ФРЕЗА ТОРЦОВО-ЦИЛИНДРИЧЕСКАЯ

Область техники.
Настоящая полезная модель относится к устройствам, используемым для обработки материалов резанием, в частности к фрезам для обработки трудно обрабатываемых материалов, в том числе титановых сплавов.
Уровень техники.
При обработке титановых сплавов особое внимание уделяется использованию смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), подаче их непосредственно в зону резания для охлаждения и удаления стружки.
Например, в патенте РФ №2348492 раскрыта конструкция вращающегося режущего инструмента, имеющего нерегулярную ориентацию вставных режущих пластин. Это инструмент в виде фрезы, на наружной поверхности которого расположены гнезда для режущих пластин, расположенных по меньшей мере в трех столбцах на круговой наружной поверхности, причем угловое дистанцирование режущих пластин вокруг оси вращения, определяемое в плоскости, перпендикулярной к оси вращения, в первом ряду выполнено переменным в пределах этого ряда, а угловое дистанцирование режущих пластин вокруг оси вращения во втором ряду выполнено переменным в пределах этого ряда и отличается от углового дистанцирования режущих пластин вокруг оси вращения в пределах первого ряда.
Для фрезы, раскрытой в патенте РФ №2348492, использование СОЖ возможно путем внешнего полива, что значительно снижает эффективность охлаждения и удаление стружки непосредственно из зоны резания.
В патенте US №5542793 раскрыта конструкция фрезы с винтовым расположением режущих пластин, где на фиг. 2 в корпусе фрезы вдоль ее оси вращения выполнен центральный канал и идущие от него под углом к оси вращения радиальные каналы для централизованной подачи СОЖ непосредственно в зону резания.
В данной конструкции фрезы не предусмотрена подача СОЖ к ее торцу, так как центральный канал, выполненный в корпусе фрезы, не имеет выхода на торцовую часть фрезы. При этом радиальные каналы направлены однообразно под одинаковым углом к режущим пластинам и имеют одинаковые выходные отверстия. При этом, например, не учтены особенности нагружения режущих пластин на торце фрезы и необходимость подачи СОЖ на конкретные участки режущих кромок режущих пластин, что существенно снижает эффективность охлаждения и удаления стружки.
Настоящая полезная модель направлена на создание улучшенной конструкции фрезы торцово-цилиндрической с эффективным охлаждением и удалением стружки в зоне резания и высокой работоспособностью для ее использования при обработке трудно обрабатываемых материалов, в частности титановых сплавов.
Данный технический результат достигается посредством совокупности признаков, приведенных в соответствующих пунктах формулы полезной модели. В частности предложена фреза торцово-цилиндрическая, в рабочей части которой выполнены центральный канал и идущие от него под разными углами винтовыми группами относительно оси вращения в направлении сменных режущих пластин радиальные каналы, на выходе которых установлены форсунки для подачи СОЖ к сменным режущим пластинам. В торцовой части фрезы вдоль оси вращения выполнен канал с выходом на центральный канал для подачи СОЖ к торцовой части. Также предусмотрена возможность установки форсунок определенных диаметров на выходах радиальных каналов и канала, выполненного в торцовой части. Это обеспечивает равномерную подачу СОЖ от оси вращения к сменным режущим пластинам, установленным на торцовой части, и возможность согласования одновременно подаваемых объемов СОЖ к сменным режущим пластинам на торцовой и цилиндрической частях. Это позволяет повысить эффективность охлаждения и удаления стружки в зоне резания и работоспособность фрезы торцово-цилиндрической.
Сущность полезной модели.
В соответствии с настоящей полезной моделью предложена фреза торцово-цилиндрическая, содержащая:
рабочую часть с круговой наружной поверхностью, расположенной вокруг оси вращения и включающую цилиндрическую и торцовую части, в которых выполнено множество гнезд для установки и механического закрепления сменных режущих пластин, с примыкающими к ним стружкоотводящими выборками,
при этом в рабочей части выполнены центральный канал и идущие от него под углами к оси вращения радиальные каналы.
В соответствии с предложенной полезной моделью в торцовой части фрезы вдоль оси вращения выполнен канал с выходом на центральный канал,
а упомянутые радиальные каналы выполнены под разными углами и расположены в направлении сменных режущих пластин винтовыми группами относительно оси вращения,
при этом на выходах канала и радиальных каналов установлены форсунки.
В соответствии с одним предпочтительным вариантом торцовая часть фрезы выполнена съемной и закреплена винтом, в котором выполнен упомянутый канал.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом радиальные каналы и установленные на их выходах форсунки расположены винтовыми группами вдоль оси вращения в столбцах с неравномерным шагом.
Краткое описание чертежей.
Для лучшего понимания, но только в качестве примера, полезная модель будет описана с отсылками к приложенным чертежам, на которых:
на фиг. 1 показан вид в перспективе на фрезу торцово-цилиндрическую;
на фиг. 2 показан частично схематичный разрез на виде с боку фрезы торцово-цилиндрической, представленной на фиг. 1,;
на фиг. 3 показана частично схема расположения центрального и радиальных каналов и режущих пластин на виде сверху на фрезу торцово-цилиндрическую, представленную на фиг. 2;
на фиг. 4 показан частично схематический разрез на виде с боку фрезы торцово-цилиндрической, представленной на фиг. 1, со съемной торцовой частью;
на фиг. 5 «а» и «б» показаны разрезы форсунок, устанавливаемых на цилиндрической и торцовой частях фрезы торцово-цилиндрической, представленной на фиг. 1.
Детальное описание чертежей.
Рассмотрим фиг. 1.-5, показывающие фрезу торцово-цилиндрическую 10 в соответствии с настоящей полезной моделью. В целях снижения загруженности фиг. 1-4 не все режущие пластины, радиальные каналы и форсунки, установленные на выходе этих каналов, имеют обозначения, которые изображены на чертежах, что не искажает смысла предложенного технического решения.
В начале рассмотрим фиг. 1-4. Фреза торцово-цилиндрическая 10, содержит:
рабочую часть 12 с круговой наружной поверхностью, расположенной вокруг оси вращения 14 и включающую цилиндрическую 16 и торцовую 18, части в которых выполнено множество гнезд 22 для установки и механического закрепления сменных режущих пластин 24 и 26 с примыкающими к ним стружкоотводящими выборками.
При этом, как видно из фиг. 1, 2 и 4 на цилиндрической части 16 в гнездах 22 установлены сменные режущие пластины 24 в столбцах винтовыми группами вдоль оси 14 фрезы торцово-цилиндрической 10. Эти сменные режущие пластины 24 имеют одну одновременно участвующую в резании режущую кромку.
На торцовой части 18 установлены сменные режущие пластины 26, которые имеют одновременно участвующие в резании две режущие кромки по цилиндру и торцу, поэтому работа этих пластин существенно затруднена.
В рабочей части 12 выполнены центральный канал 28 и идущие от него под углами к оси вращения 14 радиальные каналы 30. Как видно из фиг. 2, центральный канал 28 имеет значительно больший диаметр, чем радиальные каналы 30, что обеспечивает необходимый расход СОЖ во всех каналах, отходящих от центрального канала. Центральный канал 30 может иметь разную длину вдоль всей рабочей части 12, но он не должен иметь выхода с таким большим диаметром на торцовую часть 18, так как в противном случае не будет обеспечен необходимый напор СОЖ в радиальных каналах 30, а также будет снижена прочность рабочей части 12.
С помощью торцово-цилиндрических фрез обрабатывают сложные поверхности, в том числе в закрытых пазах, где обычно скапливается стружка и затруднены условия охлаждения сменных режущих пластин особенно на торцевой части инструмента. Причем торцевая часть, как наиболее нагруженная, может разрушаться, в результате чего происходит потеря всего дорогостоящего инструмента. Поэтому необходимо повысить надежность этой части инструмента, в том числе за счет улучшения охлаждения в зоне работы сменных режущих пластин, установленных как на цилиндрической, так и на торцовой частях, и удаления стружки.
В соответствии с одним предпочтительным вариантом торцовая часть 18 может быть выполнена съемной 18а, как показано на фиг. 4. При этом она крепится к цилиндрической части 16 с помощью винта 20 и в случае ее разрушения она может быть заменена, также может быть заменен и винт 20.
Для дозированной подачи СОЖ в торцовой части 18 фрезы вдоль ее оси вращения 14 выполнен канал 34 с выходом на центральный канал 28.
При этом, как показано на фиг. 2 и 3, он имеет значительно меньший диаметр, чем центральный канал. На выходе этого канала, например, посредством резьбового соединения, как показано на фиг. 2, 3 и 5, установлена форсунка 36, что позволяет производить ее смену, подбирая необходимый диаметр выходного отверстии для разных режимов работы и, тем самым, подавать различные количества СОЖ в зону резания.
Для дозированной подачи СОЖ в конструкции со съемной торцовой частью 18а, как показано на фиг. 4, в винте 20, крепящем съемную торцовую часть 18а, вдоль оси 14 выполнен канал 34а с выходом на центральный канал 28. Канал 34а также как и канал 34 имеет значительно меньший диаметр, чем центральный канал 30 и его выходное отверстие 20а, как показано и фиг. 4, открывается, например, в углубление под ключ, выполненное в головке винта 20 и имеющее определенный диаметр. В данном случае винт 20 выполняет роль не только крепежного элемента, но и роль форсунки. В зависимости от режимов фрезерования может быть использован винт с различным диаметром выходного отверстия 20а, поэтому установка дополнительно форсунки в винте 20 не целесообразна и, кроме того технически затруднена.
Для подачи СОЖ к сменным режущим пластина 24 и 26, установленным соответственно на цилиндрической 16 и торцовой 18 и 18а частях, в рабочей части 12 выполнены радиальные каналы 30 под разными углами винтовыми группами относительно оси вращения 14, и идущие в направлении сменных режущих пластин. На выходах этих каналов установлены, например, (фиг. 2-5) посредством резьбового соединения форсунки 32 с разным диаметром выходного отверстия соответственно 38, 40 который подбирается в зависимости от режимов обработки и обрабатываемого материала. Это позволяет подавать СОЖ на конкретные участки сменных режущих пластин.
На фиг. 5 «а» и «б» показаны варианты исполнения форсунок, устанавливаемых на торцовой 18 и цилиндрической 16 частях с разными диаметрами 38, 40 выходных отверстий. Эти форсунки обычно взаимозаменяемые, как и показано на фиг. 5, так как изготавливать форсунки с различными присоединительными размерами не целесообразно. Обычно вместе с фрезой торцово-цилиндрической поставляются сменные режущие пластины и комплекты форсунок, в том числе с разными диаметрами выходных отверстий.
В соответствии с одним предпочтительным вариантом радиальные каналы 30 и установленные на их выходах форсунки 32 расположены винтовыми группами вдоль оси вращения 14 в столбцах с неравномерным шагом (фиг. 2-4). Это позволяет обеспечить дозированную подачу СОЖ как к отдельным сменным режущим пластинам, так и к их частям. При наличии на рабочей части фрезы нескольких столбцов может иметь место неравномерный угловой шаг расположения форсунок в рядах в плоскости, перпендикулярной оси вращения, что не снижает достигаемого эффекта. При этом с учетом технологических возможностей при сверлении радиальных каналов 30 под разными углами к оси 14 их оси или оси соответствующих им выходных отверстий форсунок 32 целесообразно размещать не проходящими через ось вращения 14, как показано на фиг. 3.
Полезная модель работает следующим образом.
На фрезу торцово-цилиндрическую 10 в зависимости от обрабатываемого материала, формы обрабатываемой поверхности и режимов обработки устанавливают сменные режущие пластины 24 и 26 и форсунки 32 и 36 с определенным диаметром выходных отверстий. Причем диаметры выходных отверстий указанных форсунок могут быть одинаковыми или различными. Для фрезы торцово-цилиндрической со съемной торцовой частью 18а подбирают крепежный винт 20 с определенным диаметром выходного отверстия, диаметр которого также может совпадать с диаметром выходного отверстия форсунок, установленных на цилиндрической части 16.
В сборе с режущими пластинами и форсунками фрезу устанавливают в шпиндель станка с централизованной подачей СОЖ. Из централизованной системы станка СОЖ поступает в центральный канал 28 и из него распределяется по радиальным каналам 30 и каналу 34 и 34а.
Далее через выходные отверстия форсунок СОЖ поступает к сменным режущим пластинам и торцовой части инструмента. Смена форсунок, сменных режущих пластин и съемной торцовой части может также производиться непосредственно на фрезе, установленной в шпинделе станка.
Указанные выше конструктивные особенности предлагаемой фрезы обеспечивают равномерную подачу СОЖ от оси вращения к периферии цилиндрической и торцовой частей в направлении действия центробежных сил. При одновременной установке на торцовой и цилиндрической частях фрезы форсунок с отличающимися между собой диаметрами выходных отверстий обеспечивается возможность подбора объемов подачи СОЖ в зону резания, в том числе к торцевой части в зависимости от конфигурации обрабатываемой детали. Это повышает эффективность охлаждения зоны резания и удаления из нее стружки, тем самым, повышая работоспособность предлагаемого инструмента.
Хотя настоящая полезная модель была описана с определенной степенью детализации, следует понимать, что различные изменения и модификации могут быть выполнены без отхода от существа и объема полезной модели, изложенных в приведенной ниже формуле полезной модели.