Инструмент для обработки канавок

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.

 

Изобретение относится к металлообрабатывающей промышленности, в частности к инструментальной технике, и может найти применение при нарезании канавок на внутренних цилиндрических поверхностях отверстий с осевой подачей.

Из уровня техники известен патрон, работающий от осевой подачи, для прорезания канавки в отверстии с радиальным перемещением резца (Патент на изобретение №2509631, В23В 29/034, 2014 г.).

Недостатком известного устройства является сложность конструкции и большие габариты.

Наиболее близким решением по технической сути и достигаемому результату является инструмент для обработки канавок в отверстиях (Авторское свидетельство СССР №1139572, В23В 29/034, 1985 г.).

Недостатком данного инструмента является необходимость в изгибе хвостовика, что не всегда возможно, а также недостаточная надежность инструмента. Существенным недостатком является ограничение, обусловленное наличием осевой составляющей при врезании инструмента в обрабатываемый материал, вследствие чего происходит искажение профиля обрабатываемой поверхности.

Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении надежности обработки отверстий при обработке канавок на технологически регламентированной глубине отверстия, в упрощении конструкции инструмента за счет использования простых и надежных деталей в малом количестве, что в совокупности приводит к снижению технологического брака, а также в повышении производительности.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное устройство, является создание конструкции, которая обеспечивает работу инструмента от осевой подачи в зоне обработки, что приводит к достижению заявленного технического результата.

Поставленная техническая задача решается, а технический результат достигается посредством того, что в корпусе выполнен угловой паз, стороны которого образуют центральный угол η, в который установлен с возможностью поворота режущий элемент, выполненный в виде участка цилиндрического сектора с углом ω не более 90°, а указанный поворот осуществляется вокруг оси 5, расположенной эксцентрично относительно оси корпуса на величину Н, а на периферии режущего элемента образованы канавки для размещения стружки, радиус ri+1 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 на величину Δi, а 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.

Приведенные выше параметры определяются по зависимостям

η=90°+ω

Н=(0.1…0.25)*D,

где D - внешний диаметр хвостовика,

где i - номер зуба, dотв - диаметр обрабатываемого отверстия;

где i - номер зуба, a - глубина нарезаемой канавки в отверстии,

k - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки на последующие зубья режущего элемента, задается в диапазоне 0.16…0.22,

Z - число зубьев на режущем элементе, которое определяется по формуле

где inv - функция, оставляющая целую часть числа, отбрасывая дробную,

b - коэффициент, учитывающий вязкость обрабатываемого материала, задается в диапазоне 0.01…0.2;

Заявленное техническое решение поясняется графическими материалами, где:

- на фиг. 1 - корпус с опорными твердосплавными элементами;

- на фиг. 2 - сечение А-А по фиг. 1, положение режущего элемента в корпусе в рабочем положении;

- фиг. 3 - схематичное изображение конструкции режущего элемента и снимаемых им припусков.

Инструмент для обработки канавок (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) состоит из корпуса с опорными твердосплавными элементами 1, хвостовика 2 и рабочей части 3 с режущим элементом 4. В корпусе выполнен угловой паз, стороны которого образуют центральный угол η, в который установлен с возможностью поворота режущий элемент 4, выполненный в виде участка цилиндрического сектора с углом ω не более 90°, а указанный поворот осуществляется вокруг оси 5, расположенной эксцентрично относительно оси корпуса 6 на величину Н, а на периферии режущего элемента 4 образованы канавки 7 для размещения стружки, радиус ri+1 дна которых выполнен уменьшающимся от второго зуба к последующему, при этом канавки 7 образуют зубья 8, вершины которых в рабочем положении режущего элемента 4 удалены от внешнего диаметра опорных элементов на различном расстоянии с превышением последующего зуба относительно предыдущего на величину Δi, а режущий элемент 4 в рабочем положении контактирует со стороной углового паза корпуса, расположенной под углом 15°…20° относительно линии, проходящей через ось поворота режущего элемента 5 и ось корпуса 6.

Приведенные выше параметры определяются по зависимостям

η=90°+ω

Н=(0.1…0.25)*D,

где D - внешний диаметр хвостовика,

где i - номер зуба, dотв - диаметр обрабатываемого отверстия;

где i - номер зуба, a - глубина нарезаемой канавки в отверстии,

k - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки на последующие зубья режущего элемента, задается в диапазоне 0.16…0.22,

Z - число зубьев на режущем элементе, которое определяется по формуле

где inv - функция, оставляющая целую часть числа, отбрасывая дробную,

b - коэффициент, учитывающий вязкость обрабатываемого материала, задается в диапазоне 0.01…0.2.

Инструмент при помощи осевой подачи подводят к обрабатываемому отверстию в закрытом состоянии, и происходит подача инструмента на необходимую глубину в отверстие. Затем инструменту сообщается вращение и под действием сил тяжести раскрывается режущий элемент 4, зубья 8 которого врезаются в поверхность отверстия, при этом каждый зуб врезается на определенную глубину и снимает определенный слой материала. После завершения обработки (достаточно 1,5-2 оборота инструмента) происходит вращение инструмента в обратном направлении с последующим закрытием режущего элемента 4 под действиями сил тяжести и сил трения. Затем инструмент выводится из обработанного отверстия.

Пример расчета параметров

Примем ω=45°, что соответствует требованиям конструкции. Тогда центральный угол

η=90°+ω=90°+45°=135°

Η зависит от глубины нарезаемой канавки а (чем больше значение Н, тем больше вылет режущего элемента). Величина Η обеспечивает выход режущего элемента на необходимую величину относительно внешнего диаметра хвостовика D=15 мм.

H=0.2*D=0.2*15 мм=3 мм.

Далее вычисляем количество зубьев режущего элемента. Глубина нарезаемой канавки а=0.55 мм, берем максимальное значение коэффициента, учитывающего вязкость обрабатываемого материала b=0.2, так как обрабатываемым материалом является высоколегированная сталь и при ее обработке образуется сливная стружка.

Величина припуска, снимаемого каждым зубом, вычисляется по формуле

Коэффициент k принимаем равным 0.2, чтобы добиться нужного распределения припуска между зубьями, которое в процентном соотношении выглядит следующим образом: 55%:27%:18%.

Радиус дна канавки между соседними зубьями вычисляется по формуле

где dотв=16.25 мм (диаметр обрабатываемого отверстия).

На основании расчетов получили инструмент для обработки канавок, состоящий из корпуса с опорными элементами, хвостовика и рабочей части с режущим элементом, отличающийся тем, что в корпусе выполнен угловой паз с центральным угол 135°, в который установлен с возможностью поворота режущий элемент, выполненный в виде участка цилиндрического сектора с углом 45°, а указанный поворот осуществляется вокруг оси, расположенной эксцентрично относительно оси корпуса на величину 3 мм, а на периферии режущего элемента образованы 3 зуба и 2 стружечные канавки между ними, а радиусы дна канавок выполнены уменьшающимися от второго зуба к третьему и равны соответственно 1.1 мм и 0.9 мм, 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 на величины 0.3 мм, 0.15 мм, 0.1 мм соответственно, а режущий элемент в рабочем положении контактирует со стороной углового паза корпуса, расположенной под углом 15° относительно линии, проходящей через ось поворота режущего элемента и ось корпуса.

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 канавок в отверстиях, 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.

Инструмент для обработки канавок, состоящий из корпуса с опорными элементами, хвостовика и рабочей части с режущим элементом, отличающийся тем, что в корпусе выполнен угловой паз, стороны которого образуют центральный угол η, в который установлен с возможностью поворота режущий элемент, выполненный в виде участка цилиндрического сектора с углом ω не более 90°, а указанный поворот осуществляется вокруг оси, расположенной эксцентрично относительно оси корпуса на величину H, а на периферии режущего элемента образованы стружечные канавки, радиус ri+1 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 на величину Δi, а 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, при этом приведенные выше параметры определены по зависимостям


где D - внешний диаметр хвостовика,

где i - номер зуба, dотв - диаметр обрабатываемого отверстия;

где i - номер зуба, a - глубина нарезаемой канавки в отверстии,
k - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки на последующие зубья режущего элемента, задается в диапазоне 0,16-0,22,
- число зубьев на режущем элементе, которое определяется по формуле

где inv - функция, оставляющая целую часть числа, отбрасывая дробную,
b - коэффициент, учитывающий вязкость обрабатываемого материала и заданный в диапазоне 0,01-0,2.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при сверлении или растачивании отверстий режущим инструментом с радиально перемещающимся резцом.

Головка содержит корпус с коническим хвостовиком, держатель, механизм регулировки вылета головки резца и резцы с вершинами, направленными в противоположные стороны.

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.

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.

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.

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.

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