ФРЕЗА КОНЦЕВАЯ СОСТАВНАЯ ТВЁРДОСПЛАВНАЯ

Предлагаемое решение относится к области машиностроения, в частности к твердосплавному металлорежущему инструменту, предназначенному для обработки пазов, карманов, углублений в заготовках деталей, выполненных из труднообрабатываемых материалов, а именно для концевых фрез.
Известно решение [Барсов А.И. Технология инструментального производства. Учебник для машиностроительных техникумов. Издание 4 исправленное и дополненное, М.: Машиностроение, 1975 г. - 272 с.], в котором фреза выполнена составной, а именно режущая часть выполнена из твердого сплава, а хвостовик выполнен из конструкционной стали, обе части между собой соединены по торцу сваркой (допустимо пайкой). Недостатком такой конструкции фрезы является недостаточная надежность места соединения с позиций передачи значительных крутящих моментов при резании.
Известны также составные концевые твердосплавные фрезы [Патент РФ №154595 на полезную модель «Фреза составная с пояском и шлицем», Патент РФ №154593 на полезную модель «Фреза составная с центрирующим конусом и шлицевым соединением», Патент РФ №154594 на полезную модель «Фреза концевая составная с пояском и крестовым шлицем»], в которых место сочленения твердосплавной режущей части с хвостовиком выполнено в виде сопрягаемых между собой ответных поверхностей, имеющих ориентирующие поверхности (поясок, конус) и поверхности (шлиц, крестовый шлиц) для обеспечения возможности передачи значительных крутящих моментов при резании. Недостатком этих решений является высокая сложность изготовления мест сочленения.
Наиболее близким, по мнению заявителя, является решение [Патент РФ на полезную модель №154596 «Фреза составная с центрирующим конусом»], в котором твердосплавная режущая часть и сопрягаемый с ней хвостовик, выполненный из конструкционной стали, соединены посредством пайки по ответным сопрягаемым между собой коническим поверхностям, причем коническое отверстие выполнено в твердосплавной режущей части, а ответный ему конический выступ выполнен на хвостовике. Недостатком данной конструкции является высокая сложность изготовления мест сочленения, в том числе конического отверстия в твердосплавной режущей части фрезы, что влечет за собой увеличение стоимости фрезы.
Техническим результатом заявляемого решения является упрощение конструкции сочленения режущей части фрезы и хвостовика. Это достигается за счет того, что в твердосплавной части сопрягаемая поверхность выполнена как углубление в виде призмы, в хвостовике ответная призматическая поверхность выполнена в виде выступа, то есть режущая часть и хвостовик сопряжены между собой по своей оси призматическим сочленением.
Таким образом, заявляемый объект, как и прототип, включает в себя твердосплавную режущую часть и хвостовик, выполненный из конструкционной стали. Режущая часть и хвостовик имеют ответные сопрягаемые поверхности, а именно на режущей части в виде углубления, а на хвостовике - в виде выступа.
Однако заявляемый объект отличается тем, что ответные сопрягаемые поверхности выполнены в виде боковых поверхностей призм.
На фигуре 1 представлена принципиальная схема заявляемой фрезы. На фигуре 2 представлена схема твердосплавной режущей части. На фигуре 3 представлена схема хвостовика. На фигуре 4 представлена схема работы заявляемой фрезы.
Фреза устроена следующим образом. Твердосплавная (например, из инструментального твердого сплава марки ВК8) режущая часть 1 содержит непосредственно режущую часть 2 необходимой длины и сопрягаемую впоследствии с хвостовиком призматическую поверхность 3. В простейшем случае призматическая поверхность рассматривается как равносторонняя с углом β при вершине. Призматическая поверхность 3 выполнена в виде углубления необходимой длины. Диаметр режущей части фрезы может быть выбран исходя из конструктивных соображений. По мнению заявителя, решение может быть оправдано для диаметров от 3 до 20 мм. Вершина призмы выполнена с радиусом R. Хвостовик 4 (выполненный, например, из конструкционной стали марки 30ХГСА) необходимой длины содержит ответную призматическую поверхность 5, сопрягаемую с призматической поверхностью 3 в режущей части. Ее угол β аналогичен углу при вершине призматической поверхности режущей части. Вершина призмы выполнена с радиусом R, аналогичным радиусу в режущей части. Диаметр хвостовика несколько больше диаметра режущей части. Хвостовик 4 и режущую часть 2 ориентируют по отношению друг к другу в осевом направлении по призматическим поверхностям, нагревают, вводят припой, сжимают и дают остыть до комнатной температуры. Затем цилиндрический хвостовик шлифуют в размер режущей части, чем устраняют возможное отклонение от соосности хвостовика по отношению к режущей части при пайке.
При выбранном диаметре фрезы величина угла β при вершине призмы (т.е. протяженность боковых поверхностей призмы), величина радиуса R при вершине призмы решающего значения на заявляемый технический результат не имеют.
Фреза работает следующим образом. Фрезу устанавливают в шпиндель станка и зажимают. Вращающуюся фрезу осевым перемещением заглубляют на некоторую глубину h. Продольной подачей фрезу перемещают по требуемому контуру. При этом нормальная составляющая силы резания Pn оказывает изгибающее действие на корпус фрезы, а необходимый для осуществления резания крутящий момент М передается сопряженными между собой боковыми поверхностями призм режущей части 1 и хвостовика 4.
Заявленный технический результат достигается с точки зрения заявителя тем, что призматические поверхности изготовить и в хвостовике, и в режущей части проще, чем конусные поверхности в прототипе. Особенно сложно в прототипе изготовить конусное отверстие из-за его маленьких размеров. Для изготовления призматических поверхностей в заявляемом решении требуется лишь шлифовальный круг требуемого профиля и два формообразующих движения (вращение круга и его перемещение вдоль призмы). Именно из этих соображений в твердосплавной части сопрягаемая поверхность выполнена как углубление в виде призмы, в хвостовике ответная призматическая поверхность выполнена в виде выступа, то есть режущая часть 1 и хвостовик 4 сопряжены между собой по своей оси призматическим сочленением.
Таким образом, показано, что заявленный технический результат и конструкция предложенного технического решения взаимосвязаны, а технический результат достигнут.