СБОРНАЯ КОНЦЕВАЯ ФРЕЗА
ASSEMBLED END CUTTER

Изобретение относится к металлообработке труднообрабатываемых сталей и сплавов, а конкретнее к проектированию и изготовлению сборных концевых цилиндрических фрез с механическим креплением сменных дисковых цельнотвердосплавных рабочих элементов.
Известны цельные обдирочные концевые фрезы с коническим хвостовиком, содержащие рабочую часть, на периферии которых выполнены стружкоразделительные канавки, расположенные в шахматном порядке (см. Ординарцев И.А. и др. Справочник инструментальщика, 1987, стр. 329).
Недостатком данных фрез является повышенная трудоемкость вышлифовки стружкоразделительных канавок, расположенных в шахматном порядке абразивным кругом с рабочим угловым (φ=120°) профилем, который сравнительно быстро теряет свою форму, что приводит к его частой трудозатратной правке.
Другим недостатком является низкий период стойкости и ресурс концевых фрез из быстрорежущей стали при изготовлении деталей из труднообрабатываемых (жаропрочных и титановых) сталей и сплавов.
Все это приводит к повышению себестоимости и снижает конкурентоспособность инструмента.
Наиболее близким по техническому решению является концевая фреза с коническим хвостовиком, напаянными винтовыми твердосплавными пластинами, на периферии которой выполнены стружкоразделительные канавки в шахматном порядке (см. кн. Аршинов В.А. и Алексеев Г.А. Резание металлов и режущий инструмент, М.: Машиностроение, 1967, стр. 316, рис. 270), взятая за прототип.
Недостатком данной фрезы является трудоемкость процесса размещения и напайки винтовых твердосплавных пластин в шахматном порядке на ее периферии, а также изготовления стружкоразделительных канавок между торцами винтовых твердосплавных пластин с применением специального углового алмазного круга, что также приводит к повышению себестоимости и снижению конкурентоспособности инструмента.
Другим недостатком напайных фрез является то, что после их пайки и заточки на твердосплавных пластинах появляются микротрещины и нередко сколы, что приводит к снижению стойкости и ресурса инструмента.
Задачей данного изобретения являются повышение точности и упрощение технологии изготовления, увеличение периода стойкости и ресурса, а также снижение себестоимости и повышения конкурентоспособности инструмента.
Концевая фреза, содержащая конусный хвостовик и рабочую часть с рабочими элементами и стружкоразделительными канавками на периферии, расположенными в шахматном порядке, согласно изобретению отличается тем, что рабочие элементы выполнены в виде стянутых посредством крепежного винта сменных дисковых цельнотвердосплавных рабочих элементов с незатылованными режущими зубьями, торцы которых в диаметральной плоскости выполнены со скосами под углом β=1…3° из условия перекрытия режущих кромок зубьев друг относительно друга в направлении резания, при этом сменные дисковые рабочие элементы установлены из условия смещения их режущих зубьев в торцовой плоскости друг относительно друга на половину их углового шага ε/2 в шахматном порядке и предварительно закреплены между собой по торцам посредством клея, а крепежный винт выполнен с базовым направляющим участком и головкой с жестко-упругими лепестками.
На фиг. 1 изображена конструкция сборной концевой фрезы; на фиг. 2 - вид спереди по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3 - изометрический вид трехмерной модели фрезы.
Сборная концевая фреза содержит режущую 2 и крепежную 3 части, закаленный корпус 4 с упорным буртиком 5 и резьбовыми крепежными отверстиями 6 и 7 на его концах, сменные дисковые цельнотвердосплавные рабочие элементы 8, базирующие цилиндрические 9, 10 и торцевую 11 поверхности и специальный крепежный винт 12.
Для обеспечения более точного изготовления инструмента цилиндрические 9, 10 и торцевая 11 базовые поверхности выполнены относительно посадочного конуса 13 корпуса фрезы с одного установа. Сменные дисковые цельнотвердосплавные рабочие элементы с незатылованными режущими зубьями, торцы которых в диаметральной плоскости выполнены со скосами под углом β=1…3° из условия перекрытия режущих кромок зубьев друг относительно друга в направлении резания. Величина угла выбирается в зависимости от предельных значений диаметра фрезы: для малых диаметров - меньший угол β; для больших диаметров - больший угол β.
Для улучшения процесса фрезерования труднообрабатываемых сталей и сплавов сменные дисковые цельнотвердосплавные рабочие элементы установлены из условия смещения их режущих зубьев в торцовой плоскости друг относительно друга на половину углового шага зубьев ε/2 и расположены в шахматном порядке.
Сменные дисковые режущие элементы от осевого смещения ограничены упорным буртиком, выполненным на корпусе, и специальным крепежным винтом. Последний выполнен с базовым направляющим участком 14 и головкой 15 с жестко-упругими лепестками 16.
В отличие от концевой фрезы, взятой за прототип, с напайными винтовыми твердосплавными пластинами упрощается технология изготовления предлагаемой фрезы за счет сокращения ряда операций: исключения установки сложных винтовых твердосплавных пластин на корпусе инструмента; сокращения процесса напайки и долговременного (порядка 4…6 часов) остывания фрез вместе с термическим шкафом; вышлифовки стружкоразделительных канавок с использованием дорогостоящего алмазного круга с специальным угловым (φ=120°) профилем рабочей поверхности. Цилиндрические и торцевая на буртике базовые поверхности корпуса выполнены относительно посадочно-крепежного конуса фрезы с одного установа. Все это позволяет снизить себестоимость изготовления и повысить конкурентоспособность инструмента. Фрезы могут быть изготовлены из стандартных заготовок или изношенных (по возможности) цельнотвердосплавных прорезных фрез.
Сборка концевой цилиндрической фрезы осуществляется следующим образом.
Сначала торцы сменных дисковых рабочих элементов и упорного буртика корпуса очищают и наносят слой быстродействующего клея согласно технологии склеивания. Затем поочередно устанавливают дисковые рабочие элементы, как показано на фиг. 1…3, и стягивают их посредством специального крепежного винта с требуемым усилием. Величина усилия контролируется посредством динамометрического ключа, что обеспечивает надежное закрепление дисковых рабочих элементов и ресурс работы резьбового механизма сборной концевой фрезы. Для создания равномерного распределения нагрузки на торцевой поверхности головки специального крепежного винта выполнены жестко-упругие лепестки.
В случае поломки режущих зубьев на отдельных дисковых рабочих элементах последние заменяют на новые, сокращая при этом расходы на дорогостоящий и дефицитный твердый сплав, что также снижает себестоимость изготовления и повышает конкурентоспособность инструмента.
Таким образом, конструкция сборной концевой фрезы с сменными дисковыми цельнотвердосплавными рабочими элементами повышает точность и упрощает технологию изготовления, увеличивает период стойкости и ресурс инструмента. Фрезы обеспечивают более равномерное фрезерование благодаря снижению вибраций в процессе резания. Изготовление фрез данной конструкции способствует снижению себестоимости и повышению конкурентоспособности инструмента.