Сборный резец

Полезная модель относится к обработке материалов резанием, в частности к конструкции сборных резцов со сменными режущими пластинами.
t
2
Из уровня техники известен сборный резец, содержащий корпус с посадочным пазом для размещения в нем режущей пластины, выполненной с возможностью поворота для образования режущей кромкой требуемого угла резания ϕ или ϕ при размещении сборного резца в исполнительном органе станка, так, что одна торцевая грань пластины прилегает к дну паза, а боковые грани пластины, не включающие рабочую режущую кромку с ребром при рабочей вершине, опираются на боковые стенки паза, сменную многогранную режущую пластину ромбовидной формы с центральным посадочным отверстием и крепежный винт, предназначенный для ввинчивания в ответное резьбовое отверстие корпуса в дне посадочного паза и снабженный цилиндрическим пояском для сопряжения с посадочным отверстием сменной многогранной пластины (патент РФ №166552 U1, МПК: В23В 27/16, опубл. 27.11.2016). В прототипе посадочный паз корпуса сформирован фиксатором, имеющим в нижней части продольную прорезь для создания жестко-упругих стенок и коническую головку, на периферии которой выполнены продольные установочные пазы с различными базовыми углами, соответствующими углам при смежных режущих кромках устанавливаемых пластин.
К недостаткам аналога следует отнести его высокую сложность, обусловленную наличием поворотных опорных (базовых) поверхностей, требующих чрезвычайной точности изготовления, и, как следствие первого, невысокую надежность.
1
1
Наиболее близким к заявленному - прототипом - является сборный резец фирмы Sandvik Coromant DCLNL 2525 М 12, содержащий корпус с горизонтальной базовой поверхностью, предназначенной для установки резца в исполнительном органе станка, и посадочным пазом для размещения в нем режущей и опорной пластин, установленных одна над другой с образованием переднего γ и заднего α углов резания, так, что его дно, выполненное под наклоном к базовой поверхности корпуса в плоскости переднего и заднего углов резания, взаимодействует с нижней гранью опорной пластины, а боковые стенки взаимодействуют с боковыми гранями режущей и опорной пластин, опорную пластину с центральным отверстием, предназначенным для размещения в нем фиксирующего штифта, установленного в ответном углублении дна корпуса, режущую пластину ромбовидной в плане формы с прямоугольными боковыми гранями, нижняя грань которой взаимодействует с верхней гранью опорной пластины, и прижимную планку с винтом, свободно пропущенным через отверстие в планке, головкой взаимодействующим с ее верхней поверхностью и размещенным своей резьбовой частью в ответном резьбовом отверстии корпуса с силовым притягиванием планки к корпусу, и окончанием, передающим прижимное усилие на верхнюю грань режущей пластины (http://www.sandvik.coromant.com/ru-ru/products/Pages/productdetails.aspx?c=DCL NL%202525M%2012).
К достоинствам прототипа следует отнести надежный верхний прижим, что обеспечивает стабильную работу при тяжелых режимах обработки, наличие опорной пластины, обеспечивающей защиту корпуса от механической поломки или скола при разрушении рабочей твердосплавной сменной пластины.
1
1
К недостаткам прототипа следует отнести его ограниченные технологические возможности, обусловленные единственной возможной геометрией резания, выраженной в переднем γ и заднем α углах резания.
Задача полезной модели - обеспечение возможности установки режущей пластины, помимо основных, под дополнительными углами резания.
Достигаемый технический результат - расширение технологических возможностей сборного резца.
1
1
1
н
2
Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается тем, что в сборном резце, содержащем корпус с горизонтальной базовой поверхностью, предназначенной для установки резца в исполнительном органе станка, и посадочным пазом для размещения в нем режущей и опорной пластин, установленных одна над другой с образованием переднего γ и заднего α углов резания, так, что его дно, выполненное под наклоном к базовой поверхности корпуса в плоскости переднего и заднего углов резания, взаимодействует с нижней гранью опорной пластины, а боковые стенки взаимодействуют с боковыми гранями режущей и опорной пластин, опорную пластину с центральным отверстием, предназначенным для размещения в нем фиксирующего штифта, установленного в ответном углублении дна корпуса, режущую пластину ромбовидной в плане формы с прямоугольными боковыми гранями, нижняя грань которой взаимодействует с верхней гранью опорной пластины, и прижимную планку с винтом, свободно пропущенным через отверстие в планке, головкой взаимодействующим с ее верхней поверхностью и размещенным своей резьбовой частью в ответном резьбовом отверстии корпуса с силовым притягиванием планки к корпусу, и окончанием, передающим прижимное усилие на верхнюю грань режущей пластины, опорная пластина выполнена с возможностью установочного поворота на 180° в плоскости своей нижней грани, нижняя и верхняя грани опорной пластины выполнены под углом β друг к другу в той же плоскости, что и наклон дна посадочного паза к базовой поверхности корпуса, боковые стенки посадочного паза выполнены в плоскости наклона дна посадочного паза к базовой поверхности корпуса в нижней части - под углом γ к вертикали на высоту Н с формированием нижней опорной зоны, а в верхней части - под углом γ к вертикали с формированием верхней опорной зоны так, что выполняется система уравнений:
1
дпп
γ=γ+β;
н
дппб
рп
Н=h+A×h;
2
дпп
γ=γ - β,
дпп
дппб
рп
2
рп
o
рп
дппб
рп
н
1-
2
где γ - угол наклона дна посадочного паза к базовой поверхности корпуса; h - наибольшая толщина опорной пластины; h - толщина режущей пластины; А<1 - безразмерный коэффициент, заданный из условия направления силы резания внутрь соответственно верхней или нижней опорных зон и возможности соответствующей установки опорной пластины; γ -дополнительный передний угол резания, при этом в режущей пластине выполнено центральное отверстие диаметром D, а окончание планки выполнено сферическим с радиусом R, взаимодействующим с режущей пластиной в зоне упомянутого центрального отверстия при удовлетворении системе неравенств: D>(h+h - H)×sin(γγ),
o
рп
R>D/2,
оптимально, чтобы А был задан в диапазоне от 0,4 до 0,6.
Полезная модель поясняется иллюстрациями, на которых представлены:
1
1
на Фиг. 1 - сборный резец с пластиной, установленной под углы резания γ и α;
2
2
на Фиг. 2 - сборный резец с пластиной, установленной под углы резания γ и α.
На выше означенных изображениях представленные позиции имеют следующие значения:
1 - корпус сборного резца;
2 - горизонтальная базовая поверхность корпуса резца;
3 - посадочный паз;
4 - режущая пластина;
5 - опорная пластина;
6 - дно паза;
7 - нижняя грань опорной пластины;
8, 9 - боковые стенки паза;
10 - боковая грань режущей пластины;
11 - боковая грань опорной пластины;
12 - центральное отверстие опорной пластины;
13 - штифт;
14 - углубление;
15 - верхняя грань опорной пластины;
16 - планка;
17 - винт;
18 - отверстие в планке;
19 - головка винта;
20 - верхняя поверхность планки;
21 - резьбовая часть;
22 - резьбовое отверстие;
23 - окончание планки;
24 - верхняя грань режущей пластины;
25 - вертикаль (перпендикуляр к базовой поверхности корпуса резца);
26 - центральное отверстие режущей пластины.
1
1
2
2
Полезная модель основана на том, что возможность установочного поворота на 180° опорной пластины 5 в плоскости ее нижней грани 7 позволяет обеспечить не один, как в прототипе, а два геометрических режима обработки, например, черновой и чистовой, задав нижеописанным образом соответственно основные передний γ и задний αуглы резания и дополнительные передний γ и задний α углы резания.
1
1
дпп
1
1
Как и прототип, сборный резец содержит корпус 1 с горизонтальной базовой поверхностью 2, предназначенной для установки резца в исполнительном органе станка (не показано, идентично прототипу). В корпусе 1 выполнен посадочный паз 3 для размещения в нем режущей 4 и опорной 5 пластин, установленных одна над другой с образованием переднего γ и заднего α углов резания, дно 6 паза 3, выполненное под наклоном к базовой поверхности 2 корпуса 1 с образованием угла γ в плоскости переднего γ и заднего α углов резания, при этом дно 6 взаимодействует с нижней гранью 7 опорной пластины 5, а боковые стенки 8, 9 взаимодействуют с боковыми гранями 10 и 11 соответственно режущей 4 и опорной 5 пластин. Опорная пластина 5 выполнена с центральным отверстием 12, предназначенным для размещения в нем фиксирующего штифта 13, установленного в ответном углублении 14 дна 6 корпуса 1. Отметим, что боковые грани 11 опорной пластины 5 скошены (неперпендикулярны) по отношению к ее нижней грани 7 так, что при установке плотно прилегают к боковым стенкам 8. Режущая пластина 4 (идентична прототипу) выполнена ромбовидной в плане формы с прямоугольными боковыми гранями 10, а ее нижняя грань 7 взаимодействует с верхней гранью 15 опорной пластины 5. Как и в прототипе, прижимная планка 17 с винтом 18, свободно пропущенным через отверстие 18 в планке 16, который головкой 19 взаимодействует с верхней поверхностью 20 планки 16 и размещен своей резьбовой частью 21 в ответном резьбовом отверстии 22 корпуса 1 с силовым притягиванием планки 16 к корпусу 1 и окончанием 23 передающим прижимное усилие на верхнюю грань 24 режущей пластины 4.
1
1
1
н
2
дпп
дппб
рп
2
1
В отличие от прототипа, опорная пластина 5 выполнена с возможностью установочного поворота на 180° в плоскости своей нижней грани 7, занимая в посадочном пазу 3 положение, показанное на Фиг. 1 или положение, показанное на Фиг. 2. Нижняя 7 и верхняя 15 грани опорной пластины 5 выполнены под углом β друг к другу в той же плоскости, что и наклон дна 6 посадочного паза 3 к базовой поверхности корпуса (или, что равнозначно, в плоскости переднего γ и заднего α углов резания). Боковые стенки посадочного паза выполнены в плоскости наклона дна 6 посадочного паза 3 к базовой поверхности 2 корпуса 1 в нижней части 8 - под углом γ к вертикали 25 на высоту Н с формированием совместно с верхней гранью 15 опорной пластины 5 нижней опорной зоны (Фиг. 2), а в верхней части 9 - под углом γ к вертикали 26 с формированием совместно с верхней гранью 16 опорной пластины 5 верхней опорной зоны (Фиг. 1). При этом значения угла наклона дна 6 посадочного паза 3 к базовой поверхности 2 корпуса 1 γ, наибольшей толщины опорной пластины 5 h, толщина режущей пластины 4 h, дополнительного переднего угла резания γ и основного угла резания γ определяются решением системы уравнений:
1
дпп
γ=γ+β;
н
дппб
рп
Н=h+A×h;
2
дпп
γ=γ - β,
рп
o
при этом А<1 - безразмерный коэффициент, заданный из условия направления силы резания Р внутрь соответственно верхней или нижней опорных зон, опытным путем установлено, что оптимальным с точки зрения обеспечения верхней и нижней опорных зон с близкими опорными характеристиками является А в диапазоне от 0,4 до 0,6. В режущей пластине 4 выполнено центральное отверстие 26 диаметром D, а окончание планки 23 выполнено сферическим с радиусом R, взаимодействующим с режущей пластиной 4 в зоне упомянутого центрального отверстия 26 при удовлетворении системе неравенств:
рп
дппб
рп
н
1
2
D>(h+h - H)×sin(γ - γ),
o
рп
R>D/2,
что обеспечивает надежный прижим режущей пластины 4 как в верхней, так и в нижней опорных зонах при различной установке опорной пластины 5.
Сборный резец работает следующим образом.
1
1
2
2
Углы резания назначаются традиционно, исходя из применимой последовательности типов резания, например, черновая и чистовая расточка, для первой из которых рекомендованные углы резания γ=5-15° и α=11°, а для второй рекомендованный угол резания γ=2-4° и α=3°. Параметры режущей и опорной пластин (по аналогии с прототипом, форма - та же, что и в прототипе) следующие:
дппб
h=8 мм,
рп
h=8 мм,
А=0,5 (подобран экспериментально исходя из вышеприведенных соображений).
Исходя из этого выбираем, соответственно:
1
1
γ=α=11°,
2
2
γ=α=3°,
решая вышеприведенную систему уравнений получаем:
дпп
γ=7°,
ϕ=4°,
н
Н=12 мм.
Исходя из вышеприведенных неравенств, назначаем:
рп
D=6 мм;
o
R=4 мм.
Собственно обработка заявленным сборным резцом не отличается от работы прототипа.
Отличием является то, что в процессе обработки установочным поворотом опорной пластины 5 на 180° в плоскости ее нижней грани, изменяют/обеспечивают геометрию резания для чистовой или черновой обработки.
Изложенное позволяет сделать вывод о том, что поставленная задача полезной модели - обеспечение возможности установки режущей пластины помимо основных под дополнительными углами резания - решена, а заявленный технический результат - расширение технологических возможностей сборного резца - достигнут.
Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в формуле полезной модели признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, неизвестной на дату приоритета из уровня техники и достаточной для получения заявленного технического результата.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении относится к обработке материалов резанием, в частности, к конструкции сборных резцов со сменными режущими пластинами;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в формуле полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке и известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленный объект соответствует критериям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.