Резцовая головка для нарезания продольных прямых или винтовых канавок на внутренней цилиндрической поверхности
CUTTER HEAD FOR CUTTING LONGITUDINAL STRAIGHT OR SCREW GROOVES ON INNER CYLINDRICAL SURFACE

Изобретение относится к устройствам для обработки металлов и может быть использовано при нарезке продольных канавок, преимущественно винтовых, на внутренней цилиндрической поверхности.
Известна резцовая головка, устанавливаемая на станок специальный с ЧПУ для нарезания винтовых канавок в деталях типа цилиндр (патент RU 46962 U1, МПК В23В 41/02, опубл. 2005 г.), содержащая полый корпус, установленный в его полости конус, конусная поверхность которого взаимодействует с резцами, проходящими через радиальные окна корпуса.
Качество канавок, обработанных с использованием такой резцовой головки, низко, что объясняется недостаточной точностью установки резцов относительно конусной поверхности. Это приводит к получению некачественных канавок, которые имеют отклонения по размерам и форме, из-за смещения резцов относительно поверхности конуса под действием усилий, возникающих на резцах в процессе резания.
3
Наиболее близким к заявляемому и принятым в качестве прототипа является резцовая головка для нарезания продольных прямых и винтовых канавок на внутренней цилиндрической поверхности (авторское свидетельство SU 998004, М. Кл B23D 13/00, опубл. 1983 г.), содержащая полый корпус, установленный в его полости конус, конусная поверхность которого взаимодействует с резцами, проходящими через радиальные окна корпуса, узел, обеспечивающий контакт резцов с поверхностью конуса в виде выполненных на боковой поверхности конуса Т-образных продольных пазов, наклоненных к оси конуса.
Недостатком такой резцовой головки является низкая технологичность и большая трудоемкость изготовления Т-образных пазов. Низко качество канавок, обработанных с использованием такой резцовой головки, что объясняется недостаточной точностью изготовления Т-образных пазов и установки резцов с зазором для обеспечения возможности перемещения в продольных Т-образных пазах. Это приводит к получению канавок с отклонениями по диаметральным размерам и форме, что объясняется недостаточной точностью обработки дна Т-образных пазов, а также смещением резцов в пределах радиальных зазоров в пазах из-за усилий, возникающих в процессе резания. Эти недостатки усугубляются в резцовой головке с двумя рядами резцов, так как для нарезания большого количества канавок резцы второго ряда должны быть точно сориентированы относительно резцов первого ряда как в осевом так, и радиальном положении.
Технической проблемой, решаемой заявляемым устройством, является повышение технологичности, снижение трудоемкости изготовления резцовой головки, повышение точности и качества обработанных канавок за счет обеспечения беззазорного контакта резцов с конусной поверхностью и точностью изготовления последней.
Поставленная техническая проблема решается усовершенствованием резцовой головки для нарезания продольных прямых или винтовых канавок на внутренней цилиндрической поверхности, содержащей полый корпус, установленный в его полости основной конус, конусная поверхность которого взаимодействует с резцами, проходящими через радиальные окна корпуса, узел, обеспечивающий контакт резцов с конусной поверхностью основного конуса.
Это усовершенствование заключается в том, что узел, обеспечивающий контакт резцов с конусной поверхностью основного конуса, выполнен в виде дополнительного конуса с конусностью, обратной конусности основного, установленного соосно ему и обращенного большим диаметром к большему диаметру основного конуса, и двуплечих рычагов, одно плечо каждого из которых взаимодействует с резцом, а второе - с конусной поверхностью дополнительного конуса.
Такое конструктивное выполнение резцовой головки позволяет повысить технологичность и снизить трудоемкость ее изготовления, так как нет необходимости в нарезании Т-образных пазов, повысить точность и качество нарезаемых канавок за счет обеспечения беззазорного контакта резцов с конусной поверхностью, выполненной в виде поверхности тела вращения, и узла, обеспечивающего контакт резцов с конусной поверхностью основного конуса, исключающего смещение резцов в процессе резания. Направляющая наружная конусная поверхность основного конуса может быть изготовлена с высокой точностью, что также повышает точность нарезаемых канавок.
Кроме того, отношение длин плеч двуплечего рычага пропорционально отношению конусностей взаимодействующих с ними основного и дополнительного конусов, что обеспечивает постоянное усилие прижима резца к конусной поверхности.
Кроме того, двуплечий рычаг может быть выполнен из упругого материала, что обеспечивает постоянный упругий контакт резца с конусной поверхностью и позволяет это усилие нормировать.
Кроме того, резцовая головка может быть снабжена узлом регулирования величины деформации упругого рычага, что позволяет регулировать при настройке усилие контакта резца с конусной поверхностью.
Кроме того, резцовая головка может содержать второй ряд резцов и взаимодействующие с ними вторые основной и дополнительный конусы, сопряженные с первыми основным и дополнительным конусами соединением, имеющим возможность регулирования и фиксации осевого взаимного положения конусов, и второй узел, обеспечивающий контакт второго ряда резцов с конусной поверхностью второго основного конуса, аналогичный первому.
Такая конструкция резцовой головки позволяет точно одновременно нарезать большое количество канавок за счет нарезания части канавок резцами первого ряда, а остальной части канавок резцами второго ряда. При этом за счет возможности регулирования и фиксации осевого взаимного положения конусов можно провести точную настройку положения резцов второго ряда относительно резцов первого ряда, что необходимо для повышения радиальной точности размеров нарезаемых канавок. Базовая опорная наружная конусная поверхность основных конусов, как поверхность тела вращения, может быть изготовлена с высокой точностью, что также повышает точность нарезаемых канавок.
Кроме того, резцы второго ряда могут быть установлены в одной продольной плоскости с резцами первого ряда, что упрощает технологию изготовления головки и повышает ее точность.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена заявляемая резцовая головка с двумя рядами резцов для нарезания винтовых канавок, на фиг. 2 - обрабатываемая заготовка.
а
а
а
Резцовая головка для нарезания продольных прямых или винтовых канавок 1 на внутренней цилиндрической поверхности 2 содержит полый корпус 3, установленный в его полости основной конус 4, конусная поверхность 5 которого взаимодействует с резцами 6, проходящими через радиальные окна 7 корпуса 3, и узел, обеспечивающий контакт резцов 6 с конусной поверхностью 5 основного конуса 4. Этот узел выполнен в виде дополнительного конуса 8 с конусностью, обратной конусности основного конуса 4, установленного соосно ему и обращенного большим диаметром к большему диаметру основного конуса 4, и двуплечих рычагов 9. Одно плечо одного рычага 9 взаимодействует с одним резцом 6 (входит в паз 10 резца 6), а второе плечо в взаимодействует с конусной поверхностью 11 дополнительного конуса 8. В приведенном варианте плечи  и в имеют одинаковую длину, основной 4 и дополнительный 8 конусы имеет одинаковую конусность. В общем случае отношение длин плеч  и в двуплечего рычага 9 пропорционально отношению конусностей взаимодействующих с ними основного 4 и дополнительного 8 конусов. Двуплечий рычаг 9 выполнен из упругого материала, например - пружинной стали. Узел регулирования величины деформации упругого рычага 9 представляет собой винт 12, установленный в корпусе резцовой головки. Резцовая головка содержит второй ряд резцов 13 и взаимодействующие с ними вторые основной 14 и дополнительный 15 конусы, сопряженные с первыми основным 4 и дополнительным 8 конусами соединением, имеющим возможность регулирования (выбором толщины кольца 16) и фиксации осевого взаимного положения конусов, и второй узел (второй дополнительный конус 15 и двуплечие рычаги 17), обеспечивающий контакт второго ряда резцов 13 с конусной поверхностью 18 второго основного конуса 14, аналогичный первому. В приведенном варианте резцы 13 второго ряда установлены в одной продольной плоскости с резцами 6 первого ряда. При нарезании винтовых канавок резцы 13 второго ряда установлены относительно резцов 6 первого ряда на расстоянии, определяемом конструктивно в зависимости от продольных габаритов резцовой головки и угла наклона винтовой линии канавки. При необходимости второй ряд резцов можно устанавливать с любым углом разворота относительно первого рядя.
Предлагаемое устройство используют при нарезании канавок на внутренней поверхности канала трубы на нарезательном станке.
а
Перед обработкой производят настройку резцовой головки на требуемую глубину резания каждого прохода, определяемую величиной снимаемого припуска. Для этого осуществляют заданное осевое перемещение конусов относительно корпуса 3, при котором основной конус 4 конусной поверхностью 5 взаимодействует с резцами 6, перемещая их в радиальных окнах 7 корпуса 3 на требуемую величину. При этом с конусной поверхностью 11 дополнительного конуса 8 взаимодействуют плечи в, поворачивая рычаги 9, вторые плечи  которых, взаимодействуя с резцами 6, обеспечивают постоянный надежный контакт резцов 6 с конусной поверхность 5 основного конуса 4 при любом вылете резцов 6. В варианте резцовой головки с двумя рядами резцов 6 и 13 настраивают положение вторых основного 14 и дополнительного 15 конусов относительно первых конусов 4 и 8 установкой кольца 16 требуемой толщины. Настройку второго ряда резцов 13 на требуемую глубину резания осуществляют одновременно с настройкой первого ряда резцов 6 перемещением вторых конусов 14 и 15 совместно с конусами 5 и 8. Постоянный надежный контакт резцов 13 с конусной поверхностью 18 обеспечивается вторым дополнительным конусом 15 и двуплечими рычагами 17 аналогично описанному выше контакту резцов 6 с поверхностью 5 конуса 4.
Нарезание канавок 1 ведут резцовой головкой с использованием многопроходной обработки, с радиальным дискретным перемещением резцов 6 и 13 перед каждым проходом. Резцовой головке сообщают осевое движение относительно обрабатываемой поверхности для снятия припуска. Для формирования винтовых канавок резцовую головку одновременно с осевым перемещением поворачивают относительно обрабатываемой поверхности на заданный угол, соответствующий углу подъема винтовой линии. При использовании резцовой головки с двумя рядами резцов 6 и 13 обеспечивается точное нарезание канавок 1 резцами 13 второго ряда между канавками 1, нарезанными резцами 6 первого ряда. При этом резцы 6 и 13 снимают заданный припуск, формируя канавки 1. После первого прохода нарезательную головку настраивают, устанавливая вылет резцов 6 и 13, требуемый для снятия припуска следующего прохода. Резцовой головке сообщают осевое движение относительно обрабатываемой поверхности 2 и одновременно поворачивают на угол подъема винтовой линии для снятия припуска следующего прохода при формировании продольных винтовых канавок 1.
Таким образом, использование предлагаемой резцовой головки позволяет повысить технологичность и снизить трудоемкость ее изготовления, повысить точность и качество нарезаемых канавок за счет обеспечения беззазорного контакта резцов с конусной поверхность, исключающего смещение резцов в процессе резания, и возможностью точной настройки взаимной радиальной установки резцов в двух рядах. Направляющая наружная конусная поверхность основных конусов, как поверхность тела вращения, может быть изготовлена с высокой точностью, что также повышает точность нарезаемых канавок.