Резец для станочной обработки
Изобретение относится к области металлообработки на станах с ЧПУ, к многопроходному строганию с поворотом резца в процессе движения по криволинейной траектории. Резец имеет рабочую часть и хвостовик, вершина резца расположена на его оси, принадлежащей передней поверхности, главная и вспомогательная задние поверхности выполнены с равным наклоном к оси резца и пересекают переднюю поверхность под положительными задними углами относительно главной и вспомогательной режущих кромок, которые при этом расположены под своими углами в плане, а дополнительные задние поверхности составляют вторую пару поверхностей, выполненных с равным наклоном к оси резца. Для повышения стойкости резца и надежности технологического процесса главная и вспомогательная задние поверхности выполнены под углом к оси резца, который определен значением заднего угла главной режущей кромки, причем дополнительные задние поверхности выполнены под меньшим углом к оси резца, а его рабочая часть снабжена по меньшей мере двумя фасками, выполненными с равным наклоном к оси резца. 4 з.п. ф-лы, 19 ил.
Предложение относится к металлообработке на станке с ЧПУ и предназначено, в частности, для гравирования в процессе изготовления рисунков на металлографических формах, используемых при создании печатной продукции с высокой степенью защиты от подделки.
Известен резец по ГОСТ 13288-76 СССР, имеющий хвостовик и рабочую часть, вершина резца расположена на его оси, принадлежащей передней поверхности. Главная и вспомогательная задние поверхности заданы углами в плане главной и вспомогательной режущих кромок, а также задними углами этих кромок в перпендикулярных к ним плоскостях. При этом упомянутые задние поверхности, образующие вершину резца, затачивают при различных положениях его оси, что приводит к недопустимым погрешностям расположения вершины резца относительно этой оси.
Известен также резец, приведенный в книге В.П.Шатин, Ю.В.Шатин. "Справочник конструктора-инструментальщика", Москва, "Машиностроение", 1975 г., стр.8 и 9. Рабочая часть этого резца отличается тем, что его вершина упрочнена фаской, выполненной на главной задней поверхности с образованием переходной режущей кромки, примыкающей к главной режущей кромке. При этом вершина резца выполнена со смещением от оси резца, что недопустимо при многопроходном строгании с поворотом резца вокруг его оси.
Наиболее близким предложению по техническому существу (прототипом) является резец для станочной обработки по патенту Российской Федерации №2179094, имеющий рабочую часть и хвостовик. На оси резца, принадлежащей передней поверхности, расположена его вершина, которая образована с помощью всех его задних поверхностей, включая дополнительные.
Задние поверхности выполнены под одинаковым углом к оси резца, каждая в своей плоскости, которая проходит через ось резца и ориентирована относительно передней поверхности. При этом главная и вспомогательная задние поверхности пересекают переднюю поверхность под положительными задними углами относительно главной и вспомогательной режущих кромок, которые расположены под своими углами в плане.
Поперечное сечение рабочей части резца имеет форму разностороннего многоугольника, в частности пятиугольника, у которого отношение высоты к ширине меньше 0,5. Этим, а также значением угла в плане главной режущей кромки определяется конструктивно угол наклона к оси резца его задних поверхностей.
Особенность конструкции резца состоит также и в том, что его рабочая часть сформирована без учета значений задних углов его режущих кромок, которые не представляется возможным учесть при изготовлении резца. Однако полученное значение, в частности, заднего угла главной режущей кромки, по крайней мере, вдвое превышает наибольшие из рекомендуемых для подобных условий обработки резанием.
Одновременно значительно уменьшен угол режущего клина в плоскости, проходящей через вершину резца. Эти особенности размерных параметров резца, определяемые его конструкцией, приводят к снижению стойкости резца, уменьшают прочность его вершины и этим повышают вероятность поломки резца.
Решаемая предложением задача - повышение стойкости резца и надежности технологического процесса.
Для этого в резце для станочной обработки с рабочей частью и хвостовиком, у которого вершина расположена на его оси, принадлежащей передней поверхности, главная и вспомогательная задние поверхности выполнены с равным наклоном к оси резца и пересекают переднюю поверхность под положительными задними углами относительно главной и вспомогательной режущих кромок, расположенных при этом под своими углами в плане, а дополнительные задние поверхности составляют вторую пару поверхностей, выполненных с равным наклоном к оси резца, согласно предложению главная и вспомогательная задние поверхности выполнены под углом к оси резца, который определен значением заднего угла главной режущей кромки, причем дополнительные задние поверхности выполнены под меньшим углом к оси резца, а его рабочая часть снабжена, по меньшей мере, двумя фасками, выполненными с равным наклоном к оси резца.
Фаски могут быть выполнены между дополнительными задними поверхностями в виде граней, противолежащих передней поверхности, при этом главная и вспомогательная задние поверхности образуют вершину резца, вблизи от которой пересекающиеся пары поверхностей рабочей части резца образуют выпуклый контур.
В другом варианте исполнения резца фаски выполнены на дополнительных задних поверхностях, причем одна из них пересекает главную, а другая вспомогательную задние поверхности; фаски могут вместе с главной и вспомогательной задними поверхностями формировать вершину резца.
Еще в одном варианте фаски, пересекающие главную и вспомогательную задние поверхности, пересекают также переднюю поверхность и образуют вершину резца и переходные режущие кромки, одна из которых примыкает к главной режущей кромке, а другая - к вспомогательной.
На фиг.1, 2, 3 представлен предлагаемый резец для строгания V-образной канавки, виды сбоку, сверху, спереди;
На фиг.4, 5 - сечения АОА и БОБ на фиг.3;
На фиг.6, 7 - сечения B1O1B2 и Г-Г на фиг.2;
На фиг.8 - место "М" на фиг.1;
На фиг.9 - разрез Д-В2 на фиг.2;
На фиг.10, 11, 12 - сечения Е-Е, К-К и Л-Л на фиг.8;
На фиг.13 - контур обрабатываемой резцом канавки;
На фиг.14, 15 представлен предлагаемый резец для строгания V-образной канавки, виды сбоку и спереди, исполнение 2;
На фиг.16 - сечение П1СП2 на фиг.15;
На фиг.17, 18, 19 представлен предлагаемый резец для чернового строгания, виды сбоку, сверху и спереди.
Резец (фиг.1, 2, 3) содержит хвостовик 1 и рабочую часть 2 с вершиной 3 на оси 4, которая принадлежит передней поверхности 5. Главная 6 и вспомогательная 7 задние поверхности (фиг.4) выполнены к оси резца под углом δ, который определен значением заднего угла главной режущей кромки α:
δ=arctg(ctgα cosϕ sinψ),
где 
Приведенные зависимости получены с помощью фиг.2, 4, 6, 9.
Значение заднего угла α1 (фиг.7) зависит от α и от ϕ-ϕ1, а при ϕ=ϕ1 α1=α.
Дополнительные задние поверхности 8 и 9 выполнены под углом δ1 к оси резца (фиг.5), где δ1<δ.
Рабочая часть 2 резца снабжена фасками 12 и 13 (фиг.3), которые выполнены между поверхностями 8 и 9 с равным наклоном к оси резца в виде граней, противолежащих передней поверхности 5, при этом обеспечены значения угла θ и размера m (фиг.1).
Пары поверхностей 8-9 и 12-13 расположены так, что пересекают ось 4 резца над его вершиной в точках 17 и 18 (фиг.8).
Значения углов α и α1 обеспечивают достаточный по величине угол заострения β0 в осевой плоскости, проходящей через вершину резца 3 (фиг.8), вблизи от которой пары противолежащих граней образуют выпуклый контур из отрезков 14, 15 и 16.
Поперечное сечение рабочей части имеет форму разностороннего семиугольника, у которого вблизи от хвостовика отношение высоты к ширине меньше 0,5 (фиг.9), а с приближением к вершине резца это отношение увеличивается, т.е.
(фиг.9, 12, 11, 10).
Вблизи от вершины резца число сторон, образующих поперечное сечение рабочей части, с семи уменьшается до пяти, а затем - до трех (фиг.12, 11, 10).
Фиг.10, 11, 12, рассматриваемые совместно, иллюстрируют этапы последовательного врезания резца в заготовку; показано, что этим резцом можно обрабатывать канавку, радиус кривизны которой по внутреннему ее контуру
rmin≥0,25в0,
где в0 - значение ширины обрабатываемой канавки (фиг.12).
Этим резцом обрабатывают канавку V-образного профиля в форме цифры "8" на станке с ЧПУ, обеспечивающем перемещения по координатам X, Y, Z, С. Перед обработкой закрепляют резец на суппорте станка и ориентируют его поворотом по координате С, как это показано на фиг.13, где тонкой линией показан контур поперечного сечения рабочей части резца. Движениями по координатам X, Y, Z перемещают резец в точку C1 до момента касания его вершины с заготовкой.
Обрабатывают канавку с одновременным поворотом резца вокруг его оси с сохранением угла, равным 90° между передней поверхностью 5 и касательной 40 к траектории движения, сообщая резцу следующие перемещения:
- поворот вокруг оси O5 по часовой стрелке по окружности радиуса R1 до точки C2 с одновременным перемещением по координате Z до обеспечения заданной глубины канавки;
- поворот вокруг оси О6 против часовой стрелки на 360° по окружности радиуса R2 с выходом в точку C2,
- поворот вокруг оси O5 по часовой стрелке на 360° по окружности радиуса R1 с выходом в точку C2;
- перемещение по координате Z от заготовки и отвод резца в исходное положение.
В отличии от описанного первого во втором варианте исполнения резца (фиг.14, 15) фаски 21 и 22 выполнены на дополнительных задних поверхностях 23 и 24, при этом фаска 21 пересекает главную заднюю поверхность 25, а фаска 22 - вспомогательную заднюю поверхность 26.
Углом δ2 (фиг.16) задан наклон фасок к оси 28 резца. Ориентация относительно передней поверхности 20 фасок и поверхностей, на которых они выполнены, может быть одинаковой (углы ψ5 и ψ6 на фиг.15). Фаски 21 и 22 пересекают ось 28 резца в точке 27 и вместе с передней поверхностью 29 и поверхностями 25 и 26 формируют вершину резца. Этот резец может быть применен для обработки канавки (фиг.13) V-образного профиля аналогично резцу, предложенному первым.
В отличии от описанного первого еще в одном варианте исполнения резца (фиг.17, 18, 19) фаски 31 и 32 выполнены на дополнительных задних поверхностях 33 и 34 так, что пересекают главную 35, вспомогательную 36 и переднюю 37 поверхности рабочей части 30. С помощью этих фасок сформирована вершина 38 и переходные режущие кромки 39 и 40 соответственно при главной 41 и вспомогательной 42 режущих кромках резца.
Этот резец может быть применен для предварительной обработки канавки (фиг.13) V-образного профиля аналогично резцу, предложенному первым.
Таким образом, за счет того, что вершинообразующие главная и вспомогательная задние поверхности в отличии от прототипа выполнены с обеспечением заданного значения заднего угла главной режущей кромки, увеличен режущий клин как в нормальных к режущим кромках плоскостях, так и в плоскости, проходящей через вершину резца. Однако для того, чтобы при этом стала возможной обработка криволинейных канавок с предельно малыми радиусами кривизны, вблизи от вершины резца создан выпуклый контур с помощью всех боковых поверхностей рабочей части резца. Расположение этих поверхностей таково, что с приближением к вершине резца увеличивается отношение высоты к ширине в поперечном сечении рабочей части.
По сравнению с прототипом упрочнена вершина резца, улучшен теплоотвод от нее, повышены стойкость резца и надежность технологического процесса.
Высокая точность изготовления резца обеспечивается благодаря обработке пересекающихся пар поверхностей при неизменном положении его оси.
1. Резец для станочной обработки с рабочей частью и хвостовиком, вершина резца расположена на его оси, принадлежащей передней поверхности, главная и вспомогательная задние поверхности выполнены с равным наклоном к оси резца и пересекают переднюю поверхность под положительными задними углами относительно главной и вспомогательной режущих кромок, которые при этом расположены под своими углами в плане, а дополнительные задние поверхности составляют вторую пару поверхностей, выполненных с равным наклоном к оси резца, отличающийся тем, что главная и вспомогательная задние поверхности выполнены под углом к оси резца, который определен значением заднего угла главной режущей кромки, причем дополнительные задние поверхности выполнены под меньшим углом к оси резца, а его рабочая часть снабжена по меньшей мере двумя фасками, выполненными с равным наклоном к оси резца.
2. Резец по п.1, отличающийся тем, что упомянутые фаски выполнены между дополнительными задними поверхностями в виде граней, противолежащих передней поверхности, при этом главная и вспомогательная задние поверхности образуют вершину резца, вблизи которой пересекающиеся пары поверхностей рабочей части образуют выпуклый контур.
3. Резец по п.1, отличающийся тем, что упомянутые фаски выполнены на дополнительных задних поверхностях, причем одна из них пересекает главную, а другая вспомогательную задние поверхности.
4. Резец по п.1 или 3, отличающийся тем, что упомянутые фаски вместе с главной и вспомогательной задними поверхностями образуют вершину резца.
5. Резец по п.1 или 3, отличающийся тем, что упомянутые фаски пересекают переднюю поверхность и образуют вершину резца и переходные режущие кромки, одна из которых примыкает к главной режущей кромке, а другая - к вспомогательной.
