ВРАЩАЮЩИЙСЯ РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ, ВКЛЮЧАЮЩИЙ ДВЕ РЕЖУЩИЕ ЧАСТИ С ПРОТИВОПОЛОЖНЫМИ НАПРАВЛЕНИЯМИ РЕЗАНИЯ, И СПОСОБ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛИ
REVOLVING CUTTING TOOL COMPRISING TWO CUTTING PARTS WITH OPPOSITE CUTTING DIRECTIONS, AND METHOD OF MACHINING

Настоящее изобретение относится в основном к области вращающихся режущих инструментов, таких как инструменты для фрезеровки, также называемые фрезами.
Изобретение касается также способов механической обработки, использующих упомянутые инструменты, в частности способов обработки, применяемых в авиастроении, в том числе способов, позволяющих изготавливать детали двигателей, предназначенных для оснащения летательных аппаратов.
Известные из предшествующего уровня техники способы обработки, обеспечивающие получение таких деталей сложной геометрии, часто требуют использования множества последовательных этапов обработки и, в особенности, многочисленных этапов фрезеровки, в течение которых используемый инструмент осуществляет круговое движение резания согласно его собственной продольной оси, а обрабатываемая деталь осуществляет некоторое относительное движение подачи по отношению к этому инструменту.
Известно, что для оптимизирования этого способа обработки является предпочтительным использование обработки «методом попутного фрезерования», чем «методом встречного фрезерования», причем эти два метода определяются, с одной стороны, в зависимости от направления вращения инструмента, задаваемого, в свою очередь, исключительно направлением винтовых режущих зубьев, которыми оснащен этот инструмент, и, с другой стороны, в зависимости от направления относительной скорости подачи между этим режущим инструментом и обрабатываемой деталью.
С учетом вышесказанного представляется понятным, что в процессе использования способа обработки детали, когда направление относительной скорости подачи между режущим инструментом и деталью задается геометрией последней, желание работать предпочтительно «методом попутного фрезерования» определяет направление вращения инструмента. Как следствие, это может привести к необходимости использовать инструмент, отличный от того, который применялся на предыдущем этапе обработки, во всех случаях, когда этот ранее использованный инструмент был задуман для вращения в направлении, противоположном новому требуемому направлению вращения.
Смена инструмента во время обработки одной и той же детали является нежелательной, поскольку требует затрат времени и повышает стоимость производства, и это неудобство становится тем более значительным, чем больше число осуществляемых отдельных этапов обработки.
К тому же, когда направление относительной скорости подачи между режущим инструментом и деталью не задано и, таким образом, может быть свободно выбрано оператором в зависимости от направления вращения инструмента и от возможности работать методом попутного фрезерования, тем не менее, может случиться, что общее усилие резания, развиваемое во время этого этапа обработки, не приведет к прижиму детали к установочным опорам, обычно предусмотренным на станке, но напротив вызовет прижим той же самой детали к средствам закрепления, имеющимся на станке и дополняющим установочные опоры.
Очевидно, что эта последняя конфигурация нежелательна в том смысле, что она не позволяет обеспечить хорошее удержание детали на месте в течение обработки, и этот недостаток проявляется в потерях качества и точности резания.
В силу этого, чтобы иметь возможность работать методом попутного фрезерования и развивать к тому же общее усилие резания, вызывающее прижим детали к установочным опорам, а не к средствам закрепления, надо было бы, вероятно, прибегнуть также к замене используемого инструмента на инструмент, имеющий противоположное направление вращения. Однако это сопряжено с вышеупомянутыми неудобствами, связанными с операциями замены инструмента.
Таким образом, изобретение имеет задачей разработку вращающегося режущего инструмента и способа обработки, устраняющих недостатки технических решений по предшествующему уровню техники.
Для этого изобретение имеет в качестве объекта вращающийся режущий инструмент, вытянутый вдоль продольной оси и включающий в себя первую режущую часть, содержащую совокупность первых винтовых зубьев, имеющих заданное направление винта и выполненных с возможностью работы в первом направлении вращения инструмента. Согласно изобретению инструмент дополнительно содержит вторую режущую часть, смещенную относительно первой режущей части по продольной оси таким образом, чтобы последняя была расположена между второй режущей частью и хвостовиком инструмента, причем указанная вторая режущая часть включает в себя совокупность вторых винтовых зубьев, имеющих в качестве направления винта заданное вышеупомянутое направление винта, причем эти вторые зубья выполнены с возможностью работы во втором направлении вращения инструмента, противоположном первому.
Таким образом, одной из особенностей настоящего изобретения является то, что режущий инструмент, имеющий предпочтительно форму фрезы, обладает двумя различными режущими частями, что позволяет в целом сократить число замен инструмента в ходе использования способа обработки, требующего осуществления множества последовательных этапов обработки одной и той же детали.
В случаях, когда направление относительной скорости подачи между режущим инструментом и деталью задается геометрией последней, предпочтение, отдаваемое при работе методу попутного фрезерования, определяется направлением вращения инструмента, к которому инструмент согласно изобретению может быть легко приспособлен. Действительно, в случае, если новое требуемое направление вращения то же, что и на предыдущем этапе обработки, естественно продолжать работать с режущей частью инструмента, которая только что была использована, в то время как в противном случае, когда новое требуемое направление вращения противоположно использованному на предшествующем этапе обработки, достаточно лишь использовать другую режущую часть инструмента, чтобы обеспечить работу методом попутного фрезерования в ходе этого нового этапа обработки, подразумевая, что обе режущие части располагаются под хвостовиком инструмента.
Эта специфическая особенность позволяет, таким образом, значительно ограничить частоту смены инструмента в течение процесса обработки одной и той же детали, включающего множество этапов обработки, что непосредственно выражается ощутимой выгодой в плане экономии времени и стоимости производства.
Вместе с тем отмечается, что в других случаях, когда направление относительной скорости подачи между режущим инструментом и деталью не задано и, следовательно, оно может быть свободно выбрано оператором, этот свободный выбор добавляется к выбору направления вращения инструмента, предоставляемому инструментом согласно изобретению, благодаря совместному присутствию обеих режущих частей. Итак, оператор располагает двумя параметрами, которые он может свободно комбинировать таким образом, чтобы, с одной стороны, иметь возможность работать методом попутного фрезерования, а с другой стороны, обеспечивалось бы положение, при котором общее усилие резания, развиваемое в ходе этапа обработки, вызывало бы прижим детали к установочным опорам, обычно предусмотренным на станке, а не к средствам закрепления детали, которыми оснащен станок и которые дополняют установочные опоры. Как показано выше, преимущество, связанное с прижимом детали к установочным опорам, заключается в улучшении удержания детали в течение обработки, в результате чего это преимущество проявляется в повышении качества и точности резания.
Преимущественно вышеупомянутое заданное направление винта - правое, другими словами, «правая винтовая линия». Между тем, могло бы быть предусмотрено и альтернативное направление винта - влево для первых и вторых режущих винтовых зубьев, не выходя за рамки изобретения.
Предпочтительно, чтобы первое направление вращения инструмента, ассоциированное с первыми зубьями, было направлением вращения по часовой стрелке в поперечном разрезе, если смотреть со стороны хвостовика инструмента в сторону его первой режущей части, это направление также называют «резание вправо». Вместе с тем предпочтительно, чтобы второе направление вращения инструмента, связанное со вторыми зубцами, было направлением вращения против часовой стрелки в поперечном разрезе, если смотреть со стороны хвостовика инструмента в сторону его второй режущей части, это направление также называют «резание влево».
Предпочтительно, чтобы первая режущая часть была отделена в направлении продольной оси от второй режущей части цилиндрической промежуточной частью инструмента, что облегчает его изготовление.
Целесообразно, чтобы первая режущая часть была расположена ближе к хвостовику инструмента, чем вторая режущая часть. Тем не менее, обратное расположение также представляется возможным, не выходя за рамки изобретения.
Наконец, режущий инструмент согласно изобретению - это предпочтительно фрезеровочный инструмент, а именно фреза, предназначенная выполнять операции фрезеровки, в течение которых используемый инструмент осуществляет круговое движение резания согласно его собственной продольной оси, а обрабатываемая деталь осуществляет относительное движением подачи по отношению к этому инструменту, например прямолинейное или круговое движение.
Объектом изобретения является также способ обработки детали при помощи вышеупомянутого вращающегося режущего инструмента, установленного на обрабатывающий станок, включающий первый этап обработки при помощи первой режущей части инструмента и второй этап обработки при помощи второй режущей части инструмента, причем указанные первый и второй этапы обработки осуществляют последовательно с сохранением установки режущего инструмента на обрабатывающем станке. Вследствие этого инструмент не требуется демонтировать со станка между двумя вышеупомянутыми этапами обработки, а единственной операцией, требующейся между этими двумя этапами, является, таким образом, одно лишь изменение вращения инструмента.
Предпочтительно, чтобы каждый из указанных двух этапов обработки осуществлялся таким образом, чтобы первые и вторые режущие части работали, поглощая материал обрабатываемой детали.
Предпочтительно также, чтобы первый этап обработки осуществлялся с использованием первого направления относительной скорости подачи между режущим инструментом и обрабатываемой деталью, а второй этап обработки осуществлялся с получением второго направления относительной скорости подачи между режущим инструментом и обрабатываемой деталью, противоположного первому направлению.
Как упомянуто выше, первый и второй этапы обработки являются предпочтительно этапами фрезерования.
Другие преимущества и особенности изобретения будут видны из нижеследующего подробного неограничительного описания, приводимого со ссылкой на прилагаемые чертежи, в числе которых
Фиг.1 представляет вид спереди вращающегося режущего инструмента согласно предпочтительному способу осуществления настоящего изобретения;
Фиг.2 - вид в поперечном разрезе, выполненном согласно линии II-II фиг.1;
Фиг.3 - вид в поперечном разрезе, выполненном согласно линии III-III фиг.1;
Фиг.4 и 5 схематически изображают два последовательных этапа процесса обработки согласно предпочтительному способу осуществления изобретения, выполненных при помощи инструмента, показанного на фиг.1-3; и
Фиг.6 схематически изображает этап обработки, выполняемый в ходе способа, использующего режущий инструмент, показанный на фиг.1-3.
Со ссылкой прежде всего на фиг.1-3 можно представить фрезеровочный инструмент 1 согласно предпочтительному способу осуществления настоящего изобретения.
В целом, этот инструмент 1 представляет, сверху вниз, хвостовик 2, предусмотренный для установки инструмента на соответствующий (не представленный) обрабатывающий станок, первую режущую часть 4, цилиндрическую промежуточную часть 6 и, наконец, вторую режущую часть 8. Естественно, все эти элементы выстроены согласно продольной оси инструмента, обозначенной на фигурах цифровой позицией 10, которая соответствует также оси вращения этого инструмента.
Первая режущая часть 4 оснащена совокупностью режущих винтовых зубьев 12, имеющих заданное направление винтовой линии, предпочтительно выбранное правым. Следует учесть, что «винтовая линия вправо» - это такая линия, при которой в двух последовательных поперечных разрезах первой режущей части 4, двигаясь от хвостовика 2 к режущей кромке инструмента, первые зубья 12 оказываются смещенными в направлении часовой стрелки. Эти первые зубья 12 задуманы, чтобы работать в первом направлении вращения инструмента, которое в поперечном разрезе, показанном на фиг.2, соответствует направлению часовой стрелки, когда этот разрез является видом от хвостовика 2 в сторону первой режущей части 4. Для наглядности, это направление часовой стрелки также названо «резанием вправо» и представлено схематически на фиг.2 стрелкой, обозначенной цифровой позицией 14.
С другой стороны, вторая режущая часть 8, в свою очередь, оснащена вторыми режущими винтовыми зубьями 16, располагающими тем же заданным направлением винтовой линии, то есть винтовой линии вправо, представляя при этом второе направление вращения, противоположное вышеуказанному первому направлению 14. Действительно, это второе направление вращения, схематично показанное на фиг.3 стрелкой 18, таково, что в поперечном разрезе, если смотреть от хвостовика в сторону этой второй режущей части 8, оно соответствует направлению вращения против часовой стрелки.
На фиг.4 и 5 схематично показаны различные этапы способа обработки согласно настоящему изобретению, причем этот способ осуществляется при помощи инструмента 1.
На фиг.4 проиллюстрирован первый этап обработки детали 20, осуществляемый при помощи первой режущей части 4, при приведении инструмента 1 во вращение в направлении по часовой стрелке 14. Для использования метода попутного фрезерования направление относительной скорости подачи Vf между инструментом 1 и деталью 20 фиксируется, как это показано на фиг.4, то есть, другими словами, обеспечивают перемещение детали 20 вправо по отношению к инструменту 1, если смотреть сверху.
При осуществлении второго этапа обработки, схематично показанного на фиг.5, инструмент остается установленным на обрабатывающем станке (не представлен), и тот же самый инструмент приводится во вращение в направлении, противоположном направлению, которое было использовано в течение первого этапа, показанного на фиг.4. Таким образом, этот второй этап осуществляется при помощи второй режущей части 8, вращающейся в направлении против часовой стрелки 18. Для работы методом попутного фрезерования, который является предпочтительным вследствие высокого качества обработки, направление относительной скорости подачи Vf между инструментом 1 и обрабатываемой деталью 20 переключается на противоположное по отношению к используемому на первом этапе, то есть деталь 20 перемещается влево по отношению к инструменту 1, если смотреть сверху, как показано на фиг.5. В результате, упомянутая относительная скорость подачи между этими двумя элементами может быть получена путем приведения в движение какого-либо одного из этих двух элементов 1, 20, что является известным специалисту в данной области техники.
Таким образом, как это было указано выше, можно заключить, что, когда направление относительной скорости подачи Vf задается сложной геометрией обрабатываемой детали 20, достаточно выбрать одну из двух режущих частей, которая позволит вследствие особого расположения зубьев работать методом попутного фрезерования. Известно, что разница между первыми винтовыми зубьями, так называемыми «режущими вправо», и вторыми винтовыми зубьями, или «режущими влево», заключается лишь в ориентации режущей кромки этих зубьев, так как обе эти совокупности зубьев представляют собой каждая правую винтовую линию.
Преимущество использования описанного способа состоит, таким образом, в отсутствии необходимости демонтировать инструмент 1 со станка между двумя последовательными этапами обработки.
На фиг.6 проиллюстрированы этапы обработки согласно другому способу.
На фиг.6 показано изостатическое приспособление, позволяющее закреплять обрабатываемую деталь 20 на обрабатывающем станке, состоящее из плоской опоры, образованной тремя неподвижными опорами 22, 24, 26, прямолинейной одномерной опоры, образованной двумя неподвижными опорами 28, 30, точечной опоры, образованной неподвижной опорой 32, и, наконец, средств прижима 34, позволяющих фиксировать деталь и расположенных в основном напротив вышеупомянутых неподвижных опор.
На фиг.6 можно увидеть, что направление относительной скорости подачи Vf, так же, как и режущая часть инструмента 1, были одновременно выбраны таким образом, чтобы, с одной стороны, обеспечить возможность работы методом попутного фрезерования, но также чтобы получить общее усилие резания, отмеченное стрелой Fc на фиг.6, направленное в сторону опор вышеупомянутого изостатического устройства. Это позволяет в целом обеспечить прижим детали 20 к установочным опорам, предусмотренным на станке, а не к средствам прижима 34. Результатом является улучшение удержания детали в течение обработки, что выражается, главным образом, в повышении качества и точности резания. В частном случае, представленном на фиг.6, вторая режущая часть 8 используется таким образом, чтобы обеспечить резание влево, то есть таким образом, чтобы заставлять инструмент 1 поворачиваться в направлении против часовой стрелки 18. С другой стороны, направление относительной скорости подачи Vf между инструментом 1 и обрабатываемой деталью 20 было одновременно выбрано так, чтобы та же деталь 20 перемещалась влево по отношению к инструменту 1, если смотреть сверху, как показано на фиг.6.
Представляется очевидным, что специалист в данной области техники может внести различные изменения в данное изобретение в качестве неограничительных примеров.