Сборная фреза

 

СБОРНАЯ ФРЕЗА, содержащая промежуточный диск с демпфирующими dC , элементами и корпус с резцами, установленный с воэмсжностью поворота относительно промежуточного диска, отличающаяся тем, что, с целью повышения виброустойчивост надежности и упрощения конструкции фрезы, корпус выполнен в виде кольца с впадинами на внутренней поверхности, а демпфирующие элементы выполнены в виде упругих выступов, взаимодействующих с впадинами, причем угол взаимодействия составляет 1575° . (Л 13 со 4 СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(5У 8 23 C 5106

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Я (21) 3492982/25-08 (22) 22.09.82 (46) 23.12.83. Бюл. N 47 (72) В.И.Петров (71) Ленинградский ордена Ленина и ордена Красного Знамени механический институт (53) 621.914.22(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 831426, кл. В 23 С 5/06, 1979. (54) (57 } СБОРНАЯ ФРЕЗА, содержащая промежуточный диск с демпфирующими

„,80„„1061943 A элементами и корпус с резцами, уста. новленный с возможностью поворота относительно промежуточного диска, отличающаяся тем, что, с целью повышения виброустойчивости, надежности и упрощения конструкции фрезы, корпус выполнен в виде кольца с впадинами на внутренней поверхности, а демпфирующие элементы выполнены в виде упругих выступов, взаимодействующих с впадинами, причем угол. взаимодействия составляет 15750

10б1943

Изобретение относится к обработке металлов резанием и может быть использовано при черновом фрезеровании заготовок из труднообрабатываемых материалов торцовыми и дисковыми фрезами.

Известно применение фрез повышенной виброустойчивости. Эти фрезы содержат корпус с резцами, промежуточный диск и резиновые демпфирующие элементы, установленные в корпусе и контактирующие с торцом промежуточного диска. При увеличении усилия резания в процессе работы корпус фрезы поворачивается относительно промежуточного диска, сжимая . резиновые демпфирующие элементы.

При уменьшении усилий резания демпфирующие элементы разжимаются, возвращая корпус фрезы в исходное положение.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является фреза, которая содержит оправку, на которой установлен корпус с резцами, контактирующий с ним промежуточный диск и демпфирующий узел с резиновыми демпфирующими элементами, установленными в канавках корпуса. Корпус фрезы снабжен тремя регулировочныьж винтами, концы которых контактируют с торцом узла демпфирования. Фреза снабжена механизмом регулирования силы прижатия корпуса фрезы к промежуточному диску.

Этот механизм выполнен в виде винта, шпонки, трельчатой пружины и втулки с буртиком, установленной на оправке. При увеличении усилия резания в процессе работы фрезы корпус фрезы поворачивается относительно промежуточного диска, преодолевая силы трением на площадках контакта торцов корпуса фрезы и промежуточного диска. Одновременно с этим сжимаются резиновые демпфирующие элементы. При уменьшении усилия резания резиновые демпфирующие элементы разжимаются и, преодолевая силу трения на площадках контакта торцов корпуса фрезы и промежуточного диска, возвращают корпус к исходному положению. Таким образом происходит процесс. демпфирования вибраций. В известной фрезе демпфирование осуществляется не только за счет внутреннего трения в резиновых демпфирующих элементах, а и за счет гарантированных потерь энергии на йоверхностях контакта корпуса фрезы и промежуточного диска которые обеспечиваются с помощью механизма регулирования силы прижатия корпуса фрезы к промежуточному диску. Регулировочные винты и механизм регулирования силы прижатия корпуса фрезы к промежуточ5

65 ному диску обеспечивают подстройку фрезы для различных режимов резания 1 ).

Недостатком фрезы является то, что демпфирующие элементы, выполненные из резины, обладают низкими демпфирующими свойствами, которые определяются внутренним трением резины и невысокой термической стойкостью резины при тяжелых режимах резания. При этом эффективное демпфирование во фрезе может быть достиг. нуто только при точной регулировке сил трения на площадках контакта торцов корпуса и промежуточного диска. Практически добиться оптимальной регулировки при постоянно меняющихся усилиях резания даже при наличии специального механизма прижатия корпуса к промежуточному диску, выполненного в виде винта, шпонки, тарельчатой пружины и втулки с буртиком, оказывается невозможно. При изменении режимов резания каждый раз требуется перенастройка усилия прижатия корпуса фрезы к промежуточному диску. Кроме того, вылет режущих кромок резцов фрезы относительно торца шпинделя станка значителен, что несколько снижает полученные преимущества по эффективностити демп фи ров ани я ви браци и .

Целью изобретения является повышение виброустойчивости, надежности и упрощение конструкции фрезы.

Указанная цель достигается тем, что в сборной фрезе, содержащей промежуточный диск с демпфирующими элементами и корпус с резцами, установленный с возможностью поворота относительно промежуточного диска, корпус выполнен в виде кольца с впадинами на внутренней поверхности, а демпфирующие элементы ,выполнены в виде упругих выступов, взаимодействующих с впадинами, причем угол взаимодействия составляет 15-75

На фиг. 1 изображена торцовая сборная фреза; на фиг ° 2 — сечение

A-A на фиг.1; на фиг.3 — дисковая сборная фреза; на фиг.4 — сечение

Б-Б на фиг.3.

Сборная фреза в варианте торцовой или дисковой фрезы содержит корпус 1 с режущими элементами 2, а также промежуточный диск 3. Корпус 1 фрезы выполнен в виде кольца, охватывающего промежуточный диск 3.

На внутренней поверхности 4 корпуса

1 выполнены впадины 5. На наружной поверхности промежуточного диска 3 выполнены упругие выступы б, являющиеся демпфирующими элементами.

Упругие выступы б размещены во впадинах 5„ Геометрические размеры и конфигурация впадин 5 и выступов

1061943

45

6 выбраны таким образом, что наименьший угол о(между радиусом OR, проведенным из центра фрезы и точку к контакта поверхностей каждого выступа 6 и соответствующей впадины 5 в плоскости, перпендикулярной оси вращения фрезы, и нормалью

NN к поверхностям выступов 6 и впадин 5 в точке К их контакта составляет 15-75 .

Корпус 1 фрезы связан с промежуточным диском 3 кольцами 7 и 8, которые установлены в кольцевых выточках 9 и 10 корпуса 1 и кольцевых выточках 11 и 12 промежуточного диска 3. Кольца 7 и 8 соединены винтами 13. Размеры кольцевых выточек 9 — 12 и колец 7 и 8 выполнены с допусками, обеспечивающими свободный относительный поворот корпуса 1 в пределах упругих деформаций выступов 6 и зазоров между впадинами 5 и выступами 6 и минимальное осевое перемещение корпуса 1 относительно промежуточного диска 3. Осевое перемещение может быть устранено полностью шлифованием посадочных торцовых плоскостей колец 7 и 8 по месту либо с помощью регулировочных колец, устанавливаемых между корпусом 1 фрезы и кольцами 7 и 8.

Фреза работает следующим образом.

В момент входа резца 2 в зону резания наблюдается резкий скачок силы резания, действующий на режущий элемент 2, закрепленный в корпусе 1 фрезы. Тангенциальная составляющая силы резания приводит к резкому развороту корпуса 1 относительно промежуточного диска 3 в пределах зазора между выступом и впадиной

Величины смещений незначительно пре- 40 вышают гарантированные зазоры между смежными криволинейными поверхностями впадин 5 корпуса 1 и выступов 6 промежуточного диска 3 и лежат в пределах упругих деформаций выступов 6.

При одновременном повороте и радиальном смещении корпуса 1 происходит выбор зазора с последующим контактированием выступов 6 50 с впадинами 5. При этом в точках

К контакта возникают нормальные и касательные силы. Последние являются силами трения, которые и определяют диссинативные свойства 55 образованного во фрезе фрикционного стыка. Под действием этих сил выступы 6 деформируются. На пути относительного смещения корпуса 1 и промежуточного диска 3 во фрик- Я) ционных стыках происходит основная потеря кинетической энергии корпуса 1, которая возникает в момент кратковременного удара режущего элемента 2 фрезы о заготовку, при этом наблюдается плавное торможение корпуса 1. Закон торможения корпуса 1 определяется упругой характеристикой выступов. Таким образом, удар демпфируется внутри фрезы во фрикционных стыках и передается далее умень-. шенным на оправку и шпиндель.

После полного торможения корпуса 1 за счет накопленной потенциальной энергии выступов 6 корпус 1 возвращается в исходное положение, при этом выступы 6, ранее деформированные, восстанавливают первоначальную форму. В процеесе возврата в исходное положение во фрикционных стыках также возникают силы трения, но другого напряжения, которые увеличивают диссинативные свойства фрезы. Это приводит к уменьшению уровня вибраций фрезы, оправки и шпинделя, а следовательно, к повышению виброустойчивости всей технологической системы в целом.

Таким образом происходит демпфирование вибраций фрезы на всех возможных рабочих режимах при условии нахождения наименьшего угла о(. в пределах 15-75 . В тех случаях, когда угол о(,меньше 15 или больше о

75, эффект поглощения -энергии вибраций незначителен или отсутствует полностью.

При угле с(, больше 75 путь горможения в три и более раз меньше, чем, например, при oL =45 . Его может йе быть вовсе, если результирующая сила резания, приведенная к рассматриваемой точке К контакта, лежит в конусе трения (если f 0,25, где т — коэффициент трения, то р=

15, где р — угол конуса трения).

При угле с меньше 15 о после торможения корпуса 1 не происходит его возврат в исходное положение, так как угол о(является самотормозящим углом. Корпус 1 заклинивается на промежуточном диске 3, и фреэа работает как обычная фреэа. В этом случае она обладает только мало эффективным внутренним трением, так как демпфирующие элементы — выступы 6 не работают.

Применение фрезы с повышенной виброустойчивостью нозволит увеличить производительность обработки заготовок из труднообрабатываемых материалов путем повышения режимов резания при сохранении требуемой чистоты обработки или повысить стой кость фрезы при сохранении принятых режимов резания.

Гашение вибраций эа счет упругих деформаций стальных выступов позволяет повысить надежность и упростить конструкцию фрезы по сравнению с фрезами, имеющими резиновые демпфирующие элементы.

10б1943

Составитель В. Иванов

Редактор И.Шулла Техред В.Далекорей КорректорГ,Огар

Заказ 10115/12 Тираж 1106 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

I !

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4