Патрон с радиальным перемещением резца

Патрон содержит цилиндрический корпус, с установленными внутри него державкой и средством крепления державки, установленной с возможностью радиального перемещения относительно продольной оси корпуса, а также упор, обеспечивающий позиционирование патрона относительно обрабатываемой заготовки. Для повышении точности и надежности обработки отверстий при нарезке канавок средство крепления державки выполнено в виде вала и цилиндрической втулки, соосно установленных внутри корпуса. При этом втулка зафиксирована внутри корпуса в зоне расположения упора, а вал выполнен с наклонным пазом вдоль его продольной оси. Державка выполнена в виде Г-образного клинового элемента, установленного с возможностью перемещения в указанном наклонном пазу вала и зафиксированного своим хвостовиком в центральной зоне цилиндрической втулки, причем цилиндрическая втулка, вал и державка установлены во взаимосвязи друг с другом таким образом, что при продольном перемещении вала в сторону упора державка имеет возможность радиального перемещения, а при перемещении в обратную сторону державка фиксируется посредством клинового натяга. 6 ил.

 

Изобретение относится к металлообрабатывающей промышленности и может найти применение при механической обработке широкой номенклатуры деталей для нарезания канавок на внутренних цилиндрических поверхностях отверстий с радиальной подачей резца в полости отверстия.

Из уровня техники известен патрон для прорезания канавки и отрезки внутри отверстия стержня после кольцевого сверления, содержащий дугообразный резец и реечную передачу (Троицкий Н.Д., «Глубокое сверление», Л., «Машиностроение», 1971, с.160-161).

Недостатком известного устройства является сложность конструкции и недостаточная надежность его работы.

Из уровня техники известно также устройство для расточки цилиндрических каналов, в котором радиальную подачу резца осуществляют поворотом винта вручную (Авторское свидетельство СССР №217877, B23B 29/02, 1968 г.).

Недостатком известного устройства является невозможность прорезки канавок на внутренней поверхности отверстия на технологически регламентированной глубине.

Известно также устройство для растачивания отверстий, включающее борштангу с червяной передачей для подачи резцов (Патент на изобретение РФ №2078649 B23B 35/00, B23B 29/02, 1997 г.).

Недостатком известного устройства является сложность конструкции и возможность растачивания только достаточно больших по диаметру и длине отверстий, что накладывает серьезные ограничения на номенклатуру обрабатываемых деталей.

Из уровня техники известно также устройство для крепления режущего инструмента в станках для обработки трубчатых изделий, включающее борштангу и несколько резцовых вставок, работающих с осевой подачей, для растачивания отверстий, проточек канавок и подрезки торцов (Патент на изобретение РФ №2428281, B23B 29/02, 2011 г.).

Недостатком известного устройства является невозможность обработки внутренней полости отверстия малого диаметра, порядка 10-15 мм.

Наиболее близким решением по технической сути и достигаемому результату является патрон с радиальным перемещением резца для нарезки канавок в отверстиях, содержащий цилиндрический корпус, внутри которого размещено средство крепления державки в форме цилиндра с винтовым пазом, в который входит штифт, закрепленный в корпусе. В торце цилиндра эксцентрично относительно оси патрона установлен штырь, который входит в ползушку с закрепленной на ней державкой с двумя резцами с возможностью их радиального перемещения в полости растачиваемого отверстия. Позиционирование патрона относительно обрабатываемой заготовки обеспечивает упор, соединенный с корпусом с помощью гайки и подшипника. При соприкосновении упора со стенкой заготовки эксцентрик-штырь получает дополнительное вращение от цилиндра с винтовым пазом и перемещает в радиальном направлении ползушку и державку с резцами (Маслов А.Р., «Приспособления для металлорежущего инструмента. Справочник», М., «Машиностроение», 1996 г., с.205-206).

Недостатками известного устройства являются конструктивная сложность, недостаточная точность и надежность технологической обработки отверстий из-за низкой жесткости консольной державки с резцами, а также из-за возникающих при технологической обработке свободных колебаний конца державки с резцами, не имеющей опоры на поверхность отверстия, что особенно усугубляется при обработке труднообрабатываемых сплавов и длинных отверстий, в том числе, в корпусных деталях; при этом возникают большие упругие деформации изгиба державки с резцами, что резко снижает точность и надежность обработки отверстий при нарезке канавок, и повышает вероятность технологического брака при использовании патрона, в том числе, дорогостоящих корпусных деталей.

Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении точности и надежности обработки отверстий при нарезке канавок на технологически регламентированной глубине отверстия благодаря обеспечению державке с резцами дополнительной виброустойчивости и жесткости, за счет того, что державка по всей длине снабжена надежной опорной поверхностью вплоть до зоны крепления резцов, а также в упрощении конструкции патрона за счет использования в конструкции патрона простых и надежных деталей и узлов в малом количестве, что в совокупности приводит к снижению технологического брака.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное устройство, является создание конструкции взаимосвязанных между собой и установленных в полости патрона державки с резцами, средства крепления державки и вала, которые обеспечивают надежную радиальную подачу резцов в зону обработки, а также осуществляют виброустойчивую каналов в полости отверстий на технологически регламентированной глубине, что приводит к достижению заявленного технического результата.

Поставленная техническая задача решается, а технический результат достигается посредством того, что в патроне с радиальным перемещением резца, содержащем цилиндрический корпус, с установленными внутри него державкой и средством крепления державки, при этом державка установлена с возможностью ее радиального перемещения относительно продольной оси корпуса, а также упор, обеспечивающий позиционирование патрона относительно обрабатываемой заготовки, согласно изобретению средство крепления державки выполнено в виде соосно установленных внутри корпуса вала и цилиндрической втулки, зафиксированной внутри корпуса в зоне расположения упора, кроме того, вал выполнен с наклонным пазом вдоль его продольной оси, державка выполнена в виде Г-образной клинового элемента, установленного с возможностью перемещения в указанном пазу вала и зафиксированного своим хвостовиком в центральной зоне цилиндрической втулки, при этом цилиндрическая втулка, вал и державка установлены во взаимосвязи друг с другом таким образом, что при продольном перемещении вала в сторону упора осуществляется радиальное перемещение державки, а при перемещении в обратную сторону - фиксация державки посредством клинового натяга.

Заявленное техническое решение поясняется графическими материалами, где:

- на фиг.1 схематично изображена конструкция патрона;

- на фиг.2 - сечение C-C патрона;

- на фиг.3 - сечение B-B патрона;

- на фиг.4 -сечение S-S патрона;

- на фиг.5 - сечение F-F патрона;

- на фиг.6 - сечение M-M патрона;

Патрон с радиальным перемещением резца (фиг.1, фиг.2, фиг.3, фиг.4, фиг.5, фиг.6) состоит из вала 1, крышки 2 в форме полуцилиндров, гаек 3, 4, шайбы 5, пружины 6, цилиндрического корпуса 7, шайбы 8, винта 9, цилиндрической втулки 10, шайб 11 и 13, винтов 12 и 14, крышки 15, диска 16, подшипника 17, упора 18, прокладки 19, резцов 20, закрепленных на державке 21, которая выполнена в форме Г-образного клинового элемента и установлена в наклонном пазу вала 1, винтов 22 и 24, шайбы 23, планки 25, шпонки 26, крепежной части 27 вала 1.

Заявленный патрон с радиальным перемещением резца работает следующим образом.

Патрон (фиг.1) устанавливается валом 1 в шпинделе станка, при заданном предварительном натяге пружины 6 и фиксированном вылете h державки 21 вместе с резцами 20, которая подается в осевом направлении DB в отверстие заготовки диаметром d, - до соприкосновения упора 18 через прокладку 19 с торцом заготовки. Вылет h резцов 20 из патрона соответствует расположению нарезаемых канавок на детали и конструктивно определяется длиной державки 21, шириной диска 16 и упора 18, а также корректируется толщиной прокладки 19, которая крепится к упору 18. (фиг.1). На валу 1 вдоль его оси выполнен наклонный паз, расположенный под углом β (2-7°) к оси вала 1 (фиг.1). Боковые стороны наклонного паза вала 1 и державки 21 имеют клиновую форму с углом наклона боковых поверхностей δ=5-10°, (фиг.4, фиг.6). При смене направления осевого перемещения вала 1 такая форма державки 21 и паза обеспечивает клиновой натяг и фиксацию державки 21 в радиальном направлении в заданном положении. После ввода вала 1 с державкой 21 в отверстие заготовки на глубину H, валу 1 с державкой 21 сообщается вращение ω от шпинделя станка. Вращение ω посредством шпонки 26 передается также на втулку 10 и цилиндрический корпус 7. После упора патрона в торец заготовки упором 18 движение вала 1 в направлении DB продолжается, но с другой, уже рабочей скоростью, SB. За счет угла β наклона паза на валу 1, державка 21 с резцами 20 получает радиальное движение DP подачи. Кромки резца 20 врезаются в цилиндрическую поверхность внутренней полости отверстия заготовки и прорезают канавки. Средствами крепления державки 21 являются вал 1 с выполненным наклонным пазом для размещения тела державки 21 и цилиндрической втулки 10 с выполненным пазом для фиксации в нем в осевом направлении хвостовика державки 21 (фиг.1, фиг.4 и фиг.5). При движении резцов 20 в радиальном направлении DP хвостовик державки 21 перемещается в пазу втулки 10 без выхода с ним из зацепления (фиг.1 и фиг.4). Вылет H вала 1, - от начала прорезания канавки до врезания резцов 20 на заданную глубину t канавки, - возрастает на величину ΔH=t/tgβ. Таким образом, хвостовик державки 21, входящий в паз втулки 10, фиксирует постоянное положение державки 21 в осевом направлении, то есть, вылет резца h. Он остается неизменным также и при продолжающемся движении DB вала 1 после упора патрона в торцевую стенку заготовки упором 18. После нарезания канавок заданной глубины t валу 1 сообщают движение Db в обратном направлении. Сжатая пружина 6 удерживает патрон в положении, прижатом к торцевой стенке заготовки. Державка 21 получает обратное движение DP и резцы 20 выводятся из нарезанных канавок. После этого вращение со прекращается, и вал 1 с резцами 20 выводится из отверстия. Число одновременно нарезаемых канавок и резцов 20 может быть различным, от 1 до трех-пяти и более (фиг.1). В зону обработки подается СОЖ. Резцы 20 выполнены из быстрорежущей стали или твердого сплава; державка 21 - из конструкционной стали, например, 40Х.

При радиальной подаче резцов 20 в движении DP, от начала до окончания нарезания канавок, частота n вращения вала 1 зависит от выбранной скорости резания: n=1000v/πD (об/мин), где v - скорость резания (м/мин); D=d+2t, t - глубина канавки (0,1-5 мм). За этот же период скорость SB осевого движения DB вала 1 (м/мин) составляет: SB=SPn/(1000 tgβ) где SP - принятая величина рабочей радиальной подачи в движении DP и составляет 0,03-0,3 мм/об. Большая величина SP принимается при большем диаметре d отверстия (в диапазоне d 10-100 мм), при менее прочных материалах заготовки и при меньшей суммарной ширине прорезаемых канавок.

Пример расчета исходных параметров при настройке патрона.

Диаметр отверстия заготовки d=16 мм (фиг.1); глубина канавки в радиальном направлении t=0,5 мм; ширина канавки - 3 мм; число канавок - 2; расстояние второй нарезаемой канавки от торца детали - 20 мм. Материал заготовки - сталь 12Х18Н10Т. Конструктивные элементы патрона: угол наклона паза вала 1 составляет β=4° вылет резцов 20 составляет h=23 мм; вылет вала 1 составляет Н=25 мм. Пружина 6, №401, выполнена по ГОСТ 13767-86: наружный диаметр 30 мм; жесткость 4,2 Н/мм; сила предварительного натяга ≈100 H. Материал режущей части резцов 20 - порошковая быстрорежущая сталь Р6М5 МП.

Принимаем: скорость резания v=30 м/мин; радиальная подача Sp=0,05 мм/об. Диаметр канавок D=16+2·0,5=17 мм. Частота вращения вала 1 n=1000·30/(π·17)=561,7 об/мин. Принимаем n=561 об/мин. Скорость осевого движения вала 1 при нарезании канавок составляет: SB=0,05·561/(1000·tg4°)=0,401 м/мин. Величина ΔH изменения вылета вала 1 (то есть, длина осевого перемещения вала в движении Db после упора патрона в стенку заготовки) составляет: ΔH=0,5/tg4°=7,15 мм. Сила натяга пружины 6 в конце рабочего хода (в момент окончания нарезания канавок): 100+4,2·7,15≈130 H.

Заявленный патрон позволяет прорезать канавки в отверстиях на различных станках, в том числе, на двухкоординатных сверлильных, расточных или токарных станках с ЧПУ, не имеющих программируемого движения радиальной подачи. То есть патрон дает возможность использования двухкоординатных станков при отсутствии или взамен более дорогих, трехкоординатных станоков.

Таким образом, заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, позволяет достигнуть заявленный технический результат. При этом жесткость и надежность конструкции обеспечивается малым количеством деталей патрона, достаточно длинной опорной поверхностью державки 21, входящей в наклонный паз вала 1, а также опорой вала 1 на цилиндрическую поверхность отверстия (диаметром d) заготовки (отсутствием консоли), что устраняет возникновение свободных колебаний конца державки 21 с резцами 20. Точность и надежность обработки отверстий при этом возрастает. Кроме этого, уменьшение вибраций державки 21, а также клиновая форма сечения наклонного паза вала 1 и державки 21 гарантирует вывод резцов 20 из прорезанных канавок при обратном ходе вала 1 точно по рабочей траектории движения резцов 20 при нарезке канавок, что исключает повреждение боковых стенок канавок и отверстия и устраняет брак дорогостоящих заготовок.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для обработки отверстий с радиальной подачей резцов и может быть использован для прорезки канавок в коротких и длинных отверстиях, в том числе, в корпусных деталях, в том числе на двухкоординатных станках с ЧПУ, не имеющих программируемого движения радиальной подачи;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте нижеизложенной формулы, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленный объект соответствует требованиям условий патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.

Патрон с радиальным перемещением резца, содержащий цилиндрический корпус с установленными внутри него державкой и средством крепления державки, при этом державка установлена с возможностью радиального перемещения относительно продольной оси корпуса, а также упор, обеспечивающий позиционирование патрона относительно обрабатываемой заготовки, отличающийся тем, что средство крепления державки выполнено в виде вала и цилиндрической втулки, соосно установленных внутри корпуса, при этом втулка зафиксирована внутри корпуса в зоне расположения упора, а вал выполнен с наклонным пазом вдоль его продольной оси, при этом державка выполнена в виде Г-образного клинового элемента, установленного с возможностью перемещения в указанном наклонном пазу вала и зафиксированного своим хвостовиком в центральной зоне цилиндрической втулки, причем цилиндрическая втулка, вал и державка установлены во взаимосвязи друг с другом таким образом, что при продольном перемещении вала в сторону упора державка имеет возможность радиального перемещения, а при перемещении в обратную сторону державка фиксируется посредством клинового натяга.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к механической обработке заготовок с различной твердостью. .

Изобретение относится к области обработки материалов резанием, сборному режущему инструменту с механическим креплением режущих пластин, в частности расточному инструменту, зенкерам и фрезам.

Изобретение относится к области обработки материалов резанием, режущему инструменту, предназначенному для получения образцов, например для металлографических исследований, из металлических листов, плит или труб.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для сверления или растачивания отверстий. .

Изобретение относится к комбинированному режущему инструменту и способу обработки резанием просверленного отверстия, а также его поверхности, в частности, для обработки резанием направляющей втулки клапана и ее седла.

Изобретение относится к инструментальной головке для использования в станках, включающей основной корпус, по меньшей мере, одни перемещаемые относительно основного корпуса рабочие салазки и установленный в основном корпусе серводвигатель, воздействующий через редуктор на рабочие салазки, причем серводвигатель, выполненный в виде электродвигателя, содержит установленный в основном корпусе статор и вращающийся в статоре ротор, несущий выходной вал и покоящийся в двух вращающихся опорах, установленных на расстоянии друг от друга, причем одна из вращающихся опор наружным кольцом установлена в корпусе статора, жестко закрепленном в основном корпусе, а внутренним кольцом непосредственно или опосредованно - на выходном валу.

Изобретение относится к металлообработке, в частности к чистовой обработке отверстий. .

Изобретение относится к приспособлению для крепления режущего элемента с расположенным вдоль продольной оси основным корпусом инструмента, который оснащен механизмом точной настройки для радиального положения режущего элемента и который имеет гнездо для пластинок для закрепления режущего элемента.

Изобретение относится к области механообработки и может применяться при обработке торцов внутренних полостей, прилегающих к отверстию, например, водило дифференциала привода колес автомобиля КАМАЗ.

Приспособление содержит планшайбу, приводимую во вращение вокруг оси вращения и выполнено с возможностью линейного перемещения вдоль оси вращения. Ось вращения выполнена как полая ось, на наружной поверхности которой расположена с возможностью вращения планшайба. На планшайбе предусмотрены двое передвижных поперечных салазок, каждые из которых перемещаются перпендикулярно оси вращения наружу и внутрь в радиальном направлении, причем планшайба приводится в движение первым приводом, а поперечные салазки - общим для них вторым приводом. Технический результат: расширение технологических возможностей. 13 з.п. ф-лы, 14 ил.

Патрон включает подвижный корпус с режущим элементом, установленный в оправке, микрометрический винт, взаимодействующий с корпусом и гайкой, которая взаимодействует с упором, жестко связанным с оправкой. Для расширения технологических возможностей в упоре выполнен косой паз, расположенный под углом к его оси, с образованием жестких упругих элементов упора, а гайка расположена между жесткими упругими элементами с возможностью взаимодействия своими торцами с каждым из них. 1 з.п. ф-лы, 10 ил.

Головка содержит корпус с коническим хвостовиком, держатель, механизм регулировки вылета головки резца и резцы с вершинами, направленными в противоположные стороны. При этом корпус выполнен с двумя выфрезерованными пазами и приваренными над ними симметрично с одного края и с другого края бобышками с зажимными винтами. Держатель выполнен с вваренной в центре резьбовой втулкой и жестко закреплен снизу корпуса, а резцы размещены в упомянутых пазах корпуса и выполнены с резьбовыми отверстиями по всей длине. При этом механизм регулировки вылета головки резца выполнен в виде упоров с отверстиями, в которых шарнирно установлены регулировочные винты, вкрученные в упомянутые резьбовые отверстия резцов, причем упоры приварены в пазах симметрично с одного и с другого краев, а в качестве начала отсчета вылета головки резца использованы торцы держателя. Технический результат: упрощение конструкции и повышение качества обработки. 4 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при сверлении или растачивании отверстий режущим инструментом с радиально перемещающимся резцом. Устройство содержит установленную на борштанге посредством узла соединения резцовую головку с режущей частью. Режущая часть установлена с возможностью перемещения в радиальном направлении. Устройство содержит систему управления радиальным перемещением режущей части, вход которой имеет возможность подключения к выходу системы числового программного управления (ЧПУ). С входом системы ЧПУ соединен датчик контроля разностенности обрабатываемой детали, который установлен на наружной поверхности узла соединения борштанги с резцовой головкой. Упрощается конструкция устройства и повышается удобство его эксплуатации за счет обеспечения синхронного перемещения резцовой головки и датчика контроля разностенности обрабатываемой детали без использования дополнительных элементов.2 ил.

Режущий инструмент содержит корпус, в котором выполнен угловой паз, стороны паза образуют центральный угол, в который установлен с возможностью поворота режущий элемент, выполненный в виде участка цилиндрического сектора с углом не более 90°, а указанный поворот осуществляется вокруг оси, расположенной эксцентрично относительно оси корпуса. На периферии режущего элемента образованы канавки для размещения стружки, радиус дна которых выполнен уменьшающимся от второго зуба к последующему, при этом канавки образуют зубья, вершины которых в рабочем положении режущего элемента удалены от внешнего диаметра опорных элементов на различном расстоянии с превышением последующего зуба относительно предыдущего. При этом режущий элемент в рабочем положении контактирует со стороной углового паза корпуса расположенной под углом 15-20° относительно линии, проходящей через ось поворота режущего элемента и ось корпуса. Технический результат: повышение надежности обработки отверстий при обработке канавок на технологически регламентированной глубине отверстия, упрощение конструкции инструмента за счет использования простых и надежных деталей в малом количестве, что в совокупности приводит к снижению технологического брака, а также повышение производительности. 3 ил.

Устройство содержит главный элемент с продольной осью и с по меньшей мере одной подвижной режущей головкой с режущим элементом, которая может перемещаться, по существу, перпендикулярно продольной оси главного элемента. Устройство содержит механизм для линейного перемещения. Сопло для выпуска текучей среды для режущего элемента на режущий элемент расположено на режущей головке и может перемещаться вместе с ней. Канал для жидкости находится в соединении с соплом и с источником текучей среды для режущего элемента под высоким давлением. Достигается подвод текучей среды под высоким давлением к перемещаемой режущей головке. 11 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх