Резец

Предлагаемая полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована на токарных станках при чистовой обработке резанием.
Резцы, аналогичные предлагаемому, известны. К ним относится, например, резец, разработанный А.С.Кондратьевым, защищенный Авторским свидетельством СССР №105940, кл. В23 В25/04. Он состоит из державки с режущим элементом, в которую ввинчивается или к которой приваривается шпилька, и навинчиваемых на шпильку гаек с резиновыми прокладками между ними. Гайки закручивают вручную так, чтобы прокладки несколько деформировались, но не сжимались полностью. Если в процессе точения заготовки на токарном станке возникают вынужденные колебания резца, то шпилька, гайки и прокладки, имея определенную частоту собственных колебаний, вынужденные колебания способны погасить. Частота собственных колебаний зависит от закручивания гаек, поэтому для эффективного гашения вынужденных колебаний резца его нужно настроить путем обеспечения определенной величины указанного закручивания. При конкретной настройке резец работает, гася вынужденные колебания в конкретном диапазоне, а поскольку вынужденные колебания в некотором диапазоне определяются условиями резания также в некотором диапазоне, то эффективность гашения вынужденных колебаний резца зависит от соответствия настройки резца условиям резания. При одних условиях резания резец работает более-менее эффективно при одной настройке, а при других – при другой настройке. Получается, что при изменении условий обработки (например, режимов резания) резец требует и изменения настройки.
Если резец-аналог настроен правильно, то обработанная этим резцом поверхность изделия получается более-менее высокого качества. Однако достичь требуемого высокого качества обработки даже с помощью описанного резца удается не всегда из-за того, что даже он не всегда эффективно гасит вынужденные колебания. Более эффективно это осуществляет и позволяет получить обработанную поверхность изделия более высокого качества резец, разработанный В.В.Роговым, Г.Г.Поздняковым и Л.Г.Терминасовой, и защищенный Патентом РФ №200977, кл. В23 В27/00. Данный резец, принятый нами за прототип предлагаемого, содержит державку с режущим элементом и стержень, соединенный с державкой со стороны режущего элемента и имеющий резьбовой конец. На этом конце с возможностью перемещения установлен груз. При этом в державке резца выполнена выборка, резец снабжен герметичной крышкой с клапаном одностороннего действия, закрывающей выборку, стержень расположен в выборке, а последняя вакуумирована.
При эксплуатации резца-прототипа вынужденные колебания гасятся более эффективно, поскольку энергия вынужденных колебаний резца полнее превращается в кинетическую энергию груза. Вместе с тем, резец-прототип не лишен и существенного недостатка. Он также, как и резец-аналог должен перенастраиваться при изменении условий обработки. Перенастройка же требует изменения положения груза на стержне, а для этого необходимо открывать герметичную крышку. После перенастройки резца ее нужно снова закрывать, а выборку, имеющуюся в державке, снова вакуумировать. Это влечет за собой усложнение и увеличение продолжительности перенастройки, что естественным образом вызывает у производственного персонала, использующего резец-прототип, желание перенастраивать его как можно реже. Но если условия обработки изделий на токарном станке меняются часто (а при обтачивании, например, фасонных деталей они меняются вообще непрерывно), то из-за редкой перенастройки резца ухудшается качество обработанной поверхности.
Отсюда возникает задача повышения качества обрабатываемой резцом поверхности изделия при изменении условий обработки в широких пределах.
Технически решение поставленной задачи с помощью предлагаемой полезной модели осуществляется путем автоматизации перенастройки резца с вакуумированной выборкой в державке без открывания герметичной крышки.
Конструктивно техническое решение реализуется за счет того, что резец, содержащий режущий элемент, закрепленный на державке с выполненными в ней вакуумированной выборкой и закрывающей выборку герметичной крышкой с клапаном одностороннего действия, снабженный расположенным в выборке стержнем, соединенным с державкой со стороны режущего элемента, и грузом, установленным на стержне с возможностью перемещения, отличается от прототипа тем, что он дополнительно снабжен клеммником, герметично установленным в крышке, стержень и груз выполнены образующими линейный шаговый двигатель (ЛШД), причем стержень выполнен в виде статора двигателя, а груз – в виде ротора (его еще называют «позиционером», «подвижной частью ЛШД» или его «подвижной головкой»), а ротор–позиционер соединен с клеммником.
На фиг.1 показана конструктивная схема предлагаемого токарного резца, на фиг.2 – ее сечение А-А.
Резец содержит режущий элемент 1, закрепленный на державке 2 с выполненной в ней вакуумированной выборкой 3. Выборка закрыта герметичной крышкой 4 с клапаном одностороннего действия 5. В выборке 3 со стороны режущего элемента 1 закреплен консольно стержень 6, выполненный в виде статора линейного шагового двигателя. На нем имеются прямоугольные поперечные зубцы 7, расположенные вдоль стержня 6 с равномерным шагом. С помощью корпуса 8, выполненного из диэлектрического материала, например, фторопласта, на стержне 6 установлен груз, выполненный в виде ротора-позиционера 9 (позиционера или подвижной головки) линейного шагового двигателя. Ротор имеет общеизвестную конструкцию. Он, в частности, состоит из двух П-образных электромагнитов, включающих в себя магнитопроводы 10 и обмотки управления. Магнитопроводы  подмагничиваются постоянным магнитом. Каждый магнитопровод имеет два полюса, выполненных с двумя зубцами. Шаг зубцов ротора и статора одинаков и равен некоторой величине τ. Зубцы полюсов одного магнитопровода смещены друг относительно друга на ½ τ , а сами магнитопроводы – на ¼ τ. Ротор-позиционер своими обмотками управления соединен с клеммником 11, установленным герметично в крышке 4 (соединительные провода на фиг.1 условно не показаны).
В зависимости от наличия и знака импульса, подаваемого извне  в обмотки управления через клеммник 11, максимум магнитного поля перемещается от полюса к полюсу магнитопроводов ротора (например в порядке а –в –с –d), и возникает сила F, перемещающая ротор-позиционер в положение, при котором против зубцов данного ротора находятся некоторые зубцы статора. В результате происходит перемещение ротора-позиционера шагами, равными ¼ τ. Таким образом, подавая соответствующие импульсы в обмотки управления ротора, его можно перемещать вдоль статора, меняя настройку резца. Герметичную крышку 4 при этом открывать не требуется, вакуум внутри державки 2 не нарушается и перенастройку можно производить как угодно часто, например, непрерывно, как это требуется при обработке фасонных деталей.
В итоге возникает технический результат предложения: повышение эффективности снижения (гашения) вынужденных колебаний резца в широком диапазоне условий обработки изделий и повышение качества поверхности обрабатываемых изделий также в широком диапазоне этих условий.