КОНЦЕВАЯ ФРЕЗА СО СМЕННЫМИ РЕЖУЩИМИ ПЛАСТИНАМИ, ИМЕЮЩАЯ ПОВЫШЕННУЮ СТОЙКОСТЬ

Полезная модель относится к режущим инструментам по металлообработке, в частности к концевым фрезам со сменными режущими пластинами для обработки плоскостей, пазов, уступов при изготовлении деталей машин, в том числе и для длинных (длиннокромочных, с удлиненной рабочей частью) концевых фрез с винтовыми зубьями со сменными твердосплавными режущими пластинами. Эти фрезы в последнее время стали называть торцово-цилиндрическими, хотя эти фрезы во многих случаях попрежнему называют концевыми.
Например, в ГОСТ 28709-90 «Фрезы концевые с удлиненной рабочей частью и винтовыми зубьями со сменными твердосплавными пластинами» (длинные или длиннокромочные, то есть с удлиненной рабочей частью) фрезы называют концевыми (для предлагаемой модели фреза по ГОСТ 28709-90 принята за прототип), а в ГОСТ 28719-90 «Фрезы торцово-цилиндрические с винтовыми зубьями со сменными твердосплавными пластинами» эти фрезы называют торцово-цилиндрические. Таким образом в настоящее время, если исходить из названия, и концевые фрезы большой длины со сменными режущими пластинами и торцово-цилиндрические фрезы это одно и тоже.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известны концевые фрезы цельные, то есть изготовленные целиком из одного металла, например фрезы ГОСТ 17025-71 «Фрезы концевые с цилиндрическим хвостовиком».
Известны концевые фрезы составные (державка изготовлена из обычной машиностроительной стали, а режущие зубья изготавливаются из твердого сплава и припаиваются, например ГОСТ 20539-75 «Фрезы концевые, оснащенные твердосплавными коронками и винтовыми пластинами».
Известны фрезы концевые с удлиненной рабочей частью (длиннокромочные) ГОСТ 28709-90 «Фрезы концевые с удлиненной рабочей частью и винтовыми зубьями со сменными твердосплавными пластинами».
Известны торцово-цилиндрические фрезы, выпускаемой компанией СКИФ (РФ), например, фрезы серии МТ-100. Фрезы компании СКИФ выпускают с радиальными режущими пластинами, то есть с режущими пластинами, винты крепления которых направлены по касательной к цилиндрической поверхности режущей части корпуса фрезы (или к цилиндрической поверхности эксцентричной цилиндрической поверхности режущей части корпуса фрезы).
Известны торцово-цилиндрические фрезы, выпускаемой компанией ISCAR (Израиль), например, фрезы серии HELITANG. Эти фрезы выпускают с тангенциальными режущими пластинами, то есть с режущими пластинами, винты крепления которых направлены к центру (к оси) фрезы.
Подчеркнем, что в разделе «Уровень техники» необходимо было указать о существовании торцово-цилиндрических (концевых) фрез с радиальными режущими пластинами и существовании торцово-цилиндрических фрез с тангенциальными режущими пластинами. Тем более, что торцово-цилиндрические фрезы с тангенциальными режущими пластинами появились сравнительно недавно (по сравнению с торцово-цилиндрическими фрезами с радиальными пластинами), но эти фрезы разрабатываются известными зарубежными компаниями и уже имеют применение в промышленности.
В торцово-цилиндрических фрезах с тангенциальными пластинами обработка посадочных мест под пластины и установка пластин производится с внешней стороны фрезы и поэтому увеличение числа пластин в торцовой части не создает никаких трудностей. Но в этих фрезах, несмотря на увеличенную прочность пластин, имеет место уменьшенная зона стружкообразования. Эти фрезы предназначены в основном для обработки труднообрабатываемых сталей (никелиевых, титановых) с небольшой подачей и небольшой стружкой.
Торцово-цилиндрические фрезы с радиальными пластинами имеют универсальный характер и могут обрабатывать как машиностроительные стали общего машиностроения, так и другие металлы (бронзу, алюминий).
Общий известный недостаток торцово-цилиндрических (концевых) фрез: фрезы ГОСТ 28709-90, фрезы компании СКИФ (РФ), фрезы компании ISCAR (Израиль), состоит в том, что торцовые режущие пластины имеют стойкость меньше по сравнению с радиальными режущими пластинами
Тенденция износа торцовой части торцово-цилиндрических (концевых) фрез (в том числе и для фрез и с радиальными и тангенциальными режущими пластинами) одинакова. Торцовые режущие пластины изнашиваются интенсивнее по сравнению с боковыми режущими пластинами. Это выходит из специфики процесса работы резания этих фрез. В современном машиностроении (торцово-цилиндрические) концевые фрезы работают преимущественно на станках с ЧПУ. На станках с ЧПУ одной фрезой обрабатываются не только разные детали, но и различные поверхности в одной детали (не прибегая к остановке станка, что связано с потерей рабочего времени). Торцовые режущие пластины нагружены более интенсивно по сравнению с боковыми режущими пластинами, так торцовыми режущими пластинами выполняется не только обработка уступов, но и торцовое фрезерование закрытых поверхностей, фрезерование с радиальной подачей совместно с осевой подачей, трохоидальное фрезерование, плунжерное фрезерования.
Упомянутый недостаток относится к торцово-цилиндрическим (концевым) фрезам со сменными режущими пластинами, выпускаемыми различными компаниями: компания СКИФ (РФ), компания ISCAR (Израиль), компания Pramet (Чехия).
Ослабленная по условию стойкости торцовая часть фрезы определяет стойкость фрезы в целом, хотя центральная часть (то есть протяженность режущей части фрезы за вычетом протяженности торцовой части) фрезы при этом остается работоспособной и практически не изношенной.
Поэтому компания Pramet (Чехия) также (как и компания СКИФ) производит торцово-цилиндрические фрезы со сменной торцовой частью; сменные торцовые части заменяются при износе торцовых режущих пластин или при поломке.
Компания ISCAR (Израиль) также производит торцово-цилиндрические (длиннокромочные) фрезы, но вместо сменной торцовой части применено другое конструктивное направление. Корпус фрезы выполняется из нескольких секций (модулей), в том числе отдельную секцию представляет собой торцовая часть корпуса (торцовая секция). Эта торцовая секция заменяется при выходе ее из строя (например при поломке торцовых секций и повреждении гнезда). В международном информационном техническом журнале «Оборудование и инструмент для профессионалов» 2014 г, №2 опубликована статья из рубрики «Статьи на обложке журнала» под названием «Кукуруза» на участке механической обработки (реклама компании 15САР(Израиль)», в которой изложено следующее: «Обычно максимальное нагружение в длиннокомочных фрезах испытывают пластины, расположенные на торце инструмента. Именно они подвержены интенсивному износу и представляют собой тот критический момент, который определяет стойкость фрезы в целом. Поломка такой торцовой пластины может привести не только к серьезному повреждению гнезда, но даже и к потере фрезы. Модульное строение корпуса корпуса с использованием торцовой секции помогает устранить отмеченный недостаток».
Интенсивный износ торцовой части происходит из за деформации корпуса фрезы; эта деформация в торцовой части на много больше и определяет в этой части интенсивность износа.
Существует и другое направление увеличения стойкости торцовой части. Это направление основано на увеличении стойкости, путем комплексного применения износостойких покрытий, наиболее подверженного износу участка зубьев у торцовой плоскости фрезы. Об этом свидетельствуют следующие работы: Курочкин А.В. Повышение работоспособности твердосплавных концевых фрез путем оптимизации архитектуры многослойных наноструктурированных износостойких покрытий. Автореферат на соискание ученой степени кандидата техничеких наук. Рыбинский государственный авиационно-технологический университет имени П.А. Соловьева 2012 г. 26 с. (на стр. 16); Свидетельство о регистрации объекта интеллектуальной собственности 10-277. Проектирование и изготовление износостойких покрытий для твердосплавного режущего инструмента, применяемого для обработки деталей газотурбинных двигателей из труднообрабатываемых материалов, Д.И. Волков, В.И. Полетаева, В.В. Махрютин, А.В. Курочкин, М.О. Мезенцев. 2010.
Заметим, что в предлагаемой полезной моделе увеличение стойкости и надежности торцовой части фрезы достигается увеличением числа торцовых режущих пластин, то есть установкой в торцовой части дополнительных режущих пластин. Дополнительные режущие пластины берут на себя часть работы резания и увеличивают стойкость фрезы в торцовой части и, следовательно, увеличивают стойкость и надежность фрезы в целом.
В концевой торцово-цилиндрической (концевой) фрезе полезной модели №158628 увеличение стойкости торцовой части достигается также установкой дополнительных пластин в торцовой части фрезы на нерабочей стороне Г-образного паза. Эта конструкция (полезная модель 158628) очень технологична и может быть даже (на базе стандартной торцово-цилиндрической фрезы) при перетачиваемых режущих пластинах выполнена в цеховых условиях. Но эта конструкция имеет эксплуатационные недостатки.
Дополнительная торцовая режущая пластина (в полезной модели №158628) находится консольно по оптношению к действующей нагрузке и воспринимает увеличенную консольную изгибную нагрузку. Дополнительная торцовая режущая пластина здесь не опирается на стенку паза, а удерживается только винтом (это нестандартный прием крепления пластины).
Под дополнительную режущую пластину подкладывается подкладка, которая в сочетании с корпусом фрезы образует стружечную канавку, которая еще больше увеличивает консоль. При недостаточной толщине подкладки возникает принудительное завивание стружки при обработке пластичных металлов или даже может возникнуть заштыбовка стружки. При внештатных ситуациях при всплеске пиковых нагрузок на пластинах с дополнительными торцовыми режущими лезвиями (в полезной модели №158628) возникают большие изгибные напряжения и это делает эти пластины наиболее слабым элементом фрезы по условию раскрытия стыка.
Таким образом необходима новая конструкция концевой (торцово-цилиндрической) фрезы в которой дополнительные торцовые режущие пластины в торцовой части фрезы имели бы достаточную прочность креплений, чтобы обеспечивалась не только повышенная стойкость торцовой части, но и надежность конструкции от действия сил резания.
В предлагаемой полезной модели раскрытия стыка дополнительных режущих пластин не происходит, так как дополнительная режущая пластина (не удерживается от действующих сил резания одними винтами, как в полезной модели №158628), а опирается на стенку паза (мощную и прочную деталь), которая является съемной (для удобства монтажа пластин и технологии изготовления посадочных мест под пластины) и крепится винтами к телу фрезы. Это обеспечивает прочность крепления пластин и технологичность изготовления посадочных мест во фрезе с дополнительными режущими пластинами в торцовой части. Протяженность (высота или длина) торцовой части фрезы равна протяженности дополнительной торцовой режущей пластины. Протяженность дополнительной торцовой пластины, которая винтами крепится к съемной стенке, равна примерно 20% от протяженности торцовой режущей пластины. Протяженность съемной стенки (которая винтами крепится к телу фрезы) равна протяженности дополнительной торцовой пластины.
Прототипом предлагаемой полезной модели является фреза по ГОСТ 28709-90.
Недостатком прототипа является неиспользованный резерв по увеличению стойкости фрезы из за неравномерного износа радиальных и торцовых пластин и, следовательно, в уменьшенной стойкости торцовой части, а в конечном счете в уменьшенной стойкости фрезы в целом.
Цель полезной модели состоит в устранении недостатков прототипа, который состоит в неиспользованном резерве по увеличению стойкости фрезы из-за неравномерного износа радиальных и торцовых режущих пластин, в увеличении стойкости торцовой части, и, следовательно, в увеличении стойкости фрезы в целом; а также в увеличении прочности креплений дополнительных торцовых пластин по сравнению с полезной моделью №158628.
Конструкция фрезы по предлагаемой полезной модели отличается от конструкции фрезы по ГОСТ 28708-90 наличием в торцовой части дополнительных режущих пластин. Сама идея по отношению к полезной модели №158628 не изменяется и состоит в увеличении числа режущих пластин в торцовой части фрезы, но принципиально по новому имеет место конструктивное оформление этой идеи.
Так как в торцовая часть фрезы (в предлагаемой полезной модели) имеет в два раза больше режущих пластин, и, следовательно, доступ инструмента для обработки посадочных мест под пластины и для установки пластин затруднен, поэтому дополнительные режущие пластины должна крепиться на съемной детали, которой является съемная стенка паза. Съемная деталь (стенка паза) в необходимых случаях снимается для обеспечения доступа инструмента как для обработки гнезд под торцовые режущие пластины, так и для крепления и съема этих пластин.
Но технология изготовления тела фрезы не имеет отношение к полезной модели, так как полезную модель интересует только конструкция тела фрезы.
Основная режущая часть фрезы (это протяженность всей режущей части за вычетом протяженности торцовой части) имеет Г-образные пазы; но эти пазы доходят только до торцовой части. Торцовая часть фрезы имеет трапецеидальные пазы. На границе трапецеидальных пазов и Г-образных пазов имеет место сопряжение, то есть кончаются одни пазы и начинаются другие пазы.
Таким образом конструкция фрезы по предлагаемой полезной модели имеет следующий вид:
Концевая фреза со сменными режущими пластинами, содержащая хвостовик, торцовую плоскость фрезы, тело фрезы, выполненную в теле фрезы цилиндрическую режущую часть диаметром D, состоящую из основной режущей части и торцовой режущей части протяженностью L, где основная режущая часть фрезы представляет собой всю протяженность цилиндрической режущей части за вычетом участка торцовой режущей части протяженностью L1 (где L1 меньше L); при этом основная режущая часть имеет винтовые Г-образные пазы, протяженность которых доходит только до торцовой режущей части, и эти Г-образные пазы имеют взаимно перпендикулярные стороны, где между соседними пазами находятся стенки толщиной S, и на каждой стенке одна сторона рабочая и содержит по диаметру цилиндрической части множество закрепленных винтами и имеющих только боковые режущие лезвия сменные радиальные режущие пластины, крайние из которых, имеющие и боковые и торцовые режущие лезвия, являются торцовыми режущими пластинами (находящиеся в одном винтовом ряду с радиальными режущими пластинами) и крепятся винтами у торцовой плоскости фрезы, а в торцовой части фрезы на протяженности L1 от торцовой плоскости выполнены трапецеидальные пазы, которых по количеству в два раза больше, и которые содержат донышки, с обеих сторон которых (каждого донышка) находятся стенки толщиной S1, причем стенки одной половины (из общего количества стенок), содержащих нерабочие и рабочие стороны, выполненные заодно целое с телом, причем на рабочих сторонах этих стенок установлены и крепятся винтами торцовые режущие пластины, находящиеся в одном винтовом ряду с радиальными режущими пластинами, причем стенки другой половины (из общего количества стенок), содержащие нерабочие и рабочие стороны, выполнены съемными и соединены винтами с телом, причем на рабочих сторонах этих стенок установлены и крепятся винтами, имеющие боковые и торцовые лезвия, дополнительные торцовые режущие пластины. при этом торцовые режущие лезвия этих дополнительных торцовых пластин находятся у торцовой плоскости фрезы, а боковые режущие лезвия этих пластин находятся на цилиндрической режущей части диаметра D.
Аналогами предлагаемой полезной модели являются фрезы: полезная модель №125502, полезная модель №153802, полезная модель №158628.
А также аналогами являются: патент №2279332, патент №2254212, полезная модель №150192, полезная модель №138782. В этих полезных моделях и патентах имеет место оперирование параметрами как боковых (радиальных), так и торцовых пластин для повышения стойкости пластин, снижению вибраций, возникающих в процессе резания, увеличению срока службы фрезы.
Аналогами полезной модели служат и изобретения (РФ и зарубежные), на которые есть ссылки в упомянутых патентах.
РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ.
Концевая фреза по ГОСТ 28709-90 «Фрезы концевые с удлиненной рабочей частью и винтовыми зубьями со сменными твердосплавными пластинами» принята в качестве прототипа предлагаемой полезной модели.
Недостатком прототипа является неиспользованный резерв по увеличению стойкости фрезы из за неравномерного износа радиальных и торцовых пластин и, следовательно, в уменьшенной стойкости торцовой части, а в конечном счете в уменьшенной стойкости фрезы в целом.
Цель полезной модели состоит в устранении недостатков прототипа, который состоит в неиспользованном резерве по увеличению стойкости фрезы из-за неравномерного износа радиальных и торцовых режущих пластин, в увеличении стойкости торцовой части, и, следовательно, в увеличении стойкости фрезы в целом; а также в увеличении прочности креплений дополнительных торцовых пластин по сравнению с полезной моделью №158628.
Это достигается следующим образом.
Концевая фреза со сменными режущими пластинами, содержащая хвостовик, торцовую плоскость фрезы, тело фрезы, выполненную в теле фрезы цилиндрическую режущую часть диаметром D, состоящую из основной режущей части, включающей всю протяженность цилиндрической части за вычетом торцовой режущей части протяженностью L, включающей торцовую режущую пластину протяженностью L и дополнительную торцовую режущую пластину протяженностью L1 (L1=0,8L), при этом основная режущая часть имеет винтовые Г-образные пазы, протяженность которых доходит только до участка торцовой режущей части протяженностью L1,, и эти Г-образные пазы имеют взаимно перпендикулярные стороны, где между соседними пазами находятся стенки толщиной S, и на каждой стенке одна сторона рабочая и содержит по диаметру цилиндрической части множество закрепленных винтами и имеющих только боковые режущие лезвия сменные радиальные режущие пластины, крайние из которых, имеющие и боковые и торцовые режущие лезвия, являются торцовыми режущими пластинами (находящиеся в одном винтовом ряду с радиальными режущими пластинами) и крепятся винтами у торцовой плоскости фрезы,
а в торцовой части фрезы на протяженности L1 от торцовой плоскости выполнены трапецеидальные пазы, которых по количеству в два раза больше, и которые содержат донышки, с обеих сторон которых (каждого донышка) находятся стенки толщиной S1, причем стенки одной половины (из общего количества стенок), содержащих нерабочие и рабочие стороны, выполненные заодно целое с телом, причем на рабочих сторонах этих стенок установлены и крепятся винтами торцовые режущие пластины, находящиеся в одном винтовом ряду с радиальными режущими пластинами 1, причем стенки другой половины (из общего количества стенок), содержащие нерабочие и рабочие стороны, выполнены съемными и соединены винтами с телом, причем на рабочих сторонах этих стенок установлены и крепятся винтами, имеющие боковые и торцовые лезвия, дополнительные торцовые режущие пластины, при этом торцовые режущие лезвия этих дополнительных торцовых пластин находятся у торцовой плоскости фрезы, а боковые режущие лезвия этих пластин находятся на цилиндрической режущей части диаметра D.
В полезной модели протяженность торцовой части равна L; в торцовой части находятся дополнительные торцовые пластины протяженностью L1 и торцовые пластины длиной L.
Винтовые пазы в основной части фрезы имеют прямоугольную форму. Основная часть фрезы в полезной модели это протяженность всей режущей части фрезы за вычетом протяженности торцовой части фрезы на длине L. Заметим, что торцовая часть фрезы по протяженности равна торцовой режущей пластине L; в этой торцовой части имеются торцовые пластины протяженнстью L и дополнительные торцовые пластины протяженностью L1. Прямоугольная форма пазов в основной части необходима для того, чтобы был свободный доступ для удобства изготовления креплений режущих пластин на рабочей стороне паза; сверла, развертки, мечики, отвертки во время работы параллельны нерабочим сторонам паза и поэтому нет затруднений при работе этими инструментами.
В торцовой части фрезы предлагаемой модели имеется в два раза большее количество режущих пластин и вследствие этого имеет место недостаток пространства для размещения инструмента. Поэтому имеет место сменная деталь, сменная стенка, которая в необходимых случаях снимается для того, чтобы в торцовой части был свободный доступ для удобства изготовления креплений режущих пластин на рабочей стороне паза, то есть свободный доступ инструмента: сверл, разверток, мечиков, отверток.
В предлагаемой полезной модели дополнительные режущие пластины опираются на стенку паза (мощные и прочные детали), которая является съемной (для удобства монтажа пластин и технологии изготовления посадочных мест под пластины) и крепятся винтами к телу фрезы. Это обеспечивает прочность крепления пластин и технологичность изготовления посадочных мест во фрезе с дополнительными режущими пластинами в торцовой части. Протяженность (высота или длина) торцовой части фрезы равна протяженности торцовой режущей пластины L. Протяженность дополнительной торцовой пластины протяженностью L1, которая винтами крепится к съемной стенке, равна примерно 20% от протяженности торцовой режущей пластины. Протяженность съемной стенки (которая винтами крепится к телу фрезы) равна протяженности дополнительной торцовой пластины.
Протяженность L1 дополнительных торцовых пластин составляет 20% от протяженности L торцовых пластин, так как торцовые режущие лезвия дополнительных торцовых пластин должны помогать работе резания торцовым режущим лезвиям торцовых пластин; это согласуется с положениями полезной модели №125502 (авторы Черкашин В.П., Водилов А.В.). Торцовые пластины и дополнительные торцовые пластины имеют одни и те же углы резания и совершенно одинаковые режущие части. Прототипом предлагаемой полезной модели является фреза по ГОСТ 28709-90.
Конструкция фрезы по предлагаемой полезной модели отличается от конструкции фрезы по ГОСТ 28708-90 наличием в торцовой части дополнительных режущих пластин. Сама идея по отношению к полезной модели №158628 не изменяется и состоит в увеличении числа режущих пластин в торцовой части фрезы, но принципиально по новому имеет место конструктивное оформление этой идеи.
Тело фрезы с Г-образными и сопряженными с ними трапецеидальными пазами может быть выполнено механическим путем на токарных и фрезерных станках из цельной заготовки; сопряжение конструкций торцовой части (имеющей трапецеидальные пазы) и основной части (имеющей П-образные пазы) выполняется стандартными пальчиковыми фрезами. Но можно (еще в чертежах, отрезав участок торцовой части фрезы протяженностью L1 от остальной части фрезы) часть тела фрезы с Г-образными пазами протяженностью L-L1 изготовить отдельно и участок торцовой части фрезы длиной L1 с трапецеидальными пазами тоже изготовить отдельно; затем этот участок торцовой части тела присоединяют к телу фрезы, содержащей основную часть тела и часть торцовой части протяженностью L-L1 (например, с помощью контактной сварки).
То есть протяженность торцовой части фрезы равна протяженности торцовой пластине L; в торцовой части фрезы имеются торцовые пластины протяженностью L и имеются дополнительные торцовые пластины протяженностью L1.
Но технология изготовления тела фрезы не имеет отношение к полезной модели, так как полезную модель интересует только конструкция тела фрезы и возможность изготовления этой конструкции в механическом цехе машиностроительного завода.
Так как в торцовая часть фрезы (в предлагаемой полезной модели) имеет в два раза больше режущих пластин, и, следовательно, доступ инструмента для обработки посадочных мест под пластины и для установки пластин затруднен, поэтому дополнительные режущие пластины должна крепиться на съемной детали, которой является съемная стенка паза. Съемные детали (стенки паза) в необходимых случаях снимаются для обеспечения доступа инструмента как для обработки гнезд под торцовые режущие пластины, так и для крепления и съема этих пластин.
Основная режущая часть фрезы (это протяженность всей режущей части за вычетом протяженности торцовой части на длине L1) имеет Г-образные пазы; но эти пазы доходят только до торцовой части на длине дополнительных торцовых пластин L1. Торцовая часть фрезы на длине L1 имеет трапецеидальные пазы. На границе трапецеидальных пазов (протяженностью L1) и Г-образных пазов имеет место сопряжение, то есть кончаются одни пазы и начинаются другие пазы.
Отличие полезной модели от прототипа состоит в том, что торцовой части фрезы выполнено в два раза больше количества пазов, и следовательно в торцовой части установлено в два раза большее число режущих пластин, из которых половина пластин дополнительная и установлена на съемных стенках.
Существенный признак полезной модели конструктивно состоит в том, что в конструкцию введены дополнительно трапецеидальные пазы, где половина стенок этих пазов (из общего их количества) являются съемными, и крепление на этих съемных стенках дополнительных торцовых режущих пластин; при этом в торцовой части фрезы протяженностью L1 выполнено в два раза больше пазов (по сравнению с прототипом), и на сторонах стенок этих пазов кроме торцовых режущих пластин, которые имеются в прототипе, установлены на съемных стенках еще и дополнительные торцовые режущие пластины.
Объективно проявляющийся технический результат состоит в увеличении стойкости торцово-цилиндрической (концевой) фрезы, которое достигается установкой дополнительных режущих пластин в торцовой части фрезы, которые берут на себя часть работы резания и увеличивают стойкость фрезы в наиболее изнашиваемой зоне, то есть в торцовой части и, следовательно, увеличивают стойкость фрезы в целом, а также состоит в увеличении прочности креплений дополнительных торцовых режущих пластин (по сравнению с полезной моделью №158628).
Отличительные признаки полезной модели, состоят во введении дополнительно в конструкцию трапецеидальных пазов, где половина стенок этих пазов (из общего их количества) являются съемными, и крепление на этих съемных стенках дополнительных торцовых режущих пластин, что явным образом не следует из области техники, позволяет сделать вывод о том, что полезная модель соответствует критерию новизны.
Предлагаемая полезная модель обладает свойством промышленной применимости, так как для изготовления креплений пластин и изготовления пазов используется стандартный традиционный инструмент и стандартные традиционные технологии.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Чертежи показаны без мелких конструктивных подробностей.
Предложенная полезная модель представлена на фиг. 1-6, на которых: на фиг. 1 показан общий вид концевой фрезы со сменными режущими пластинами; на фиг. 2 показано сечение Б-Б концевой фрезы, где находятся только торцовые режущие пластины;
на фиг. 3 показан вид концевой фрезы со стороны торцовой части без режущих пластин, для того, чтобы можно было более наглядно увидеть трапецеидальные пазы и съемные стенки, которые составляют половину стенок (из общего их количества);
на фиг. 4 показан вид концевой фрезы со стороны торца с установленными торцовыми режущими пластинами и дополнительными торцовыми режущими пластинами;
на фиг. 5 показано сечение А-А концевой фрезы, где находятся и торцовые режущие пластины и дополнительные торцовые режущие пластины.
на фиг. 6 представлено с помощью программы AbtoCad пространственное изображение зоны сопряжение той части фрезы, где имеют место прямоугольные П-образные пазы, с той частью фрезы, где имеют место трапецеидальные пазы (на основе фиг, 3);
на фиг. 6А представлен вид фрезы с торца; пунктиром обозначены Г-образные пазы (эта фигура представлена как вспомогательная и дополнительная для более четкого понимания фиг. 6);
на фиг. 6Б представлен вид фрезы с торца; сделан вырыв до Г-образных пазов (эта фигура представлена как вспомогательная и дополнительная для более четкого понимания фиг. 6);
на фиг. 6B представлен вид фрезы с торца; сделан более широкий вырыв в области Г-образных пазов (эта фигура представлена как вспомогательная и дополнительная для более четкого понимания фиг. 6).
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Концевая фреза со сменными режущими пластинами, содержащая хвостовик 1, торцовую плоскость фрезы 2, тело фрезы 3, выполненную в теле фрезы 3 цилиндрическую режущую часть 4 диаметром D, состоящую из основной режущей части 5, включающей всю протяженность цилиндрической части 6 за вычетом торцовой режущей части протяженностью L, включающей торцовую режущую пластину протяженностью L и дополнительную торцовую режущую пластину протяженностью L1 (L1=0,2L).
Основная режущая часть имеет винтовые Г-образные пазы, протяженность которых доходит только до участка торцовой режущей части протяженностью L1, и эти Г-образные пазы имеют взаимно перпендикулярные стороны 7 и 8, где между соседними пазами находятся стенки толщиной S, и на каждой стенке одна сторона 7 рабочая и содержит по диаметру цилиндрической части множество закрепленных винтами 9 и имеющих только боковые режущие лезвия 10 сменные радиальные режущие пластины 11, крайние из которых, имеющие и боковые 12 и торцовые 13 режущие лезвия, являются торцовыми режущими пластинами 14 (находящиеся в одном винтовом ряду с радиальными режущими пластинами 11) и крепятся винтами 15 у торцовой плоскости фрезы 2, а в торцовой части фрезы на протяженности L1 от торцовой плоскости 2 выполнены трапецеидальные пазы 16, которых по количеству в два раза больше, и которые содержат донышки 17, с обеих сторон которых (каждого донышка) находятся стенки толщиной S1, причем стенки 18 одной половины (из общего количества стенок), содержащих нерабочие 19 и рабочие 20 стороны, выполненные заодно целое с телом 3, причем на рабочих сторонах этих стенок установлены и крепятся винтами торцовые режущие пластины 14, находящиеся в одном винтовом ряду с радиальными режущими пластинами 11, причем стенки 21 другой половины (из общего количества стенок), содержащие нерабочие 22 и рабочие 23 стороны, выполнены съемными и соединены винтами 24 с телом 3, причем на рабочих сторонах этих стенок 23 установлены и крепятся винтами 25, имеющие боковые 26 и торцовые 27 лезвия, дополнительные торцовые режущие пластины 28.при этом торцовые режущие лезвия 27 этих дополнительных торцовых пластин 28 находятся у торцовой плоскости фрезы 2, а боковые режущие лезвия 26 этих пластин 28 находятся на цилиндрической режущей части 4 диаметра D.
Торцовая часть фрезы по протяженности равна L и протяженность торцовой режущей пластины также равна L. L1 это часть торцовой части фрезы.
На фиг. 6 представлено пространственное изображение зоны сопряжения той части фрезы, где имеют место прямоугольные пазы, с той частью фрезы, где имеют место трапецеидальные пазы. Пространственно! изображение выполнено по программе AutoCad с помощи специализированного приложения к программе Mechanikal Desktor.
На дополнительной фиг. 6A представлен вид фрезы с торца, пунктиром обозначены Г-образные пазы.
На дополнительной фиг. 6Б представлен вид фрезы с торца, сделан выров до Г-образных пазов.
На дополнительной фиг. 6B представлен вид фрезы с торца, сделан более широкий вырыв в области Г-образного паза.
Поверхность рабочей стороны 7 стенки толщиной S и поверхность рабочей стороны 20 стенки толщиной S1 это одна и таже винтовая поверхность. На этой поверхности находятся радиальные режущие пластины (на стороне 7) и торцовые режущие пластины (на стороне 20). Рабочая сторона 7 стенки толщиной S находится в области Г-образных пазов, рабочая сторона 20 стенки толщиной S1 находится в области трапецеидальных пазов. Рабочая сторона 20 является продолжением рабочей стороны 7, поэтому обозначена другой цифрой (цифрой 20).
Участок конструкции, обозначенный буквой А, показан на фиг. 6, на фиг. 6A, на фиг. 6Б, на фиг. 6B.
Подчеркнем следующее.
Выше было изложено: множество закрепленных винтами 9 и имеющих только боковые режущие лезвия 10 сменные радиальные режущие пластины 11, крайние из которых, имеющие и боковые 12 и торцовые 13 режущие лезвия, являются торцовыми режущими пластинами 14. То есть радиальные режущие пластины 11 отличаются от торцовых режущих пластин 14 только тем, что они не содержат торцовых режущих лезвий.
Подчеркнем также следующее.
Имеется фиг. 1 и для этой фигуры имеется сечение Б-Б (фиг. 2). Имеется фиг. 1 и для этой фигуры имеется сечение А-А (фиг. 5). Конструкция корпуса фрезы на длине (или протяженности) L1 одна (сечение показано на фиг. 5). Конструкция корпуса фрезы на длине выше L1 другая (сечение показано на фиг. 2). На длине (или протяженности) L1 одна конструкция переходит в другую, причем эти обе конструкции имеют некоторые общие конструктивные элементы. Это иллюстрировано на фиг. 6, фиг. 6А, фиг. 6Б, фиг. 6В.
Практическую востребованность торцово-цилиндрические фрезы (концевые длиннокромочные фрезы со сменными пластинами) получили из за того, что при выходе из строя (например, из за скола режущей части лезвия пластин) одной или нескольких режущих пластин нужно заменять только эти пластины, а не изготавливать новую фрезу.
Торцовая часть фрезы изнашивается больше и именно по этой причине изготавливают сменные торцовые части в торцово-цилиндрических (концевых) фрезах.
В существующих фрезах (компании СКИФ (РФ), Pramet (Чехия), 1SCAR (Израиль)) и существующей технологии и эксплуатации этих фрез на станках с ЧПУ наиболее нагруженными являются торцовые части; и не только эти торцовые части выходят из строя из за износа и поломки режущих лезвий торцовых пластин, но выходят из строя сами пластины (то есть корпуса пластин, то есть несущая часть пластин, испытывающая изгибающие напряжения, и содержащая и режущие лезвия и элементы крепления, например крепежные отверстия). При поломке самих пластин может быть повреждено тело фрезы и находящееся в теле гнездо под пластину. Поэтому в современных фрезах применяют съемные торцовые части и закладывают эти съемные торцовые части в перечень запчастей.
В предлагаемой полезной моделе увеличение стойкости и надежности торцовой части фрезы достигается увеличением числа торцовых режущих пластин, то есть установкой в торцовой части дополнительных режущих пластин. Дополнительные режущие пластины берут на себя часть работы резания и увеличивают стойкость фрезы в торцовой части и, следовательно, увеличивают стойкость и надежность фрезы в целом. Для концевых фрез с непрерывным лезвием это реализовано в полезных моделях: №125502 В23С5 Концевая фреза повышенной стойкости (авторы: Черкашин В.П., Водилов А.В): №153802 В23С5 Комбинированная концевая фреза повышенной стойкости, (авторы: Черкашин В.П., Водилов А.В.).
При наличии прерывистых режущих лезвий принципиально меняется сам конструктивный подход к установке дополнительных лезвий в торцовой части фрезы.
В концевой торцово-цилиндрической (концевой) фрезе полезной модели №158628 (при прерывистых режущих лезвиях) увеличение стойкости торцовой части достигается также установкой дополнительных пластин в торцовой части фрезы на нерабочей стороне Г-образного паза. Эта конструкция (полезная модель 158628) очень технологична и может быть даже (на базе стандартной торцово-цилиндрической фрезы) при перетачиваемых режущих пластинах выполнена в цеховых условиях. Но эта конструкция имеет эксплуатационные недостатки.
Торцово-цилиндрические фрезы (концевые длиннокромочные фрезы), к которым относится и предлагаемая полезная модель) имеют прерывистые режущие лезвия, состоящее из отдельных пластин с определенным перекрытием при резании. Каждый зуб фрезы состоит из набора режущих пластин, между пластинами имеется промежуток (то есть здесь нет непрерывного режущего лезвия). Часть металла не срезанная одним зубом фрезы срезается последующим зубом фрезы, вступающим в резание; то есть здесь имеет место перекрытие при резании.
При наличии Г-образных пазов со взаимно перпендикулярными сторонами в основной режущей части фрезы изготовление креплений для радиальных режущих пластин не представляет трудностей; не представляет трудностей и установка и замена режущих пластин.
В торцовой части фрезы при трапецеидальных пазах (которых в два раза больше) содержится в два раза большее количество режущих пластин и здесь имеет место недостаток пространства для инструмента при снятии и установки режущих пластин. Поэтому стенки пазов, на которых установлены дополнительные торцовые пластины съемные и крепятся винтами к телу фрезы. Эти съемные стенки отвинчиваются вместе с находящимися на них дополнительными торцовыми режущими лезвиями, и после работ по установке торцовых режущих пластин гнезда (или после правки гнезд под эти пластины) снова устанавливаются.
Съемная конструкция стенок, на которых установлены дополнительные торцовые пластины, нужны как при перетачиваемых режущих пластинах, когда нужно снимать, перетачивать и затем устанавливать режущие пластины, так и при неперетачиваемых режущих пластинах, когда требуется замен изношенных режущих пластин.
Недостаток стандартных концевых фрез, состоящий в том, что торцовые режущие лезвия изнашиваются быстрее известно давно.
В предлагаемой полезной модели для концевой фрезы со сменными режущими пластинами увеличение стойкости получено посредством изменения конструкции фрезы. В результате изменения конструкции фрезы увеличена стойкость торцовой части фрезы, содержащей торцовые режущие пластины и дополнительные торцовые режущие пластины, и увеличена прочность крепления дополнительных торцовых пластин.
В принципе, целесообразно, чтобы радиальные режущие пластины и торцовые режущие пластины (включая дополнительные торцовые режущие пластины) имели хотя бы ориентировочно одинаковую стойкость. В этом случаи все режущие пластины фрезы будут одновременно перетачиваться или заменяться, то есть за одну остановку станка можно перетачивать или заменять сразу все пластины. Но это возможно только при устойчивом технологическом процессе, когда прогнозируется номенклатура обрабатываемых деталей и можно хотя бы ориентировочно оценить стойкость радиальных и торцовых пластин. Изменить соотношение стойкости радиальных и торцовых пластин можно, в основном, путем изменения нагрузки резания на торцовые и радиальные режущие пластины за счет технологических приемов, например на счет увеличения осевой подачи при одновременной радиальной подаче.
На фиг. 6 отверстия 29 под винты 9. Верхнее (на фиг.) для торцовой режущей пластины. Нижнее (на фиг.) для радиальной режущей пластины. Отверстие 30 под винты 25 для дополнительной торцовой режущей пластины. Отверстие 31 под винты 24 для крепления съемной стенки.
Тело фрезы с Г-образными и сопряженными с ними трапецеидальными пазами может быть выполнено механическим путем на токарных и фрезерных станках из цельной заготовки; сопряжение конструкций торцовой части (имеющей трапецеидальные пазы) и основной части (имеющей П-образные пазы) выполняется стандартными пальчиковыми фрезами. Но можно (еще в чертежах, отрезав торцовую часть фрезы от основной части фрезы) основную часть тела фрезы с Г-образными пазами изготовить отдельно и торцовую часть тела фрезы с трапецеидальными пазами тоже изготовить отдельно; затем торцовую часть длиной L1 тела присоединяют к основной части тела (например, с помощью контактной сварки).
Но технология изготовления тела фрезы не имеет отношение к полезной модели, так как полезную модель интересует только конструкция тела фрезы и возможность изготовления этой конструкции в механическом цехе машиностроительного завода.
Установка дополнительных торцовых режущих пластины подразумевает формирование гнезда, нарезание резьбы под винты и центрирование или в гнезде или посредством винтов (без формирования гнезда), что не влияет на сам принцип полезной модели.
БИБЛИОГРАФИЯ
1. ГОСТ 28709-90 Фрезы концевые с удлиненной рабочей частью и винтовыми зубьями со сменными твердосплавными пластинами.
2. Патент на полезную модель №125502 В23С5 Концевая фреза повышенной стойкости. Авторы: Черкашин В.П., Водилов А.В.
3. Патент на полезную модель №153802 В23С5 Комбинированная концевая фреза повышенной стойкости. Авторы: Черкашин В.П., Водилов А.В.
4. Патент на полезную модели №158628 В23С5 Концевая фреза повышенной стойкости, имеющая сменные режущие пластины. Авторы: Черкашин В.П., Водилов А.В.
5. Патент на изобретение №2279332 В23С5 Торцово-цилиндрическая фреза. Автор: Попов Д.В.,
6. Патент на изобретение №2254212 В23С 5/20. Фреза. Авторы Москвитин А.А., Москвитин А.А.;
7. Патент на пол. мод. №150192 В23С 5/20. Торцово-цилиндрическая фреза. Авторы Москвитин А.А., Москвитин С.А. Москвитин А.А.;
8. Патент на пол. мод. №138782 В23С 5/20. Фреза торцово-цилиндрическая. Авторы Москвитин А.А., Москвитин С.А.