Фреза торцевая для обработки титановых сплавов и труднообрабатываемых сталей

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к конструкциям металлорежущих инструментов, в частности фрез.
Уровень техники
Известна фреза (Авторское свидетельство  № 396191  опубл. 29.08.1973г.) с регулируемым углом наклона режущих зубьев, ее режущие зубья выполнены в виде консольных лепестков цанги, взаимодействующих своими свободными концами с соответствующими наклонными пазами, выполненными на втулке. Фреза состоит из корпуса и оправки, на которой установлены движущаяся возвратно-поступательно втулка с механизмом перемещения и режущая часть. Такая конструкция фрезы обеспечивает точные малые перемещения режущих зубьев в процессе работы.
Недостатком известной фрезы является образование на обрабатываемой поверхности наклепанного слоя за счет высокого трения при снятии стружки минимальной толщины. Кроме того, возникает необходимость регулировки угла наклона режущих зубьев вручную, увеличение времени для наладки, а также низкая виброустойчивость конструкции.
Также известна фреза концевая для обработки титановых сплавов (Патент RU 2601525 опубл. 10.11. 2016 г.), которая выполнена с торцевыми зубьями и, расположенными на периферийной поверхности рабочей части, винтовыми зубьями. Каждый зуб имеет волнообразную режущую кромку на пересечении передней и задней поверхностей, при этом каждая режущая кромка имеет начальный участок от вершины зуба на торцовой плоскости, при этом торцевые и винтовые зубья соединены фаской, каждая волнообразная кромка смещена от торцовой плоскости фрезы на различную величину, определяемую длиной начального участка. Волнообразные режущие кромки имеют переменные передние, задние углы, углы наклона режущей кромки в плоскости схода стружки от предыдущего зуба к последующему зубу в связи с тем, что каждая волнообразная режущая кромка смещена от торцовой плоскости фрезы на различную величину, определяемую длиной начального участка,  и имеет периодичность волны, включающую n периодов, величина которых увеличивается в направлении от торцовой плоскости фрезы и соотносится между собой по следующей зависимости: Т1 < T2 <Tn.
Недостатком данной фрезы также является наличие высоко наклепанного слоя. Кроме того, при работе с твердыми материалами режущий инструмент работает при низких скоростях подачи, а, следовательно, с низкими скоростями удаления материала, также необходимо использовать дополнительное оборудование, так как фреза несборная и требует переточки режущих частей.
f
m
Ближайшим аналогом является фреза (Патент RU 2666810 опубл. 12.09.2018). Фреза содержит корпус, в котором выполнено, по меньшей мере, одно гнездо под пластину, образованное в переходе между передним торцом и наружной поверхностью фрезы и в котором закреплена режущая пластина. Пластина содержит верхнюю сторону, образующую верхнюю плоскость протяженности, режущую кромку, продолжающуюся вокруг периферии верхней стороны, и нижнюю сторону, образующую нижнюю плоскость протяженности и обращенную к нижней опорной поверхности гнезда под пластину. Центральная ось продолжается перпендикулярно через верхнюю и нижнюю плоскости протяженности. Фреза выполнена так, что участок главной режущей кромки расположен под углом в плане k меньшим, чем 80°, и так, что верхняя плоскость протяженности расположена под радиальным углом при вершине -60°≤γ≤-25° и осевым углом при вершине -20°≤γ≤0°, при этом угол наклона λ участка главной режущей кромки находится в диапазоне 15°≤λ≤50°.
Недостатком этого технического решения являются значительные габаритные размеры пластины относительно габаритов самой фрезы, у всех гнезд одинаковая геометрия на каждом зубе, что понижает виброустойчивость. Сложная ориентация пластин в корпусе увеличивает трудоемкость при изготовлении.
Сущность полезной модели
Задачей полезной модели является создание фрезы торцевой, имеющей оптимизированную конструкцию, обеспечивающую высокую производительность обработки, в том числе титановых сплавов.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение   стойкости и виброустойчивости за счет уменьшения глубины напряженного-деформированного («наклепанного») слоя обрабатываемой поверхности.
Заявленный технический результат достигается тем, что используют фрезу торцевую для обработки титановых сплавов и труднообрабатываемых сталей согласно настоящей полезной модели. Фрезу торцевую выполняют в виде корпуса, имеющего рабочую часть с торцевыми зубьями. В корпусе выполнены гнезда под пластину. Новым является то, что  торцевые зубья разделены стружечными канавками,  участок главной режущей кромки расположен под углом в плане, равным 45°, при этом верхняя плоскость пластины расположена под радиальным углом при вершине 0°,  а торцевые зубья смещены друг относительно друга в осевом направлении в шахматном порядке, при этом осевой угол при вершине первого из пары торцевых зубьев равен 8°, осевой угол при вершине второго торцевого зуба из пары торцевых зубьев равен -8°.
Краткое описание чертежей:
на фиг. 1 представлен общий вид фрезы;
на фиг. 2 – вид фрезы сбоку;
на фиг. 3 представлен вид А, рабочий торец фрезы;
на фиг. 4 представлен   вид  Б,  расположение пластины в осевом направлении с углом, равным 8°;
на фиг. 5 представлен вид Г, расположение пластины в осевом направлении с углом, равным -8°;
на фиг. 6 представлен вид В посадочного гнезда пластины.
Осуществление полезной модели
рад
ос
ос
Корпус 1 фрезы состоит из рабочей части, включающей торцевые зубья 2, разделенные стружечными канавками 3, и заднего торца 4 (фиг.2). В корпусе 1 выполнены гнезда 5 под пластину, образованные вырезом прямоугольной формы, совпадающие по размеру с устанавливаемыми в нее пластинами 6 и имеющие резьбовые отверстия 7  для крепежного винта.  Участок главной режущей кромки  торцевого зуба 3 расположен под углом в плане 45°  так, что верхняя плоскость пластины расположена под радиальным углом γ при вершине,  равным 0°.  Пластина 6 расположена в осевом направлении с углом γ (фиг.3)  при вершине одного из пары зубьев, равным 8° (фиг.4), осевой угол при вершине второго зуба из пары γ составляет -8° (фиг.5).  Угол λ наклона главной режущей кромки торцевого зуба 3 с осевым углом, равным 8°, равен  5,67° - 6,66°, а зуба с осевым углом, равным -8°, равен  минус 5,67°  -  минус 6,66°.
За счет того, что у каждого следующего зуба разные углы наклона λ и, соответственно, разное направление результирующей силы резания Pxyz, работа осуществляется по менее наклёпанному слою.
Применение предложенной полезной модели существенно снижает вибрацию системы «Деталь-Инструмент-Приспособление-Станок», что напрямую влияет как на качество обработанной поверхности, так и на стойкость режущей кромки торцевой фрезы.
Заявляемая полезная модель обладает ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков. Наличие новых отличительных существенных признаков свидетельствует о соответствии заявляемой полезной модели критерию патентоспособности «новизна».
Заявляемая полезная модель может быть выполнена из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о соответствии заявляемой полезной модели критерию патентоспособности «промышленная применимость».