КОМБИНИРОВАННАЯ КОНЦЕВАЯ ФРЕЗА ПОВЫШЕННОЙ СТОЙКОСТИ

Область техники, к которой относится полезная модель.
Полезная модель относится к режущим инструментам по металлообработке, в частности к концевым фрезам для обработки плоскостей, пазов, уступов при изготовлении деталей машин.
Уровень техники.
Известна концевая фреза с напаянными твердосплавными прямолинейными режущими пластинами (лезвиями), изготавливаемая по техническим условиям ТУ2-085-591-77, содержащая хвостовик и цилиндрическую режущая часть, включающую затылки, опирающиеся на них зубья с напаянными прямолинейными боковыми режущими лезвиями, расположенными на цилиндрической поверхности, и торцовыми режущими лезвиями, каждое из которых наклонено под углом к прямолинейному боковому режущему лезвию, причем вершина каждого зуба образована на пересечении прямолинейного бокового режущего лезвия с торцовым режущим лезвием, а вершины всех зубьев лежат в торцовой плоскости, перпендикулярной оси цилиндрической поверхности.
Недостатком этой фрезы является неиспользованный резерв по увеличению стойкости из-за неравномерного износа боковых и торцовых режущих лезвий, так как торцовые режущие лезвия изнашиваются в 2 раза быстрее и определяют стойкость фрезы в целом быстрее и определяют стойкость фрезы в целом.
Это недостаток устранен в концевой фрезе Патент на полезную модель 125502 B23C 5/10 19.08.2012. РФ. В этой полезной модели выполнены по крайней мере два дополнительных зуба меньшей высоты с косыми боковыми режущими лезвиями, каждое из которых наклонено под углом к оси цилиндрической поверхности и расположено на цилиндрической поверхности, и торцовыми режущими лезвиями, каждое из которых наклонено под углом к косому боковому режущему лезвию, причем вершина каждого дополнительного зуба образована на пересечении косого бокового режущего лезвия с торцовым режущим лезвием, а вершины всех дополнительных зубьев лежат в торцовой плоскости, перпендикулярной оси цилиндрической поверхности.
То есть в этой полезной модели в торцовой плоскости фрезы установлены дополнительные зубья, которые выполняют определенный объем работы резания в наиболее изнашиваемой, торцовой зоне резания, делая примерно равностойкими боковые и торцовые режущие лезвия. То есть стойкость фрезы в целом до переточки значительно увеличивается.
Концевая фреза 125502 B23C 5/10 19.08.2012. РФ является прототипом предлагаемой полезной модели.
Концевая фреза полезная модель 125502 B23C 5/10 19.08.2012. РФ имеет, как прототип, существенный недостаток, состоящий в следующем. Металлорежущий инструмент (в отличие от машинных деталей, где лимитирует износ и усталостная долговечность) должен иметь определенную стойкость режущих лезвий зубьев и при их затуплении зубья должны перетачиваться. Стойкость инструмента является важнейшим эксплуатационным параметром инструмента. Например, стандартная концевая фреза до затупления может работать примерно 1 час, после чего перетачивается; число переточек примерно равно 15. Переточка стандартных фрез осуществляется тарельчатыми шлифовальными кругами на автоматических станках с определенными нормативами по резанию. Переточка инструмента не должна занимать много станочного машинного времени, иначе снижается экономическая эффективность инструмента.
Недостаток концевой фрезы полезной модели 125502 B23C 5/10 19.08.2012 РФ состоит в том, косые зубья в торцовой плоскости фрезы находятся под определенным углом к прямым зубьям и при переточке косых зубьев тарельчатый шлифовальный круг, который как правило имеет большой диаметр и большие разбеги холостого хода, врезается в прямые зубья. А это недопустимо, так как ведет к повреждению прямых зубьев. Поэтому переточка косых зубьев в прототипе должна вестись небольшими по диаметру шлифовальными головками, а это снижает производительность заточного станка и уменьшает экономическую эффективность самого режущего инструмента. Устранение этого недостатка конструктивными способами осуществлено в предлагаемой полезной модели.
Аналогом полезной модели является изобретение RU 2392095 C1 Концевая фреза. Сущность этого изобретения состоит в том, что дополнительно к имеющимся зубьям с боковыми цилиндрическими режущими лезвиями и торцовыми режущими лезвиями, пересечением которых являются вершины зубьев, находящиеся на боковой поверхности фрезы, выполнены два дополнительных торцовых режущих лезвия. Эти дополнительные торцовые лезвия короткие и поэтому не соприкасаются с боковой цилиндрической поверхностью фрезы. Цель этого изобретения состоит в возможности врезания фрезы в осевом направлении, что важно при фрезеровании шпоночных пазов.
Известно также изобретение RU 23943670 C1 Концевая фреза, обладающая жесткостью на кручение. Сущность этого изобретения состоит в создании профиля зуба фрезы, имеющего увеличенные стружечные канавки для выброса (отвода) стружки с целью облегчения работы фрезы и обеспечения повышенной жесткости.
Известна также концевая фреза с напаянными твердосплавными винтовыми пластинами ГОСТ 20538-75. Винтовые зубья этой фрезы расположены на цилиндрической поверхности, которую включает в себя режущая часть фрезы.
Известна также концевая фреза с коронками из твердого сплава ГОСТ 87620-69 с косыми зубьями. Косые зубья этой фрезы расположены на цилиндрической поверхности, которую включает в себя режущая часть фрезы.
РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Предлагаемая полезная модель «Комбинированная концевая фреза повышенной стойкости» имеет цель устранение недостатка, состоящего в недостаточном выборе резерва по увеличения экономической, технологической и эксплуатационной целесообразности концевых фрез, имеющих разнонаправленные дополнительные, специальные режущие лезвия (зубья) у торцовой плоскости фрезы; например в концевой фрезе Полезная модель №125502 В23С 5/10 19.08.2012. РФ.
Эта целесообразность достигается конструктивными приемами, сущность которых состоит в том, что вместо конструкции цельной фрезы конструктивно имеет место две части фрезы. Одна часть фрезы основная, а другая часть фрезы содержит торцовую часть, обязательно включающая дополнительные, специальные режущие лезвия (зубья) с учетом совместной работы всех зубьев, а также, например, те элементы, к которым они крепятся.
Металлорежущий инструмент (в отличие от машинных деталей, где лимитирует износ и усталостная долговечность) должен иметь определенную стойкость режущих лезвий зубьев и при их затуплении зубья должны перетачиваться. Стойкость инструмента является важнейшим эксплуатационным параметром инструмента. Например, стандартная концевая фреза до затупления может работать примерно 1 час, после чего перетачивается; число переточек примерно равно 15. Переточка стандартных фрез осуществляется тарельчатыми шлифовальными кругами на автоматических станках с определенными нормативами по резанию. Переточка инструмента не должна занимать много станочного машинного времени, иначе снижается экономическая эффективность инструмента.
Недостаток концевой фрезы полезной модели №125502 В23С 5/10 19.08.2012 РФ состоит в том, косые зубья в торцовой плоскости фрезы находятся под определенным углом к прямым зубьям и при переточке косых зубьев тарельчатый шлифовальный круг, который как правило имеет большой диаметр и большие разбеги холостого хода, врезается в прямые зубья. А это недопустимо, так как ведет к повреждению прямых зубьев. Поэтому переточка косых зубьев должна вестись небольшими по диаметру шлифовальными головками, а это снижает производительность заточного станка и уменьшает экономическую эффективность самого режущего инструмента.
Устранение этого недостатка конструктивными способами осуществлено в предлагаемой полезной модели.
Предлагаемая полезная модель решает задачу следующим образом. Концевая фреза, содержащая хвостовик и тело с прямыми и косыми зубьями и затылками, тело фрезы выполнено из торцовой и основной частей, механически соединенных между собой посредством штифтов и винта с образованием между частями зазора величиной h, равной 1 мм, выполняющего роль стружкоразделительной канавки, причем основная часть тела содержит прямые зубья и затылки, а торцовая часть тела содержит затылки и косые зубья, высота которых равна ее высоте, и прямые зубья с высотой меньше высоты косых зубьев на величину h.
При затуплении зубьев торцовая часть фрезы снимается и перетачивается отдельно от основной (остальной) части фрезы и затем снова устанавливается. При равенстве стойкости всех зубьев (когда число косых зубьев равно числу прямых зубьев) торцовая часть фрезы снимается, затем зубья торцовой части фрезы и зубья основной (остальной) части фрезы перетачиваются раздельно, независимо друг от друга и снова комбинированная фреза собирается; при этом после переточки диаметр фрезы D торцовой части и основной части фрезы должен быть одинаковый.
Между твердосплавными пластинами торцовой части фрезы и основной части фрезы должен быть зазор величиной h. Если зазора не будет и твердосплавные пластины будут контактировыать, то ввиду неизбежной (хотя и незначительной) деформации механического соединения (штифтов и винта) под действием механических и тепловых нагрузок будет иметь место скалывание контактируемых участков пластин, так как твердый сплав имеет небольшой запас прочности по условию хрупкового скалывания.
Зазор величиной h при эксплуатации выполняет роль стружкоразделительной канавки. Стружкоразделительные канавки часто используются в металлорежущих инструментах в самых различных модификациях. Например, в А.с. 1537414 В23С 5/10 21 12 87. СССР. Применяются стружкоразделительные канавки, боковые поверхности которых выполняются по кривой третьего порядка. Но применение стружкоразделительных канавок должно должно быть технически и технологически обосновано, так как эти канавки после затупления зубьев требуют правки, а это дополнительные технологические работы. В предлагаемой полезной модели комбинированная концевая фреза имеет стружкоразделительную канавку вследствии изменения конструкции торцовой части для обеспечения работоспособности комбинированной фрезы. Стружкоразделительная канавки уменьшает силы резания и улучшает стружкоотвод, что важно при обработке менее твердых и вязких сталей (сталь 20, сталь 30). При обработке твердых сталей (например, стали 20Х2Н4А) эффект от стружкоразделительной канавки в данной фрезе незначителен. Но здесь следует обратить внимание на следующее важное обстоятельство. Применение концевых фрез сосредоточено в основном на станках с ЧПУ. А на этих станках одной фрезой может обрабатываться несколько деталей, которые имеют разную твердость и вязкость; разная твердость и вязкость может быть и при обработке различных поверхностей одной детали..
Стружкоразделительная канавки в предлагаемой полезной модели нестандартная, так как имеет глубину на всю толщину твердосплавной пластины, а стандартная стружкоразделительная канавка имеет глубину примерно от 2 мм до 5 мм.
Нестандартной конструкции стружкоразделительная канавка является важнейшим параметром комбинированной концевой фрезы
Ширина нестружкоразделительной канавки примерно равна 1 мм, то есть должна гарантировать отсутствие соприкосновение твердосплавной пластины торцовой части фрезы с твердосплавной пластиной остальной части фрезы.
В комбинированной концевой фрезе предлагаемой полезной модели конструктивно взаимосвязаны стружкоразделительная канавка в торцовой части фрезы и механическое крепление торцовой части к основной части фрезы. Механическое крепление состоит из штифтов и винта; это разъемное крепление (в отличие, например, от сварочного, паяного или клеевого соединения) и элементы этого крепления имеют деформацию. Деформацию имеют любые элементы механических креплений: шпоночные, клиновые и т.д. Предпочтение отдано механическому соединению из штифтов и винта, как более технологичному для соединения двух разборных поверхностей; то есть торцовая часть при разборном соединении может быть заменена на другую с другим числом косых зубьев.
Введение нестандартной стружкоразделительной канавки в сочетании с механическим креплением и введение самой конструкции заменяемой торцовой части фрезы есть существенный признак полезной модели.
Объективно проявляющийся технический результат состоит в увеличении эксплуатационного показателя фрезы в результате совершенствования переточки зубьев, связанной с изменением конструкции фрезы, то есть применением комбинированной конструкции фрезы.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Концевая фреза (фиг. 1-6), содержащая хвостовик 1 и тело 2 с прямыми 3 и косыми 4 зубьями и затылками 5, тело 2 фрезы выполнено из торцовой 6 и основной 7 частей, механически соединенных между собой посредством штифтов 8 и винта 9 образованием между частями зазора величиной h, равной 1 мм, выполняющего роль стружкоразделительной канавки, причем основная часть 7 тела 2 содержит прямые 10 зубья и затылки 11, а торцовая часть 6 тела 2 содержит затылки 12 и косые зубья 4, высота которых равна ее высоте, и прямые зубья 13 с высотой меньше высоты косых зубьев 4 на величину h.
В предлагаемой полезной модели комбинированная концевая фреза имеет стружкоразделительную канавку шириной h вследствии изменения конструкции торцовой части для обеспечения работоспособности комбинированной фрезы. Стружкоразделительная канавки уменьшает силы резания и улучшает стружкоотвод, что важно при обработке менее твердых и вязких сталей (сталь 20, сталь 30). При обработке твердых сталей (например, стали 20Х2Н4А) эффект от стружкоразделительной канавки в данной фрезе незначителен. Но здесь следует обратить внимание на следующее важное обстоятельство. Применение концевых фрез сосредоточено в основном на станках с ЧПУ. А на этих станках одной фрезой может обрабатываться несколько деталей, которые имеют разную твердость и вязкость; разная твердость и вязкость может быть и при обработке различных поверхностей одной детали, причем торцовая часть фрезы находится в работе более часто.
При фрезеровании комбинированная концевая фреза работает в обычном для концевых фрез режиме до затуплении зубьев.
При затуплении зубьев торцовая часть фрезы снимается и перетачивается отдельно от основной (остальной) части фрезы и затем снова устанавливается. При равенстве стойкости всех зубьев торцовая часть фрезы снимается, затем зубья торцовой части фрезы и зубья основной (остальной) части фрезы перетачиваются раздельно, независимо друг от друга и снова комбинированная фреза собирается; при этом после переточки диаметр фрезы D торцовой части и основной части фрезы должен быть одинаковый.
Переточка зубьев в комбинированной концевой фрезе осуществляется высокопроизводительными тарельчатыми кругами на обычных заточных серийных станках, которые применяются для переточке стандартных фрез. Во фрезе №125502 В23С 5/10 переточка осуществляется специальными шлифовальными головками по специальной программе для станков с ЧПУ, что снижает производительность и в конечном счете влияет на рентабельность применения инструмента.
Изготовление комбинированной концевой фрезы не представляет никаких технологических трудностей при центрировании и установке штифтовых соединений и крепежного винта соприкасаемых поверхностей, После переточки диаметр D торцовой части и остальной (основной) части фрезы должен быть одинаковый; сначало перетачиваются зубья основной части фрезы и замеряется после переточки величина наружного наружный диаметра D, а затем перетачиваются зубья торцовой части до получения такого же лиаметра D.
Для опытных работ с целью получения и анализа параметров комбинированной концевой фрезы эта фреза может быть получена из прототипа. Абразивным кругом отрезается торцовая часть фрезы на высоте косых зубьев и затем (после уменьшения высоты прямых зубьев абразивным инструментом) стыкуется к основной части фрезы посредством штифтов и винта. Стыковка производится по телу фрезы, имеющая материал сталь 30 или сталь 40Х. Здесь даже не требуется твердосплавного инструмента сверл, разверток,мечиков, а можно обойтись менее дорогим инструментом из быстрорежущей стали Р9 или Р18.
При производстве предлагаемой комбинированной концевой фрезы в цеховых условиях эта фреза является серьезным конкурентом фрезы №125502, а во многих случаях она является предпочтительней по условию улучшения эксплуатационных параметров.