КОНЦЕВАЯ ФРЕЗА ПОВЫШЕННОЙ СТОЙКОСТИ

Область техники, к которой относится полезная модель.
Полезная модель относится к режущим инструментам по металлообработке, в частности к концевым фрезам для обработки плоскостей, пазов, уступов при изготовлении деталей машин.
Уровень техники
Известна концевая фреза с напаянными твердосплавными прямолинейными режущими пластинами (лезвиями), изготавливаемая по техническим условиям ТУ2-085-591-77, содержащая хвостовик и цилиндрическую режущая часть, включающую затылки, опирающиеся на них зубья с напаянными прямолинейными боковыми режущими лезвиями, расположенными на цилиндрической поверхности, и торцовыми режущими лезвиями, каждое из которых наклонено под углом к прямолинейному боковому режущему лезвию, причем вершина каждого зуба образована на пересечении прямолинейного бокового режущего лезвия с торцовым режущим лезвием, а вершины всех зубьев лежат в торцовой плоскости, перпендикулярной оси цилиндрической поверхности.
Эта фреза является прототипом полезной модели. Недостатком прототипа является неиспользованный резерв по увеличению стойкости из-за неравномерного износа боковых и торцовых режущих лезвий, так как торцовые режущие лезвия изнашиваются в 2 раза быстрее и определяют стойкость фрезы в целом быстрее и определяют стойкость фрезы в целом.
Аналогом полезной модели является изобретение RU 2392095 С1 Концевая фреза. Сущность этого изобретения состоит в том, что дополнительно к имеющимся зубьям с боковыми цилиндрическими режущими лезвиями и торцовыми режущими лезвиями, пересечением которых являются вершины зубьев, находящиеся на боковой поверхности фрезы, выполнены два дополнительных торцовых режущих лезвия. Эти дополнительные торцовые лезвия короткие и поэтому не соприкасаются с боковой цилиндрической поверхностью фрезы. Цель этого изобретения состоит в возможности врезания фрезы в осевом направлении, что важно при фрезеровании шпоночных пазов. Известно также изобретение RU 23943670 С1 Концевая фреза, обладающая жесткостью на кручение. Сущность этого изобретения состоит в создании профиля зуба фрезы, имеющего увеличенные стружечные канавки для выброса (отвода) стружки с целью облегчения работы фрезы и обеспечения повышенной жесткости. Известна концевая фреза с напаянными твердосплавными винтовыми пластинами ГОСТ 20538-75. Винтовые зубья этой фрезы расположены на цилиндрической поверхности, которую включает в себя режущая часть фрезы. Известна концевая фреза с коронками из твердого сплава ГОСТ 87620-69 с косыми зубьями. Косые зубья этой фрезы расположены на цилиндрической поверхности, которую включает в себя режущая часть фрезы.
Рассмотренные концевые фрезы предназначены для фрезерования взаимно перпендикулярных поверхностей. Образующая цилиндрической поверхности, которую включает в себя режущая часть этих фрез, является прямая линия. Известны также концевые фрезы для обработки эвольвентных зубьев зубчатых колес. Зубья этих фрез могут быть прямые, косые, винтовые, но образующая этих фрез не прямая линия, а эвольвентная кривая; изготавливаются фрезы по ТУ-03 5-769-80. Опыт эксплуатации концевых фрез, наблюдения и замеры свидетельствуют о том, что стойкость прямолинейных режущих лезвий ориентировочно в два раза выше стойкости торцовых режущих лезвий. При переточке зубьев фрезы после затупления вместе с изношенньми торцовыми режущими лезвиями перетачиваются еще не изношенные и работоспособные боковые режущие лезвия, расположенные на цилиндрической поверхности. Это приводит к нерациональному расходованию дорогостоящих инструментальных материалов и снижению экономического эффекта фрезерования. Стойкость фрезы в целом определяется стойкостью наиболее изнашиваемого участка: торцовых режущих лезвий, вершины и примыкающего к вершине боковых режущих лезвий. Увеличение стойкости фрезы сводится к необходимости увеличения стойкости этого участка путем установки в торцовой части дополнительных зубьев определенной конструкции.
Раскрытие полезной модели.
Задача полезной модели состоит в увеличении стойкости концевой фрезы, которое состоит в устранении недостатков, которые состоят в том, что торцовые режущие лезвия имеют стойкость примерно в два раза меньше и определяют стойкость фрезы в целом. В зависимости от величин углов резания и режимов резания эта стойкость в 1,6 - 2,3 меньше.
Полезная модель решает задачу следующим образом.
В концевой фрезе, содержащей хвостовик и цилиндрическую режущую часть, включающую затылки, зубья с прямолинейными боковыми режущими лезвиями, расположенными на цилиндрической поверхности, и торцовыми режущими лезвиями, каждое из которых наклонено под углом к прямолинейному боковому режущему лезвию, причем вершина каждого зуба образована на пересечении прямолинейного бокового режущего лезвия с торцовым режущим лезвием, а вершины всех зубьев лежат в торцовой плоскости, перпендикулярной оси цилиндрической поверхности, согласно полезной модели выполнены по крайней мере два дополнительных зуба меньшей высоты с косыми боковыми режущими лезвиями, каждое из которых наклонено под углом к оси цилиндрической поверхности и расположено на цилиндрической поверхности, и торцовыми режущими лезвиями, каждое из которых наклонено под углом к косому боковому режущему лезвию, причем вершина каждого дополнительного зуба образована на пересечении косого бокового режущего лезвия с торцовым режущим лезвием, а вершины всех дополнительных зубьев лежат в торцовой плоскости, перпендикулярной оси цилиндрической поверхности.
Краткое описание чертежей.
Предложенная полезная модель представлена на фиг.1-4, на которых:
на фиг.1 показан вид спереди на концевую фрезу;
на фиг.2 (сечение А-А) показано сечение той части фрезы, где имеются зубья только с прямолинейными боковыми режущими лезвиями;
на фиг.3 (сечение Б-Б) показано сечение той части фрезы, где имеются зубья и с прямолинейными боковыми режущими лезвиями и зубья с косыми боковыми режущими лезвиями;
на фиг.4 показаны боковое режущее лезвие, торцовое режущее лезвие, вершина зуба с косым режущим лезвием и расположение установки (крепления) этого зуба.
Осуществление полезной модели.
1
Концевая фреза, фиг.1, содержит хвостовик 1 и цилиндрическую режущую часть 2 диаметра d, включающую затылки 4, зубья с прямолинейными боковыми режущими лезвиями 5 высотой L, расположенными на цилиндрической поверхности, и торцовыми режущими лезвиями 6, каждое из которых наклонено под углом а к прямолинейному боковому режущему лезвию, причем вершина 7 каждого зуба образована на пересечении прямолинейного бокового режущего лезвия с торцовым режущим лезвием, а вершины всех лежат в торцовой плоскости 8, перпендикулярной оси 9 цилиндрической поверхности. В режущей части фрезы выполнены по крайней мере два дополнительных зуба 10 высотой L меньшей L с косыми боковыми режущими лезвиями 11, каждое из которых наклонено под углом γ к оси цилиндрической поверхности и расположено на цилиндрической поверхности, и торцовыми режущими лезвиями 12, каждое из которых наклонено под углом α1 к косому боковому режущему лезвию, причем вершина 13 каждого дополнительного зуба образована на пересечении косого бокового режущего лезвия с торцовым режущим лезвием, а вершины всех дополнительных зубьев лежат в торцовой плоскости 8, перпендикулярной оси 9 цилиндрической поверхности. При одном дополнительном зубе резание становится менее устойчивым, так как за один оборот фрезы происходит разовое кратковременное увеличение нагрузки резания при вступлении в работу дополнительного зуба. Наиболее целесообразно, если это будут позволять технологические и технические условия, иметь число зубьев с косыми режущими лезвиями равными числу зубьев с прямолинейными режущими лезвиями. В сечении А-А (фиг.2) более наглядно показаны затылки 3 и опирающиеся на них (и закрепленные пайкой) зубья 4. В сечении Б-Б (фиг.3) в сочетании с зубьями 4, показаны вставленные (в выполненные прорези затылков) и закрепленные пайкой зубья 10. На (фиг.4) показаны боковое режущее лезвие 11, торцовое режущее лезвие 12, вершина 13 зуба с косым режущим лезвием 10 и установка (крепление) этого зуба (пайкой).
1
Дополнительные зубья с косыми боковыми режущими лезвиями увеличивают стойкость фрезы, так как они помогают зубьям с прямолинейными боковыми режущими лезвиями. Зубья с косыми режущими лезвиями короче на величину L зубьев с прямолинейными режущими лезвиями и увеличивают стойкость наиболее подтверженной износу участка зубьев у торцовой плоскости фрезы.
Возможность работы резания дополнительных зубьев обеспечивается тем, что эти зубья имеют имеют косые боковые режущие лезвия, что способствует дополнительному отводу стружки.
На том участке фрезы, где имеются косые зубья, общее число зубьев в два раза больше. Масса стружки на этом участке не увеличиваются, но стружка становится более тонкой и ее по количеству (то есть по числу серповидных элементов стружки) в два раза больше.
Объем стружки также становится больше.
Если вместо зубьев с косыми боковыми режущими лезвиями устанавливать зубья с прямолинейными боковыми режущими лезвиями, то отвод стружки из зоны резания у торцовой плоскости ухудшается, что может привести к заштыбовке стружки и поломке фрезы.
1
При работе фрезы стружка из зоны резания вблизи торцовой плоскости, благодаря наличию угла у на дополнительных зубьях, поднимается вверх и сразу оказывается в той зоне резания, где работают только зубья с прямолинейными боковыми режущими лезвиями, то есть с меньшим числом зубьев и следовательно с лучшими условиями отвода стружки. При этом стружка поднимается на небольшую высоту, так как величина L составляет ориентировочно 80% от величины L при диаметре фрезы d=30-50мм и увеличивается при уменьшении d. Эти данные получены при замерах в производственных условиях. При числе зубьев с косьми режущими лезвиями равных числу зубьев с прямолинейными режущими лезвиями стойкость предлагаемой полезной модели в два раза выше фрезы по ТУ2-085-591-77; при этом все режущие лезвия полезной модели будут перетачиваться при достижении полного износа. Все зубья фрезы крепятся пайкой. Если фреза по предлагаемой полезной модели спроектирована новой и изготавливается в инструментальном цехе предприятия, пайка осуществляется твердыми припоями, имеющими большую прочность и высокую температуру плавления (до 850°С). В учебных мастерских и лабораториях фреза по предлагаемой полезной модели может быть выполнена путем добавления во фрезу по ТУ2-085-591-77 дополнительных зубьев. Пайка дополнительных зубьев должна осуществляться в этом случае с меньшей температурой, чтобы не перегревать уже существующие паяные швы. Наиболее целесообразно использовать алюминиевые припои, которые имеют температуру до 600°С и прочность достаточную для обработки малоуглеродистых и среднеуглеродистых сталей. В этом случае даже в лабораторных условиях можно получить работоспособную полезную модель. Недостаток стандартных концевых фрез, состоящий в том, что торцовые режущие лезвия изнашиваются быстрее известно давно. Устранение этого недостатка ведется по пути увеличения 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. 26с. (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.
Предлагаемая полезная модель направлена на устранение упомянутого недостатка путем изменения конструкции фрезы. В полезной модели выполнены по крайней мере два дополнительных зуба меньшей высоты, которые дополнительно выполняют определенный объем работы резания, причем эти дополнительные зубья имеют угол наклона к оси, выполняя роль транспортера стружки для улучшения отвода стружки из зоны резания и тем самым компенсировать ухудшение этого отвода из-за установки дополнительных зубьев.