ТОРЦОВАЯ РОТАЦИОННАЯ РЕЖУЩАЯ ГОЛОВКА

Полезная модель относится к режущим головкам для обработки резанием плоскостей и измельчения заготовок твердых материалов и найдет применение в машиностроении при обработке плоских поверхностей, в порошковой металлургии при измельчении твердых материалов, а также в строительных отраслях при обработке, например, каменных плит или дорожного полотна.
Известны инструменты для обработки плоскостей по а.с. СССР №579105, 1977 г., МПК В23С 5/16. В его корпусе на осях установлены конические ролики с кольцевыми стружечными канавками; оси роликов смещены на угол 2-3 градуса к диаметральной оси корпуса и наклонены к диаметральной плоскости из условия расположения режущих лезвий роликов в одной плоскости. В процессе работы ролики вращаются на осях от сил резания. К недостаткам данного инструмента относится отсутствие самовращения роликов в период холостого хода, поэтому режим вращения роликов при рабочем контакте с заготовкой носит неравномерный характер с ускорением от нулевого положения до некоторой величины, зависящей от припуска на обработку, количества контактирующих лезвий ролика с плоскостью обработки, величины фасок износа круглых режущих лезвий и других факторов. Указанные факторы снижают качество обработки и стойкость инструмента, а также не обеспечивают получения стружки в виде порошков, гранул или волокон в узком размерном диапазоне, что является необходимым условием для ее использования в технологиях порошковой металлургии, в нанотехнологиях.
Известна конструкция ротационной фрезерной головки для обработки плоскостей по а.с. СССР №227823, МПК 8 В23С 5/06, заявл. 19.08.1967 г. Она выбрана прототипом и содержит в подшипниковых узлах круглые резцы, установленные под определенным углом в корпусе; каждый узел имеет фрикционное кольцо, контактирующее с центральным фрикционным диском, установленным также в корпусе головки на подшипниках. В процессе работы круглые резцы имеют самовращение за счет сил трения об обрабатываемый материал. Наличие кинематической связи фрикционных колец с центральным фрикционным диском обеспечивает вращение всех круглых резцов в момент врезания их в заготовку, что увеличивает стойкость головки, повышает качество обработки плоскостей и стабильность процессов стружкообразования. Но кинематическая связь фрикционных элементов передачи увеличивает инертность этой системы, а периодические врезания режущих колец в заготовку с выходом из контакта с ней не обеспечивают равномерное обновление режущих лезвий. Это вызывает пульсацию сил резания в процессе обработки и не способствует измельчению материалов до фракций размерами менее микрона.
Целью настоящего технического решения является устранение перечисленных недостатков, т.е. обеспечение равномерного обновления режущих круговых лезвий относительно обрабатываемого и (или) измельчаемого материала, управление режимом обновления для достижения требуемых параметров обрабатываемой поверхности при измельчении заготовки.
Это достигается тем, что торцовая ротационная режущая головка содержит корпус с подшипниковыми узлами; корпус установлен на шпинделе станка, а каждый подшипниковый узел вильчатого типа на валах содержит круглые режущие элементы и приводные шестерни; в корпусе головки закреплены оси с промежуточными шестернями, а на шпиндельной головке станка неподвижно установлено зубчатое колесо, кинематически связанное с приводными шестернями через промежуточные шестерни.
Изложенная сущность существенных признаков поясняется графическими материалами, на которых изображено: на фиг.1 - разрез головки с одним подшипниковым узлом; на фиг.2 - вид на рабочий торец головки; на фиг.3 - технологическая схема взаимодействия одинарного подшипникового узла с заготовкой.
Головка (фиг.1) состоит из корпуса 1, установленного на шпинделе 2 фрезерного станка, на шпиндельной головке 3 которого установлено зубчатое колесо 4 с торцовым зубчатым профилем и болтами 5. В торцовых отверстиях корпуса 1 расположены подшипниковые узлы, состоящие из вилок 6 и хвостовиков 7 с гайками 8, шайбами 9. В вилках 6 в подшипниках установлены валы 10 с круглыми режущими элементами 11 и приводными шестернями 12. В корпусе 1 неподвижно закреплены оси 13 с вращающимися втулкам 14 и промежуточными шестернями 15. Шестерни 12, 15 и колесо 4 образуют между собой кинематическую связь.
Работает торцовая ротационная режущая головка в следующей последовательности. Заготовка 16 (фиг.3) закреплена на столе станка и имеет движение подачи . Корпус 1 вращается совместно со шпинделем 2: подшипниковые узлы с режущими элементами 11 и приводными шестернями 12, а также промежуточные шестерни 15 совершают вращательное движение. Шестерни 15 одновременно будут обкатываться по неподвижному зубчатому колесу, вращаться на осях 13 и принудительно вращать приводные шестерни 12 с режущими элементами 11.
Для обеспечения срезания материала с заготовки 16 вилка развернута на угол φ в радиальной плоскости.
Угловая скорость вращения круглых режущих элементов 11 назначается в зависимости от технологических параметров операции путем выбора соотношения чисел зубьев приводных шестерен 12 и промежуточных шестерен 15.
Режущая головка может снимать несколько слоев материала одновременно (см. фиг.3), для чего на валы 10 возможна установка нескольких круглых режущих элементов 11, для чего вилку 6 устанавливают с наклоном на угол δ в торцовой плоскости.
Положительный эффект от внедрения полезной модели заключается в следующем.
1. Обеспечивается равномерное обновление круглых режущих элементов в процессе обработки заготовки.
2. Стабилизируются требуемые параметры обрабатываемой поверхности заготовки путем управления режимом обновления за счет выбора чисел зубьев приводных и промежуточных зубчатых колес.
3. Расширяются технологические возможности режущего инструмента, позволяя как обрабатывать плоскости с шероховатостью менее микрона, так и измельчать заготовки до фракций размерами до и менее микрона.
Полезную модель целесообразно использовать для измельчения вязких материалов резанием до мелкодисперсных фракций, используемых в порошковой металлургии и наноиндустрии. Возможно применение торцовой ротационной режущей головки в отраслях промышленности, где необходима обработка резанием плоских поверхностей фрезерованием.