Демпфирующий резец с управляемой жесткостью

Резец содержит режущую пластину с узлом ее крепления в державке, имеющей выборку, выполненную равномерно по периметру конца державки на длине от ее торца до выступающей части с режущей пластиной, конец державки с выборкой размещен в выполненном в виде прямоугольного параллелепипеда металлическом стакане с одинаковыми зазорами по его основанию и стенкам. При этом державка установлена без возможности контактирования с упомянутым стаканом. Для улучшения эксплуатационных характеристик резца, снижения трудоемкости и затрат времени на подготовку его к работе и демонтаж конец державки с выборкой предварительно расположен в замкнутой эластичной оболочке из вулканизированного материала, изготовленной в форме прямоугольного параллелепипеда с сообщающимися полыми боковыми стенками и днищем. Внутренние размеры параллелепипеда и его высота от внутренней стенки днища равны размерам конца державки с выборкой и ее длине, а во внешней стенке днища жестко зафиксирован цилиндрический штуцер, при этом замкнутая эластичная оболочка с державкой свободно установлена в упомянутом стакане, имеющем в дне сквозное отверстие диаметром, большим диаметра штуцера, причем через штуцер, пропущенный соосно с отверстием дна стакана, закачан сжатый воздух в днище и стенки замкнутой эластичной оболочки до заполнения ею зазоров между стаканом и создания необходимого избыточного давления для образования единой механической системы державка - оболочка с закачанным сжатым воздухом - стакан с возможностью изменения давления сжатого воздуха в замкнутой эластичной оболочке для дистанционного бесступенчатого управления жесткостью резца. 2 ил.

 

Изобретение относится к инструментальному производству и может быть использовано в технологии машиностроения.

Известен резец, содержащий державку, в которой расположена режущая пластина и узел ее крепления, и вставку из материала с высоким демпфированием, размещенную в выборке державки, резец снабжен подвижным упором, размещенным в опорной части, выполненной на державке и имеющей выборку, при этом продольная ось упора параллельна продольной оси резца, а в месте сопряжения опорной части с опорной плоскостью державки выполнен упругий шарнир, причем на вставке выполнен выступ, размещенный в выборке опорной части (патент РФ №2009768, МПК5 В23В 27/00, 1994 г.).

Недостатками являются: низкие эксплуатационные характеристики резца, связанные с невозможностью управления его жесткостью, так как вставка из материала с высоким демпфированием постоянна при любых параметрах технологического процесса и при их изменении необходим каждый раз подбор материала вставки требуемой жесткости; конструкция резца не позволяет эффективно демпфировать возникающие в процессе резания колебания в связи с тем, что режущая пластина и узел ее крепления расположены непосредственно в державке, закрепленной в резцедержателе.

Известен демпфирующий резец, содержащий режущую пластину с узлом ее крепления в державке, имеющей выборку, и вставку из материала, обладающего свойством высокого демпфирования, выборка выполнена равномерно по периметру конца державки на длине от ее торца до выступающей части с режущей пластиной, конец державки с выборкой размещен в выполненном в виде прямоугольного параллелепипеда металлическом стакане с одинаковыми зазорами по его основанию и стенкам, при этом зазоры заполнены материалом упомянутой вставки, а державка установлена без возможности контактирования с упомянутым стаканом (патент РФ №2457077, МПК В23В 27/00, 2012 г., бюл. №21).

Резец имеет следующие недостатки:

1. Низкие эксплуатационные характеристики резца, обусловленные тем, что жесткость вставки из материала, обладающего свойством высокого демпфирования и заполняющего одинаковые зазоры между концом державки с выборкой по основанию и стенками прямоугольного параллелепипеда металлического стакана, неизменна при обработке различных конструкционных материалов, и невозможно управление жесткостью резца, поэтому каждый раз требуется подбирать композиционный состав вставки с необходимыми наполнителями, добиваясь требуемой жесткости, или же экспериментально определять величину задаваемых зазоров, заполняемых прежним материалом вставки.

2. Большие трудоемкость и затраты времени на подготовку резца к работе, связанные с выдерживанием одинаковых зазоров между металлическим стаканом и концом державки с выборкой, заполнением указанных зазоров материалом, обладающим свойством высокого демпфирования, и последующей полимеризацией материала, сложен и демонтаж резца по извлечению конца державки с выборкой из металлического стакана.

Технической задачей предлагаемого изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик резца, снижение трудоемкости и затрат времени на подготовку его к работе и демонтаж.

Технический результат по улучшению эксплуатационных характеристик резца, снижению трудоемкости и затрат времени на подготовку его к работе и демонтаж достигается тем, что в демпфирующем резце с управляемой жесткостью, содержащем режущую пластину с узлом ее крепления в державке, имеющей выборку, выполненную равномерно по периметру конца державки на длине от ее торца до выступающей части с режущей пластиной, конец державки с выборкой размещен в выполненном в виде прямоугольного параллелепипеда металлическом стакане с одинаковыми зазорами по его основанию и стенкам, при этом державка установлена без возможности контактирования с упомянутым стаканом, конец державки с выборкой предварительно расположен в замкнутой эластичной оболочке из вулканизированного материала, изготовленной в форме прямоугольного параллелепипеда с сообщающимися полыми боковыми стенками и днищем, внутренние размеры параллелепипеда и его высота от внутренней стенки днища равны размерам конца державки с выборкой и ее длине, а во внешней стенке днища жестко зафиксирован цилиндрический штуцер, кроме того, замкнутая эластичная оболочка с державкой свободно установлена в упомянутом стакане, имеющем в дне сквозное отверстие диаметром, большим диаметра штуцера, через штуцер, пропущенный соосно с отверстием дна стакана, закачан сжатый воздух в днище и стенки замкнутой эластичной оболочки до заполнения ею зазоров между стаканом и создания необходимого избыточного давления для образования единой механической системы державка - оболочка с закачанным сжатым воздухом - стакан с возможностью дистанционного бесступенчатого управления жесткостью резца за счет изменения давления сжатого воздуха в замкнутой эластичной оболочке.

На фиг.1 представлен общий вид резца в процессе обработки материала; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Режущая пластина 1 закреплена узлом ее крепления 2 в державке 3, имеющей выборку, выполненную равномерно по периметру конца державки 3 на длине L от ее торца до выступающей части с режущей пластиной 1.

Конец державки 3 с выборкой размещен в выполненном в виде прямоугольного параллелепипеда металлическом стакане 4 с одинаковыми зазорами по его основанию и стенкам, при этом державка 3 установлена без возможности контактирования со стаканом 4.

Конец державки 3 с выборкой предварительно расположен в замкнутой эластичной оболочке 5 из вулканизированного материала, изготовленной в форме прямоугольного параллелепипеда с сообщающимися полыми боковыми стенками и днищем, внутренние размеры параллелепипеда и его высота от внутренней стенки днища равны размерам конца державки 3 с выборкой и ее длине L, а во внешней стенке днища жестко зафиксирован цилиндрический штуцер 6.

Замкнутая эластичная оболочка стакана 5 с державкой 3 свободно установлена в стакане 4, имеющем в дне сквозное отверстие 7 диаметром d2, большим диаметра d1 штуцера 6.

Через штуцер 6, пропущенный соосно с отверстием 7 дна стакана 4, закачан сжатый воздух в днище и стенки замкнутой эластичной оболочки 5 до заполнения ею зазоров между стаканом 4 и создания необходимого избыточного давления для образования единой механической системы державка 3 - оболочка 5 с закачанным сжатым воздухом - стакан 4 с возможностью дистанционного бесступенчатого управления жесткостью резца за счет изменения давления сжатого воздуха в замкнутой эластичной оболочке 5.

Замкнутая эластичная оболочка 5 может быть изготовлена, например, из вулканизированной резины или тканевого каркаса с двухсторонними резиновыми обкладками, подвергнутыми вулканизации. Так как замкнутая эластичная оболочка 5 выполнена в форме прямоугольного параллелепипеда с сообщающимися полыми стенками и днищем, внутренние размеры параллелепипеда и его высота от внутренней стенки днища равны размерам конца державки 3 с выборкой и ее длине, а эластичный материал оболочки 5 растяжим, то предварительное расположение конца державки 3 с выборкой в замкнутой эластичной оболочке 5 происходит быстро и не является трудоемким, при этом замкнутая эластичная оболочка 5 плотно охватывает расположенный в ней конец державки 3 с выборкой.

Внутренние размеры металлического стакана 4 выбирают таким образом, чтобы в нем свободно с малыми зазорами была установлена эластичная замкнутая оболочка 5 с расположенным в ней концом державки 3 с выборкой, а штуцер 6 пропускают соосно со сквозным отверстием 7 дна стакана 4, диаметр d1 штуцера 6 меньше диаметра d2 отверстия 7 (d1<d2). Внешние размеры стакана 4 должны обеспечивать его надежное закрепление в резцедержателе.

Через штуцер 6 в сообщающиеся полости днища и стенок замкнутой эластичной оболочки 5 закачивают сжатый воздух до заполнения ею зазоров между стаканом 4 и создания необходимого избыточного давление для образования единой механической системы державки 3 - оболочка 5 с закачанным сжатым воздухом - стакан 4. Минимальным избыточным давлением Pmin в замкнутой эластичной оболочке 5, обуславливающем работоспособность резца, является давление, обеспечивающее отсутствие проворачивания (проскальзывания) по поверхностям контакта стакана 4 и оболочки 5 при любых параметрах режима обработки конструкционных материалов. Конструктивное выполнение конца державки 3 с выборкой и замкнутой эластичной оболочки 5 в форме прямоугольного параллелепипеда с внутренними размерами, равными размерам конца державки 3 с выборкой, исключает их взаимное перемещение относительно друг друга. Кроме того, за счет созданного избыточного давления в замкнутой эластичной оболочке 5 происходит самоцентрирование конца державки 3 с выборкой относительно стакана 4, и он устанавливается на одинаковых расстояниях от основания и боковых стенок стакана 4. Если габариты поперечного сечения державки невелики, то допустимо не выполнять выборку по периметру одного конца державки 3, а размещать конец державки 3 непосредственно в замкнутой эластичной оболочке 5 с внутренними размерами параллелепипеда, равными размерам конца державки 3. Давление внутри замкнутой эластичной оболочки 5 контролируют манометром. Смонтированный резец устанавливают в резцедержателе (манометр и резцедержатель не показаны). Производят тарировку жесткость - давление образованной механической системы. Таким образом, подготовка резца к работе не является трудоемкой.

Демпфирующий резец с управляемой жесткостью работает следующим образом.

По произведенной тарировке жесткость - давление в зависимости от обрабатываемого материала и технологических режимов его обработки управляют жесткостью резца за счет дополнительного закачивания через штуцер 6 воздуха в замкнутую эластичную оболочку 5 (увеличение жесткости) или сбрасывания его из оболочки 5 (уменьшение жесткости). При этом металлические поверхности державки 3 и штуцера 6 в процессе обработки не контактируют со стаканом 4, так как конец державки 3 с выборкой расположен в замкнутой эластичной оболочке 5 с закачанным воздухом, а диаметр d1 штуцера 6 меньше диаметра d2 сквозного отверстия 7 дна стакана 4. Следовательно, воздух, закачанный в днище и стенки замкнутой эластичной оболочки 5, осуществляет высокоэффективное демпфирование соответственно продольных и поперечных вибраций и ударных нагрузок, возникающих в процессе резания, за счет виброизоляции режущей пластины 1 с узлом ее крепления 2 в державке 3 от резцедержателя, тем самым обеспечивается надежность устойчивого процесса резания и повышение стойкости резца при обработке изделий в любых токарных и строгальных технологических операциях, следует только, управляя жесткостью, подбирать ее оптимальные значения.

Дистанционное бесступенчатое управление жесткостью резца за счет изменения давления сжатого воздуха в замкнутой эластичной оболочке 5 возможно и непосредственно в процессе механической обработки материалов, что осуществляет смещение собственных частот резца и вынуждающей силы резания в широких диапазонах, позволяет избежать нежелательного явления резонанса и гасить автоколебания. Управление жесткостью резца значительно улучшает его эксплуатационные характеристики.

Управление жесткостью резца подачей сжатого воздуха в замкнутую эластичную оболочку 5 до создания необходимого давлении осуществляют через штуцер 6, например, при помощи трехпозиционного крана, установленного на воздуховоде от средства подачи сжатого воздуха, например компрессоре. Первая позиция крана связывает средство подачи сжатого воздуха с замкнутой эластичной оболочкой стакана 5. Второе положение крана перекрывает подачу воздуха в полые боковые поверхности и днище замкнутой эластичной оболочки 5. Третья позиция связывает оболочку 5 с атмосферой (компрессор, воздуховод и трехпозиционный кран не показаны). Возможно управление подачей сжатого воздуха также при помощи системы клапанов, золотниковых или других устройств.

Замену режущей пластины 1 возможно производить без сбрасывания давления воздуха в полых боковых поверхностях и днище замкнутой эластичной оболочки 5.

При необходимости демонтирования резца освобождают стакан 4 из резцедержателя, сбрасывают давление в замкнутой эластичной оболочке 5 до величины атмосферного, после чего существовавшая механическая система державки 3 - оболочка 5 с закачанным сжатым воздухом - стакан 4 распадается на отдельные составляющие части, державку 3 в оболочке 5 извлекают из стакана 4, после чего конец державки 3 с выборкой освобождают из оболочки 5. Демонтаж резца является малотрудоемким и не требует больших затрат времени.

Оригинальностью предложенного демпфирующего резца с управляемой жесткостью является то, что конец державки 3 с выборкой предварительно расположен в замкнутой эластичной оболочке 5 из вулканизированного материала, изготовленной в форме прямоугольного параллелепипеда с сообщающимися полыми боковыми стенками и днищем, внутренние размеры параллелепипеда и его высота от внутренней стенки днища равны размерам конца державки 3 с выборкой и ее длине L, а во внешней стенке днища жестко зафиксирован цилиндрический штуцер 6. Кроме того, замкнутая эластичная оболочка 5 с державкой 3 свободно установлена в металлическом стакане 4, имеющем в дне сквозное отверстие 7 диаметром d2, большим диаметра d1 штуцера 6, через штуцер 6, пропущенный соосно с отверстием 7 дна стакана 4, закачан сжатый воздух в днище и стенки замкнутой эластичной оболочки 5 до заполнения ею зазоров между стаканом 4 и создания необходимого избыточного давления для образования единой механической системы державка 3 - оболочка 5 с закачанным сжатым воздухом - стакан 4 с возможностью дистанционного бесступенчатого управления жесткостью резца за счет изменения давления сжатого воздуха в замкнутой эластичной оболочке 5. Это позволяет:

1. Улучшить эксплуатационные характеристики резца за счет возможности дистанционного бесступенчатого управления жесткостью резца изменением давления воздуха в замкнутой эластичной оболочке.

2. Снизить трудоемкость и затраты времени на подготовку резца к работе и демонтаж, так как выдерживание одинаковых зазоров между металлическим стаканом и концом державки с выборкой происходит самоцентрированием конца державки, предварительно расположенного в замкнутой эластичной оболочке из вулканизированного материала, за счет создания в ней избыточного давления, а демонтирование резца осуществляют сбрасыванием давления в замкнутой эластичной оболочки до величины атмосферного, после чего существовавшая механическая система державка - оболочка с закачанным сжатым воздухом - стакан распадается на отдельные составляющие части.

Таким образом, предлагаемый демпфирующий резец с управляемой жесткостью позволяет достичь технического результата по улучшению эксплуатационных характеристик резца, снижению трудоемкости и затрат времени на подготовку его к работе и демонтаж.

Демпфирующий резец с управляемой жесткостью, содержащий режущую пластину с узлом ее крепления в державке, имеющей выборку, выполненную равномерно по периметру конца державки на длине от ее торца до выступающей части с режущей пластиной, конец державки с выборкой размещен в выполненном в виде прямоугольного параллелепипеда металлическом стакане с одинаковыми зазорами по его основанию и стенкам, при этом державка установлена без возможности контактирования с упомянутым стаканом,
отличающийся тем, что конец державки с выборкой предварительно расположен в замкнутой эластичной оболочке из вулканизированного материала, изготовленной в форме прямоугольного параллелепипеда с сообщающимися полыми боковыми стенками и днищем, внутренние размеры параллелепипеда и его высота от внутренней стенки днища равны размерам конца державки с выборкой и ее длине, а во внешней стенке днища жестко зафиксирован цилиндрический штуцер, при этом замкнутая эластичная оболочка с державкой свободно установлена в упомянутом стакане, имеющем в дне сквозное отверстие диаметром, большим диаметра штуцера, причем через штуцер, пропущенный соосно с отверстием дна стакана, закачан сжатый воздух в днище и стенки замкнутой эластичной оболочки до заполнения ею зазоров между стаканом и создания необходимого избыточного давления для образования единой механической системы державка - оболочка с закачанным сжатым воздухом - стакан с возможностью дистанционного бесступенчатого управления жесткостью резца за счет изменения давления сжатого воздуха в замкнутой эластичной оболочке.



 

Похожие патенты:

Способ включает подвод импульсного электрического тока при плотности тока в диапазоне от 10 до 700000 А/см2 и длительности его импульсов от 10 до 7000 мкс. Режущий инструмент содержит режущую часть, изолированную от прохождения через нее электрического тока посредством диэлектрических прокладок, имеющих механические свойства при высоких температурах до 1500 градусов.

Способ включает формирование на поверхности подложки, предварительно обработанной предпочтительно по размеру, бороздчатой структуры с заданной геометрией с бороздками малой глубины и ширины посредством инструмента, предпочтительно последовательного действия, при этом сечение бороздок последовательно обрабатывают до конечного размера.

Режущая пластина выполнена с возможностью растачивания или рассверливания без выполнения заранее подготовленного отверстия в обрабатываемой детали. Режущая кромка включает в себя участок режущей кромки, проходящий от стороны наружной периферии к стороне центральной оси корпуса режущего инструмента, когда режущая пластина прикреплена к установочному гнезду, достигая первой плоскости, включающей в себя центральную ось и пересекая с одной стороны к другой стороне вторую плоскость, которая перпендикулярна первой плоскости и которая включает в себя центральную ось.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в металлообрабатывающих инструментах. Технический результат - улучшение эксплуатационных характеристик резца и повышение его стойкости.

Сборный режущий инструмент содержит державку и головку, имеющую задний сопрягаемый конец и передний конец для размещения пластины со съемно закрепленной на нем режущей пластиной, передний сопрягаемый конец державки содержит охватываемый или охватывающий элемент для присоединения головки, имеющей резьбовое отверстие под винт и множество опорных поверхностей стенки, смежных плоской опирающейся поверхности, а задний сопрягаемый конец головки содержит охватываемый или охватывающий элемент для присоединения державки, имеющий сквозное отверстие, и множество смежных опирающихся поверхностей стенки, смежных плоской опорной поверхности.

Изобретение относится к области обработки материалов резанием, в частности к сборному режущему инструменту в виде резцов, разверток или фрез с механическим креплением режущих пластин.

Режущая пластина содержит корпус, в гнезде которого жестко закреплен имеющий главную и вспомогательную режущие кромки режущий элемент в виде сектора прямого кругового цилиндра.

Изобретение относится к области металлорежущего инструмента с механическим креплением режущих пластин, в частности к резцам, фрезам и разверткам. .

Изобретение относится к области металлорежущего инструмента с механическим креплением сменных многогранных пластин, в частности резцам, фрезам и сверлам. .

Изобретение относится к области металлообрабатывающей промышленности и может быть использовано для обработки труднообрабатываемых материалов с повышенным требованием к качеству и точности обрабатываемых поверхностей.

Режущая вставка имеет продольную ось А, режущую головку и хвостовик, продолжающийся назад от режущей головки. Хвостовик содержит зажимаемый участок с асимметричным сечением, перпендикулярным оси вставки. Хвостовик имеет периферийную поверхность, продолжающуюся вдоль по меньшей мере части полной длины хвостовика. Вставка имеет первую делительную плоскость (Р1). С одной стороны от первой делительной плоскости (Р1) периферийная поверхность содержит первое и второе продольные углубления. С другой стороны от первой делительной плоскости периферийная поверхность содержит первую и вторую опорные поверхности, отделенные третьим углублением, при этом первое и второе углубления отделены третьей опорной поверхностью. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ включает вращение обрабатываемой детали, поступательное перемещение резца, выполненного с подвижной режущей частью, упругими элементами и неподвижной частью, с обеспечением колебательного синусоидального перемещения подвижной режущей части резца под действием сил резания, воздействующих на колебательный контур, образованный подвижной частью резца, упругими элементами и неподвижной частью с использованием элементов качения. Для повышения точности и производительности обработки и повышения стойкости инструмента за счет исключения его нагрева в качестве элементов качения используют два опорных ролика, установленных в контакте с подвижной частью резца. Вибрационный резец содержит корпус с крышкой и подвижную часть с режущей пластиной, комплект упругих элементов, связывающих подвижную часть резца с корпусом и крышкой с образованием колебательного контура, и элементы качения, при этом упругие элементы размещены между подвижной частью резца и корпусом со стороны, противоположной направлению резания. Для достижения того же технического результата элементы качения выполнены в виде двух опорных роликов, установленных в контакте с подвижной частью резца и размещенных между подвижной частью резца и корпусом с крышкой. 2 н. и 6 з.п. ф-лы., 3 ил.

Инструментальное соединение содержит первый компонент и второй компонент, имеющий один режущий участок и прижатый к первому компоненту посредством зажимного винта. Второй компонент содержит устанавливаемую поверхность с тремя охватываемыми зацепляющими элементами, сопрягаемыми с тремя охватывающими зацепляющими элементами, выполненными в установочной поверхности первого компонента. Каждый из трех охватывающих зацепляющих элементов содержит две группы боковых поверхностей, расположенных на общем участке, при этом общий участок имеет зеркальную симметрию относительно первой плоскости, и каждая группа боковых поверхностей содержит два противоположных поверхностных участка, отделенных первой плоскостью. Только один из двух поверхностных участков каждой из двух групп боковых поверхностей находится в зажимном контакте с соответствующей опорной поверхностью каждого из трех охватываемых зацепляющих элементов. Технический результат: повышение технологичности изготовления. 18 з.п. ф-лы, 11 ил.

Режущий инструмент содержит корпус. В корпус вкручен винт через отверстие основной пластины. На основной пластине базируется режущая пластина. Головка винта, выполненная конической, фиксирует режущую кромку режущего инструмента относительно корпуса прижимом через отверстие прижимного элемента или отверстие режущей пластины. Основная пластина выполнена с возможностью защиты от действия срезаемого слоя и стружки переходного ребра угла режущей пластины, образованного между передней поверхностью режущей кромки тела режущей пластины и поверхностью тела режущей пластины, сопряженной с основной пластиной, а расстояние от режущей кромки до переходного ребра угла режущей пластины составляет 0,2-2,5 мм, причем режущая пластина установлена под углом 15-45 градусов отклонения своей продольной секущей плоскости от поверхности резания и под углом 75-45 градусов отклонения своей продольной секущей плоскости от оси винта крепления. Режущий инструмент снабжен открытой или закрытой системой охлаждения. Достигается повышение режимов резания и повышение стойкости режущего инструмента. 4 н. и 17 з.п. ф-лы, 7 ил.

Резец содержит режущую пластину с узлом ее крепления в державке, имеющей выборку, и вставку из материала, обладающего свойством высокого демпфирования, выборка выполнена равномерно по периметру конца державки на длине от ее торца до выступающей части с режущей пластиной, конец державки с выборкой размещен в выполненном в виде прямоугольного параллелепипеда металлическом стакане с одинаковыми зазорами по его основанию и стенкам, при этом зазоры заполнены материалом упомянутой вставки, а державка установлена без возможности контактирования с упомянутым стаканом. Стакан изготовлен сборным из верхнего и нижнего сопрягаемых между собой полустаканов, симметричных относительно горизонтальной плоскости, проходящей через продольную ось конца державки с выборкой. Достигается повышение надежности процесса резания. 3 ил.

Виброрезец содержит державку и рабочую часть с режущей кромкой в виде дуги окружности, соединенную с державкой двумя пластинами, образующими между собой прямой угол с пересечением осевых линий пластин в центре кривизны дуги, которой очерчена режущая кромка. Между двумя пластинами расположена прикрепленная к рабочей части пластинка с заостренным краем, а в державке выполнены прямоугольное щелевое сопло, расположенное напротив заостренного края пластинки, и сообщающийся с ним канал для подвода жидкости, причем осевая линия прямоугольного щелевого сопла совмещена с осевой линией пластинки с заостренным краем. Достигается улучшение технологических свойств резца за счет повышения скорости резания. 2 ил.
Наверх