Сборная торцовая фреза

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к сборному режущему инструменту с механическим креплением режущих пластин, и может быть использована при конструировании сборных торцовых фрез.
Известна сборная торцовая фреза, содержащая оправку, корпус с закрепленными в нем режущими ножами, установленный на оправке, кольца узла демпфирования, также установленные на оправке и связанные равно расположенными по окружностям в фигурных совмещенных отверстиях колец узла демпфирования цилиндрическими элементами, выполненными в виде ступенчатых пальцев. Концы пальцев, расположенные в отверстиях кольца узла демпфирования, соединенного с корпусом шпонкой, установлены контактирующими с упорными пластинками. В отверстия кольца узла демпфирования, соединенного с корпусом, дополнительно встроены упругие элементы фигурной конфигурации, также контактирующие с упорными пластинками. В резьбовое отверстие с торца оправки и со стороны корпуса для изменения зазора между кольцами узла демпфирования вставлен с возможностью перемещения регулировочный винт с пружинной шайбой. В корпусе фрезы равно расположены по окружности три регулировочных винта, оси которых параллельны оси фрезы, а концы контактируют с торцом кольца узла демпфирования, соединенного с корпусом. Регулировочные винты предназначены для устранения торцового биения режущих ножей (авторское свидетельство СССР №831426, МПК В23С 5/06, опубл. 1981).
Недостатком описанной сборной торцовой фрезы является низкая производительность, обусловленная необходимостью остановки процесса обработки для регулирования жесткости узла демпфирования путем изменения положения тарельчатой пружины перемещением головки винта, расположенного в резьбовом отверстии оправки, обеспечивающего поджим корпуса фрезы с тремя регулировочными винтами к торцу кольца узла демпфирования.
Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является сборная торцовая фреза, содержащая оправку, корпус с закрепленными в нем режущими ножами, установленный на оправке, кольца узла демпфирования, установленные на оправке и связанные равномерно расположенными по окружностям в совмещенных отверстиях колец узла демпфирования цилиндрическими элементами в виде штифтов, причем в отверстия кольца узла демпфирования, соединенного с корпусом, встроены упругие элементы, концентрично привулканизированные на участке длины каждого штифта, размещенном в отверстии кольца узла демпфирования, регулировочный винт с пружинной шайбой, вставленный с возможностью перемещения в резьбовое отверстие с торца оправки и со стороны корпуса для изменения зазора между кольцами узла демпфирования, узел ограничения осевого перемещения корпуса, установленный в дополнительных кольцеобразных совмещенных пазах колец узла демпфирования и выполненный в виде помещенного в указанные пазы упорного подшипника, взаимодействующего с дистанционной шайбой, контактирующей с упругой фигурной шайбой, при этом дистанционная и упругая фигурная шайбы размещены в дополнительном кольцеобразном пазу кольца узла демпфирования, соединенного с корпусом (патент RU №2559078, МПК В23С 5/06, опубл. 2015).
Недостатком описанной сборной торцовой фрезы является низкая производительность, обусловленная необходимостью остановки процесса обработки и полной разборки фрезы для регулирования жесткости узла демпфирования путем изменения количества обрезиненных штифтов, установленных в кольцах узла демпфирования, изменения зазора между этими кольцами посредством регулировочного винта, а также изменения жесткости упругой фигурной шайбы, что предварительно определяется расчетным или экспериментальным путем в зависимости от требуемых режимов резания и иных условий работы сборной торцовой фрезы.
Предлагаемая полезная модель решает задачу повышения производительности работы сборной торцовой фрезы.
Для достижения указанного технического результата сборная торцовая фреза, содержащая оправку, корпус с закрепленными в нем режущими ножами, установленный на оправке, кольца узла демпфирования, установленные на оправке и связанные равномерно расположенными по окружностям в совмещенных отверстиях колец узла демпфирования цилиндрическими элементами в виде штифтов, причем в отверстия кольца узла демпфирования, соединенного с корпусом, встроены упругие элементы, концентрично привулканизированные на участке длины каждого штифта, размещенном в отверстии кольца узла демпфирования, регулировочный винт с пружинной шайбой, вставленный с возможностью перемещения в резьбовое отверстие с торца оправки и со стороны корпуса, узел ограничения осевого перемещения корпуса, установленный в дополнительных кольцеобразных совмещенных пазах колец узла демпфирования и выполненный в виде помещенного в указанные пазы упорного подшипника, взаимодействующего с дистанционной шайбой, контактирующей с упругой фигурной шайбой, при этом дистанционная и упругая фигурная шайбы размещены в дополнительном кольцеобразном пазу кольца узла демпфирования, соединенного с корпусом, снабжена термоэлектрическими модулями Пельтье, размещенными в открытых пазах на внешней боковой поверхности кольца узла демпфирования, соединенного с корпусом, на уровне расположения упругих элементов штифтов, и равно чередующимися с ними по окружности, причем каждый термоэлектрический модуль Пельтье соединен электрически с коллектором, закрепленным на внешней боковой поверхности другого кольца узла демпфирования.
Повышение производительности, обусловленное возможностью регулирования жесткости узла демпфирования в процессе обработки путем использования эффекта Пельтье для понижения температуры поверхности обрезиненного участка каждого штифта в зависимости от количества теплоты, поступающего из зоны резания, достигается тем, что сборная торцовая фреза снабжена термоэлектрическими модулями Пельтье, размещенными в открытых пазах на внешней боковой поверхности кольца узла демпфирования, соединенного с корпусом, на уровне расположения упругих элементов штифтов, и равно чередующимися с ними по окружности, причем каждый термоэлектрический модуль Пельтье соединен электрически с коллектором, закрепленным на внешней боковой поверхности другого кольца узла демпфирования.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена сборная торцовая фреза; на фиг. 2 - разрез по линии А-А фиг. 1.
Сборная торцовая фреза содержит оправку 1 с установленными на ней корпусом 2 с закрепленными в нем режущими ножами 3 и кольцами 4 и 5 узла демпфирования, которые связаны равномерно расположенными по окружностям в совмещенных отверстиях колец 4 и 5 узла демпфирования цилиндрическими элементами в виде штифтов 6. В отверстия кольца 5 узла демпфирования, соединенного с корпусом 2 посредством шлицевого соединения, дополнительно встроены упругие элементы 7, концентрично привулканизированные на участке длины каждого штифта 6, размещенном в отверстии кольца 5 узла демпфирования. Причем штифты 6 установлены таким образом, что один из участков длины каждого штифта 6 вставлен в кольцо 4, а второй из участков длины каждого штифта 6 снабжен упругим элементом 7, то есть выполнен обрезиненным, и вставлен в кольцо 5. В дополнительных кольцеобразных совмещенных пазах колец 4 и 5 расположен узел ограничения осевого перемещения корпуса 2, выполненный в виде помещенного в указанные пазы упорного подшипника 8, взаимодействующего с дистанционной шайбой 9, контактирующей с упругой фигурной шайбой 10. И дистанционная шайба 9 и упругая фигурная шайба 10 размещены в дополнительном кольцеобразном пазу кольца 5. На оправке 1 расположен поводок 11, находящийся в шлицевом соединении с кольцом 4. В резьбовое отверстие со стороны торца корпуса 2 вставлен с возможностью перемещения регулировочный винт 12, между которым и корпусом 2 установлена пружинная шайба 13. Сборная торцовая фреза снабжена термоэлектрическими модулями Пельтье 14, размещенными в открытых пазах 15 на внешней боковой поверхности кольца 5, на уровне расположения упругих элементов 7 штифтов 6. Термоэлектрические модули Пельтье 14 и штифты 6 установлены равно чередующимися по окружности кольца 5. При этом на каждом термоэлектрическом модуле Пельтье 14 закреплен радиатор 16 со стороны внешней боковой поверхности кольца 5 и каждый термоэлектрический модуль Пельтье 14 соединен электрически посредством изолированных электрических проводов 17 с электрически изолированным токопроводящим коллектором 18, закрепленным на внешней боковой поверхности кольца 4 узла демпфирования и подключенным к внешнему источнику постоянного тока (не показано).
Сборная торцовая фреза работает следующим образом.
Интенсификация режимов обработки, а также обработка деталей из современных конструкционных материалов, таких как титановые сплавы, пластики или стеклопластики, обладающих низкой теплопроводностью, приводит к поступлению в инструмент большого количества теплоты и, как следствие, к ограничению производительности процесса. Для снижения температуры в зоне резания используется эффект Пельтье.
Регулирование жесткости узла демпфирования в процессе обработки производится путем снижения температуры поверхности обрезиненных участков штифтов в зависимости от количества теплоты, поступающего из зоны резания. Известно, что диапазон регулирования жесткости для различных типов резины при изменении температуры на ее поверхности составляет от 20% до 70% (Резниченко С.В., Морозов Ю.Л. Большой справочник резинщика. [Текст] В 2 ч. Ч. 2. Резины и резинотехнические изделия / Под редакцией Резниченко С.В., Морозова Ю.Л. - М.: ООО «Издательский центр «Техинформ» МАИ», 2012. - 648 с.: ил.- Т.2. - С.357).
При вращении шпинделя фрезерного станка оправка 1 при помощи сил трения передает вращение на поводок 11, при этом начинается подача постоянного электрического тока на электрически изолированный токопроводящий коллектор 18, обеспечивая работу термоэлектрических модулей Пельтье 14. Поводок 11 через шлицевое соединение передает вращение на кольцо 4. Кольцо 4 при помощи штифтов 6 с упругими элементами 7 передает крутящий момент кольцу 5 и далее через шлицевое соединение - на корпус 2 и режущие ножи 3. В процессе обработки происходит выделение теплоты в зоне резания, вызывающее изменения демпфирующих свойств обрезиненных участков штифтов 6, установленных в кольце 5. Снижение температуры обеспечивается действием термоэлектрических модулей Пельтье 14, которые забирают большую часть количества теплоты, поступающей к обрезиненным участкам штифтов 6 из зоны резания ножей 3, и отводят ее через радиаторы 16.
Таким образом, использование предлагаемой полезной модели приводит к повышению производительности обработки, увеличению стойкости фрезы, улучшению качества и точности обрабатываемых деталей.