РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ РЕЗАНИЕМ
CUTTING TOOL FOR TREATING METALS BY CUTTING

Настоящее изобретение относится к режущим инструментам, используемым для обработки поверхностей тел вращения методом фрезоточения, в частности к фрезам.
Известные конструкции дисковых фрез, которые могут быть использованы при фрезоточении с параллельными осями вращения инструмента и заготовки, имеют винтовую или искривленную форму зубьев и по конструкции сделанными за одно целое с корпусом, (см. Семенченко И.И. и др. Проектирование металлорежущих инструментов. - М.: Машгиз, 1963, с. 275, фиг. 119).
Недостатками данного технического решения являются сложность изготовления и увеличенный расход материала, а также низкая стойкость фрезы.
Известны также фрезы, оснащенные твердосплавными винтовыми пластинками (см. Семенченко И.И. и др. Проектирование металлорежущих инструментов. - М.: Машгиз, 1963, с. 298, фиг. 129).
Недостатком является сложность формы, из-за образующей передней винтовой поверхности.
Наиболее близким по технической сущности, является цилиндрическая фреза патента RU 2510819. (опубл. 10.04.2014. Бюл. №10). Обрабатывающий инструмент, предназначенный для обработки резанием материалов, в частности, дерева или древесных материалов, металлов, пластмасс и/или композиционных материалов, выполненный с возможностью вращения вокруг оси вращения и содержащий, по меньшей мере один расположенный в окружном направлении ряд отдельных резцов с режущими кромками, по меньшей мере, частично накрадывающимися друг на друга, причем режущие кромки имеют угол заострения и расположены под осевым углом к оси вращения, отличающийся тем, что величина осевого угла составляет от>>55° до<90°, а угол заострения режущих кромок превышает 55°.
Недостатками данного технического решения являются:
1. Сложность конструкции инструмента, характеризующаяся большим количеством режущих пластин соединенных с базовым элементом посредством сварки, пайки и др.
2. Отсутствие единого профиля главной режущей кромки, точно повторяющий форму обрабатываемой поверхности, вызывает вибрации и негативно влияет на шероховатость и формообразование обработанной поверхности при фрезоточении.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является конструкция фрезы повышенной работоспособности за счет оптимального угла наклона режущей пластины, что повышает равномерность фрезерования. А также повышение стойкости режущих пластин за счет постоянной смены пятна контакта с обрабатываемым материалом. В предлагаемом изобретении упрощается способ фиксации режущих пластин в корпусе фрезы в сравнении с известными методами.
Данная задача решается за счет того, что заявленный инструмент, предназначенный для обработки металлов резанием, содержащий корпус в виде диска с наружной рабочей поверхностью, в которой под углом к оси вращения выполнены гнезда для установки режущих пластин, а главная режущая кромка режущих пластин выполнена криволинейной (плоская кривая), с радиусом кривизны, определяемым по формуле:
R(кр)=D/(2*cos^2(90-ω)).
В целях снижения осевой силы инструмент может быть выполнен составным из нескольких дисков с правым и левым наклоном режущих пластин к оси вращения.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков инструмента, является:
- снижение сил резания за счет угла наклона главной режущей кромки, что отражается на снижении шероховатости и повышении точности формы обработанной поверхности;
- снижение вибраций при обработке достигается точным повторением профиля главной режущей кромки и обработанной поверхности;
- увеличение стойкости режущей пластины за счет постоянной смены пятна контакта вдоль профиля режущей кромки;
- сокращение времени на установку или замену режущих пластин в гнездах корпуса инструмента;
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:
На фиг. 1 - перспективный вид одного из вариантов инструмента согласно изобретению;
На фиг. 2 - перспективный вид одного из вариантов режущей пластины;
На фиг. 3 - перспективный вид варианта исполнения корпуса инструмента;
На фиг. 4 - схема расчета радиуса кривизны главной режущей кромки;
На фиг. 1 показан перспективный вид заявленного изобретения 2, установленного на вал дополнительного привода инструмента, условно показанного осью вращения 1 и перпендикулярно ориентированного к торцу корпуса инструмента. В гнездах корпуса, выполненных под углом к оси вращения, установлены режущие пластины 3, количество которых регламентировано размерными параметрами и способом крепления в корпусе инструмента. Для надежной фиксации режущие пластины закрепляют распорным трапецеидальным прижимом 4, двумя распорными установочными винтами с внутренним шестигранником 5.
На фиг. 2 показан перспективный вид режущей пластины 3, которая имеет: переднюю поверхность 6 и главную заднюю поверхность 12, пересечение которых образует главную режущую кромку 7. Режущий инструмент имеет трехстороннюю режущую пластину и имеет вспомогательные задние поверхности 10 и 13, пересечение которых с передней поверхностью 6, образуют вспомогательные режущие кромки 9 и 14. В режущей пластине 3, сделано отверстие 8 для надежной фиксации в корпусе инструмента 2, штифтом не показанном на фигуре. Для увеличения жесткости режущей пластины 3, режущие кромки образованные пересечением главной задней поверхности 12 и вспомогательной задней поверхности 10, имеют радиус закругления 11.
На фиг. 3 показан перспективный вид корпуса инструмента 2, имеющий форму диска с торцевыми поверхностями 16 и отверстием крепления 15 на вал дополнительного привода инструмента, не показанного на фигуре. В корпусе выполнены гнезда 20, с базовой поверхностью режущих пластин 19 и кромкой 18 для фиксации распорными установочными винтами, трапецеидальный прижим. В гнездах режущих пластин 20, имеются отверстия 17, с геометрическими параметрами отверстия 8 (фиг. 2), для надежной фиксации режущих пластин.
Для определения величины радиуса кривизны главной режущей кромки режущей пластины, воспользуемся аналитической геометрией. Известно, что пересечением диска и плоскости, является эллипс.
На фиг. 4, видно, что радиус кривизны главной режущей кромки режущей пластины равен радиусу кривизны эллипса, и показан в сечении нормали (плоскость NN) к плоскости режущей пластины. Поэтому, чтобы расчет радиуса был в плоскости режущей пластины, будем записывать угол наклона
кромки режущей пластины со, как (90°-ω).
Известно, что радиус кривизны эллипса: R(кр)=a^2/b где, а - большая полуось эллипса, которая рассчитывается как угол между большой осью эллипса и направлением диаметра, D - диаметр фрезы. Тогда, a=(D/2)/cos(90°-ω), b - малая полуось эллипса, остается без изменений b=D/2. Подставляя величины а и b в формулу эллипса, получим R(кр)=(D^2/(2*cos(90-ω)))^2)/D/2. И после преобразований получаем окончательное уравнение: R(кр)=D/2*cos^2(90-ω), которое позволяет рассчитывать радиус кривизны режущей кромки, расположенной под различными значениями угла наклона к оси вращения инструмента, для обработки наружных и внутренних цилиндрических поверхностей.
Примеры расчета радиуса кривизны главной режущей кромки:
1. Диаметр фрезы D=120 мм, угол наклона режущих пластин ω=30°. Тогда радиус кривизны режущей кромки равен: R(кр)=120/2*cos^2(90-30)=240 мм.
2. Диаметр фрезы D=120 мм, угол наклона режущих пластин ω=60°. Тогда радиус кривизны режущей кромки равен: R(кр)=120/2*cos^2(90-60)=80 мм.
3. Диаметр фрезы D=80 мм, угол наклона режущих пластин ω=45°. Тогда радиус кривизны режущей кромки равен: R(кр)=80/2*cos^2(90-45)=80 мм.
4. Диаметр фрезы D=80 мм, угол наклона режущих пластин ω=80°. Тогда радиус кривизны режущей кромки равен: R(кр)=80/2*cos^2(90-80)=42,24 мм.
Устройство работает следующим образом: заявленная фреза устанавливается на вал дополнительного привода металлообрабатывающего станка так, чтобы оси вращения заготовки и вал привода были параллельны. Инструменту и заготовке сообщают вращение. Инструмент перемещают перпендикулярно оси вращения заготовки на необходимую глубину обработки.