Инструмент для обработки криволинейных поверхностей

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при обработке деталей из различных материалов, ограниченных поверхностями криволинейной форы, например камер сгорания двигателей, протезно-ортопедических изделий и др. Инструмент содержит хвостовик 2 и рабочую часть 1 с режущими элементами 4. Рабочая часть 1 выполнена в виде тела вращения с профилированной образующей. Образующая содержит четыре сопряженных между собой участка с разными законами формирования профиля. На первом и третьем участках образующая выполнена в виде части окружности. На втором - в виде кривой переменной кривизны. На четвертом, расположенном со стороны хвостовика инструмента, образующая выполнена в виде прямой, расположенной под углом к оси вращения инструмента. Выбор определенных соотношений размеров рабочей части инструмента и нанесение различных по размеру абразивных зерен на отдельных участках позволяют расширить технологические возможности применения инструмента. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при обработке деталей, ограниченных поверхностями криволинейной формы из широкого спектра материалов, например камер сгорания двигателей, протезно-ортопедических изделий и др.

Известна фреза, содержащая хвостовик и рабочую часть с радиусным закруглением в нижней части, причем рабочая часть имеет коническую форму, на которой выполнены режущие элементы. (см. Алексеев Г.А. и др. Конструирование инструмента. - М.: Машиностроение, 1979, с. 174-175, фиг.136 б).

В результате анализа конструкции фрезы необходимо отметить, что она не позволяет осуществлять обработку широкого спектра криволинейных поверхностей, то есть ее технологические возможности весьма ограничены. При переточке инструмент изменяет свои размеры и, кроме того, форму, что снижает точность и качество обработки и приводит к необходимости корректировать технологический процесс обработки.

Известен инструмент для обработки криволинейных поверхностей, содержащий хвостовик и рабочую часть с режущими элементами. Рабочая часть выполнена криволинейной формы в виде тела вращения, причем криволинейная поверхность выполнена с переменной кривизной (см. а. с. СССР N 1271680, кл. B 23 C 5/10, 1986 - наиболее близкий аналог).

В результате анализа известной конструкции инструмента необходимо отметить, что он, как и заявленный обрабатывающий инструмент, обеспечивает обработку криволинейных поверхностей. Наличие на рабочей части между режущими элементами канавок улучшает условия резания и отвод стружки. Однако данный инструмент не позволяет осуществлять как черновую, так и чистовую обработку криволинейных поверхностей, соотношения формы и размеров инструмента снижают его возможности при обработке внутренних криволинейных поверхностей, производительность и качество обработки известным инструментом невысоки.

Задачами, решаемыми настоящим изобретением, являются расширение технологических возможностей инструмента, повышение его стойкости и качества работы.

Поставленные задачи решаются тем, что в инструменте, содержащем хвостовик и рабочую часть, выполненную в виде тела вращения с профилированной образующей, новым является то, что образующая содержит четыре сопряженных между собой участка с разными законами формирования профиля, причем на первом и третьем участках образующая выполнена в виде части окружности, на втором - в виде кривой переменной кривизны, а на четвертом, расположенном со стороны хвостовика инструмента, образующая выполнена в виде прямой, расположенной под углом к оси вращения инструмента.

Для обеспечения наиболее эффективной обработки величина большего диаметра рабочей части относится к величине диаметра первого участка как: 3:1, а длина всей рабочей части инструмента относится к величине наибольшего диаметра рабочей части как: 4:1.

В качестве режущих элементов инструмент содержит зерна искусственного алмаза или иного сверхтвердого синтетического материала. Размер зерен на ближнем к хвостовику участке рабочей части отличается от размеров зерен на ее остальных участках, причем размер зерен на участке рабочей части, ближней к хвостовику, больше размеров зерен на остальных участках рабочей части. На рабочей части вдоль ее образующей выполнены свободные от режущих элементов участки, расположенные из условия их чередования с участками, снабженными режущими элементами, при этом участки, свободные от режущих элементов, у вершины инструмента могут отсутствовать.

При проведении патентных исследований заявителем не обнаружены известные решения, идентичные заявленному, а следовательно, предложенное решение соответствует условию патентоспособности "новизна".

Считаем, что сущность предложенного изобретения не следует явным образом из известных решений, а следовательно, можно сделать вывод о том, что предложенное изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для использования изобретения, что подтверждает возможность его промышленной применимости.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид инструмента с режущими элементами из искусственного алмаза; на фиг.2 - осевой разрез инструмента.

Инструмент для обработки криволинейных поверхностей состоит из рабочей части 1 и хвостовика 2, на котором имеется элемент 3 закрепления инструмента, например, на шпинделе станка. Элемент 3 может быть выполнен в виде резьбового отверстия и при установке накручиваться на резьбовую часть шпинделя. Возможно и иное выполнение элемента закрепления.

Рабочая часть имеет четыре участка разного профиля.

Первый участок (а) - вершина инструмента имеет закругленную форму и выполнен в виде части окружности диаметром (d). Сопряженный с вершиной инструмента второй участок (б) имеет криволинейную форму переменной кривизны и плавно соединяется с третьим участком (в), образующая которого выполнена в виде части окружности диаметром (D). Четвертый участок (г) расположен со стороны хвостовика, сопряжен с участком (в), и его образующая выполнена в виде прямой, расположенной под углом к оси вращения.

Рабочая часть 1 имеет длину (L), а участок (г) - длину (l).

На рабочей поверхности инструмента имеются режущие элементы 4. Форма, материал исполнения режущих элементов могут быть разнообразными. В качестве режущих элементов могут быть использованы искусственные алмазы или другие синтетические материалы, обладающие высокой твердостью. Если на рабочую часть 1 инструмента крепят искусственные алмазы или какой-либо синтетический материал, то на участки (а,б,в) шаржируют зерно одного размера, а на поверхность участка (г) - другого, например, большего.

Для экономии инструментального материала и улучшения условий резания режущие элементы наносят не на всю рабочую поверхность, а только на часть ее. Как правило, участки 5 с нанесенным инструментальным материалом чередуются (вдоль образующей) с участками 6, на которых инструментальный материал отсутствует.

Нанесение инструментального материала может быть выполнено, например, способом электролитического обволакивания режущих элементов (зерен) металлической основой.

Как показали исследования, оптимальная работа инструмента при обработке криволинейных поверхностей (в том числе и полостей) и возможность обработки с высоким качеством обеспечиваются при выполнении соотношений размеров D:d как 3:1 и L:D как 4:1.

Инструмент для обработки криволинейных поверхностей изготавливается и работает следующим образом.

Рабочую часть 1 и хвостовик 2 изготавливают из конструкционной стали (ст3, ст35 или других). В качестве режущих элементов могут быть использованы зерна искусственного алмаза размером (60 - 1000) мкм. Коэффициент заполнения поверхности алмазными зернами к общей поверхности составляет приблизительно 50%.

Инструмент может также быть изготовлен из инструментальной стали. Режущие элементы в данном случае выполняются известными способами. Возможен как цельный, так и сборный вариант изготовления инструмента.

Для осуществления рабочего цикла инструмент крепится на шпиндель станка и приводится во вращение, обрабатывая заготовку. В процессе формообразования как инструмент, так и заготовка могут совершать весьма сложные рабочие перемещения, например, по программе, которые обусловлены формой обрабатываемой поверхности, например, приемной гильзы протеза, имеющей разные радиусы сопряжения поверхностей и переменные размеры углубления. Выполнение (при абразивном исполнении) зерен разного размера на участке (г) относительно других участков позволяет одним инструментом осуществлять черновую и чистовую обработку заготовки.

Инструмент позволяет вести обработку как высокопрочных конструкционных материалов, так и пробки, дерева и т.п.

Инструмент позволяет (как и шлифовальные головки) осуществлять финишные операции.

Существенным его преимуществом является также возможность его восстановления и многократного использования.

Формула изобретения

\ \\1 1. Инструмент для обработки криволинейных поверхностей, содержащий хвостовик и рабочую часть с режущими элементами, выполненную в виде тела вращения с профилированной образующей, отличающийся тем, что образующая содержит четыре сопряженных между собой участка с разными законами формирования профиля, причем на первом и третьем участках образующая выполнена в виде части окружности, на втором - в виде кривой переменной кривизны, а на четвертом, расположенном со стороны хвостовика инструмента, образующая выполнена в виде прямой, расположенной под углом к оси вращения инструмента. \\\2 2. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что величина большего диаметра рабочей части относится к величине диаметра первого участка как 3:1. \\\2 3. Инструмент по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что длина всей его рабочей части относится к величине наибольшего диаметра рабочей части как 4:1. \\\2 4. Инструмент по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что в качестве режущих элементов он содержит зерна искусственного алмаза или иного сверхтвердого синтетического материала. \\\2 5. Инструмент по п.4, отличающийся тем, что размер зерен на ближнем к хвостовику участке рабочей части отличается от размеров зерен на ее остальных участках. \\\2 6. Инструмент по любому из пп.4 и 5, отличающийся тем, что на рабочей части вдоль ее образующей выполнены свободные от режущих элементов участки, расположенные из условия их чередования с участками, снабженными режущими инструментами. \\\2 7. Инструмент по п.6, отличающийся тем, что участки, свободные от режущих элементов, у вершины отсутствуют.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2