Токарный резец

Предлагаемая полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована на токарных станках при чистовой обработке резанием.
Резцы, аналогичные предлагаемому, известны. К ним относится, например, резец, разработанный А.С.Кондратьевым, защищенный Авторским свидетельством СССР №105940, кл. В23 В25/04. Он состоит из державки с режущим элементом, в которую ввинчивается или к которой приваривается шпилька, и навинчиваемых на шпильку гаек с резиновыми прокладками между ними. Гайки закручивают вручную так, чтобы прокладки несколько деформировались, но не сжимались полностью. Если в процессе точения заготовки на токарном станке возникают вынужденные колебания резца, то шпилька, гайки и прокладки, имея определенную частоту собственных колебаний, вынужденные колебания способны погасить. Частота собственных колебаний зависит от закручивания гаек, поэтому для эффективного гашения вынужденных колебаний резца его нужно настроить путем обеспечения определенной величины указанного закручивания. При конкретной настройке резец работает, гася вынужденные колебания в конкретном диапазоне, а поскольку вынужденные колебания в некотором диапазоне определяются условиями резания также в некотором диапазоне, то эффективность гашения вынужденных колебаний резца зависит от соответствующей настройки резца условиям резания. При одних условиях резания резец работает более-менее эффективно при одной настройке, а при других – при другой настройке. Получается, что при изменении условий обработки (например, режимов резания) резец требует и изменения настройки.
Если резец-аналог настроен правильно, то обработанная этим резцом поверхность изделия получается более-менее высокого качества. Однако достичь требуемого высокого качества обработки даже с помощью описанного резца удается не всегда из-за того, что даже он не всегда эффективно гасит вынужденные колебания. Более эффективно это осуществляет и позволяет получить обработанную поверхность изделия более высокого качества резец, разработанный В.В.Роговым, Г.Г.Поздняковым и Л.Г.Терминасовой, и защищенный Патентом РФ №200977, кл. В23 В27/00. Данный резец, принятый нами за прототип предлагаемого, содержит державку с режущим элементом и стержень, соединенный с державкой со стороны режущего элемента и имеющий резьбовой конец. На этом конце с возможностью перемещения установлен груз. При этом в державке резца выполнена выборка, резец снабжен герметичной крышкой с клапаном одностороннего действия, закрывающей выборку, стержень расположен в выборке, а последняя вакуумирована.
При эксплуатации резца-прототипа вынужденные колебания гасятся более эффективно, поскольку энергия вынужденных колебаний резца более полно превращается в кинетическую энергию груза. Вместе с тем, резец-прототип не лишен и существенного недостатка. Он также, как и резец-аналог должен перенастраиваться при изменении условий обработки. Перенастройка же требует изменения положения груза на стержне, а для этого необходимо открывать герметичную крышку. После перенастройки резца ее нужно снова закрывать, а выборку, имеющуюся в державке, снова вакуумировать. Это влечет за собой усложнение и увеличение продолжительности перенастройки, что естественным образом вызывает у производственного персонала, использующего резец-прототип, желание перенастраивать его как можно реже. Но если условия обработки изделий на токарном станке меняются часто, то из-за редкой перенастройки резца ухудшается качество обработанной поверхности.
Отсюда возникает задача повышения качества обрабатываемой резцом поверхности изделия при частом изменении условий обработки в широких пределах.
Технически решение поставленной задачи с помощью предлагаемой полезной модели осуществляется путем обеспечения перенастройки резца с вакуумированной выборкой в державке без открывания герметичной крышки.
Конструктивно техническое решение реализуется за счет того, что резец, содержащий державку с режущим элементом и стержень, соединенный с державкой со стороны режущего элемента и имеющий резьбовой конец, на котором с возможностью перемещения установлен груз, при этом в державке выполнена выборка, снабженная герметичной крышкой с клапаном одностороннего действия, закрывающей выборку, стержень расположен в выборке, а выборка вакуумирована, отличается от прототипа тем, что в выборке установлены поперечные перегородки, выполненные в виде закрытых камер, полости которых заполнены гидропластмассой, и размещенные с равномерным шагом на расстояниях 0,15 – 0,6 длины стержня от точки соединения стержня с державкой, каждая камера выполнена с охватывающей стержень стенкой, имеющей толщину 0,5-0,75 мм, с зазором 0,3 – 0,6 мм между ней и стержнем, причем на наружной поверхности державки напротив каждой камеры закреплена бобышка с перпендикулярным оси стержня отверстием, соединенным с полостью камеры, в котором с возможностью взаимодействия с гидропластмассой размещен плунжер и установлен с возможностью взаимодействия с плунжером соосный с ним винт.
На фиг.1 изображена конструктивная схема предлагаемого токарного резца, а на фиг.2 – ее сечение А-А.
Резец содержит державку 1 с режущим элементом 2 и стержень 3, соединенный с державкой со стороны режущего элемента. Стержень имеет резьбовой конец, на котором с возможностью перемещения установлен груз 4, фиксируемый контргайкой 5. В державке 1 выполнена выборка 6, снабженная герметичной крышкой 7 с клапаном одностороннего действия 8, закрывающей выборку 6. Стержень 3 расположен в выборке 6, а выборка вакуумирована. Кроме того в выборке 6 установлены поперечные перегородки, выполненные в виде закрытых камер 9, полости 10 камер заполнены гидропластмассой. Размещены перегородки–камеры с равномерным шагом на расстоянии 0,15 – 0,6 длины стержня от точки его соединения с державкой. Каждая камера выполнена охватывающей стержень с зазором 0,3 – 0,6 мм. Стенка 11 камеры, непосредственно охватывающая стержень, имеет толщину 0,5 – 0,75 мм. На наружной поверхности державки 1 напротив каждой камеры 9 закреплена (приварена или выфрезерована) бобышка 12 с перпендикулярным оси стержня 3 отверстием, соединенным каналом с полостью 10 камеры. В отверстии с возможностью взаимодействия с гидропластмассой размещен плунжер 13, соосно и с возможностью взаимодействия с плунжером установлен винт 14.
При эксплуатации предложенного токарного резца используется зависимость частоты собственных колебаний f от массы m механической системы и ее жесткостью g:
.
В предлагаемом резце жесткость g механической системы, состоящей из стержня 3 с грузом 4, можно изменять путем изменения положения точки соединения стержня 3 с державкой 1. Это положение можно изменять с помощью гидропластных зажимов, которыми, по существу, являются установленные в выборке 6 перегородки 9. Перемещая винтом 14 плунжер 13, взаимодействующий с гидропластмассой, заполняющей полость 10 той или иной камеры перегородки 9, можно создавать деформацию стенки 11 камеры и зажим стержня 3, тем самым меняя точку его соединения с державкой 1. Таким образом можно с помощью той или иной перегородки в державке изменять частоту собственных колебаний  резца, не открывая крышку 7 и не нарушая вакуума в выборке 6. Настройка резца в таком случае  производится так. Вначале с открытой крышкой 7  на стержне 3 регулируется положение груза 4 и фиксируется контргайкой 5. После этого крышка 7 закрывается и через клапан 8 полость 6 вакуумируется. Так настраивается частота f резца предварительно в соответствии с возможной частотой вынужденных колебаний резца. Все гидропластные зажимы при этом разжаты. В дальнейшем при изменении условий обработки точка соединения стержня 3 с державкой 1 переносится в то или иное положение с помощью того или иного винта 14. Так резец может быть перенастроен без открывания крышки 7 и нарушения вакуума в полости 6.
Описанным образом можно перенастраивать резец чаще, чем прототип, а следовательно лучше адаптировать его к часто меняющимся условиям обработки. Но возможность указанной адаптации влечет за собой  и повышение качества обработки поверхности обрабатываемых изделий при часто меняющихся условиях резания, что является техническим результатом предложения.