ФРЕЗА
CUTTER

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к фрезам и, в частности, к фрезам с корпусом в виде диска.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Такие фрезы, как правило, используются для операций прорезания пазов и имеют ступицу с центральным осевым отверстием для установки на опорном валу, связанном со шпинделем станка. Поскольку отверстие имеет определенный диаметр, фреза может быть установлена на валу того же диаметра.
Задача настоящего изобретения состоит в создании фрезы со сменной ступицей. Для такой фрезы ступицы могут быть выполнены с отверстием любого требуемого диаметра. Когда необходимо использовать фрезу на опорном валу, имеющем диаметр, отличный от диаметра отверстия, ступица, присоединенная к корпусу фрезы, может быть удалена, а новая ступица с требуемым диаметром может быть присоединена к корпусу на ее место. Фрезы со сменными ступицами известны, однако они в основном используют винты (или болты), чтобы присоединить ступицу к корпусу. Использование винтов приводит к потере времени и невыгодно с точки зрения передачи вращательного движения через винты к корпусу, поскольку на них действуют срезающие силы, которые могут их разрушить. Следовательно, задача настоящего изобретения состоит в разработке способа крепления ступицы на корпус, который бы преодолевал отмеченные недостатки.
Еще одной задачей настоящего изобретения является создание сменных ступиц, которые давали бы возможность увеличить глубину резания при уменьшенном диаметре отверстия.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с настоящим изобретением предложена фреза, имеющая ось вращения и содержащая:
корпус в основном в форме диска, имеющий две боковые поверхности и наружную периферийную поверхность между ними, ось вращения, расположенную перпендикулярно к боковым поверхностям,
множество разнесенных друг от друга режущих частей, расположенных по периферийной поверхности корпуса,
центральное отверстие корпуса, имеющее внутреннюю поверхность,
по крайней мере, два радиально направленных паза, выполненных в корпусе и открытых в центральное отверстие,
два элемента ступицы, расположенных с каждой стороны корпуса, каждый элемент имеет внутреннюю боковую стенку, контактирующую с соответствующей боковой поверхностью корпуса, два элемента ступицы имеют идентичные центральные отверстия, один элемент имеет проходящую в осевом направлении и имеющую круглую форму выступающую часть, концентричную с центральным отверстием, выступающая часть имеет наружную поверхность, взаимодействующую с внутренней поверхностью отверстия корпуса, каждый элемент ступицы имеет по крайней мере два глухих отверстия, образованных на внутренних боковых стенках, а выступающая часть имеет по крайней мере две выборки, каждая выборка соответствует определенному глухому отверстию, каждая выборка расположена противоположно соответствующему пазу, глухие отверстия одного элемента ступицы расположены соосно с глухими отверстиями другого элемента ступицы, посредством чего образуются пары соосных глухих отверстий,
шпоночный элемент расположен частично в каждом пазу и частично в соответствующей выборке, шпоночный элемент имеет сквозное отверстие, расположенное между и соосно с соответствующей парой глухих отверстий, каждое сквозное отверстие и соответствующая пара глухих отверстий определяют полость, и
штифт, расположенный в каждой полости.
Если необходимо, пазы и шпоночные элементы выполнены в основном прямоугольной формы.
Как правило, полости и штифты имеют с основном ответную форму и соответствующие размеры.
Если необходимо, полости и штифты выполнены в основном цилиндрической формы,
Также в соответствии с настоящим изобретением предложен способ крепления ступицы на корпусе фрезы, включающий:
(1) использование корпуса в основном в форме диска, имеющего первую и вторую боковые поверхности и центральное отверстие и по крайней мере два радиально направленных паза, открытых в центральное отверстие,
(2) использование первого и второго элементов ступицы, каждый элемент ступицы включает идентичное центральное отверстие и внутреннюю боковую стенку, имеющую образованные на ней по крайней мере два глухих отверстия, второй элемент ступицы имеет проходящую в осевом направлении и круглую по форме выступающую часть, концентричную с его центральным отверстием, выступающая часть имеет наружную поверхность, внутреннюю поверхность, на выступающей части образованы выборки, соответствующие каждому из глухих отверстий,
(3) размещение штифта в каждом глухом отверстии второго элемента ступицы,
(4) размещение второго элемента ступицы на второй боковой поверхности корпуса с расположением выступающей части в его отверстии,
(5) вставление в основном прямоугольного шпоночного элемента, имеющего центральное отверстие, в каждый паз, причем штифт проходит через сквозное отверстие и выступает из шпоночного элемента,
(6) размещение первого элемента ступицы на первой боковой поверхности корпуса, причем каждое из его глухих отверстий расположено напротив соответствующего штифта, и
(7) прижимание первого элемента ступицы к корпусу до контакта его внутренней боковой стенки с первой боковой поверхностью.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РИСУНКОВ
Для лучшего понимания настоящего изобретения и чтобы показать, как оно может быть выполнено на практике, отсылки будут сделаны к приложенным чертежам, на которых:
на фиг.1 представлен вид в перспективе на фрезу в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.2 представлен вид сбоку на фрезу, показанную на фиг.1;
на фиг.3 представлена в разобранном виде фреза, показанная на фиг.1;
на фиг.4 представлен вид в перспективе на первый элемент ступицы, показывающий его внутреннюю боковую стенку;
на фиг.5 представлен вид в перспективе на фрезу, показанную на фиг.1, с удаленным первым элементом ступицы;
на фиг.6 представлен вид спереди на фрезу, показанную на фиг.1, с удаленным первым элементом ступицы;
на фиг.7 представлено поперечное сечение по линии VII-VII на фиг.6, но с присоединенным первым элементом ступицы;
на фиг.8 представлен вид спереди на фрезу в соответствии с настоящим изобретением со ступицей, имеющей диаметр, отличный от показанного на фиг.1-7, с удаленным первым элементом ступицы;
на фиг.9 представлено поперечное сечение по линии IХ-IХ на фиг.8, но с присоединенным первым элементом ступицы.
ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Обратим внимание на фиг.1 и 2, показывающие фрезу 10 в соответствии с настоящим изобретением. Фреза 10 имеет корпус 12 в основном в форме диска, имеющий первую и вторую противолежащие в основном параллельные боковые поверхности 14, 16 и наружную периферийную поверхность 18, проходящую между двумя боковыми поверхностями 14, 16. Фреза 10 имеет ось вращения R, которая перпендикулярна к двум боковым поверхностям 14, 16. Фреза 10 имеет ступицу 20 с центральным отверстием 22 для установки на опорный вал, соединенный со шпинделем станка (не показан). Вращательное движение передается на ступицу 20 фрезы через шпонку (также не показана), которая соответствует шпоночному пазу 24. Множество разнесенных друг от друга режущих частей 26 расположено по наружной периферийной поверхности 18 корпуса 12, каждая режущая часть имеет режущую пластину 28.
Теперь дополнительно обратим внимание на фиг.3 и 4. Ступица 20 включает первый и второй элементы 30, 32, расположенные по сторонам корпуса 12. Первый элемент 30 ступицы имеет первую внутреннюю боковую стенку 34, противолежащую первую наружную боковую стенку 36 и первые внутреннюю и наружную периферийные поверхности 38, 40, расположенные между ними. Аналогично, второй элемент 32 ступицы имеет вторую внутреннюю боковую стенку 42, противолежащую вторую наружную боковую стенку 44 и вторые внутреннюю и наружную периферийные поверхности 46, 48, расположенные между ними. Первый и второй элементы 30, 32 ступицы имеют соосные центральные первое и второе отверстия 50, 52 соответственно. Первое и второе отверстия 50, 52 образуют вместе отверстие 22 ступицы 20. Аналогично, первый и второй элементы 30, 32 ступицы имеют первый и второй шпоночные пазы 54, 56 соответственно, которые вместе образуют шпоночный паз 24 ступицы 22.
Первый элемент 30 ступицы имеет три первых глухих отверстия 58, образованных на первой внутренней боковой стенке 34. Каждое из первых глухих отверстий 58 расположено на заданном угловом расстоянии от первого шпоночного паза 54. Второй элемент 32 ступицы имеет три вторых глухих отверстия 60, образованных на второй внутренней боковой стенке 42. Каждое из вторых глухих отверстий 60 расположено на том же заданном угловом расстоянии от второго шпоночного паза 56, как первые глухие отверстия 58 расположены от первого шпоночного паза 54. Второй элемент 32 ступицы имеет проходящую в осевом направлении круглую по форме выступающую часть 62, концентричную с его центральным отверстием 52. Выступающая часть 62 имеет наружную поверхность 64, внутреннюю поверхность 66 и обращенную в осевом направлении кольцевую по форме торцовую поверхность 68, расположенную между наружной поверхностью 64 и внутренней поверхностью 66. Внутренняя поверхность 66 образует часть внутренней периферийной поверхности 46. К каждому из вторых глухих отверстий 60 примыкает выборка 70, образованная на выступающей части 62 второго элемента 32 ступицы. Каждая выборка 70 открыта к наружной поверхности 64 и торцовой поверхности 68.
Корпус 12 имеет центральное отверстие 72, ограниченное внутренней поверхностью 74. Корпус 12 выполнен с тремя радиально направленными в основном прямоугольными пазами 76, которые открыты в центральное отверстие 72 и на первую и вторую боковые поверхности 14, 16.
Фреза 10 собрана с первым штифтом 78 в каждом втором глухом отверстии 60. Штифт 78 выполнен в основном цилиндрическим по форме, имеющим продольную ось Р, в основном параллельную оси вращения R фрезы 10. Диаметр каждого второго глухого отверстия 60 предпочтительно слегка меньше, чем диаметр штифта 78, расположенного в нем, посредством чего гарантируется, что штифт 78 расположен во втором глухом отверстии 60 по посадке с натягом. Такое устройство гарантирует, что штифты 78 не будут выпадать из вторых глухих отверстий 60 в процессе сборки фрезы 10.
Второй элемент 32 ступицы затем устанавливается на вторую боковую поверхность 16, при этом выступающая часть 62 располагается в отверстии 72. Второй элемент 32 ступицы стягивается с корпусом 12 до контакта второй внутренней стенки 42 со второй боковой поверхностью 16, при этом каждая выборка 70 расположена напротив соответствующего паза 76. В этом положении выступающая часть 62 полностью размещена внутри отверстия 72, а ее наружная поверхность 64 взаимодействует с внутренней поверхностью 74 отверстия.
В основном прямоугольный шпоночный элемент 80, имеющий сквозное отверстие 82, расположен в каждом пазу 76 на штифте 78, проходящем через сквозное отверстие 82 и выступающем из шпоночного элемента 80. Размеры шпоночного элемента 80 подобраны так, что он будет расположен частично в каждом пазу 76 и частично соответствующей выборки 70. Фреза 10 теперь частично собрана, как показано на фиг.5. Все что осталось - это присоединить первый элемент 30 ступицы к частично собранной фрезе 10. Это делается путем размещения первого элемента 30 ступицы на первой боковой поверхности 14, при этом каждое первое глухое отверстие 58 расположено напротив соответствующего штифта 78, а первый шпоночный паз 54 совпадает со вторым шпоночным пазом 56. Первый элемент 30 ступицы затем стягивается с корпусом 12 до контакта первой внутренней боковой стенки 34 с первой боковой поверхностью 14, посредством чего фреза 10 переводится в собранное состояние, т.е. образуется собственно фреза 10, как показано на фиг.1, 6 и 7. Сборка фрезы 10 в соответствии с порядком операции, описанным выше, производится без крепежных средств. Сборка фрезы 10 может быть выполнена в любом требуемом удобном порядке.
В собранном состоянии каждое первое глухое отверстие 58 расположено противоположно и соосно с соответствующим вторым глухим отверстием 60, посредством чего образуются пары соосных глухих отверстий. Сквозное отверстие 82 каждого шпоночного элемента 80 расположено между и соосно с соответствующей парой глухих отверстий. Каждое сквозное отверстие 82 и соответствующая пара глухих отверстий определяют в основном цилиндрической формы полость 84, в которой расположен соответствующий штифт 78 (см. фиг.7). Полости 84 и штифты 78 имеют в основном ответную форму и размеры, при этом продольная ось Р штифта 78 является также продольной осью полости 84. Однако, как упоминалось выше, диаметр вторых сквозных отверстий 60 предпочтительно слегка меньше, чем диаметр штифтов 78. Кроме того, диаметр первых сквозных отверстий 58 предпочтительно слегка больше, чем диаметр штифтов 78, чтобы дать возможность легкого вставления штифтов 78 в первые глухие отверстия 58 при присоединении первого элемента 30 ступицы к частично собранной фрезе 10, как было описано выше.
Как отмечалось выше, отверстие 22 ступицы 20 предназначено для установки на опорный вал, связанный со шпинделем станка для вращения фрезы 10. Причем вращательное движение передается на ступицу 20 через шпонку опорного вала, которая взаимодействует со шпоночным пазом 24. Ступица 20, в свою очередь, передает вращательное движение на корпус 12 через соединение между штифтами 78 и глухими отверстиями 58, 60, между штифтами 78 и шпоночными элементами 80 и между шпоночными элементами 80 и пазами 76.
В соответствии с фиг.6 и 7 определяются следующие пять параметров: диаметр отверстия D1 ступицы 20 (который равен диаметрам отверстий 50, 52 первого и второго элемента ступицы), радиальная толщина R1 выступающей части 62, радиальная глубина Т1 каждой выборки 70 и глубина реза А1 фрезы и расстояние L1 от оси Р полости до оси R фрезы 10. Эти параметры требуются при сравнении двух сходных фрез, как будет показано ниже.
Фреза 10, показанная на фиг.1-7, может быть использована только с опорным валом, имеющим диаметр, в основном равный или слегка меньше, чем диаметр D1 отверстия 22 ступицы. Если фреза должна быть использована с различными шпинделями, связанными с опорными валами различного диаметра, то должны быть использованы ступицы с отверстием соответствующего диаметра (в основном равным или слегка большим, чем диаметр опорного вала).
Теперь обратим внимание на фиг.8 и 9, показывающие фрезу 110, рассмотренную ниже в качестве второй фрезы для использования с опорным валом, имеющим меньший диаметр, чем фреза 10, показанная на фиг.1-7 и рассмотренная ниже, как первая фреза. Диаметр отверстия D2 ступицы 120 второй фрезы 110 меньше, чем диаметр отверстия D1 ступицы 20 первой фрезы 10. Радиальная толщина R2 выступающей части 162 ступицы 120 второй фрезы 110 больше, чем радиальная толщина R1 выступающей части 62 ступицы 20 первой фрезы 10. Как следствие, радиальная глубина Т2 каждой выборки 70 второй фрезы 110 может быть выполнена больше, чем радиальная глубина Т1 каждой выборки 70 первой фрезы 10. Это в свою очередь делает возможным образование полости 84 второй фрезы 110 ближе к оси вращения R, чем в случае первой фрезы 10. Другими словами, расстояние L2 от оси полости Р до оси R фрезы 110 меньше, чем расстояние L1 от оси полости Р до оси R первой фрезы 10. Диаметр ступицы d2 второй фрезы 110 меньше, чем диаметр d1 первой фрезы 10, что является прямым результатом расположения полости 84 второй фрезы 110 ближе к оси вращения R. В результате вторая фреза 110 имеет большую глубину реза А2, чем глубина реза А1 первой фрезы 10.
Следует оценить, что настоящее изобретение не только обеспечивает особенно эффективный путь изменения ступицы в соответствии с диаметром опорного вала, связанного со шпинделем, но в то же время облегчает увеличение глубины реза фрезы.
Хотя настоящее изобретение было описано с определенной степенью детализации, следует понимать, что различные изменения и модификации могут быть выполнены без отхода от существа изобретения, изложенного в приведенной ниже формуле.