ФРЕЗА
CUTTER

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к фрезам, а в частности к фрезам с дисковыми корпусами.
Уровень техники
Такие фрезы обычно используют для вырезания пазов, и они имеют ступицу с центрированным по оси отверстием для размещения опорного вала шпинделя станка. Так как отверстие имеет заданный диаметр, фреза может использоваться только с валом заданного диаметра.
Также известны фрезы со сменными ступицами, для которых можно подготовить ступицы с любым известным диаметром отверстия. Когда требуется использование фрезы с опорным валом, диаметр которого отличается от диаметра отверстия, ступицу, прикрепленную к корпусу фрезы, можно снять и установить на ее место в корпус фрезы ступицу с требуемым диаметром. Однако в них в основном применяются винты (или болты) для крепления ступицы к корпусу фрезы. Использование винтов требует временных затрат и может иметь определенные недостатки, состоящие в том, что вращение передается от ступицы к корпусу фрезы через винты, в результате чего винты подвергаются воздействию усилий сдвига, которые могут повредить их.
В патенте США US 7112013 раскрыта фреза со сменной ступицей. Фреза имеет дисковый корпус с радиально направленными пазами и центральным отверстием. Сменная ступица содержит два переходных элемента, расположенных с каждой стороны корпуса фрезы. Один из переходных элементов имеет приподнятый участок, расположенный в центральном отверстии. Переходные элементы прикреплены к корпусу фрезы штифтами, которые расположены в глухих отверстиях в переходных элементах и проходят через элементы зацепления, расположенные в пазах. Штифты и элементы зацепления отсоединены от переходных элементов, что приводит к более длительному времени изготовления и уменьшает прочность устройства.
Задачей настоящего изобретения является создание фрезы со сменной ступицей, позволяющей в значительной степени уменьшить или устранить вышеупомянутые недостатки. Кроме того, задачей настоящего изобретения является создание способа крепления ступицы к корпусу фрезы, который, по существу, позволяет устранить данные недостатки. Еще одной задачей настоящего изобретения является создание сменных ступиц, позволяющих обеспечить увеличенную глубину резания при уменьшенном диаметре отверстия.
Сущность изобретения
Согласно изобретению обеспечена фреза, имеющая ось вращения и содержащая:
корпус фрезы, в общем случае дисковой формы, имеющий две боковые поверхности и наружную периферийную поверхность между ними, при этом ось вращения перпендикулярна боковым поверхностям;
множество разнесенных по окружности режущих участков, расположенных по наружной периферийной поверхности корпуса фрезы;
центральное отверстие в корпусе фрезы, имеющее внутреннюю поверхность отверстия;
по меньшей мере два радиально направленных паза в корпусе фрезы, причем каждый паз имеет внутреннюю поверхность паза, раскрывающуюся в центральное отверстие.
Согласно вариантам осуществления изобретения обеспечены два переходных элемента, расположенных с каждой стороны корпуса фрезы, причем каждый переходный элемент имеет внутреннюю боковую стенку, которая упирается в соответствующие боковые поверхности корпуса фрезы, при этом каждый из двух переходных элементов имеет центральные отверстия и элементы паза для ведущей шпонки, и один из переходных элементов имеет по меньшей мере два выступа, выполненные во внутренней боковой стенке переходного элемента.
Согласно вариантам осуществления изобретения обеспечен проходящий в осевом направлении круглый приподнятый участок, расположенный на внутренней боковой стенке одного из переходных элементов и концентричный относительно его центрального отверстия, при этом приподнятый участок имеет наружную поверхность, которая совмещается с внутренней поверхностью отверстия; причем периферийная поверхность каждого выступа совмещается с соответствующей внутренней поверхностью паза.
Согласно одному из вариантов осуществления упомянутые пазы имеют в общем прямоугольную форму.
Согласно некоторым вариантам осуществления упомянутые выступы имеют в общем прямоугольную форму.
Также согласно варианту осуществления изобретения обеспечен способ изготовления фрезы, содержащий следующие этапы:
(I) обеспечивают корпус фрезы, в общем дисковой формы, имеющий первую и вторую боковые поверхности, центральное отверстие и, по меньшей мере, два радиально направленных паза, при этом каждый паз имеет внутреннюю поверхность паза, раскрывающуюся в центральное отверстие;
(II) обеспечивают первый и второй переходные элементы, причем каждый переходный элемент содержит центральное отверстие, внутреннюю боковую стенку и элемент паза для ведущей шпонки, при этом второй переходный элемент имеет, по меньшей мере, два выступа, каждый из которых имеет периферийную поверхность, выполненную на внутренней боковой стенке переходного элемента, и один из переходных элементов, первый или второй, имеет проходящий в осевом направлении круглый приподнятый участок, концентричный относительно его центрального отверстия, при этом приподнятый участок имеет наружную поверхность и внутреннюю поверхность;
(III) размещают второй переходный элемент рядом со второй боковой поверхностью корпуса фрезы, таким образом, чтобы выступы были расположены в пазах; и
(IV) размещают первый переходный элемент рядом с первой боковой поверхностью корпуса фрезы, таким образом, что внутренняя боковая стенка первого переходного элемента упирается в первую боковую поверхность, и элемент паза для ведущей шпонки на первом переходном элементе примыкает к элементу паза для ведущей шпонки на втором переходном элементе;
при этом приподнятый участок размещают в отверстии корпуса фрезы.
Краткое описание чертежей
Для лучшего понимания настоящего изобретения и для того, чтобы показать, как оно может быть осуществлено на практике, далее будут сделаны ссылки на прилагаемые чертежи.
Фиг.1 - вид в перспективе фрезы по первому варианту осуществления изобретения.
Фиг.2 - вид с ребра фрезы, представленной на Фиг.1.
Фиг.3 - вид с пространственным разделением деталей фрезы, представленной на Фиг.1.
Фиг.4 - вид сбоку второго переходного элемента по первому варианту осуществления изобретения, на котором показана его внутренняя боковая стенка.
Фиг.5 - вид сбоку второго переходного элемента, показанного на Фиг.4, на котором показана его наружная боковая стенка.
Фиг.6 - вид сбоку фрезы, представленной на Фиг.1.
Фиг.7 - вид в разрезе по линии VII-VII на Фиг.6.
Фиг.8 - вид сбоку фрезы, представленной на Фиг.1, со снятым первым переходным элементом.
Фиг.9 - вид в разрезе по линии IX-IX на Фиг.8.
Фиг.10 - вид сбоку фрезы по изобретению со ступицей, диаметр которой отличен от показанного на Фиг.1-9, со снятым первым переходным элементом.
Фиг.11 - вид в разрезе по линии XI-XI на Фиг.10.
Фиг.12 - вид с пространственным разделением деталей фрезы по второму варианту осуществления изобретения.
Фиг.13 - вид сбоку второго переходного элемента по второму варианту осуществления изобретения, на котором показана его внутренняя боковая стенка.
Фиг.14 - вид сбоку первого переходного элемента по второму варианту осуществления изобретения, на котором показана его внутренняя боковая стенка.
Фиг.15 - вид сбоку фрезы, представленной на Фиг.12.
Фиг.16 - вид в разрезе по линии XVI-XVI на Фиг.15.
Подробное описание изобретения
Ссылка делается на Фиг.1 и 2, на которых показана фреза 20 по первому варианту осуществления изобретения. Фреза 20 имеет корпус 22 в общем дисковой формы, имеющий первую и вторую противолежащие и в общем случае параллельные боковые поверхности 24, 26, и наружную периферийную поверхность 28, проходящую между двумя боковыми поверхностями 24, 26. Фреза 20 имеет ось вращения R, которая перпендикулярна двум боковым поверхностям 24, 26. Фреза 20 имеет ступицу 30 с центрированным по оси отверстием 32 ступицы для размещения опорного вала шпинделя станка (не показанного на чертеже). Вращение передается ступице 30 фрезы через ведущую шпонку (не показанную на чертеже), которая сопрягается с пазом 34 для ведущей шпонки. Множество разнесенных по окружности режущих участков 36 расположены по наружной периферийной поверхности 28 корпуса 22 фрезы, причем каждый режущий участок 3 6 снабжен режущей пластиной 38.
Далее ссылка делается на Фиг.3. Ступица 30 включает в себя первый и второй переходные элементы 40, 42, расположенные с каждой стороны корпуса 22 фрезы. Первый переходный элемент 40 имеет первую внутреннюю боковую стенку 44, противолежащую первую наружную боковую стенку 46, а также первые внутреннюю и наружную периферийные поверхности 48, 50, расположенные между ними. Аналогичным образом, второй переходный элемент 42 имеет вторую внутреннюю боковую стенку 52, противолежащую вторую наружную боковую стенку 54 и вторые внутреннюю и наружную периферийные поверхности 56, 58, расположенные между ними. Первый и второй переходные элементы 40, 42 имеют центрированные по оси одинаковые центральные отверстия 60. Центральные отверстия 60 вместе образуют отверстие 32 ступицы. Аналогичным образом, первый и второй переходные элементы 40, 42, первый и вторые элементы паза для ведущей шпонки 64, 66, соответственно, вместе образуют паз для ведущей шпонки 34 на ступице 30.
Далее ссылка дается на Фиг.4 и 5. Второй переходный элемент 42 имеет три выступа 68, выполненные на второй внутренней боковой стенке 52 и выступающие относительно нее. Каждый выступ 68 включает в себя радиально наружный край 70, противолежащий радиально внутренний край 72 и периферийную поверхность 74, проходящую между ними. Выступ 68 также содержит внутреннюю и наружную боковую поверхности 76, 78. Наружная боковая поверхность 78 частично упирается во вторую внутреннюю боковую стенку 52 и частично выступает из второй наружной периферийной поверхности 58.
Каждый выступ 68 примыкает к проходящему в осевом направлении круглому приподнятому участку 80, концентричному относительно центрального отверстия 60 второго переходного элемента 42. Приподнятый участок 80 имеет наружную поверхность 82, внутреннюю поверхность 84 и осевую кольцевую соединительную поверхность 86, проходящую между наружной поверхностью 82 и внутренней поверхностью 84. Внутренняя поверхность 84 образует часть внутренней периферийной поверхности 56.
Как видно на Фиг.3, корпус 22 фрезы имеет центральное отверстие 88, ограниченное проходящей в осевом направлении внутренней поверхностью 90 отверстия. Корпус 22 фрезы снабжен тремя радиально направленными, в общем прямоугольными, пазами 92, каждый из которых имеет внутреннюю поверхность 94 паза, раскрывающуюся в сторону центрального отверстия 88, и первую, и вторую боковые поверхности 24, 26. По меньшей мере, участок внутренней поверхности 94 паза обращен в периферийном направлении.
Согласно первому варианту осуществления изобретения фрезу 20 собирают, помещая второй переходный элемент 42 рядом со второй боковой поверхностью 26, при этом приподнятый участок 80 примыкает к отверстию 88. Второй переходный элемент 42 толкают к корпусу 22 фрезы, пока вторая внутренняя боковая стенка 52 не упрется во вторую боковую поверхность 26. В этом положении приподнятый участок 80 полностью находится внутри отверстия 88, а наружная поверхность 82 приподнятого участка 80 совмещается с внутренней поверхностью 90 отверстия, и каждый выступ 68 полностью входит в паз 92, при этом периферийные поверхности 74 выступа 68 совмещаются с внутренней поверхностью 94 паза.
Теперь фреза 20 частично собрана, как показано на Фиг.8 и 9. Остается лишь прикрепить первый переходный элемент 40 к частично собранной фрезе 20. Это делается посредством размещения первого переходного элемента 40 рядом с первой боковой поверхностью 24, при этом первый элемент 64 паза для ведущей шпонки совмещают со вторым элементом 66 паза для ведущей шпонки. Первая внутренняя боковая стенка 44 упирается в первую боковую поверхность 24, приводя тем самым фрезу 20 в собранное состояние, т.е. образуя фрезу 20, показанную на Фиг.1, 2, 6 и 7. Процесс сборки фрезы 20, описанный выше, что касается выполнения операций и опорного вала шпинделя станка, не носит ограничительного характера. Сборка фрезы 20 может быть выполнена в любом порядке, осуществимом на практике.
Как упоминалось выше, отверстие 32 ступицы вмещает опорный вал шпинделя станка для вращения фрезы 20. При этом вращение передается ступице 30 через ведущую шпонку на опорном валу, которая сопрягается с пазом для ведущей шпонки 34. В свою очередь, ступица 30 передает вращение корпусу 22 фрезы через сцепление между выступами 68 и пазами 92.
Как показано на Фиг.8 и 9, определены следующие пять параметров: диаметр D1 отверстия ступицы 30 (равный диаметрам центральных отверстий 60), диаметр d1 ступицы, радиальная толщина R1 приподнятого участка 80, радиальная глубина T1 второй внутренней боковой стенки 52 и глубина резания A1 фрезы. Данные параметры требуются при сравнении двух аналогичных фрез, которое будет выполнено далее.
Фреза 20, показанная на Фиг.1-9, согласно первому варианту осуществления изобретения используется только вместе с опорным валом, диаметр которого почти равен, но немного меньше диаметра D1 отверстия 32 ступицы 30. Если фрезу нужно использовать с другим шпинделем станка, опорный вал которого имеет другой диаметр, то нужно использовать ступицу с подходящим диаметром (в общем случае почти равным диаметру опорного вала, но немного меньше).
Далее ссылка делается на Фиг.10 и 11, где показана фреза 120 согласно одному из вариантов первого варианта осуществления настоящего изобретения, подходящая для использования с опорным валом меньшего диаметра, чем фреза 20, показанная на Фиг.1-9. Диаметр D2 отверстия ступицы 130 фрезы 120 меньше, чем диаметр D1 отверстия ступицы 30 фрезы 20. Радиальная толщина R2 приподнятого участка 180 ступицы 130 фрезы 120 больше радиальной толщины R1 приподнятого участка 80 ступицы 30 фрезы 20. Соответственно, радиальная глубина T2 второй внутренней боковой стенки 152 фрезы 120 может быть меньшей радиальной глубины T1 второй внутренней боковой стенки 52 фрезы 20. Диаметр d2 ступицы фрезы 120 меньше диаметра dl ступицы фрезы 20, что является непосредственным результатом уменьшения радиальной глубины T2 второй внутренней боковой стенки 152 фрезы 120. В результате фреза 120 имеет большую глубину резания A2, чем глубина резания A1 фрезы 20.
Далее ссылка делается на Фиг.12-16, где показана фреза 220 по второму варианту осуществления изобретения. Так как фреза 220 имеет много элементов, аналогичных элементам фрезы 20, аналогичные элементы фрезы 20 будут обозначены ссылочными позициями, отличающимися от позиций элементов фрезы 20 на 200. Во втором варианте осуществления первый переходный элемент 240 фрезы 220 включает в себя приподнятый участок 280, а второй переходный элемент 242 фрезы 220 включает в себя выступы 268. Другими словами, согласно второму варианту осуществления выступы и приподнятый участок расположены на разных переходных элементах.
Первый переходный элемент 240 имеет первую внутреннюю боковую стенку 244, противолежащую первую наружную боковую стенку 246, а также первые внутреннюю и наружную периферийные поверхности 248, 250, расположенные между ними. Аналогичным образом, второй переходный элемент 242 имеет вторую внутреннюю боковую стенку 252, противолежащую вторую наружную боковую стенку 254, а также вторые наружную и внутреннюю периферийные поверхности 256, 258, проходящие между ними. Первый и второй переходные элементы 240, 242 имеют центрированные по оси центральные отверстия 260. Центральные отверстия 260 вместе образуют отверстие 232 ступицы 230 фрезы 220. Аналогичным образом, первый и второй переходные элементы 240, 242 имеют первый и вторые элементы 264, 266 паза для ведущей шпонки, соответственно, которые вместе образуют паз 234 для ведущей шпонки на ступице 230. Второй переходный элемент 242 имеет три выступа 268, выполненные на второй внутренней боковой стенке 252 и выступающие относительно нее. Каждый выступ 268 включает в себя радиально наружный край 270, противолежащий радиально внутренний край 272 и периферийную поверхность 274, проходящую между ними. Выступ 268 также содержит внутреннюю и наружную боковую поверхности 276, 278. Наружная боковая поверхность 278 частично упирается во вторую внутреннюю боковую стенку 252 и частично выступает из второй наружной периферийной поверхности 258.
Первый переходный элемент 240 имеет проходящий в осевом направлении круглый приподнятый участок 280, концентричный относительно центрального отверстия 260. Приподнятый участок 280 имеет наружную поверхность 282, внутреннюю поверхность 284 и осевую кольцевую соединительную поверхность 286, проходящую между наружной поверхностью 282 и внутренней поверхностью 284. Внутренняя поверхность 284 образует часть внутренней периферийной поверхности 256.
Согласно второму варианту осуществления изобретения фрезу 220 собирают, помещая второй переходный элемент 242 рядом со второй боковой поверхностью 26 корпуса 22 фрезы, при этом выступы 268 примыкают к пазам 92. Второй переходный элемент 242 перемещают к корпусу 22 фрезы, пока вторая внутренняя боковая стенка 252 не упрется во вторую боковую поверхность 26. В этом положении каждый выступ 268 полностью входит внутрь паза 92, при этом периферийные поверхности 274 совмещаются с внутренней поверхностью 94 паза.
Остается лишь переместить первый переходный элемент 240 к частично собранной фрезе 220. Это делается посредством размещения первого переходного элемента 240 рядом с первой боковой поверхностью 24, при этом приподнятый участок 280 примыкает к отверстию 88. В этом положении приподнятый участок 280 полностью находится внутри отверстия 88, при этом наружная поверхность 282 совмещена с внутренней поверхностью 90 отверстия, первая внутренняя боковая стенка 244 упирается в первую боковую поверхность 24, а первый элемент 264 паза для ведущей шпонки совмещается со вторым элементом 266 паза для ведущей шпонки, в результате чего фреза 220 оказывается в собранном состоянии, т.е. полностью готовой, как показано на Фиг.15 и 16.
Отверстие 232 ступицы вмещает опорный вал шпинделя станка для вращения фрезы 220. При этом вращение передается ступице 230 через ведущую шпонку на опорном валу, которая сопрягается с пазом 234 для ведущей шпонки. В свою очередь, ступица 230 передает вращение корпусу 22 фрезы через сцепление между выступами 268 и пазами 92. Первый и второй переходные элементы 240, 242 фрезы 220, согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, прочно прикреплены к фрезе 220, даже без опорного вала шпинделя станка. Кроме того, первый и второй переходные элементы 240, 242 легко изготавливать. Так же, как и в первом варианте осуществления изобретения, сборка и разборка фрезы 220 по второму варианту осуществления могут быть выполнены в любом практически осуществимом порядке.
В некоторых вариантах осуществления каждый переходный элемент 42, 242, имеющий выступы 68, 248, выполнен как одно целое, обеспечивая цельную конструкцию. В других вариантах осуществления выступы 68, 268 могут быть прикреплены к соответствующим переходным элементам крепежным элементом, таким как винт. Также, согласно некоторым вариантам осуществления, на радиально наружных краях 70, 270 выступов 68, 268 образуется радиально наружный участок второго переходного элемента 42, 242.
Ясно, что вариант второго варианта осуществления изобретения, подходящий для использования с опорным валом, диаметр которого меньше диаметра фрезы 220, может иметь конструкцию, аналогичную варианту первого варианта осуществления, что позволяет обеспечить фрезу с большей глубиной резания, чем глубина резания фрезы 220.
Следует понимать, что настоящее изобретение не только обеспечивает особенно эффективный и прочный способ смены переходников в соответствии с диаметром опорного вала шпинделя с помощью единого устройства, но одновременно с этим способствует увеличению глубины резания фрезы.
Хотя настоящее изобретение было описано с некоторой степенью конкретности, следует понимать, что различные изменения и модификации могут быть выполнены без отступления от объема изобретения, указанного далее в формуле изобретения.