящего изобретения, заключается в существенном повышении срока службы инструмента, держателя, а также всего исполнительного органа машины, существенного снижения количества используемого инструмента при производстве работ, уменьшении времени на замену инструмента, а также увеличение производительности выполняемых работ, за счет повышения эффективности работы инструмента, т.е. повышение его ресурса в несколько раз.
Технический результат достигается тем, что в данном изобретении используется поворотный, упорный инструмент, удерживаемый от выпадения из держателя (поз.2, фиг.1) самофиксирующимся стопорным элементом (фиг.5), изготовленным из пружинной, закаленной стали, который только одной точкой контактирует с кольцевым пазом инструмента, обеспечивая минимальное сопротивление вращению инструмента в держателе, а также его вылет и углы резания. Размер пружинящего паза Н стопорного элемента выбирается большим, чем разница между малым (d) и большим (D) диаметром фиксатора H>(D-d)/2.
Стопорный элемент от выпадения удерживается в кармане держателя фиг.7, выполненного в виде трех цилиндрических, симметрично расположенных, относительно оси фиксатора, поверхностей, соединенных между собой посредством фиксирующих фасок, углы фиксации α, предназначаемые для фиксации стопорного элемента в держателе, выбираются в пределах 28-60°. Стопорный элемент может быть установлен с любой из сторон кармана. Для обеспечения скорости и надежности монтажа фиксатора сопрягающиеся поверхности кольцевого паза инструмента и фиксирующая цилиндрическая поверхность кармана держателя входят друг в друга на величину не более 1/3÷1/2 от размера диаметра рабочей цилиндрической поверхности фиксатора, под углом 90° друг относительно друга, что позволяет легко устанавливать самофиксирующийся фиксатор в кармане, обеспечивая надежную фиксацию инструмента. Для монтажа и демонтажа многоразового фиксатора в кармане держателя, используется цилиндрический стержень, посредством которого фиксатор устанавливается в кармане держателя, упираясь в фаски кармана и фиксируясь в нем. Оптимальная величина углов «α» фиксирующих фасок кармана держателя выбирается в зависимости от необходимой жесткости самофиксирующего стопорного элемента.
Размеры стопорного элемента подбираются в соответствии с габаритами удерживаемого инструмента, а также держателя в зоне размещения кармана.
Для четкой ориентации режущего инструмента в держателе, исключения возможности заклинивания или значительного затруднения вращения инструмента за счет перекосов или люфтов, данное изобретение использует малоизнашивающуюся, изготовленную из металлокерамики или трудноизнашиваемой закаленной стали втулку (фиг.1 поз.7), которая контактирует с опорной поверхностью инструмента и обеспечивает четкое позиционирование инструмента, толщина втулки подбирается при стендовой настройке держателя, обеспечивая необходимый вылет резца и углы его резания, крепление втулки осуществляется клеевым или резьбовым способом. Вторым позиционирующим элементом, использующимся в данном изобретении, является регулируемый упорный элемент, фиг.3 поз.4, устанавливаемый посредством резьбового соединения в держатель инструмента, который воспринимает значительные торцевые и осевые нагрузки, четко ориентирует инструмент в держателе относительно оси вращения резца, обеспечивая ему надежное вращение при резании и равномерный износ. Опорная поверхность упорного элемента изготовлена из твердосплавного материала или металлокерамики и выполняет роль упорного подшипника и четко сопрягается с опорной поверхностью резца, регулировка упорного элемента осуществляется на стенде, методом ввинчивания-вывинчивания с последующим кернением его в зоне резьбы.
Опорные поверхности малоизнашивающейся втулки, а также упорного элемента могут быть исполнены в виде конической или сферической поверхности, внутренней или внешней, но допускается использование и цилиндрической поверхности при значительных габаритах инструмента.
Для обеспечения защиты зоны вращения и фиксации, в данном изобретении предусмотрено применение войлочного кольца, поз.6 фиг.2, которое гарантированно перекрывает зазор между головкой резца и держателем, обеспечивая непопадание отработанного материала в зону вращения, устраняя заштыбовку.
Войлочное кольцо располагается в зоне малоизнашиваемой втулки, толщина кольца имеет больший размер, чем зазор между головкой инструмента и держателем. Войлочное кольцо закреплено на торце держателя клеевым составом, чтобы не мешать быстрой замене инструмента.
Для дополнительной защиты посадочного гнезда держателя инструмента от заштыбовки, в карманах держателя для самофиксирующего фиксатора устанавливаются резиновые заглушки поз.8 фиг.6, изготовленные из пористой резины.
Предложенный способ ориентации установки и фиксации инструмента предложенной конструкции позволяет значительно повысить работоспособность инструмента, держателя и эффективность работы всей машины. Снизить расходы инструмента, его стоимость, а так же обеспечить скорость выполнения работ за счет повышения эффективности силового резания инструмента в режиме оптимальной ориентации и пониженного износа, снижения расхода времени на замену инструмента, простоты ее исполнения, а также значительного увеличения долговечности режимов эффективного резания.
Включение в конструкцию многоразовых малоизнашиваемых элементов, расположенных в зоне держателя и не заменяющихся в процессе всего срока службы держателя, в отличие от традиционного инструмента позволяет в несколько раз повысить эффективность нового упорного инструмента, использующего данный способ (ориентации, установки и фиксации) в своей конструкции. Данный способ позволяет во всех компонентах, связанных с эксплуатацией такого типового поворотного инструмента, получить значительное преимущества по стойкости, надежности и эффективности его использования.
Источники информации
1. Заявка Великобритании №1117694, заявл. 09.06.66 г., опублик. 19.06.68 г. МКИ Е21С 35/18.
Приоритетная заявка №464370 16.06.65 г., US.
2. Патент US №4343516 от 10 авг. 1982 г.