Составной резец с устройством крепления на исполнительном органе машины
COMPOSITE CUTTER WITH MOUNTING DEVICE ON OPERATING MEMBER OF MACHINE

Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к горнодобывающей и строительной отраслям. Оно может быть использовано для разрушения горных пород, минеральных и искусственных материалов с широким диапазоном крепости и абразивности.
Известно устройство, представляющее собой цельный тангенциальный поворотный резец (патент US 3499685, опубл. 10.03.1970), который содержит державку цилиндрической формы и головную рабочую часть цилиндроконической формы с твердосплавной вставкой на переднем торце.
Известное устройство обладает следующим недостатком: в процессе эксплуатации твердосплавная вставка и головная часть резца подвергаются значительному абразивному износу, что обусловливает выход резца из строя. В то же время державка резца остается практически неизношенной. Замена всего резца целиком является экономически нерациональной операцией в связи с дороговизной металла - закаленной легированной стали.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство, представляющее собой составной резец, устанавливаемый в жестко закрепленный на исполнительном органе машины резцедержатель (патент RU 2448247, опубл. 20.04.2012). Составной резец для горных машин включает сменную рабочую головку, оканчивающуюся закрепленной в ней твердосплавной вставкой, и державку. Державка представляет собой тело вращения и выполнена ступенчатой формы с тремя цилиндрическими участками: хвостовым, промежуточным и передним. В хвостовой части державки имеется кольцевая проточка для размещения в ней стопорного кольца, при помощи которого резец закрепляется в резцедержателе. На боковой поверхности передней части державки выполнены радиально расположенные выступы. Сменная рабочая головка также представляет собой тело вращения и может иметь любую известную для нее в практике геометрическую форму. В задней торцевой поверхности рабочей головки выполнено цилиндрическое углубление, в конце которого имеется кольцевая канавка. В соответствии с количеством и расположением радиальных выступов державки в углублении головки резца изготовлены продольные пазы. Данное устройство выбрано в качестве прототипа.
Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого устройства, - составной резец, включающий державку ступенчатой формы с тремя участками: хвостовым, промежуточным и передним, и сменную рабочую головку, армированную твердосплавной вставкой и закрепленную на державке посредством разъемного соединения; резец устанавливается в жестко закрепленный на исполнительном органе машины резцедержатель и фиксируется при помощи стопорного кольца, размещенного в кольцевой проточке в хвостовой части державки.
Недостатком устройства, принятого за прототип, является локальный износ сменной рабочей головки в области установки армирующей твердосплавной вставки, что приводит к выламыванию и потере твердосплавной вставки и выходу из строя сменной рабочей головки.
Техническим результатом изобретения является повышение наработки и уменьшение удельного расхода резцов при разрушении горных пород, минеральных и искусственных материалов.
Технический результат достигается тем, что в известном устройстве, состоящем из державки, имеющей хвостовую, промежуточную с поперечным сечением в виде многоугольника и переднюю части, установленной с возможностью фиксации ее положения в сквозном отверстии корпуса резцедержателя, жестко закрепленного на исполнительном органе машины, сменной рабочей головки, армированной твердосплавной вставкой и закрепленной на передней части державки посредством разъемного соединения, в соответствии с изобретением сменная рабочая головка резца выполнена в виде тетраэдра, каждая вершина которого армирована твердосплавной вставкой, а в каждой грани выполнены глухие отверстия под разъемные соединения с державкой резца, при этом фиксация положения резца в резцедержателе осуществлена посредством упора, как минимум, одного стопорного винта в одну из плоских граней промежуточной части державки и, как минимум, одного упора для рабочей головки, выполненного в передней части резцедержателя.
Признаки заявляемого устройства, отличные от прототипа - резец выполнен со сменной рабочей головкой в виде тетраэдра, каждая вершина которого армирована твердосплавной вставкой, а в каждой грани выполнены глухие отверстия под разъемные соединения с державкой резца, при этом фиксация положения резца в резцедержателе осуществлена посредством упора, как минимум, одного стопорного винта в одну из плоских граней промежуточной части державки и, как минимум, одного упора для рабочей головки, выполненного в передней части резцедержателя.
Выполнение сменной рабочей головки в виде тетраэдра, каждая вершина которого армирована твердосплавной вставкой, обеспечивает повышение наработки сменной рабочей головки, так как разрушение массива возможно осуществлять тремя гранями каждой из четырех армирующих твердосплавных вставок, последовательно изменяя положение головки в резцедержателе и на державке.
Выполнение в каждой грани сменной рабочей головки глухого отверстия под разъемное соединение обеспечивает изменение положения сменной рабочей головки при соединении с державкой, что позволяет разрушать массив каждой из четырех армирующих твердосплавных вставок, последовательно изменяя положение головки на державке.
Использование стопорного винта и упора, выполненного в передней части резцедержателя, обеспечивает фиксацию державки и сменной рабочей головки от проворота и, как следствие, обеспечивает заданную ориентацию сменной рабочей головки, предотвращает разъединение державки и сменной рабочей головки резца. Выполнение резца неповоротным упрощает конструкцию и снижает износ резцедержателя, так как трение между неподвижной державкой составного резца и внутренней поверхностью сквозного отверстия резцедержателя практически отсутствует.
Предлагаемое устройство иллюстрируется схемами, представленными на фиг. 1-5.
На фиг. 1 показана изометрическая проекция составного резца с устройством крепления на исполнительном органе горной машины.
На фиг. 2 показан разрез составного резца с устройством крепления на исполнительном органе горной машины.
На фиг. 3 показан эскизный чертеж державки ступенчатой формы.
На фиг. 4 показана изометрическая проекция составного резца в частично разобранном виде.
На фиг. 5 показана изометрическая проекция резцедержателя.
Составной резец с устройством крепления на исполнительном органе машины (фиг. 1-5) включает в себя сменную рабочую головку 1 и державку 2. Рабочая головка выполнена в форме тетраэдра, каждая вершина которого имеет армирующую твердосплавную вставку 3. В каждой из граней сменной рабочей головки выполнены глухие отверстия 4 под разъемные соединения, например, резьбовые. Державка 2 устанавливается в одно из отверстий 4, в остальные отверстия устанавливаются заглушки 5, например, резьбовые пробки. При этом резьбы, выполненные на передней части державки 2 и заглушках 5 должны быть одинаковы.
Державка 2 (фиг. 3) представляет собой цилиндрическое тело ступенчатой формы с тремя участками: передним 6, промежуточным 7 и хвостовым 8. На переднем участке 6 державки 2 выполнен крепеж разъемного соединения 9, например, резьба. Промежуточный участок 7 державки 2 имеет в сечении многоугольник 10. Хвостовой участок 8 державки 2 снабжен проточкой 11 для установки стопорного кольца 12.
Резцедержатель 13 (фиг. 1, 2, 5) жестко крепится на исполнительном органе машины (не показан на рисунках). В резцедержателе выполнены сквозное отверстие 14 (для установки державки 2 собранного составного резца) и как минимум одно глухое резьбовое отверстие 15 для установки стопорного винта 16. Стопорный винт 16 выполнен таким образом, что нижним торцом упирается в грань многоугольника 10 промежуточного участка державки 2 и фиксирует ее от проворота относительно своей оси.
На передней поверхности резцедержателя 13 выполнен, как минимум один упор 17, фиксирующий от проворота рабочую головку 1. Упор может быть выполнен произвольной формы, например V-образным (фиг. 5).
Работа устройства осуществляется следующим образом. Сменная рабочая головка 1 соединяется с державкой 2. В свободные отверстия 4 на гранях рабочей головки 1 устанавливаются заглушки 5. Резец в сборе устанавливается в отверстие 14 резцедержателя 13, жестко закрепленного на исполнительном органе горной машины. Составной резец фиксируется в резцедержателе посредством стопорного кольца 12, устанавливаемого в проточку 11 хвостового участка 8 державки 2, и стопорного винта 16, вкрученного в резьбовое отверстие 15 и упирающегося нижним торцом в одну из плоских граней промежуточного участка 7 державки 2, а также посредством упоров 17, фиксирующих от проворота рабочую головку составного резца.
При контакте собранного устройства с разрушаемым материалам рабочая головка 1 воздействует на разрушаемый материал острым ребром армирующей твердосплавной вставки 3. Процесс механического разрушения твердой среды сопровождается износом армирующей твердосплавной вставки 3 и затуплением ребра, направленного по траектории реза. При наступлении существенного износа острого ребра армирующей твердосплавной вставки 3, исполнительный орган машины останавливают. Стопорное кольцо 12 вынимают из проточки 11 хвостового участка 8 державки 2. Стопорный винт 16 выкручивают из резьбового отверстия 15 на величину, обеспечивающую свободный выход державки 2 из отверстия 14. Собранный резец вынимается из отверстия 14 резцедержателя 13, и устанавливается обратно в отверстие 14 таким образом, что в направлении траектории реза оказывается ориентированным неизношенное острое ребро армирующей твердосплавной вставки 3 рабочей головки 1. После чего производят фиксацию положения резца в резцедержателе.
В случае износа всех ребер или потери твердосплавной вставки 3 рабочей головки 1 составной резец вынимают из резцедержателя 13 описанным выше способом. Рабочую головку 1 отсоединяют от державки 2. Одно из отверстий 4 на гранях рабочей головки 1 освобождают от заглушки 5. Державку 2 устанавливают в освобожденное от заглушки 5 отверстие 4, а заглушку 5 устанавливают в отверстие, освобожденное от державки 2. Таким образом, на вершине рабочей головки 1 составного резца оказывается неизношенная твердосплавная вставка 3. Собранный резец устанавливают в резцедержатель 13, фиксируют и продолжают работу по разрушению материала.
Таким образом, заявляемое устройство обеспечивает увеличение наработки и уменьшение удельного расхода резцов при разрушении горных пород, минеральных и искусственных материалов.