РЕЗЕЦ С ПОВОРОТНОЙ ДЕРЖАВКОЙ

Техническое решение относится к механической обработке металлов резанием, в частности касается конструкции инструмента и может быть использовано для нарезания винтовых поверхностей, особенно винтовых поверхностей с большими углами подъема (многозаходных резьб, червяков и т.д.).
Известен резьбовой резец с поворотной державкой разработанный ВНИИ [Справочник технолога приборостроителя под ред. А.Н.Малова М.: Машгиз, 1962,988 с] который содержит:
- резец-вставку с цилиндрическим хвостовиком и лыской, закрепленный винтом в державке;
- державку - поворотную часть резьбового резца, служащую для установки резца-вставки на необходимый угол подъема, представляющую собой цилиндр, содержащий отверстия для установки и крепления резца-вставки с одной стороны и конический хвостовик (конус Морзе) для установки державки в корпусе резьбового резца с противоположной стороны, а также круговую шкалу для отсчета утла поворота державки относительно корпуса резьбового резца;
- корпус представляющий собой параллелепипед с коническим отверстием (конус Морзе) для установки державки и риски для фиксации по круговой шкале державки угла ее поворота относительно корпуса резца;
- винта, который через отверстие в корпусе резьбового резца закрепляет в нем державку, установленную на необходимый угол, затягивая конический хвостовик державки в коническое отверстие корпуса резьбового резца.
Недостатками аналога являются:
д
- сложность прямого использования на станках с ЧПУ, связанная с потребностью в специальном адаптере для крепления резца в резцовой головке станка с ЧПУ. Т.к. в общем случае конструкция крепления резцов в резцовых головках предполагает равенство высоты головки резца h и высоты державки h. В рассматриваемом инструменте это равенство не выдерживается. Использование же подкладных пластин, по аналогии с универсальными станками, ограничено высотой выреза резцовой головки (базового держателя).
- использование специальной системы крепления режущей части (резца-вставки) не соответствующей системе крепления режущих частей выпускаемых как отечественной, так и зарубежной промышленностью для работ рассматриваемого типа [ОАО «Кировоградский завод твердых сплавов» Новые сменные многогранные твердосплавные пластины, 2009, 8 с.]; [Токарный инструмент. Каталог фирмы Vargus, 2010, 182 с].
Также известен резьбовой резец с механическим креплением режущей сменной многогранной пластины (СМП) [Основной каталог Металлорежущий инструмент Sandvik Coromant. С 2900:129 RUS/01, АВ Sandvik Coromant, 2009, 1233 с], который содержит СМП, опорную пластину, а также державку, представляющую собой параллелепипед с гнездом для крепления СМП и опорной пластины, а также винтов, скрепляющего конструкцию воедино.
К недостаткам второго аналога относятся небольшой диапазон значений углов наклона резьбовой пластины (от -2° до+4° с шагом 1°), который регулируется заменой опорной пластины с углом наклона +1° (стандартная поставка) на опорную пластину с другим углом наклона, что ограничивает технологические возможности инструмента и исключает его использование при нарезании винтовых поверхностей с углом подъема больше 5°.
В качестве прототипа выбран резьбовой резец с поворотной державкой разработанный в Московском государственном технологическом университете «СТАНКИН» [Пат. РФ №60414, МГК В23В 29/00, Бюл. №3, 2007], состоящий из:
- режущей сменной многогранной пластины (СМП), закрепленной винтом в державке;
- державки - поворотной части резьбового резца, служащей для установки СМП на необходимый угол подъема, представляющей собой цилиндр, с гнездом для крепления СМП с одной стороны и цилиндрический хвостовик с резьбой для установки державки в корпусе резьбового резца с противоположной стороны, а также круговую шкалу для отсчета угла поворота державки относительно корпуса резьбового резца. На торце державки выполнены зубья рифления, которые, контактируя с зубьями корпуса, задают определенное положение СМП;
- корпуса представляющего собой параллелепипед с цилиндрическим отверстием для установки державки и риски для фиксации по круговой шкале державки угла ее поворота относительно корпуса. На торце корпуса выполнены зубья рифления;
- гайки, которая навинчивается на резьбовую часть цилиндрического хвостовика державки и служит для закрепления державки в корпусе;
- пружины, за счет упругой деформации которой создается постоянный поджим державки к корпусу при отжатии гайки.
д
д
Недостатками прототипа являются значительные трудности прямого использования на станке с ЧПУ, а также снижение жесткости технологической системы и увеличение времени на наладку станка. Возможны два варианта крепления прототипа в резцовой головке станка с ЧПУ. Первый вариант подразумевает использование специального адаптера (переходника) который позволит установить резец-прототип на оси центров станка. Такое решение увеличивает номенклатуру специальной технологической оснастки и массу, приходящуюся на одно гнездо резцовой головки. При этом также снижается жесткость технологической системы и увеличивается время наладки станка за счет времени затрачиваемого на установку специального адаптера. Установка резца-прототипа на оси центров станка по второму варианту осуществляется, по аналогии с универсальными станками, подкладыванием под резец, при его установке в резцовую головку (базовый держатель), стальной пластинки (подкладки) или, что хуже, набора пластинок. Однако ввиду того, что ось поворота державки относительно корпуса резца проходит на половине высоты тела корпуса (h/2), а также из-за ограничения по высоте выреза резцовой головки (базового держателя) такое решение обязывает использовать резец-прототип меньшего типоразмера т.к. в общем случае конструкция крепления резцов в резцовых головках (базовых держателях) предполагает равенство высоты головки резца h и высоты державки h. Как и в первом варианте, такое решение ведет к увеличению номенклатуры специальной технологической оснастки, снижению жесткости технологической системы, а также увеличению времени на наладку станка за счет времени затрачиваемого на подбор и установку подкладных пластинок.
Задачей технического решения является: расширение технологических возможностей инструмента (повышение жесткости технологической системы, снижение номенклатуры специальной технологической оснастки за счет исключения избыточных специальных элементов, снижение массы, приходящейся на одно гнездо резцовой головки, а также минимизация вспомогательного времени, затрачиваемого на наладку станка).
Поставленная задача решается благодаря тому, что в резце с поворотной державкой, содержащем корпус, державку со шкалой и закрепленную в державке с помощью винта режущую сменную многогранную пластину, предусмотрены следующие отличия: корпус изготовлен в виде ступенчатого цилиндра с лыской и рифлением на ней в хвостовой части, и нониусом в головной части, а ось поворота державки относительно корпуса пересекает ось шпинделя станка, совпадает с осью симметрии вершинной режущей кромки режущей сменной многогранной пластины и расположена в плоскости проходящей через вершину резца параллельно основной плоскости, кроме того, предложенный резец с поворотной державкой отличается тем, что в конструкцию инструмента введена опорная пластина, расположенная между режущей сменной многогранной пластиной и державкой, закрепленная в державке с помощью винта.
Техническая сущность предложенного технического решения поясняется чертежами, на которых на фиг.1 изображен вариант конструкции инструмента в сборе (вид главный) с местными разрезами, показывающими крепление СМП и опорной пластины к державке, а также державки к корпусу. На фиг.2 изображен вид сверху фиг.1.
Предложенный резец с поворотной державкой состоит из корпуса 1, в котором винтом 2 закреплена державка 3. В гнезде державки 3 специальным винтом 4 закреплена опорная пластина 5, на которой установлена и через специальный винт 4 закреплена винтом 6 режущая сменная многогранная пластина (СМП) 7.
Перечисленные выше элементы выполнены следующим образом:
- режущая сменная многогранная пластина (СМП) 7 имеет, как правило, форму треугольника, режущие вершины которого частично или полностью повторяют форму впадины нарезаемой винтовой поверхности, а также имеют необходимые для резания геометрические параметры (передние и задние углы). В центре СМП 7 выполнено отверстие тороидальной формы, через которое СМП 7 крепится не вы падающим винтом 6 с тороидальной головкой в гнезде державки 3 поверх опорной пластины 5 через внутреннюю резьбу специального винта 4 опорной пластины 5. СМП 7 изготавливают из инструментального материала, как правило, это металлокерамический твердый сплав, реже - быстрорежущая сталь;
- опорная пластина 5 - промежуточный элемент между СМП 7 и державкой 3, служащий для предохранения посадочного гнезда державки, повторяет форму СМП 7. Опорная пластина 5 предпочтительно изготавливается из твердого сплава или инструментальной стали 9ХС;
- державка 3 - поворотная часть резца, служащая для установки СМП 7 на необходимый угол. Представляет собой цилиндр, с гнездом для крепления СМП 7 и опорной пластины 5 с одной стороны, и конический хвостовик (конус Морзе) с резьбовым отверстием для установки державки 3 в корпусе 1 резца и крепления ее невьпадающим винтом 2 с противоположной стороны, а также круговую шкалу 8, которая взаимодействуя с нониусом 9, нанесенном на корпусе 1, служит для отсчета угла поворота державки 3 относительно корпуса резца 1. Державку 3 выполняют из конструкционной рессорно-пружинной стали марки 50ХФА или из конструкционной легированной стали марки 40Х;
- корпус 1, представляющий собой ступенчатый цилиндр с лыской, на поверхности которой выполнено рифление таким образом, что позволяет крепить корпус 1 в гнезде для осевого инструмента радиальной резцовой головки. Корпус 1 содержит коническое отверстие (конус Морзе) для установки державки 3 и нониус 9 для фиксации по круговой шкале 8 державки 3 угла ее поворота относительно корпуса 1. Материал корпуса 1 и державки 3 идентичны.
Работа с резцом с поворотной державкой осуществляется следующим образом: в гнездо державки 3 устанавливают опорную пластину 5 и закрепляют специальным винтом 4 для опорной пластины 5. Поверх опорной пластины 5 в гнездо державки 3 устанавливают СМП 7, которую закрепляют винтом 6. Далее устанавливают резец на необходимый угол γ, для чего ослабляют винт 2, осевого перемещения державки 3 и поворачивают державку 3 относительно корпуса 1 на угол γ, который определяют при помощи шкалы 8, нанесенной на державке 3 и нониуса 9 нанесенного на корпус 1 инструмента. Далее инструмент устанавливают на станок с ЧПУ, оснащенный радиальной резцовой головкой, в гнездо, предназначенное для осевого инструмента. После чего осуществляют обработку заготовки по программе.
Предложенное техническое решение позволяет существенно расширить технологические возможности инструмента. В частности: повысить жесткость технологической системы за счет исключения избыточных элементов, при использования резца на станках с ЧПУ, оснащенных радиальными резцовыми головками, что позволит при прочих равных условиях повысить режимы резания по сравнению с прототипом, что в свою очередь ведет к сокращению основного времени формообразования винтовых поверхностей. Также предложенный резец с поворотной державкой за счет использования системы крепления для осевого инструмента позволит минимизировать время наладки станка, исключив затраты времени на установку дополнительных специальных адаптеров или необходимость подбора и установки необходимого количества (высоты) подкладных пластин. Предложенная конструкция позволяет бесступенчато устанавливать угол наклона державки относительно корпуса с высокой точностью, заданной нониусом.