Патрон для регулировки осевого положения концевой фрезы

Полезная модель относится к области обработки материалов резанием и предназначена для обеспечения заданного осевого положения концевой фрезы с минимальным дисбалансом при высоких частотах вращения.
А
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является выбранный в качестве прототипа патрон для регулировки осевого положения концевой фрезы, содержащий привод перемещения концевой фрезы в виде встроенного механизма массой m для регулировки вылета фрезы перед ее окончательным закреплением в цанге путем регулирования, которое осуществляется посредством вращения шестерни, которая располагается в корпусе патрона и находится в зацеплении с шестерней-упором, на конце которой имеется резьбовой участок, благодаря которому шестерня-упор при вращении перемещается по резьбе вдоль оси патрона. (Кузнецов Ю.И., Маслов А.Р., Байков А.Н. Оснастка станков с ЧПУ: справочник. - М.: Машиностроение, 1983. - 359 с. (с. 293, рис. 32).
А
Недостатком известного устройства, в том числе технической проблемой, является большой дисбаланс, вызываемый смещением относительно центра массы m совокупности деталей встроенного механизма для регулировки вылета фрезы, что при фрезеровании вызывает большие вибрации технологической системы, дающие значительное увеличение шероховатости обработанных поверхностей и снижение стойкости фрезы, а также снижение срока службы подшипников шпинделя.
Б
В основу заявленной полезной модели был положен технический результат - устранение дисбаланса после регулировки осевого положения и закрепления концевой фрезы за счет балансировочного устройства в виде перемещающегося в глухом цилиндрическом резьбовом отверстии регулировочного винта, ось которого расположена в корпусе патрона под углом α к оси ведущего колеса и имеет массу m, определяемую из условия:
А
А
Б
Б
где R - расстояние (радиус) от центра А массы m до оси вращения патрона; R -расстояние (радиус) от центра Б массы m до оси вращения патрона,
что повышает качество обработки, увеличивает период стойкости фрезы и срок службы подшипников шпинделя.
А
Б
Технический результат достигается тем, что патрон для регулировки осевого положения концевой фрезы содержит привод перемещения концевой фрезы в виде встроенного механизма массой m для регулировки вылета фрезы перед окончательным ее закреплением в цанге путем регулирования, которое осуществляется посредством вращения шестерни, которая расположена в корпусе патрона и находится в зацеплении с шестерней-упором, на конце которой имеется резьбовой участок, благодаря которому шестерня-упор при вращении перемещается по резьбе вдоль оси корпуса патрона, имеет выполненное в корпусе патрона глухое цилиндрическое резьбовое отверстие, в котором перемещается регулировочный винт, ось которого расположена в корпусе патрона под углом α к оси шестерни (ведущего колеса) и имеет массу m, определяемую из условия:
Полезная модель поясняется графическими изображениями.
На фиг. 1 схематично изображено осевое сечение патрона для регулировки осевого положения концевой фрезы.
На фиг. 2 схематично изображено поперечное сечение патрона для регулировки осевого положения концевой фрезы.
А
Б
Б
А
А
Б
А
А
Б
Б
В заявленном патроне для регулировки осевого положения концевой фрезы, содержащем привод перемещения концевой фрезы в виде встроенного механизма массой m для регулировки вылета фрезы перед окончательным закреплением ее в цанге путем регулирования, которое осуществляется посредством вращения шестерни, которая располагается в корпусе патрона и находится в зацеплении с шестерней-упором, на конце которой имеется резьбовой участок, благодаря которому шестерня-упор при вращении перемещается по резьбе вдоль оси корпуса патрона, при этом в корпусе патрона выполнено глухое цилиндрическое резьбовое отверстие, в котором перемещается регулировочный винт, ось которого расположена в корпусе патрона под углом α к оси шестерни (ведущего колеса) и имеет массу m, определяемую из условия: m=m⋅R/R⋅sinα, где R - расстояние от центра А массы m до оси вращения патрона; R - расстояние от центра Б массы m до оси вращения патрона.
Б
Б
А
А
Б
Патрон для регулировки осевого положения концевой фрезы (см. фиг. 1 и фиг. 2) содержит зубчатую передачу, состоящую из ведущего колеса (шестерни) 1 и ведомого колеса (шестерни-упором) 2, снабженного наружной резьбой 10, входящей во внутреннею резьбу 11 корпуса 5, которое при вращении ведущее колеса 1, перемещается вдоль оси вращения концевой фрезы 12 по резьбе 11 и выдвигает фрезу до заданного положения L из цанги 4. Осевое положение ведущего колеса 1 определяется кольцом 7, которое фиксируется относительно корпуса 5 винтом 8. Патрон с закрепленной концевой фрезой 12 устанавливается в шпинделе балансировочного устройства для регулировки требуемой величины дисбаланса путем вращения регулировочного винта 9, установленного в глухом цилиндрическом резьбовом отверстии в корпусе 5, выполненным под углом а к оси ведущего колеса 1, при этом регулировочный винт имеет массу m, определяемую из условия: m=m⋅R/R⋅sinα.
Патрон для регулировки осевого положения вылета концевой фрезы работает следующим образом.
Б
Б
А
А
Б
Фрезу 12 вставляют в цангу 4 до взаимодействия с торцем ведомого колеса 2. В результате вращения ведущего колеса (шестерни) 1, установленного в отверстии 6 и зафиксированного относительно корпуса 5 кольцом 7 и винтом 8, через зубчатую передачу передается вращение ведомому колесу (шестерни-упором) 2, которое вращаясь своим резьбовым участком 10 по резьбе 11 в корпусе 5, перемещает фрезу 12 вдоль ее оси до заданного осевого положения L, после достижения которого хвостовик фрезы 12 закрепляется в цанге 4, а корпус 5 патрона устанавливается в шпинделе балансировочного устройства для регулировки требуемой величины дисбаланса путем вращения установленного в глухом цилиндрическом резьбовом отверстии в корпусе 5 регулировочного винта 9, ось которого расположена в корпусе патрона под углом а к оси ведущего колеса (шестерни) и имеет массу m, определяемую из условия: m=m⋅R/R⋅sinα.
Отличием предложенной конструкции от прототипа является возможность после регулировки положения и закрепления концевой фрезы уменьшения величины дисбаланса до требуемых значений, определяемых условиями фрезерования с высокой частотой вращения, что подтверждается нижеприведенными пояснениями и расчетами в отношении конкретного примера.
В соответствии со стандартом ISO 1940/1 класс точности балансировки определяется величиной скорости вибраций, вызываемых центробежными силами, возникающими из-за эксцентриситета центра масс вращающегося объекта (дисбаланса). Например, класс точности балансировки G2,5 означает, что скорость вибраций не должна превышать 2,5 мм/с.
А
А
А
А
А
А
А
Для компенсации дисбаланса используют уравновешивающую массу с тем, чтобы сумма всех действующих центробежных сил стремилась к нулю. Величину дисбаланса D от массы m совокупности деталей встроенного механизма для регулировки вылета фрезы можно оценить по формуле: D=m⋅R [г⋅м], где R - расстояние (радиус) от центра А массы m совокупности деталей встроенного механизма для регулировки вылета фрезы вдоль оси вращения патрона.
А
Б
Б
Б
А
Б
А
А
Б
А
Б
Для компенсации дисбаланса D необходимо в корпусе патрона установить компенсационную массу m на расстоянии R от центра тяжести Б массы m, что обеспечивает теоретическое снижение до величины D=0. На практике установить центр Б массы m строго диаметрально противоположно центру А массы m, затруднительно из-за внешних конструктивных элементов. Поэтому в общем случае оси, определяемые радиусами R и R, расположены под углом α относительно друг друга. Поэтому для общего случая компенсации дисбаланса D необходимо установить компенсационную массу m, равную:
-1
max
Б
Б
Задача достижения «нулевого» дисбаланса на практике не ставится и, в зависимости от частоты вращения, устанавливается допуск на остаточный эксцентриситет. Например, для конкретного случая при частоте вращения шпинделя n=7000 мин и классе точности балансировки G6,3 допуск на остаточный эксцентриситет е равен 4 г⋅мм/кг на радиусе R приближенно равном 32 мм. Это позволяет на указанной частоте вращения шпинделя выбирать массу регулировочного винта и величину его перемещения по радиусу R в достаточно широких пределах.
Таким образом, заявленная совокупность существенных признаков, отраженная в независимом пункте формулы полезной модели, обеспечивает получение заявленного технического результата - уменьшения величины дисбаланса после регулировки положения и закрепления концевой фрезы до требуемых значений, определяемых такими условиями фрезерования, как частота вращения, за счет балансировочного устройства, что повышает качество обработки, увеличивает период стойкости фрезы и срок службы подшипников шпинделя..
Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в формуле признаки являются существенными и взаимосвязанными между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, неизвестной не дату приоритета из уровня техники и достаточной для получения требуемого синергетического технического результата.