Фреза

 

Изобретение относится к инструменту для обработки резанием. Технический результат: создание фрезы, пригодной для работы с высокими окружными скоростями, при которых возникают высокие центробежные силы. Фреза состоит из корпуса и распределенных по его периметру держателей для режущих пластин из твердого инструментального материала. Торцевая сторона корпуса содержит центральную поверхность и окружающую ее в виде венца периферийную поверхность. Уровень высоты периферийной поверхности выступает над уровнем высоты центральной поверхности таким образом, что между обеими поверхностями образуется уступ, окружающий ось вращения по типу кольца, держатели имеют на своем основании сопряженный уступ, который взаимодействует с уступом корпуса с геометрическим замыканием. Сопряженный уступ закреплен с натягом относительно торцевой стороны корпуса. На торцевую сторону основного тела надет удерживающий диск. Он охватывает размещенными по своему периметру приблизительно радиально открытыми наружу пазами держатели сбоку и сзади в основном с геометрическим замыканием. 20 з.п.ф-лы, 10 ил.

Описание касается фрезы с признаками ограничительной части основного п. 1 формулы изобретения.

У фрезы, известной из патента ФРГ 4003862 A1, названного выше типа держатели, оснащенные режущими пластинами, помещены соответственно по отдельности в выемки, выполненные с торцевой стороны корпуса инструмента в основном параллельно его продольной оси или оси вращения фрезы. Держатели жестко закреплены в соответствующей выемке с помощью приводимых в действие с торцевой стороны корпуса зажимных приспособлений радиально по направлению наружу относительно стенки выемки. Таким образом, обеспечивается надежная опора при возникновении центробежных сил, действующих на держатели в процессе эксплуатации. Выемки для крепления держателей должны растачиваться или выфрезеровываться по отдельности. В результате изготовление фрезы становится очень сложным и очень дорогим. Затем выемки для крепления отдельных зажимных приспособлений должны быть расширены с одной стороны. Применяемые там зажимные приспособления являются собственно натяжными клиньями, и последующие мероприятия для их размещения требуют дополнительных дорогостоящих технологических операций.

В основу изобретения положена задача создать фрезу названного выше вида с дополнительной, действующей против центробежных сил радиальной опорой держателей, которая отличалась бы простой технологией изготовления, не влияющей на ее функциональные качества. Эта задача решается с помощью комбинации признаков основного п. 1 формулы изобретения.

Используя решение согласно изобретению, можно наипростейшим образом за одну единственную установку производить окончательную обработку центральной поверхности, периферийной поверхности и образованной между ними ступеньки. То же самое касается удерживающего диска, а держатели имеют очень просто изготовляемую базовую форму. В результате этого фреза отличается точностью поперечного движения и точностью по радиальному биению, так как именно основания держателей изготавливаются за ту же самую установку и в известной степени в течение одной режущей операции. Во время этой рабочей операции изготавливаются как опорные поверхности, так и поверхности прилегания для всех держателей, то есть для режущих пластин.

Пазы удерживающих дисков вследствие своего радиального ориентирования могут изготавливаться очень точно, а в направлении нагружения с незначительной концентрацией напряжений и, например, с помощью электроэрозионной обработки - особенно экономично.

Простота изготовления достигается, кроме того, также за счет формы в соответствии с п. 2 формулы изобретения.

Форма выполнения согласно п. 3 формулы изобретения позволяет в любом случае при изготовлении придать существенную форму периферийной поверхности, центральной поверхности и ступеньке корпуса, а также сопряженной поверхности удерживающего диска с помощью обработки на токарном станке, в результате чего затем становится возможным наипростейшим способом выполнить торцовое шлифование и круглое шлифование взаимодействующих друг с другом поверхностей основных тел, предварительная форма которых заложена в процессе токарной обработки, и поверхностей удерживающего диска.

Благодаря признакам, изложенным в п. 4 формулы изобретения, обеспечивается особенно надежное крепление держателей относительно корпуса. Это крепление обеспечивает повышенную надежность в части смещения держателей в направлении оси корпуса.

Признаки по п. 5 формулы изобретения обеспечивают прилегание держателей к корпусу при полном согласовании их форм. Этот эффект получает свое дальнейшее усовершенствование в п. 6.

П. 8 формулы изобретения обеспечивает поверхностное прилегание держателя к корпусу с активностью, направленной наружу против центробежной силы.

Конструктивные основные компоненты создают возможность простого винтового зажима держателей согласно п. 9 формулы изобретения.

Признак по п. 10 формулы изобретения способствует равномерному зажиму держателя относительно корпуса.

Признаки согласно п. 11 формулы изобретения исходят из того, что для упрощения процесса изготовления держателей режущие пластины своей передней поверхностью ориентированы приблизительно параллельно боковым поверхностям держателей. Затем признаки согласно п. 11 формулы изобретения способствуют положительному переднему углу, который способствует стружкообразованию и отводу стружки в направлении оси фрезы и из зоны режущих кромок режущих пластин наружу. Это целесообразно особенно в случае фрез, работающих с высокой окружной скоростью.

Признаки п. 12 формулы изобретения упрощают центрирование удерживающего диска относительно корпуса, осуществляемое при монтаже автоматически.

Благодаря п. 13 формулы изобретения можно очень просто методом токарной обработки получить кольцевой выступ.

Благодаря п. 14 формулы изобретения получают чрезвычайно малое расстояние между торцевой поверхностью образованного удерживающим диском корпуса фрезы и обрабатываемой деталью, благодаря чему там не собирается стружка и соответственно при незначительном объеме воздуха может образоваться большое давление воздуха, которое положительно воздействует на радиальное сдувание стружки из периферийной зоны фрезы.

П. 15 формулы изобретения способствует бесперебойному отводу стружки.

Согласно п. 16 формулы изобретения весь составной корпус фрезы имеет единый эффективный диаметр. Это способствует эффективности улавливания и отсасывания стружки в или из периферийной зоны фрезы. Благодаря единому эффективному диаметру фреза может быть очень просто смонтирована с улавливающим приспособлением для стружки и использована в комбинации с ним.

По п. 17 формулы изобретения в очень благоприятном, обеспечивающим эффективность использования положении расположены камеры для непосредственного улавливания и отвода стружки вблизи находящихся в рабочей позиции режущих кромок режущих пластин. Благодаря этому и в сочетании с присутствующими центробежными силами стружка может самостоятельно отводиться в окружном направлении.

П. 18 способствует особенно надежному в части вибраций соединению между удерживающим диском и основным корпусом.

Согласно п. 20 формулы изобретения держатели эффективно опираются, согласуясь с формой поверхности, на три воздействующих на них компонента, создающих усилие резания, при этом гарантированная, дополнительная опора на боковую поверхность зажима эффективно действует относительно особенно существенной главной составляющей усилия резания.

Согласно п. 21 формулы изобретения держатели за счет пазов в удерживающих дисках создают дополнительную опору относительно воздействующей на них центробежной силы.

Изобретение более подробно поясняется с помощью представленного на фигурах примера исполнения. На них изображено: на фиг. 1 - принципиальный вид сбоку - частично в разрезе - фрезы приблизительно вдоль линии разреза I-I на фиг. 3; фиг. 2 - диаметральный разрез в соответствии с линией разреза II-II на фиг. 3; фиг. 3 - вид сверху на нижний рабочий конец фрезы в направлении стрелки III на фиг. 1 и 2; фиг. 4 - вид сверху на удерживающий диск, образующий рабочий конец фрезы, также в направлении стрелки III на фиг. 1 и 2; фиг. 5 - вид сбоку - частично в разрезе - на периметр фрезы в зоне оснащенного режущей пластиной держателя приблизительно в направлении стрелки V фиг. 3; фиг. 6a - увеличенное изображение в разрезе расположенного со стороны периферии конца корпуса фрезы в зоне VI фиг. 1; фиг. 6b - увеличенное изображение оснащенного режущей пластиной и закрепленного на основном теле держателя зоны VI фиг. 1; фиг. 7 - схематичный вид сверху на несущее тело, оснащенное режущей пластиной, с видом на переднюю поверхность режущей пластины в направлении VII фиг. 8; фиг. 8 - вид сбоку в направлении стрелки VIII фиг. 7;
фиг. 9 - диаметральное поперечное сечение фрезы аналогично фиг. 2 в комбинации с устройством отвода стружки, окружающим фрезу целиком;
фиг. 10 - вид сверху на рабочую поверхность узла в направлении стрелки X на фиг. 9.

Фреза состоит в основном из корпуса 3, приводимого во вращение вокруг своей продольной оси 1 шпинделем станка 2, и из распределенных по его периметру держателей 4 для режущих пластин 5 из твердого инструментального материала. Держатели 4 посредством упора в корпус 3 создают опору относительно действующей на них в радиальном направлении относительно продольной оси 1 центробежной силы. В качестве опоры здесь служит уступ 6, выполненный в направлении против действия центробежной силы. Держатели 4 закреплены относительно корпуса 3 и, в частности, относительно уступа 6. Натяг осуществляется в основном в направлении оси 7.

Торцевая сторона корпуса 3 образуется центральной поверхностью 8 и периферийной поверхностью 9, окружающей центральную поверхность в виде венца (фиг. 6a). Уровень высоты периферийной поверхности 9 лежит над уровнем высоты центральной поверхности 8 в направлении продольной оси 1 относительно обрабатываемой детали 10. Центральная поверхность 8 и периферийная поверхность 9 образуют между собой уступ 6, действующий как упор корпуса. Держатели 4 имеют на своем основании 11 уступ 12, который взаимодействует с уступом 6 корпуса тела 3 с геометрическим замыканием. Держатели 4 закреплены с натягом своего сопряженного уступа 12 относительно торцевой стороны корпуса 3 в направлении оси 7 натяга таким образом, что сопряженный уступ 12 своей внутренней пазухой 13 притягивается к краю 14 уступа (фиг. 6a) таким образом, что край уступа нагружает пазуху 13 сопряженного уступа 12 приблизительно по типу клина.

На торцевую сторону корпуса 3, образованную центральной поверхностью 8 и периферийной поверхностью 9 надет удерживающий диск 15. Удерживающий диск 15 охватывает размещенными по своему периметру и приблизительно радиально открытыми наружу пазами 16 находящиеся в пазах 16 держатели 4 сбоку и сзади в основном с геометрическим замыканием (фиг. 3). В результате этого пазы 16 действуют по типу карманов, наполненных держателями 4.

Центральная поверхность 8 и периферийная поверхность 9 являются плоскими и проходят параллельно друг другу. Они расположены под прямым углом 17 к продольной оси 1 корпуса 3.

Уступ 6 между центральной поверхностью 8 и периферийной поверхностью 9 содержит поверхность уступа 18 (фиг. 6a). Она образована боковой поверхностью цилиндра. Благодаря лучшему сцеплению с геометрическим замыканием и соответственно более действенной защите от смещения в направлении продольной оси 1 поверхность 18 уступа целесообразным образом снабжена подрезом, который образуется самым простейшим образом за счет того, что боковая поверхность вместо цилиндрической формы образует форму усеченного конуса с продольной осью 1 корпуса 3 в виде оси конуса. Конус, образующий боковую поверхность, сужается в направлении обрабатываемой детали 10 и соответственно в направлении стрелки 19 (фиг.1 и 6). Благодаря этой предпочтительной конусной форме боковой поверхности уступа 18 она образует с периферийной поверхностью 9 угол 20, равный менее 90^o, с центральной поверхностью 8. Уступ 6 в корпусе 3 проходит концентрично продольной оси 1. Поэтому край 14 уступа образует окружность 21 вокруг центра 22 фрезы (фиг. 3) или же вокруг продольной оси 1.

Держатели 4 своими основаниями 11 закреплены на периферийной поверхности 9 корпуса 3. Основания 11 держателей 4 плоские и прилегают с образованием поверхностного контакта к периферийной поверхности 9. Сопряженные уступы 12 держателей 4 образованы профильным уступом 23, выступающим за пределы основания 11 держателя. Боковые поверхности 24 профильных выступов 23, которые в положении монтажа держателей 4 расположены снаружи в несколько радиальном направлении, имеют форму поверхности, дополняющую поверхность 18 уступа на корпусе 3, таким образом, что они прилегают к поверхности 18 уступа с образованием поверхностного контакта.

Держатели 4 соединены соответственно посредством зажимного болта 25 (фиг. 2) с корпусом 3. Болт 25 проходит сквозь корпус 3 со стороны 26 привода, повернутой от держателя 4, и доступен для обслуживания также со стороны 26 привода корпуса 3, выступающего по типу фланца радиально за пределы шпинделя 2 станка. Оси 7 зажимных болтов 25 образуют с продольной осью 1 корпуса острый угол 27, открывающийся по направлению к стороне 26 привода. В результате этого держатели 4 крепятся как своими основаниями 11, так и наружными боковыми поверхностями 24 своих профильных выступов 23 относительно их сопряженных поверхностей 9, 18 на корпусе 3. Оси 7 натяга зажимных болтов 25 пересекают держатели 4 в зоне приблизительно их диаметральных плоскостей 28.

Держатели 4 своими диаметральными плоскостями 28 спозиционированы с отклонением по направлению от точного радиального положения к продольной оси 1 корпуса 3 на последнем таким образом, что их конец 29 боковой поверхности, расположенный со стороны периферии и несущий режущую пластину 5 опережает в направлении 30 вращения точное радиальное положение (фиг. 3).

Удерживающий диск 15 выступает своим концентричным относительно продольной оси 1 корпуса 3 кольцевым выступом 31 из плоскости периферийной поверхности 9 корпуса 3 в направлении его центральной поверхности 8. Кольцевой выступ 31 прилегает с геометрическим замыканием своей приблизительно цилиндрической периферийной поверхностью 32 с посадкой с заданным допуском к поверхности 18 уступа корпуса 3.

Торцевая поверхность 33 удерживающего диска 15 расположена приблизительно в плоскости, растянувшейся от перекрывающих поверхностей 34 держателей 4. В предпочтительной форме выполнения через удерживающий диск 15 проходят сквозные каналы 35 для сжатого воздуха (фиг.9). Через эти сквозные каналы 35 сжатый воздух вдувается изнутри из центральной зоны 36 корпуса 5 наружу в направлении рабочего зазора 37 между обрабатываемой деталью 10 и фрезой. Направление 38 вдувания направлено при этом в основном радиально наружу. Сквозные каналы 35 соединяются в зоне своих отверстий 39 с рабочим зазором 37. Направление 38 вдувания ориентировано на режущие пластины 5 или же на концы 29 боковых поверхностей держателей 4.

На периферийной боковой поверхности 40 корпуса 3 и на имеющей тот же размер периферийной поверхности 41 удерживающего диска 15 каждый держатель 4 снабжен особой, открытой наружу впадиной 42 для стружки (фиг. 5). Впадина 42 для стружки доходит до торцевой поверхности 33 удерживающего диска 15 и перекрывает при этом, по меньшей мере частично, поверхность 44 режущей пластины, содержащую режущие кромки 43. Камеры 42 для стружки расположены перед поверхностью 44 режущих пластин в направлении вращения 30.

Удерживающий диск 15 зафиксирован с натяжением торцевой поверхностью 45 своей периферийной зоны 46, выступающей в виде фланца в радиальном направлении за пределы кольцевого выступа 31, относительно параллельной периферийной поверхности 9 корпуса 3. Фиксирующие болты 47 ввинчены со стороны 26 привода корпуса 3 в удерживающий диск 15. Оси 7 зажимных болтов 25 для держателей 4 проходят с перекосом относительно продольной оси 1 корпуса 3. Держатели 4 закрепляются своими зажимными боковыми поверхностями 50, противолежащими соответствующим боковым поверхностям 49 режущих пластин, относительно сопряженных боковых поверхностей 51 соответствующих пазов 16 удерживающих дисков 15. Охватывающие с геометрическим замыканием держатели 4 пазы 16 удерживающих дисков 15 сужаются слегка клинообразно в радиальном направлении наружу.

На фиг. 9 и 10 фреза по изобретению представлена в виде комбинации с окружающим ее корпусом устройства для отвода или же отсоса стружки. Через шпиндель 2 станка или же центральную зону 36 корпуса 3 сжатый воздух выдувается в основном радиально наружу через сквозные каналы 35 из отверстий 39 в рабочей плоскости или же в рабочем зазоре 37. Направление 38 продувки перегоняет стружку, образующуюся в зоне режущих пластин 5, в зону периферийной боковой поверхности 40, 41 корпуса 3 и удерживающего диска 15, где для их приема по периметру фрезы предусмотрены впадины 42 для стружки. Оттуда стружка отсасывается наружу в направлении стрелки 52 в основном радиально. Эффект отсасывания достигается уже центробежной силой, которая возникает вследствие вращения тела фрезы. Действие центробежной силы поддерживается и усиливается всасывающим воздействием, которое накладывается в направлении стрелки 52, или же сжатым воздухом, подаваемым в фрезу в направлении стрелки 53.

Фреза согласно изобретению особенно пригодна для работы с высокими окружными скоростями, при которых возникают высокие центробежные силы.

Формула изобретения

1. Фреза, содержащая корпус (3), приводимый во вращение вокруг продольной оси (1), и разделенные по его периметру держатели (4) для режущих пластин (5) из твердого инструментального материала, при этом держатели (4) посредством упора в корпусе имеют опору относительно действующей на них центробежной силы и закреплены относительно упомянутого упора корпуса с помощью сопряженного уступа (12), отличающаяся тем, что на торцевой стороне корпуса (3) выполнена центральная поверхность (8) и окружающая ее в виде венца периферийная поверхность (9), уровень высоты которой выступает над уровнем центральной поверхности (8), при этом упомянутая центральная поверхность (8) и периферийная поверхность (9) образуют между собой уступ (6), действующий как упор корпуса, при этом держатели (4) с сопряженным уступом (12), расположенным на их основании (11), взаимодействуют с геометрическим замыканием с уступом (6) корпуса (3) и закреплены относительно торцевой стороны корпуса (3), при этом на торцевую сторону корпуса (3) надет удерживающий диск (15), имеющий размещенные по периферийной боковой поверхности (41) приблизительно радиально наружу открытые пазы (16), предназначенные для охвата упомянутых держателей (4) сбоку и сзади в основном с геометрическим замыканием и действующие по типу карманов.

2. Фреза по п. 1, отличающаяся тем, что центральная поверхность (8) и периферийная поверхность (9) выполнены плоскими и расположены параллельно друг другу под прямым углом (17) к оси (1) корпуса.

3. Фреза по п.1 или 2, отличающаяся тем, что поверхность (18) уступа (6) между центральной поверхностью (8) и периферийной поверхностью (9) выполнена в виде боковой поверхности цилиндра или усеченного конуса с осью, совпадающей с осью (1) корпуса.

4. Фреза по п.3, отличающаяся тем, что упомянутый конус сужен в направлении от корпуса (3) таким образом, что поверхность (18) уступа образует острый угол (20) с центральной поверхностью несколько меньший 90^o.

5. Фреза по любому из пп.1 - 4, отличающаяся тем, что держатели (4) прикреплены своими основаниями (11) к периферийной поверхности (9).

6. Фреза по п.5, отличающаяся тем, что держатели (4) имеют плоские основания (11), прилегающие к периферийной поверхности (9) с образованием поверхностного контакта.

7. Фреза по п.5 или 6, отличающаяся тем, что держатели (4) в зоне своих концов, расположенных радиально внутри в положении монтажа, имеют профильный выступ (23) в виде сопряженного уступа, выступающий за пределы основания (11) держателей.

8. Фреза по любому из пп.5 - 7, отличающаяся тем, что боковые поверхности (24) упомянутых профильных выступов (23), расположенные в положении монтажа держателей (4) приблизительно радиально снаружи, выполнены в виде поверхности, дополняющей поверхность (18) уступа корпуса с возможностью прилегания к последней с поверхностным контактом.

9. Фреза по любому из пп.1 - 8, отличающаяся тем, что держатели (4) закреплены с помощью зажимного болта (25), проходящего через выполненный в виде фланца в зоне периферийной поверхности (9) корпус (3) с его приводной стороны (26), противоположной держателю (4), при этом оси (7) зажимных болтов (25) расположены с образованием острого угла (27) с осью (1) корпуса, открывающегося к приводной стороне корпуса (3) таким образом, что держатели (4) как своими основаниями (11), так и наружными боковыми поверхностями (24) своих профильных выступов (23) закреплены на корпусе (3) относительно сопряженных поверхностей (9, 18).

10. Фреза по п.9, отличающаяся тем, что оси (7) зажимных болтов пересекают диаметральные плоскости (28) держателей.

11. Фреза по любому из пп.1 - 10, отличающаяся тем, что держатели (4) расположены своими диаметральными плоскостями (28) на корпусе (3) с отклонением от точного радиального положения относительно оси (1) корпуса таким образом, что их конец (23) боковой поверхности, расположенный со стороны периферии и несущий режущую пластину (5), в направлении вращения или в направлении резания опережает точное радиальное положение.

12. Фреза по любому из пп.1 - 11, отличающаяся тем, что удерживающий диск (15) имеет кольцевой выступ (31), концентричный относительно оси (1) корпуса, который выступает из плоскости периферийной поверхности (9) в направлении его центральной поверхности (8) и который своей периферийной боковой поверхностью с посадкой с заданным допуском прилегает к поверхности (18) уступа корпуса (3).

13. Фреза по п.12, отличающаяся тем, что упомянутая периферийная боковая поверхность (32) кольцевого выступа выполнена цилиндрической.

14. Фреза по п. 12 или 13, отличающаяся тем, что торцевая поверхность (33) удерживающего диска (15) расположена приблизительно в плоскости перекрывающихся поверхностей (34) держателей (4).

15. Фреза по любому из пп.12 - 14, отличающаяся тем, что в удерживающем диске (15) выполнены сквозные каналы (35), проходящие в направлении от верхней стороны удерживающего диска в основном радиально наружу в направлении концов режущих пластин и предназначенные для отвода стружки сжатым воздухом из зоны торцовой поверхности (33).

16. Фреза по любому из пп.12 - 15, отличающаяся тем, что наружные диаметры корпуса (3) и удерживающего диска (15) имеют приблизительно одинаковый размер.

17. Фреза по любому из пп.12 - 16, отличающаяся тем, что на периферийных боковых поверхностях (40, 41) корпуса (3) и удерживающего диска (15) каждый держатель имеет отдельную открытую наружу впадину (42) для стружки, проходящую до торцевой поверхности (33) удерживающего диска (15) и при этом по меньшей мере частично перекрывающую содержащую режущие кромки (43) поверхность (44) режущих пластин и расположенную в направлении (30) вращения фрезы перед упомянутой поверхностью (44) режущих пластин.

18. Фреза по любому из пп.12 - 17, отличающаяся тем, что удерживающий диск (15) торцевой поверхностью (45) своей периферийной зоны (46), выступающей радиально в виде фланца за пределы кольцевого выступа (31), зафиксирован с натяжением относительно параллельной периферийной поверхности (9) корпуса (3).

19. Фреза по п. 18, отличающаяся тем, что она снабжена фиксирующими болтами (47), ввинченными в удерживающий диск (15) со стороны (26) привода корпуса (3).

20. Фреза по любому из пп.9 - 19, отличающаяся тем, что оси (7) зажимных болтов (25) расположены с перекосом относительно оси (1) корпуса таким образом, что держатели (4) своими зажимными боковыми поверхностями (50), противолежащими соответствующим боковым поверхностям (49) режущих пластин, закреплены с натягом относительно сопряженных боковых поверхностей (51) соответствующих пазов удерживающего диска (15).

21. Фреза по любому из пп.1 - 20, отличающаяся тем, что охватывающие с геометрическим замыканием держатели (4) пазы (16) удерживающего диска (15) имеют сужение в виде клина радиально наружу.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10