Шпоночная фреза для механической обработки с большой подачей и малой глубиной прохода и способ фрезерования детали указанной фрезой



Шпоночная фреза для механической обработки с большой подачей и малой глубиной прохода и способ фрезерования детали указанной фрезой
Шпоночная фреза для механической обработки с большой подачей и малой глубиной прохода и способ фрезерования детали указанной фрезой
Шпоночная фреза для механической обработки с большой подачей и малой глубиной прохода и способ фрезерования детали указанной фрезой
Шпоночная фреза для механической обработки с большой подачей и малой глубиной прохода и способ фрезерования детали указанной фрезой
Шпоночная фреза для механической обработки с большой подачей и малой глубиной прохода и способ фрезерования детали указанной фрезой

 


Владельцы патента RU 2475340:

СНЕКМА (FR)

Фреза содержит изготовленный из карбида стержень, вытянутый вдоль оси вращения, и керамическую головку, которая припаяна к одному концу стержня и содержит зубья, равномерно расположенные вокруг оси фрезы и отделенные друг от друга полостью для стружки. При этом каждый зуб содержит главную, имеющую фактически радиальное расположение режущую кромку, образованную в результате пересечения передней поверхности и задней поверхности, для уменьшения сил, действующих на паяный шов, фреза имеет форму усеченного конуса, в котором большее основание располагается со стороны головки. При этом величина уклона конуса фрезы составляет 1-5°. Контур задней поверхности, образуемый в результате пересечения задней поверхности с плоскостью, проходящей через ось фрезы, имеет закругленную, выгнутую наружу форму, радиус кривизны составляет 5-20 мм, радиальный передний угол составляет 2-8°. При этом данный угол измеряется в рабочей плоскости, перпендикулярной оси вращения фрезы и проходящей через определенную точку главной режущей кромки зуба. Способ фрезерования детали, изготовленной из композитного материала или сверхсплава, включает использование скорости резания 200-1500 м/мин и скорость подачи на зуб - 0,1-1 мм при глубине прохода - 0,01-2 мм. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Настоящее изобретение относится к фрезам, в частности шпоночным фрезам, для механической обработки с большой подачей и малой глубиной прохода, используемым, в частности, для механической обработки деталей из высокотвердых материалов, используемых в авиационной промышленности.

Авиационная турбина содержит множество конструктивных элементов, выполненных из материалов с повышенной твердостью, в том числе из композитных материалов и сверхсплавов на базе никеля и кобальта. Высокоскоростная механическая обработка этих материалов приводит к образованию значительных термических и механических напряжений в режущих инструментах, которые необходимо изготавливать из высокопрочных и устойчивых к повышенным температурам материалов.

Известно, что шпоночную фрезу можно изготавливать из заготовки керамического материала или карбида. Керамическая фреза обладает повышенной твердостью, высоким термическим сопротивлением и позволяет производить высокоскоростную механическую обработку, а также добиваться значительной скорости срезания материала. Однако ее производство является дорогостоящим, фреза является непрочной, в результате чего она, как правило, применяется при механической обработке мягких материалов, например дерева, и не используется в авиационной промышленности. Производство фрезы из карбида является менее дорогостоящим, она лучше выдерживает механические сопротивления в процессе механической обработки. Однако такая фреза обладает меньшей производительностью и изнашивается быстрее, чем фреза, выполненная из керамического материала.

Ранее предлагалось изготавливать фрезу, которая бы содержала первую цилиндрическую часть, изготовленную из карбида и образующую стержень фрезы, на одном конце которой путем припаивания крепилась бы вторая керамическая цилиндрическая часть, образующая головку фрезы с режущими кромками. Паяный шов, как правило, располагается в плоскости, практически перпендикулярной оси вращения фрезы. Такой тип фрезы, состоящей из двух частей, является более предпочтительным, поскольку позволяет ограничиться использованием керамики только для изготовления головки фрезы и выбрать обладающий большей, чем у керамики, упругой деформацией и более экономичный материал для производства стержня инструмента. Кроме того, такая фреза позволяет, в частности, осуществлять высокоскоростную механическую обработку деталей, изготовленных их сверхсплавов или композитных материалов. Описание такого типа фрезы приводится в патенте заявителя ЕР-В-0477093.

В то же время состоящая из двух частей фреза вышеупомянутого типа обладает существенным недостатком. В процессе механической обработки скручивающие усилия, которые испытывает режущий инструмент, приводят к образованию значительных сил среза в месте спайки, способных уменьшить ее прочность, привести к отрыву головки фрезы и повредить обрабатываемую деталь.

В настоящем изобретении предлагается простое, эффективное и выгодное, с экономической точки зрения, решение этой проблемы.

Задачей настоящего изобретения является разработка шпоночной фрезы вышеупомянутого типа, размеры и геометрические формы которой позволяли, в частности, уменьшить величину сил среза, воздействующих в процессе механической обработки на паяный шов в месте соединения стержня и головки фрезы.

Для решения поставленной задачи предлагается фреза, в частности шпоночная фреза, содержащая изготовленный из карбида стержень, вытянутый вдоль оси вращения фрезы, и керамическую головку, которая путем припаивания крепится к одному концу стержня; при этом данная головка содержит зубья, равномерно располагаемые вокруг оси фрезы и отделяемые друг от друга полостью для стружки, при этом каждый зуб имеет главную, фактически радиально расположенную режущую кромку, образованную в результате пересечения передней поверхности и задней поверхности, отличающаяся тем, что фреза имеет форму усеченного конуса, в котором большее основание располагается со стороны головки, при этом величина конусности фрезы составляет приблизительно 1-5°; контур задней поверхности, образуемый в результате пересечения заднего поверхности с плоскостью, проходящей через ось фрезы, имеет закругленную, выгнутую наружу форму, радиус кривизны которой составляет приблизительно 5-20 мм; угол резания, образуемый между режущей поверхностью каждого зуба и вышеупомянутой плоскостью, проходящей через ось вращения фрезы и определенную точку главной режущей кромки зуба, является отрицательным и составляет приблизительно 2-8°, при этом данный угол измеряется в рабочей плоскости, перпендикулярной оси вращения фрезы и проходящей через определенную точку главной режущей кромки зуба.

Благодаря сочетанию геометрических и размерных характеристик фрезы согласно изобретению усилия среза, которые передаются от зубьев к детали в процессе механической обработки, выражаются в небольших скручивающих усилиях в фрезе и бóльших осевых напряжениях сжатия, которым фреза значительно менее чувствительна. Снижение скручивающих усилий в фрезе позволяет уменьшить усилия среза в паяном шве фрезы и ограничить тем самым опасность отрыва головки от стержня фрезы.

Фреза согласно изобретению обеспечивает высокоскоростную механическую обработку деталей, при производстве которых используются высокотвердые материалы, в частности, изготовленного из Inconel 718 колеса центробежного компрессора турбины. Данная фреза позволяет добиться значительных скоростей резания и подачи, повысить показатели снятия материала с целью сокращения времени механической обработки детали.

В настоящей заявке под плоскостью отсчета Pr понимается плоскость, проходящая через ось вращения фрезы и определенную точку основной режущей кромки зуба. Рабочая плоскость Pf представляет собой плоскость, перпендикулярную оси вращения фрезы и проходящую через определенную точку основной режущей кромки зуба. Задняя плоскость Рр является плоскостью, перпендикулярной плоскости отсчета и рабочей плоскости в определенной точке главной режущей кромки. Плоскость кромки Ps представляет собой плоскость, располагаемую по касательной к главной режущей кромке в определенной точке данной кромки и перпендикулярную соответствующей плоскости отсчета. Нормальная плоскость Pn - это плоскость, перпендикулярная главной режущей кромке в определенной точке данной кромки. Режущая поверхность зуба является поверхностью, вдоль которой скользит стружка материала, а задняя поверхность зуба представляет собой поверхность, вдоль которой следуют одна за другой поверхности, образуемые на детали.

Предпочтительно, чтобы коническая форма фрезы была определена для ограничения трения между внешней поверхностью фрезы и боковыми стенками детали в процессе механической обработки, при этом такое трение способно привести к образованию термических напряжений в фрезе и обрабатываемой детали, которые повлекут за собой ускоренное разрушение фрезы и деформацию детали. Данная коническая форма предназначена также для обеспечения хорошего удаления стружки материала. Величина конусности составляет, например, около 3°.

Предпочтительно также, чтобы контур поверхности заднего угла, образуемый в результате пересечения задней поверхности и плоскости, проходящей через ось фрезы, имел закругленную, выгнутую наружу форму, радиус кривизны которой составляет, например, около 12 мм. Форма данного контура позволяет ограничить скручивающие усилия в фрезе и способствует распределению осевого напряжения сжатия в фрезе.

Предпочтительно также, чтобы угол радиального или бокового резания γf, измеряемый в рабочей плоскости, перпендикулярной оси вращения фрезы и проходящей через определенную точку основной режущей кромки, был отрицательным, что позволяет повысить прочность режущей кромки, а также обеспечить хорошее удаление стружки. Этот отрицательный угол также позволяет получить напряжение сжатия, а не скручивания на режущей кромке, когда эта кромка приближается к концу черты резания, а стружка готова оторваться от детали. Радиальный угол резания γf может составлять, например, около -5°.

Предпочтительно, чтобы фреза содержала вспомогательную режущую кромку, которая имеет фактически осевое соединение с основной режущей кромкой посредством закругленной вершины с небольшим радиусом кривизны, например, от 0,5 до 1 мм. Главная и вспомогательная режущие кромки зуба образуют между собой режущую поверхность зуба. Осевой передний угол γp, образуемый между режущей поверхностью каждого зуба и плоскостью отсчета, является положительным и составляет приблизительно 1-5°, при этом данный угол измеряется в задней плоскости.

Фреза согласно изобретению имеет положительную/отрицательную геометрическую форму, отличающуюся тем, что осевой передний угол γр является положительным, а радиальный передний угол γf - отрицательным. Данный тип фрезы может выдерживать очень значительные усилия резания, превышающие усилия резания, выдерживаемые фрезой с двойной положительной геометрической формой. Данная положительная/негативная геометрическая форма позволяет также добиться высокоскоростной механической обработки при сильной подаче, поскольку отрицательный радиальный передний угол повышает сопротивление режущей кромки, а положительный осевой передний угол способствует появлению стружки и ее удалению со стороны, противоположной головке фрезы.

Фреза согласно изобретению в зависимости от рассмотренного варианта применения может содержать от двух до восьми зубьев. Внешний диаметр D может составлять, например, приблизительно 10-30 мм, а размеры головки фрезы по оси - приблизительно 5-10 мм.

Основная режущая кромка может соединяться с режущей поверхностью посредством фаски, при этом данная фаска, осевые размеры которой составляют приблизительно 0,01-0,3 мм, образует с режущей поверхностью угол от 10° до 30°.

Предпочтительно, чтобы задняя поверхность располагалась в направлении по окружности на расстоянии, равном приблизительно 0,1-2 мм.

Предпочтительно также, чтобы угол, образованный между поверхностью скоса угла и упорной поверхностью, располагаемой по касательной к определенной точке главной режущей кромки и перпендикулярно к плоскости отсчета, являлся положительным и составлял порядка 5-10°; при этом данный угол измеряется в нормальной плоскости к определенной точке кромки. Например, этот угол заднего угла α может составлять приблизительно 7°.

Целесообразно, чтобы поверхность вспомогательного заднего угла располагалась после поверхности заднего угла, а контур поверхности вспомогательного заднего угла, образованного в результате пересечения данной поверхности с плоскостью, проходящей через ось фрезы, имел закругленную, выгнутую наружу форму, радиус кривизны которой составляет приблизительно 5-20 мм. Предпочтительно, чтобы задний вспомогательный угол, образованный поверхностью заднего вспомогательного угла и плоскостью вышеупомянутой кромки, являлся положительным и составлял приблизительно 10-20°.

Предпочтительно также, чтобы задняя поверхность и вспомогательная задняя поверхность угла были соединены с боковой стенкой зуба посредством закруглений, радиус кривизны которых составляет приблизительно 0,5-1 мм. Эти закругления повышают устойчивость фрезы и обеспечивают более равномерное распределение теплоты и изнашиваемости.

Предпочтительно также, чтобы зубья располагались вокруг центрального круглого углубления в головке, при этом данное углубление имеет, как правило, форму усеченного конуса, ось которого совпадает с осью фрезы, а основание располагается со стороны нижнего края фрезы; при этом верхняя часть углубления представляет собой часть сферы, радиус которой составляет приблизительно 2-8 мм. Угол раскрытия этого углубления может составлять приблизительно 90-150°, например 120°. Углубление предпочтительно соединено с поверхностями заднего угла и вспомогательного заднего угла каждого зуба посредством закругленного отбортованного фланца, угол кривизны которого составляет приблизительно 0,5-1 мм. Диаметр данного углубления составляет, например, приблизительно 5-15 мм, а высота по оси - приблизительно 1-3 мм. Фреза, имеющая такое углубление, позволяет, в частности, производить изготовление наклонных канавок (или обработку наклонных плоскостей). В этом случае фреза немного наклонена в направлении подачи относительно нормали обрабатываемой детали для того, чтобы не допустить расположения фрезы плашмя против обрабатываемой детали. Такой наклон δ, составляющий приблизительно 1-5°, предпочтительно 2-3°, предназначен для предотвращения заедания фрезы, приводящего к повреждению поверхности обрабатываемой детали и появлению глубоких следов.

В изобретении также предлагается способ фрезерования детали, изготовленной из композитного материала или сверхсплава посредством шпоночной фрезы описанного выше типа, отличающийся тем, что скорость резания vc составляет 200-1500 м/мин, предпочтительно 600-1000 м/мин, при этом подача на зуб fz составляет 0,1-1 мм/зуб, предпочтительно 0,2-0,5 мм, а глубина прохода ap - 0,01-2 мм, предпочтительно 0,1-1 мм. Такие диапазоны определяют оптимальные условия, в которых рекомендуется использовать фрезу согласно изобретению без риска быстрой ее изнашиваемости или поломки.

Скорость резания (vc в м/мин) обозначает скорость, при которой режущая кромка обрабатывает поверхность детали. Данная скорость позволяет устанавливать число оборотов шпинделя в минуту фрезы, исходя из диаметра D данной фрезы.

Подача на зуб (fz в мм/зуб) представляет собой линейное расстояние, которое проходит фреза от момента проникновения двух последовательно установленных зубьев в деталь. Подача на оборот (f в мм/оборот) фрезы образуется произведением подачи на зуб и количества z зубьев фрезы. Подача на оборот фрезы показывает, насколько инструмент подается в процессе вращения, и является величиной, специально используемой для измерения подачи фрезы.

Глубина осевого резания (ap в мм) в процессе фрезерования при отделке поверхности соответствует толщине снимаемого инструментом материала и расстоянию, на котором инструмент устанавливается ниже исходной поверхности детали.

Изобретение, другие его отличительные признаки, детали и преимущества станут более понятны после изучения приводимого ниже детального описания, которое носит иллюстративный, но не ограничительный характер, со ссылкой на прилагаемые фигуры чертежей, в числе которых:

Фиг.1 изображает схематичный вид снизу шпоночной фрезы согласно изобретению;

Фиг.2 - увеличенный вид детали I2, представленной на фиг.1;

Фиг.3 - вид в разрезе, выполненном по линии III-III, детали, представленной на фиг.1;

Фиг.4 - увеличенный вид детали I4, представленной на фиг.3;

Фиг.5 - вид в разрезе, выполненном по линии V-V, детали, представленной на фиг.1.

На фиг.1-5 изображена шпоночная фреза 10 согласно изобретению, предназначенная для обработки с большой подачей и незначительной глубиной прохода деталей, изготовленных из высокотвердых используемых в самолетостроении материалов, например из композитных материалов или сверхсплавов, например Inconel 718.

Данная фреза 10 содержит изготовленный из карбида и имеющий вытянутую форму стержень 12, который располагается вдоль оси 14 вращения фрезы, на свободном конце которого путем припаивания крепится скошенная слева керамическая головка 16, образующая активную часть фрезы. Например, стержень 12 фрезы изготавливается из карбида вольфрама, а его головка 16 из керамического материала на основе окиси алюминия. Паяный шов 18 располагается в плоскости, перпендикулярной оси вращения 14 фрезы (фиг.3). Стержень 12 фрезы крепится посредством соответствующих средств на патроне станка.

Как правило, фреза 10 имеет форму усеченного конуса. Большее основание усеченного конуса располагается на уровне головки 16 фрезы, и величина конусности 20 фрезы составляет приблизительно 1-5°, предпочтительно 2-4°, например 3° (фиг.4).

Внешний диаметр D головки 16 фрезы составляет приблизительно 10-30 мм, а ее высота или осевой размер h - приблизительно 5-10 мм. В представленном примере диаметр D головки составляет 18 мм, высота - 7 мм.

Головка 16 содержит три режущих зуба 22, ориентированных по окружности и равномерно рассредоточенных вокруг оси 14 фрезы. Эти зубья располагаются вокруг центральной полости 23 фрезы, которая более детально будет описана ниже со ссылкой на фиг.4.

Каждый зуб 22 содержит основную режущую кромку 24, имеющую фактически радиальное расположение, и вспомогательную режущую кромку 26, имеющую фактически осевое расположение, которые разграничивают между собой переднюю режущую поверхность Аγ. Согласно представленному примеру режущая сторона Аγ каждого зуба вытянута на всю высоту головки 16 и захватывает часть нижнего края стержня 12 фрезы, проходя через плоскость места спайки 18 (фиг.3).

Режущая поверхность Аγ образует поверхность скольжения стружки материала и вместе с задним краем соседнего зуба формирует полость для стружки 28, в которой в процессе выполнения операций по механической обработке стружка находится определенное время, после чего выбрасывается наружу.

Режущая поверхность Аγ определяет угол резания, который составляет приблизительно 80-100°, например 87°, относительно поверхности обрабатываемой детали.

Режущая поверхность Аγ соединена с основной режущей кромкой 24 посредством фаски 30 (фиг.5), высота 32 или осевые размеры которой составляют приблизительно 0,01-0,3 мм, например 0,1 мм. Угол 34, образованный между фаской и режущей поверхностью Аγ, составляет приблизительно 10-30°, например 20°.

Основная 24 и вспомогательная 26 режущие кромки соединены между собой посредством вершины 32, радиус кривизны которой составляет приблизительно 0,5-1 мм, например 0,8 мм (фиг.3).

На фигурах чертежей дается определение следующих плоскостей:

- Pr - плоскость отсчета фрезы, проходящая через определенную точку (например, через расположенный ближе к центру радиуса край) основной режущей кромки зуба 22 и ось вращения 14 фрезы;

- Pf - рабочая плоскость фрезы, располагаемая перпендикулярно плоскости отсчета Pr и проходящая через определенную точку основной режущей кромки зуба 22 (данная плоскость совпадает с плоскостью, изображенной на фиг.1);

- Рр - задняя плоскость фрезы, располагаемая перпендикулярно плоскости отсчета Pr и рабочей плоскости Pf и проходящая через определенную точку зуба;

- Pn - нормальная плоскость кромки, располагаемая перпендикулярно главной режущей кромке 24 и проходящая через определенную точку данной кромки (например, через ее расположенный ближе к центру радиуса край), при этом плоскость Pn, изображенная на фиг.5, соответствует плоскости сечения, выполненной по линии V-V, изображенной на фиг.1;

- Ps - плоскость кромки фрезы, располагаемая по касательной к определенной точке главной режущей кромки (ее расположенному ближе к центру радиуса краю) и перпендикулярно плоскости отсчета Pf.

Радиальный угол резания γf, образуемый между режущей поверхностью Аγ каждого зуба 22 и плоскостью отсчета Pr, является отрицательным и составляет приблизительно 2-8°, предпочтительно 4-6°, например 5°. Этот угол γр измеряется в рабочей плоскости Pf (фиг.2).

Осевой угол резания γp, образуемый между режущей поверхностью Аγ и плоскостью отсчета Pr, является положительным и составляет приблизительно 1-5°, предпочтительно 2-4°, например 3°. Этот угол γр измеряется в задней плоскости Pp.

Режущая поверхность Аγ соединяется посредством скошенной кромки 30 и главной режущей кромки 24 с задней поверхностью Аα, продолжением которой в направлении задней части является нижняя вспомогательная поверхность Аβ.

Задняя поверхность Аα вытянута в направлении по окружности на расстоянии 33, которое составляет приблизительно 0,1-2 мм, предпочтительно 0,5-1 мм (фиг.2).

Задний угол α, образованный между задней поверхностью Аα и плоскостью кромки Ps, является положительным и составляет приблизительно 5-10°, например 7°. Этот угол измеряется в нормальной плоскости Pn (фиг.5).

Вспомогательная задняя поверхность Аβ вытянута от задней поверхности An до заднего края зуба 22, а угол β, образованный между вспомогательной задней поверхностью Аβ и плоскостью кромки Ps, является положительным и составляет около 10-20°, например 15°. Этот вспомогательный угол β также измеряется в вышеупомянутой нормальной плоскости Pn.

Контуры задней поверхности Аα и вспомогательной задней поверхности Аβ, образованные в результате пересечения задней поверхности и вспомогательной задней поверхности с плоскостями, проходящими через ось вращения 14 фрезы, имеют закругленную, выгнутую наружу форму, радиус кривизны которой R1 составляет приблизительно 5-20 мм, предпочтительно 10-15 мм, например 12 мм.

На фиг.4 изображен выполненный по оси разрез фрезы в увеличенном виде, при этом сечение проходит через вспомогательную заднюю поверхность Аβ зуба 22. На этой фигуре чертежа можно увидеть закругленный контур 34 этой вспомогательной задней поверхности Аβ и ее радиус кривизны R1.

Внутренний радиальный край контура 34 располагается ниже внешнего радиального края данного контура, т.е. внутренние и внешние периферийные отбортованные фланцы каждого зуба 22 смещены по оси относительно друг друга, при этом внутренний периферийный отбортованный фланец зуба располагается под внешним периферийным отбортованным фланцем данного зуба. Таким образом, внутренние периферийные отбортованные фланцы зубьев определяют нижний край фрезы и в процессе выполнения операций по фрезерованию первыми вступают в соприкосновение с деталью, подвергаемой механической обработке.

Закругленный контур 34 вспомогательной задней поверхности Аβ соединен своей внешней радиальной оконечностью с боковой стенкой зуба посредством закругления 36, радиус кривизны которого R2 составляет приблизительно 0,5-1 мм, например 0,8 мм. Контур 34 поверхности Аβ соединен своей внутренней радиальной оконечностью с центральным углублением 23 фрезы посредством закругления 38, радиус кривизны которого R3 также составляет приблизительно 0,5-1 мм, например 0,8 мм. Эти закругления вытянуты на всю длину окружности зуба на уровне его задней поверхностей Аα и вспомогательной задней поверхности Аβ, при этом внешнее радиальное закругление 36 зуба соединено с вершиной 32 данного зуба.

Как это показано на представленном примере, закругленный контур 34 вытянут в плоскости сечения под углом приблизительно 20-25°, а его центр располагается на уровне стержня 12 фрезы. Центры С2 и С3 закругленных отбортованных фланцев 36, 38 располагаются на радиусах контура 34. Отбортованный фланец 36 располагается под углом приблизительно 70-80°, а отбортованный фланец 38 - под углом приблизительно 30-40° в вышеуказанной плоскости.

Боковая стенка каждого зуба 22 слегка сближается внутрь, если следовать спереди назад (фиг.2), и расходится на угол 39, равный 5-12°, например 7°, в плоскости, проходящей по касательной к внешней стенке стержня фрезы.

Центральное углубление 23 фрезы имеет, как правило, форму усеченного конуса, вытянутого вдоль оси 14 фрезы, при этом большее основание усеченного конуса располагается со стороны головки 16, а угол раскрытия 40 конуса составляет приблизительно 90-150°, предпочтительно 110-130°, в частности 120°.

Верхняя часть углубления 23 представлена частичной сферой, центр которой С4 располагается на оси 14 фрезы, а радиус кривизны R4 составляет приблизительно 2-8 мм, предпочтительно 3-6 мм, например 4,7 мм. Высота или осевые размеры углубления 23 составляют приблизительно 1-3 мм, а диаметр в ее основании - приблизительно 5-15 мм.

Фреза 10 может содержать осевой канал 42 подачи смазывающего вещества головки фрезы, при этом верхний конец данного канала 42 соединен с емкостью, содержащей смазывающее вещество, а нижний конец попадает в центральное углубление 23 фрезы (фиг.1 и 3). В качестве варианта нижний конец этого канала 42 может быть соединен с тремя каналами, каждый из которых выходит на уровне одного зуба 22 фрезы.

Фреза 10, изображенная на фигурах чертежа, позволяет производить канавки в твердых материалах с большой скоростью резания, большой подачей и малой глубиной прохода. Как это показано в примере, глубина прохода ap фактически соответствует расстоянию по оси между внутренним и внешним периферийными отбортованными фланцами зубьев фрезы (фиг.4). Диапазон величин, рекомендуемых для использования данной фрезы, следующий:

- скорость резания vc составляет предпочтительно 600-1000 м/мин;

- подача на зуб fz - предпочтительно 0,2-0,5 мм;

- глубина прохода ap составляет 0,1-1 мм.

1. Фреза, в частности шпоночная фреза, содержащая изготовленный из карбида стержень (12), вытянутый вдоль оси (14) вращения фрезы, и керамическую головку (16), которая путем припаивания крепится к одному концу стержня, при этом указанная керамическая головка содержит зубья (22), равномерно расположенные вокруг оси фрезы и отделенные друг от друга полостью для стружки (28), при этом каждый зуб содержит главную имеющую фактически радиальное расположение режущую кромку (24), образованную в результате пересечения передней поверхности (Аγ) и задней поверхности (Аα), отличающаяся тем, что фреза имеет, как правило, форму усеченного конуса, в котором большее основание располагается со стороны головки, при этом величина уклона конуса фрезы составляет приблизительно 1-5°, контур (34) задней поверхности, образуемый в результате пересечения задней поверхности с плоскостью, проходящей через ось фрезы, имеет закругленную, выгнутую наружу форму, радиус кривизны (R1) которой составляет приблизительно 5-20 мм, радиальный передний угол (γf), образуемый между режущей поверхностью каждого зуба и плоскостью отсчета (Pr), проходящей через ось вращения фрезы и определенную точку главной режущей кромки зуба, является отрицательным и составляет приблизительно 2-8°, при этом данный угол измеряется в рабочей плоскости (Pf), перпендикулярной оси вращения фрезы и проходящей через определенную точку главной режущей кромки зуба.

2. Фреза по п.1, отличающаяся тем, что величина угла уклона конуса составляет приблизительно 3°.

3. Фреза по п.1, отличающаяся тем, что радиальный передний угол (γf) составляет приблизительно -5°.

4. Фреза по п.1, отличающаяся тем, что радиус кривизны (R1) контура (34) задней поверхности (Аб) составляет приблизительно 12 мм.

5. Фреза по п.1, отличающаяся тем, что она содержит имеющую фактически осевое расположение вспомогательную режущую кромку (28), которая соединена с главной режущей кромкой посредством вершины (32), при этом данная вершина имеет закругленную, выгнутую наружу форму, радиус кривизны которой составляет приблизительно 0,5-1 мм.

6. Фреза по п.1, отличающаяся тем. что между передней поверхностью (Аγ) каждого зуба (22) и плоскостью отсчета (Pr) выполнен положительный осевой передний угол (γр), составляющий приблизительно 1-5°, при этом данный угол измеряется в задней плоскости (Рр), перпендикулярной плоскости отсчета (Pr) и рабочей плоскости (Pf).

7. Фреза по п.1, отличающаяся тем, что задняя поверхность (Аα) каждого зуба (22) соединена с одной боковой стенкой зуба посредством закругления (36), радиус кривизны которого (R2) составляет приблизительно 0,5-1 мм.

8. Фреза по п.1, отличающаяся тем, что зубья (22) располагаются вокруг центрального круглого углубления (23) головки (16), при этом данное углубление имеет, как правило, форму усеченного конуса и располагается на одной линии с осью фрезы, при этом его основание размещается со стороны нижнего конца фрезы, а верхняя часть углубления частично имеет форму сферы, радиус (R4) которой составляет приблизительно 2-8 мм.

9. Фреза по п.8, отличающаяся тем. что углубление (23) соединено с задней поверхностью (Аα) каждого зуба (22) посредством закругления (38), радиус кривизны (R3) которого составляет приблизительно 0,5-1 мм.

10. Фреза по п.1, отличающаяся тем, что задняя поверхность (Аα) вытянута по окружности на расстоянии (33), равном приблизительно 0,1-2 мм.

11. Фреза по п.1, отличающаяся тем, что между задней поверхностью и плоскостью кромки (Ps), располагаемой по касательной к определенной точке основной режущей кромки и перпендикулярно плоскости отсчета (Pr), образован положительный угол (α), составляющий приблизительно 5-10°, при этом данный угол измеряется в нормальной плоскости (Pn), которая перпендикулярна главной режущей кромке в определенной точке этой кромки.

12. Фреза по п.1, отличающаяся тем, что после задней поверхности (Аα) размещена вспомогательная задняя поверхность (Аβ), при этом контур (34) вспомогательной задней поверхности, образованный в результате пересечения этой поверхности с плоскостью, проходящей через ось фрезы, имеет закругленную, выгнутую наружу форму, радиус кривизны (R1) которой составляет приблизительно 5-20 мм.

13. Фреза по п.12, отличающаяся тем, что между вспомогательной задней поверхностью (Аβ) и плоскостью кромки (Ps), располагаемой по касательной к главной режущей кромке в определенной точке этой кромки и перпендикулярно плоскости отсчета (Pr), выполнен положительный угол (β), составляющий приблизительно 10-20°, при этом данный угол измеряется в нормальной плоскости (Pn), перпендикулярной главной режущей кромке в определенной точке кромки.

14. Фреза по п.1, отличающаяся тем, что главная режущая кромка (24) соединена с передней поверхностью (Аγ) посредством фаски (30), при этом данная фаска, осевые размеры которой составляют приблизительно 0,01-0,3 мм, образует с передней поверхностью (Аγ) угол, равный приблизительно 10-30°.

15. Способ фрезерования детали, изготовленной из композитного материала или сверхсплава, посредством фрезы (10) по п.1, в котором скорость резания фрезы составляет 200-1500 м/мин, скорость подачи на зуб - 0,1-1 мм, глубина прохода - 0,01-2 мм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при обработке отверстий. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в сверлах, имеющих устанавливаемую с возможностью раскрепления режущую головку. .

Изобретение относится к режущему инструменту, предназначенному для закрепления на фрезерной резцовой головке, включающему в себя стержень и головку с впаянным режущим элементом, содержащим вспомогательную режущую кромку, образованную передней поверхностью и задней поверхностью.

Изобретение относится к области обработки материалов резанием, концевым фрезам, в частности для обработки пазов. .

Односторонняя режущая пластина, содержащая нижнюю поверхность, верхнюю поверхность, две противоположные большие боковые поверхности и две противоположные меньшие боковые поверхности, продолжающиеся между верхней и нижней поверхностями, продольную срединную плоскость, пересекающую две меньшие боковые поверхности и верхнюю и нижнюю поверхности, и углубление, образованное в нижней поверхности и содержащее профильное отверстие, которое продолжается к верхней поверхности, при этом профильное отверстие имеет первую опорную область на первой стороне продольной срединной плоскости и вторую опорную область на второй стороне продольной срединной плоскости, причем первая и вторая опорные области обращены в противоположных направлениях, а углубление имеет такую форму, чтобы принимать через нижнюю поверхность ввинчивающийся элемент для приложения зажимного усилия к одной из первой и второй опорных областей, при этом углубление содержит канавку, продолжающуюся между двумя большими боковыми поверхностями и вдоль нижней поверхности. Режущий инструмент имеет по меньшей мере один режущий участок, содержащий гнездо под режущую пластину, имеющее большую боковую стенку с резьбовым отверстием, одностороннюю режущую пластину и ввинчивающийся элемент, съемно удерживающий режущую пластину в гнезде. Технический результат: увеличение числа режущих пластин на режущем инструменте, облегчение смены режущей пластины. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкции фрез. Фреза выполнена с волновинтовой передней поверхностью зубьев, расположенных со смешением выступов и впадин волн каждого последующего зуба вдоль винтовой поверхности зуба и выполненных с плавным сопряжением с винтовыми участками у рабочего торца фрезы. Зубья во впадинах, на гребнях и винтовых участках выполнены с одинаковыми передними углами из условия, что все крайние точки волновой режущей кромки каждого зуба расположены на образующей цилиндра фрезы, а режущие кромки зубьев выполнены с V-образными стружкоделительными канавками. Внутри фрезы выполнены каналы для подвода в зону резания смазывающе-охлаждаюшей жидкости (СОЖ), выходные отверстия которых расположены в упомянутых стружкоделительных канавках, причем основной капал расположен вдоль оси фрезы, первые отводные каналы расположены на одинаковом расстоянии от рабочего торца фрезы с наклоном к ее оси под углом, обеспечивающим подачу СОЖ в зону резания в районе радиуса на рабочем горне фрезы, а последующие каналы и стружкоделительные канавки расположены в шахматном порядке от зуба к зубу. Повышается период стойкости фрезы, улучшаются условия резания. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Группа изобретений относится к машиностроению и может быть использована при обработке материалов резанием. Режущая пластина имеет множество режущих участков, сформированных на пересечении каждой торцевой поверхности и периферийной поверхности. Каждый режущий участок содержит первую режущую кромку, выполненную для работы в качестве главной режущей кромки, и вторую режущую кромку. Если смотреть со стороны торцевой поверхности, на каждой торцевой поверхности сформированы чередующиеся первые и вторые вершины, которые имеют разные внутренние углы. Внутренний угол первой вершины меньше внутреннего угла второй вершины. Каждая первая режущая кромка имеет участок, приближающийся к медианной плоскости по мере удаления от соответствующей первой вершины. Первый участок боковой поверхности, проходящий по периферийной поверхности от каждой первой режущей кромки, образует внутренний тупой угол пластины с плоскостью, проходящей через первую режущую кромку и параллельной медианной плоскости, а второй участок боковой поверхности, проходящий по периферийной поверхности от каждой второй режущей кромки, образует внутренний острый угол с плоскостью, проходящей через вторую режущую кромку и параллельной медианной плоскости. Обеспечивается более глубокое резание в сравнении с известными режущими пластинами. 2 н. и 11 з.п.ф-лы, 22 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при резании труднообрабатываемых материалов сборными концевыми фрезами. Фреза содержит корпус с выполненными в нем посадочными местами. Посадочные места выполнены в виде пазов под углом к оси корпуса, в которых размещены сменные вставки, имеющие возможность перемещения вдоль оси паза, с выполненными на их концах двумя разноразмерными базовыми канавками для установки сменных режущих пластин. Сменные вставки закреплены в средней части посредством крепежного и регулировочного винтов, обеспечивающих регулировку положения режущих кромок в осевом и радиальном направлениях. Сменные режущие пластины могут быть выполнены из различных марок инструментальных материалов и различной геометрии. Увеличивается производительность и стойкость инструмента при минимальных затратах на его изготовление и эксплуатацию. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении монолитных режущих инструментов, в частности фрез. Инструмент содержит корпус, по меньшей мере одну режущую кромку на его переднем конце и сердечник, установленный посредством горячей посадки в корпус и проходящий к переднему концу фрезы. Каждая режущая кромка по меньшей мере частично выполнена из материала сердечника. Создается контактная поверхность, рассеивающая изгибающие колебания фрезы при эксплуатации. Повышается жесткость режущего инструмента, производительность обработки, увеличивается срок эксплуатации. 14 з.п. ф-лы, 4 ил.

Режущая пластина имеет противоположные верхнюю и нижнюю поверхности и периферийную поверхность, продолжающуюся между ними, с образованием одной или двух режущих кромок. Периферийная поверхность имеет переднюю дугообразную поверхность и заднюю поверхность. Задняя поверхность имеет выступ, который продолжается в направлении от центральной области передней поверхности. Выступ расположен в гнезде. Гнездо содержит первую боковую опорную поверхность гнезда для обеспечения главным образом осевой опоры для режущей пластины против режущих сил, действующих в осевом направлении назад во время фрезерования. Технический результат: расширение технологических возможностей фрезы. 3 н. 13 з.п. ф-лы, 10 ил.

Фреза содержит корпус и по меньшей мере три разнесенных в окружном направлении паза под режущие пластины, аксиально смещенные относительно друг друга, причем каждый содержит сменную режущую пластину, прикрепленную к нему. Каждая режущая пластина содержит по меньшей мере две одинаковые прямые зубчатые режущие кромки, и все режущие пластины выполнены одинаковыми. Первый паз под режущую пластину представляет собой аксиально самый передний паз под режущую пластину. Второй паз под режущую пластину аксиально смещен от первого паза под режущую пластину на первое расстояние смещения, которое меньше расстояния смещения, связанного с любой другой парой аксиально смежных пазов под режущие пластины. Технический результат: упрощение эксплуатации. 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к обработке материалов резанием, и может быть использовано в конструкции фрез. Фреза содержит корпус с хвостовиком и удлиненные и укороченные периферийные режущие кромки, расположенные по винтовым линиям с противоположным наклоном, последние из которых оканчиваются торцевыми зубьями. Корпус ее в зоне режущей части выполнен с профилем поперечного сечения, близким к прямоугольному, закрученным под углом удлиненных периферийных режущих кромок, расположенных на меньших сторонах профиля корпуса, заканчивающегося квадратом, в свободных углах которого, не совпадающих с профилем корпуса, расположены укороченные периферийные режущие кромки. Торцевые зубья их выступают ниже окончаний удлиненных кромок, а канавками для удаления стружки является все пространство, не занятое стержнем фрезы. Достигается возможность обработки слоистых пластиков без отслоения внешних слоев и свободное удаление стружки. 5 ил.

Изобретение относится к металлообработке труднообрабатываемых сталей и сплавов и может быть использовано при изготовлении сборных концевых цилиндрических фрез с механическим креплением сменных дисковых цельнотвердосплавных рабочих элементов. Фреза содержит конусный хвостовик и рабочую часть с рабочими элементами и стружкоразделительными канавками на периферии, расположенными в шахматном порядке. Рабочие элементы выполнены в виде стянутых посредством крепежного винта сменных дисковых цельнотвердосплавных рабочих элементов с незатылованными режущими зубьями, торцы которых в диаметральной плоскости выполнены со скосами под углом β=1…3° из условия перекрытия режущих кромок зубьев друг относительно друга в направлении резания. Упрощается технология изготовления, повышается точность и период стойкости фрезы, снижается себестоимость. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх