РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ

Полезная модель относится к устройствам для обработки металлов, в частности режущему инструменту, предназначенному для нарезания винтовых канавок внутри труб.
Для достижения требуемого качества винтовых канавок на внутренней цилиндрической поверхности при производстве изделий необходимо задать условия для полного прохождения винтовой траектории режущим инструментом на протяжении всего времени обработки до получения требуемого профиля. Вибрации различного рода в большинстве случаев приводят к отклонениям от этой траектории и нарушениям формы канавок. При совпадении некоторых условий в процессе работы его режущий элемент (резец, пластина) может и разрушиться, что часто приводит в дальнейшем к непригодности обрабатываемой заготовки. Для безотказной работы режущего элемента в условиях возникновения вибраций большое значение имеет тип его крепления. Так известно устройство в виде головки, которая протягивается тяговым стержнем по трубной заготовке с вращением вокруг своей продольной оси, тем самым прорезая винтовые канавки на внутренней поверхности трубы (пат. US №6408557, B23C 3/32, от 18.09.2000). Поворотные режущие элементы расположены на держателях вытяжной головки и выдвигаются на заданное расстояние при перемещении на конусах регулировочной оправки. Наличие поворота режущих кромок резцов и смещение на конусной поверхности могут приводить к появлению вибраций и возникновению некачественных по размерам и форме канавок.
Винтовое крепление является распространенным типом фиксация режущего элемента в инструментальном производстве. При этом для закрепления используют отверстие в режущей пластине как, например, в техническом решении описанном в патенте US №4231691. Здесь предлагается конструкция двурезцовой расточной головки, где каждый резец можно индивидуально регулировать в осевом и радиальном направлении. Для чего введены соответствующие регулировочные винты, которые воздействуют на штифты держателей режущих элементов. Элементы выполнены в виде ромбовидных пластин. Здесь жестко закрепленные на держателе штифты играют роль передающих звеньев. Фиксируются держатели после настройки в осевом и радиальных направлениях еще одним винтом с конусной поверхностью. Так как другие крепежные детали в головке отсутствуют, то не исключено влияние вибрации на режущий инструмент при ослаблении его основного крепежного элемента со временем. В техническом решении для высокоскоростной фрезы предлагается несколько вариантов закрепления режущего инструмента (пат. DE №4003862, B23C 5/22, B27G 13/00, от 09.02.1990). Здесь небольшие регулируемые перемещения режущего элемента независимо выполняются в осевом и радиальном направлениях. Это достигается за счет использования конусных клиньев, которые воздействуют на держатель режущего элемента. Форма клина представляет собой обрезанный с одной стороны усеченный конус с отверстием, которое используется при фиксации конусного клина посредством винтового крепления. Дополнительное крепление держателя выполнено с использованием пазов в теле фрезы. При этом оси держателя и клиньев направлены под углом друг к другу. Утверждается, что предложенные усовершенствования не дадут возможности неконтролируемого перемещения режущего элемента. Однако, такой инструмент использует резьбу, которая может ослабевать при работе инструмента. Наличие двух и более конусных элементов увеличивает время на настройку режущего инструмента.
Дополнительно к винтовому креплению в некоторых технических решениях с целью избежать смещения режущего элемента при наличии вибраций, в том числе при возможных резонансных явлениях в системе, предлагается использование зубчатой поверхности (Пат. US №8974154, B23C 5/10, B23C 5/22, B23C 5/20, B23B 27/16, от 11.03.2011; пат. RU №2598750, B23C5/2, от 02.03.2012). Такая поверхность может располагаться на месте для установки режущего элемента и на самом элементе, так и на промежуточной вставке. Однако такой прием не исключает раскручивания винтового крепления при возникновении вибраций.
На наличие смещения резцов при описании аналогов указывается и в техническом решении описывающим резцовую головку для нарезания продольных прямых или винтовых канавок на внутренней цилиндрической поверхности (пат. RU №2630914, B23D 41/02, от 09.12.2016). Кроме того, сообщается о трудностях при изготовления Т-образных пазов для держателей резцов. Для достижения беззазорного контакта резцов с конусной поверхностью предложено использование двуплечих рычагов, плечи которых взаимодействуют с резцом и конусной поверхностью дополнительного конуса. Тем не менее в такой конструкции зазоры между резцом и корпусом, между резцом и плечом рычага до конца не устраняются. Необходимая установочная жесткость резца в головке не достигается. В головках для обработки диаметров труб меньше 60 мм, использование двуплечих рычагов не обеспечивает надежного прижатия резца к конусу, что может приводить к затягиванию резца в металл.
держателями
Известно также более раннее решение для режущего инструмента, принятое за наиболее близкое к предлагаемому предложению, где описана двухрезцовая нарезательная головка (А.С. Таптун, Нарезание орудийных стволов, НКАП Оборонгиз, 1945, стр. 78-81). Здесь резцовая головка имеет пазы с размещенными в них  с резцами, взаимодействующими с конусом, сопряженным со штангой, проходящей внутри корпуса головки. Протягивание режущего инструмента выполняется после закрепления его хвостовика на стебле (борштанге) нарезательного станка. Продольное перемещение штанги с конусом заставляет перемещаться держатели в радиальном направлении. У опирающихся на конус держателей опорные основания имеют Т-образное сечение. Держатели имеют собственные пазы для резцов и для их крепления винтами. Недостатком данной конструкции является то, что при работе головки в результате постепенного притупления режущей кромки резца, начинают возникать вибрации. Поэтому происходит постепенное ослабление резьбового крепления и возникновение люфта в месте опоры резца и опорной поверхностью самого резца. В результате возможно затягивание режущей части резца в металл нареза заготовки, что приводит к поломке резца в формируемом нарезе. Зачастую извлечение мелких обломков из нареза невозможно, что не позволяет продолжить дальнейшую механическую обработку нареза и может привести к потере заготовки. Поэтому необходимо исключить возможность ослабления резцов при работе из-за вибрации.
Задачей полезной модели является усовершенствования конструкции режущего инструмента, повышение его надежности и эффективности.
Технический результат, достигаемый при реализации данной полезной модели, заключается в создании простого по конструкции режущего инструмента для нарезания винтовых канавок в цилиндрических отверстиях режущий элемент, которого при работе жестко закреплен.
Указанный технический результат достигается тем, что в режущем инструменте содержащем полый корпус с установленным в его полости конусом, взаимодействующим своей поверхностью с держателями резцов, помещенными в окнах корпуса и выполненных с пазами для резцов и винтов крепления, в указанных держателях резцов между стенкой паза и поверхностью резца установлен конусный штифт, так что его срезанная плоская часть воздействует на резец, исключая его смещение, а часть конусной поверхности входит в соответствующую выемку в держателе. При этом штифт расположен поперек к оси держателя и к винту крепления режущего элемента.
Введение в конструкцию устройства новых элементов в виде предложенного конусного штифта, расположенного поперек к оси держателя и к винту крепления, позволяет существенно повысить надежность и эффективность эксплуатации режущего инструмента за счет обеспечения увеличенного срока его работы при одновременном обеспечении требуемой точности.
Предлагаемое техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид в разрезе предлагаемого инструмента, на фиг.2 показано сечение по А-А с держателями режущего элемента, а на фиг.3 показан вид с боку для держателя.
Как показано на фиг.1 корпус 1 является основой инструмента. В корпусе имеется сквозное осевое цилиндрическое отверстие, в котором свободно перемещается клин 2 с двумя Т-образными пазами. Клин 2, за счет штанги 3, связанной с приводом нарезательного станка, задает выход держателей с резцами 4. По сечению А-А в корпусе головки выполнено прямоугольное сквозное окно (фиг.2), в котором размещается два держателя с резцами 4. Продольное перемещение штанги 3 привода нарезательного станка заставляет передвигаться держатели с резцами 4 в радиальном направлении. Держатели с резцами 4 имеют Т-образное сечение, опираются и перемещаются в ответных Т-образных пазах клина 2 инструмента. Резцы 5 устанавливаются в держателях 6 в указанных пазах и закрепляются винтами 7 (см. фиг.3). По конструкции резцы могут быть выполнены как из быстрорежущей стали, так и иметь быстросъемные режущие пластины из твердого сплава. Данная конструкция используется в ранее разработанном инструменте и описана в вышеназванном источнике, описывающем прототип.
Предполагаемая конструкция (см. фиг.3) сборного нарезательного резца режущего инструмента имеет дополнительное крепление резца конусным штифтом 8. Указанный конусный штифт установлен в держатель между стенкой паза и поверхностью резца, так что его срезанная плоская часть воздействует на резец, исключая его смещение, а часть конусной поверхности опирается на соответствующую выемку в пазу держателя. При этом штифт расположен поперек к оси держателя и к винту крепления 7 держателя режущего элемента.
Работает режущий инструмент при нарезании канавок в цилиндрическом отверстии следующим образом. Резец 5 вставляется в держатель 6 и закрепляется винтом 7, далее закрепляется конусным штифтом 8. Затем данная сборка вставляется в соответствующее место в корпусе 1. Конструкция режущего инструмента подразумевает работу в определенном диапазоне глубин резания, определяемую требуемой глубиной канавки. При каждом проходе снимается та часть от требуемой глубины, на которую настроен режущий инструмент. Для настройки осуществляют заданное осевое перемещение конуса относительно корпуса 1. При этом конусный клин 2 своей конусной поверхностью воздействует на держатели резцов 4, перемещая их в радиальных окнах корпуса 1 на требуемую величину или шаг резания. Нарезание канавок ведут режущим инструментом с использованием многопроходной обработки, перемещая резцы 5 перед каждым проходом по радиусу с выбранным шагом. Для этого резцовой головке придают осевое перемещение вдоль обрабатываемой поверхности для снятия имеющегося припуска. При этом формирование винтовых канавок режущим инструментом выполняется его поворотом на заданный угол. После первого прохода режущий инструмент регулируют на шаг, необходимый для следующего прохода. Достигнув за несколько проходов требуемой глубины, процесс заканчивают.
Режущий инструмент применяется при нарезке винтовых канавок в цилиндрических заготовках на нарезательном станке. Несмотря на то, что описан режущий инструмент, содержащий минимальное число режущих элементов, очевидно, что предложенное решение будет работать и в аналогичных по требованиям к режущим элементам конструкциях.
Предложенная конструкция исключает возможность самопроизвольного раскрепления резца и устраняет фактор поломки резца от вышеуказанных воздействий. На вышеприведенную конструкцию разработана конструкторская документация и выполнены промышленные испытания, которые показали соответствие требованиям производственного процесса.