Фреза торцово-цилиндрическая (варианты)

Авторы патента:

Настоящее полезная модель относится к устройствам, используемым для обработки материалов резанием, в частности к фрезам для обработки трудно обрабатываемых материалов, в том числе титановых сплавов. Фреза торцово-цилиндрическая содержит рабочую часть с круговой наружной поверхностью, расположенной вокруг оси вращения, включающую цилиндрическую и торцовую съемную или несъемную части, в которых выполнено множество гнезд для установки и механического закрепления режущих пластин, причем на цилиндрической части режущие пластины установлены винтовыми группами вдоль наружной поверхности, по меньшей мере, в двух столбцах, а на торцовой части установлены режущие пластины, по крайней мере, в одном ряду, не входящие в винтовую группу и имеющие одновременно участвующие в резании две режущие кромки, или дополнительно установлены, по крайней мере, в одном ряду режущие пластины, входящие в винтовую группу. По первому и второму вариантам фрезы торцово-цилиндрической дифференцированно для цилиндрической и торцовой частей даны соотношения длин главных режущих кромок в зависимости от их осевых передних углов резания. По третьему варианту фрезы торцово-цилиндрической дифференцированно для цилиндрической и торцовой частей даны аналитические выражения и диапазоны соотношения геометрических размеров режущих пластин к их осевым углам резания их главных режущих кромок. Технический результат: оптимальное нагружение и повышение стойкости сменных режущих пластин и фрезы торцово-цилиндрической при обработке деталей из трудно обрабатываемых материалов. 3 н., 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Область техники.

Настоящая полезная модель относится к устройствам, используемым для обработки материалов резанием, в частности к фрезам для обработки трудно обрабатываемых материалов, в том числе титановых сплавов.

Уровень техники.

Для повышения производительности процесса фрезерования изделий из титана и его сплавов применяют фрезы с механическим креплением сменных режущих пластин, в том числе с износостойкими покрытиями. В процессе фрезерования режущие кромки пластин подвергаются значительным переменным механическим и термическим воздействиям, что существенно влияет как на стойкость, так и на технологические возможности режущего инструмента. Особенно актуально это при использовании режущих пластин с износостойкими покрытиями.

Это обусловлено во многом тем, что при механическом и термическом воздействии режущие пластины находятся в сложном напряжено-деформированном состоянии. При этом величины суммарных напряжений, действующих на режущие пластины в целом и на их поверхности в покрытиях, во многом зависят как от величин термического и механического воздействий, так и от геометрических размеров пластин, в частности от длины главной режущей кромки и осевых передних углов резания главных режущих кромок. Поэтому при создании режущего инструмента для обработки изделий из титановых сплавов с одной стороны необходимо снизить величины внешних механических и термических воздействий на режущую часть. Однако для инструмента с механическим креплением сменных режущих пластин, работающего с высокой производительностью, существенное снижения механических и термических воздействий затруднительно. Поэтому при расположении режущих пластин на рабочей части фрезы необходимо подобрать такие соотношения их геометрических размеров и в частности длин главных режущих кромок и осевых передних углов резания, при которых отрицательное воздействие указанных факторов на работоспособность и стойкость инструмента минимально.

Обработка изделий из титановых сплавов ведется с большими осевыми передними углами резания, которые могут достигать более 30 град. Большие осевые передние углы наклона режущих кромок широко используются на цельных фрезах при чистовом фрезеровании с малыми подачами на зуб и относительно не большими механическим и термическим воздействиями на режущую кромку. При этом при увеличении осевого переднего угла резания существенно возрастают усилия, действующие вдоль оси инструмента и отрицательно воздействующие на его узел крепления в шпинделе станка.

В отличие от режущего инструмента с цельной рабочей частью высокопроизводительный режущий инструмент с механическим креплением режущих пластин предназначен в основном для черновой обработки с большим объемов снимаемого материала и большими подачами на зуб. Процесс фрезерования сопровождается значительными механическим и термическим воздействиями на режущую кромку. При этом применение на таком инструменте больших углов резания затруднительно по ряду причин.

Необходимо обеспечить механическую прочность режущих пластин. Возникают сложности при размещении пластин на рабочей части инструмента. При этом во время работы инструмента может возникнуть затирание задних поверхностей режущих пластин, а при увеличении углов задних поверхностей механическая прочность режущего клина существенно снижается, что также влияет на работоспособность и стойкость инструмента. Значительно возрастают осевые усилия, действующие на узел крепления инструмента в шпинделе станка. Кроме того при увеличенных геометрических размерах в том числе длинах режущих пластин их суммарные линейные и объемные деформации, возникающие в результате термического воздействия, вызывают значительные внутренние напряжения пластин, также отрицательно влияющие на стойкость и работоспособность инструмента.

В патенте РФ 2463134 раскрыта конструкция фрезы с винтовыми зубьями, содержащая наружную поверхность с выполненными в ней пазами и расположенными винтовой группой вдоль нее. Режущие пластины расположены винтовой группой таким образом, что, по меньшей мере, одна режущая кромка режущей пластины отнесена в угловом окружном направлении от паза под соседнюю режущую пластину. Данная конструкция позволяет обеспечить в определенной степени равномерное распределение нагрузок и снизить вибрации, возникающие в процессе резания, и тем самым, увеличить срок службы инструмента за счет уменьшения механических нагрузок.

Для фрезы с винтовыми зубьями, раскрытой в патенте РФ 2463134, затруднительно получить высокую стойкость режущих кромок ее режущих пластин при обработке трудно обрабатываемых материалов, в частности титановых сплавов, так как данная конструкция не обеспечивает оптимального нагружения режущих кромок режущих пластин.

В патенте РФ 2348492 раскрыта конструкции винтовой концевой фрезы, содержащей корпус, имеющий круговую наружную поверхность, которая расположена вокруг оси вращения и на которой расположены гнезда для закрепления режущих пластин. Угловое дистанцирование режущих пластин в пределах каждого ряда и между рядами не равномерное. Это обеспечивает повышение виброустойчивости за счет устранения гармонических колебаний, возникающих в процессе резания.

Для винтовой концевой фрезы, раскрытой в патенте РФ 2348492, также затруднительно получить высокую стойкость режущих кромок ее режущих пластин при обработке титановых сплавов, так как в данной конструкции также не учитываются особенности нагружения режущих кромок режущих пластин с учетом одновременного механического и термического воздействий.

В патенте РФ на полезную модель 138782 раскрыта конструкция фрезы торцово-цилиндрической, содержащей корпус с круговой наружной поверхностью, расположенной вокруг оси вращения, состоящей из цилиндрической и торцовой сменной частей. В них выполнено множество гнезд для установки и механического закрепления сменных режущих пластин. Причем отношение первых и вторых передних осевых углов резания главных режущих кромок к длинам режущих пластин, установленных на круговой наружной поверхности, находится в пределах 1.6-2.3 град./мм.

Конструкция торцово-цилиндрической фрезы, раскрытая в патенте РФ на полезную модель 138782, учитывает особенности нагружения режущих кромок режущих пластин с учетом одновременного механического и термического воздействий. При этом даны соотношения только для длин главных режущих кромок к их осевым передним углам резания без учета радиусных закруглений и переходных фасок на вершинах режущих пластин. Также не учтены геометрические размеры пластин, определяющие с одной стороны условия расположения пластин на рабочей части инструмента, а с другой стороны изменение объемного напряженно-деформированного состояния пластин. Это не позволяет учитывать зависимость напряженно-деформированного состояния режущих пластин от их геометрических размеров дифференцированно для цилиндрической и торцовой частей фрезы торцово-цилиндрической.

Техническим результатом настоящей полезной модели является создание улучшенной конструкции фрезы торцово-цилиндрической для ее использования при обработке трудно обрабатываемых материалов, в частности титановых сплавов, путем оптимизации нагружен и я режущих кромок режущих пластин, устанавливаемых на рабочей части предлагаемой конструкции и повышение их стойкости.

Данный технический результат достигается посредством совокупности признаков, приведенных в соответствующих пунктах формулы полезной модели. В частности предложена фреза, содержащая рабочую часть с круговой наружной поверхностью, расположенной вокруг оси вращения, в которой выполнено, по меньшей мере, одно или более гнезд, в которых установлены и механически закреплены режущие пластины с положительными задними углами. Даны в определенных диапазонах дифференцированно соотношения переднего осевого угла резания главной режущей кромки и длин главных режущих кромок для цилиндрической и торцовой частей, а также соотношения объемов усеченных пирамид, описанных вокруг режущих пластин, к их передним осевым углам резания.

Сущность полезной модели.

В соответствии с настоящей полезной моделью предложена фреза торцово-цилиндрическая, содержащая:

рабочую часть с круговой наружной поверхностью, расположенной вокруг оси вращения, включающую цилиндрическую и торцовую съемную или несъемную части, в которых выполнено множество гнезд для установки и механического закрепления режущих пластин,

причем на цилиндрической части режущие пластины установлены винтовыми группами вдоль наружной поверхности, по меньшей мере, в двух столбцах, а на торцовой части установлены режущие пластины, по крайней мере, в одном ряду, не входящие в винтовую группу и имеющие одновременно участвующие в резании две режущие кромки,

или дополнительно установлены, по крайней мере, в одном ряду режущие пластины, входящие в винтовую группу.

В соответствии с настоящей полезной моделью отношения первых передних осевых углов резания _p1 главных режущих кромок к их длинам ₁ режущих пластин, входящих в винтовую группу,

и отношения вторых осевых передних углов резания _p2 главных режущих кромок к их длинам В₂ режущих пластин, установленных на торцовой части круговой наружной поверхности рабочей части, выбраны в пределах:

где:

B₁, B₂ - длины главных режущих кромок соответственно режущих пластин, входящих в винтовую группу и не входящих в нее и расположенных на торцовой части;

_p1 - первый осевой передний угол резания, град.;

_p2 - второй осевой передний угол резания, град.

Согласно одному предпочтительному варианту для этого варианта полезной модели первый осевой передний угол резания выбран в пределах 18-20 град.

Согласно второму предпочтительному варианту для указанного выше варианта полезной модели длины главных режущих кромок режущих пластин выбраны в пределах В₁ и В₂=7,9-13,1 мм.

В соответствии со вторым вариантом настоящей полезной модели предложена фреза торцово-цилиндрическая, содержащая:

или дополнительно установлены, по крайней мере, в одном ряду режущие пластины, входящие в винтовую группу.

В соответствии с настоящей полезной моделью отношения передних первых осевых углов резания _p1 главных режущих кромок к их длинам В1 режущих пластин 22, 26, входящих в винтовую группу выбраны в пределах:

, где: ₁ - длина главных режущих кромок режущих пластин, входящих в винтовую группу, мм;

_p1 - первый осевой передний угол резания, град.

В соответствии с третьим вариантом настоящей полезной модели предложена фреза торцово-цилиндрическая, содержащая:

или дополнительно установлены, по крайней мере, в одном ряду режущие пластины, входящие в винтовую группу.

В соответствии с настоящей полезной моделью геометрические размеры режущих пластин связаны соотношением, определяющим объем усеченной пирамиды, описанной вокруг соответствующих режущих пластин, а отношения этих объемов соответственно к первому переднему и второму переднему осевым углам резания _p1 и _p2 главных режущих кромок режущих пластин выбраны в пределах,

где:

D1, D2 - длины соответственно режущих пластин, входящих в винтовую группу и не входящих в нее и расположенных на торцовой части, мм;

d1, d2 - ширины режущих пластин соответственно, входящих в винтовую группу и не входящих в нее и расположенных на торцовой части, мм;

d3, d4 и d5, d6 - соответственно длины и ширины нижней базовой поверхности режущих пластин соответственно, входящих в винтовую группу и не входящих в нее и расположенных на торцовой части, мм; _p1 и _p2 - первый и второй осевые передние углы резания режущих пластин соответственно, входящих в винтовую группу и не входящих в нее и расположенных на торцовой части, град.;

Н1, Н2 - высоты режущих пластин соответственно, входящих в винтовую группу и не входящих в нее и расположенных на торцовой части, мм.

В соответствии с первым предпочтительным вариантом для третьего варианта полезной модели первый и второй осевые передние углы резания выбраны в пределах 18-20 град.

В соответствии со вторым предпочтительным вариантом третьего варианта полезной модели длины режущих пластин выбраны в пределах D1 и D2=10-13 мм.

Краткое описание чертежей.

Для лучшего понимания, но только в качестве примера, полезная модель будет описана с отсылками к приложенным чертежам, на которых изображена фреза торцово-цилиндрическая. При этом;

на фиг. 1 показан общий вид с боку на фрезу торцово-цилиндрическую в соответствии с настоящей полезной моделью.

на фиг. 2 показан в перспективе один из вариантов режущих пластин, устанавливаемых на фрезу торцово-цилиндрическую, изображенную на фиг. 1.

на фиг. 3а и 3b изображены в перспективе фрагменты расположения режущих пластин на рабочей части фрезы торцово-цилиндрической, изображенной на фиг. 1.

Детальное описание чертежей.

Рассмотрим фиг. 1, показывающую фрезу торцово-цилиндрическую на виде сбоку и фиг. 2, показывающую вариант режущей пластины, устанавливаемой на фрезу торцово-цилиндрическую.

В соответствии с настоящей полезной моделью предложенная конструкция фрезы торцово-цилиндрической разработана по результатам многочисленных натурных испытаний фрез, проводимых при обработке изделий из титановых сплавов.

Фреза торцово-цилиндрическая 10 по первому варианту, содержит: рабочую часть 12 с круговой наружной поверхностью, расположенной вокруг оси вращения 14, включающую цилиндрическую 16 и торцовую 18 съемную или несъемную части,

в которых выполнено множество гнезд 20 для установки и механического закрепления режущих пластин 22, 24, 26, причем на цилиндрической части 16 режущие пластины 22 установлены винтовыми группами 28 вдоль наружной поверхности, по меньшей мере, в двух столбцах.

На торцовой части 18 установлены режущие пластины 24, по крайней мере, в одном ряду, не входящие в винтовую группу 28 и имеющие одновременно участвующие в резании две режущие кромки 30 и 32, или дополнительно установлены, по крайней мере, в одном ряду режущие пластины 26, входящие в винтовую группу 28.

В соответствии с предложенной полезной моделью отношения первых передних осевых углов резания _p1 главных режущих кромок 34 к их длинам B₁ режущих пластин 22, 26, входящих в винтовую группу 28,

и отношения вторых осевых передних углов резания _p2 главных режущих кромок 30 к их длинам В₂ режущих пластин 24, установленных на торцовой части 18 круговой наружной поверхности рабочей части 12, выбраны в пределах:

где:

₁, ₂ - длины главных режущих кромок соответственно режущих пластин, входящих 22, 26 в винтовую группу 28 и не входящих 24 в нее и расположенных на торцовой части 18;

_p1 - первый осевой передний угол резания, град.;

_p2 - второй осевой передний угол резания, град.

Указанные в выражениях (1) и (2) пределы изменения отношений осевых углов резания _p1 и _p2 к соответствующим длинам главных режущих кромок В1 и В2 получены в результате многочисленных натурных экспериментов, проводимых при фрезеровании изделий из титановых сплавов, и соответствуют наибольшей стойкости и производительности фрез. При этом они также обусловлены конструктивными особенностями фрез, где ограничениями являются величины осевые передние углы резания и геометрические размеры пластин, в том числе длины их главных режущих кромок.

Пластины 22 и 26, установленные на цилиндрической части фрезы и входящие в винтовую группу 28, имеют по одной участвующей в резании главной режущей кромке 34.

Сменные режущие пластины 24, установленные на торце фрезы, имеют две одновременно участвующие в резании режущие кромки 30 и 32.

Как показано на фиг. 2, в длины В1 и В2 главных режущих кромок не входят вспомогательные режущие кромки, обусловленные угловыми закруглениями или фасками. Угловые закругления или фаски в зависимости от конфигурации и размеров обрабатываемых деталей могут иметь различные размеры.

Предпочтительно для первого варианта настоящей полезной модели первый осевой передний угол резания выбран в пределах 18-20 град, и длины главных режущих кромок режущих пластин 22, 24, 26 выбраны в пределах В₁ и В₂=7,9-13,1 мм.

Это обусловлено тем, что при увеличении осевого переднего угла резания свыше 20 град, задние поверхности режущих пластин могут затирать. При использовании режущих пластин с большими задними углами их механическая прочность снижается. При увеличении осевого переднего угла резания существенно растут осевые нагрузки на узел крепления инструмента. При увеличении длины главной режущей кромки режущей пластины свыше 13,1 мм возникают трудности при размещении пластины на рабочей части фрезы. При этом более длинные режущие пластины в результате термического воздействия имеют большее абсолютное изменение геометрических размеров и, связанные с этим, высокие внутренние напряжения.

При уменьшении режущей пластины менее 7,9 мм ее механическая прочность существенно снижается, что не позволяет вести высокопроизводительное черновое фрезерование. Поэтому нижний предел в выражении (1) получен, например, при _p1=20 град. и В1=13,1 мм, а верхний предел при _p1=20 град. и В1=7,9 мм.

Для выражения (2) нижний предел получен, например, при _p2=8 град. и В1=13,1 мм, а верхний предел при _p2=18 град. и В1=7,9 мм. В данном случае достижение технического результата для _p2=8 град. Обусловлено особенностью нагружения режущих пластин, установленных на торцовой части, при которой в резании участвуют одновременно главная режущая кромка по цилиндру и вспомогательная режущая кромка по торцу фрезы. При такой схеме нагружения и соответствующей длине В1=7,9 мм за счет уменьшения суммарных деформаций, обусловленных термическим воздействием, и смещением равнодействующей силы резания к вершине режущей пластины внутренние напряжения в режущей пластине снижаются и ее стойкость увеличивается.

Фреза торцово-цилиндрическая 10 по второму варианту содержит:

рабочую часть 12 с круговой наружной поверхностью, расположенной вокруг оси вращения 14, включающую цилиндрическую 16 и торцовую 18 съемную или несъемную части, в которых выполнено множество гнезд 20 для установки и механического закрепления режущих пластин 22, 24, 26,

причем на цилиндрической части 16 режущие пластины 22 установлены винтовыми группами 28 вдоль наружной поверхности, по меньшей мере, в двух столбцах, а на торцовой части 18 установлены режущие пластины 24, по крайней мере, в одном ряду, не входящие в винтовую группу 28

и имеющие одновременно участвующие в резании две режущие кромки 30 и 32 и второй осевой передний угол резания _p2 менее 19 градусов,

или дополнительно установлены, по крайней мере, в одном ряду режущие пластины 26, входящие в винтовую группу 28.

В соответствии с предложенной полезной моделью отношения передних первых осевых углов резания _p1 главных режущих кромок 34 к их длинам ₁ режущих пластин 22, 26, входящих в винтовую группу 28 выбраны в пределах:

где:

B₁ - длина главных режущих кромок режущих пластин, входящих 22, 26 в винтовую группу 28, мм;

_p1 - первый осевой передний угол резания, град.

Данный вариант полезной модели учитывает только особенности расположения режущих пластин 22, 26, входящих в винтовую группу 28. Это обусловлено тем, что, например, при обработке пазов с большим радиусом не всегда возможно достичь предусмотренного настоящей полезной моделью технического результата одновременно для цилиндрической и торцовой частей фрезы. Выбор пределов изменения величин в выражении (3) аналогичен подходу, рассмотренному для первого варианта исполнения фрезы.

Фреза торцово-цилиндрическая 10 согласно третьему варианту полезной модели в отличие от первых двух вариантов учитывает геометрические размеры режущих пластин, связанные соотношением, определяющим объем усеченной пирамиды, описанной вокруг режущей пластины, и осевой передний угол резания режущих пластин, установленных соответственно на цилиндрической и торцовой частях фрезы.

Указанные геометрические размеры с одной стороны являются определяющими для получения наиболее предпочтительных оптимальных осевых передних углов резания _p1 и _p2, равных 18-20 град. и длин режущих пластин D1 и D2=10-13 мм при размещении их на рабочей части фрезы. С другой стороны определение объема усеченной пирамиды, описанной вокруг режущих пластин, позволяет наиболее полно учесть в процессе фрезерования влияние их геометрических размеров на механическую прочность и напряженно-деформированное состояние пластин, связанное с объемным изменением пластин, и определяющие работоспособность и стойкость фрезы. Это обеспечивает наиболее полное достижение технического результата, предусмотренного настоящей полезной моделью.

Согласно третьему варианту исполнения полезной модели фреза содержит:

причем на цилиндрической части 16 режущие пластины 22 установлены винтовыми группами 28 вдоль наружной поверхности, по меньшей мере, в двух столбцах,

а на торцовой части 18 установлены режущие пластины 24, по крайней мере, в одном ряду, не входящие в винтовую группу 28 и имеющие одновременно участвующие в резании две режущие кромки 30 и 32,

или дополнительно установлены, по крайней мере, в одном ряду режущие пластины 26, входящие в винтовую группу 28. В соответствии с предложенной полезной моделью геометрические размеры режущих пластин связаны соотношением, определяющим объем усеченной пирамиды, описанной вокруг соответствующих режущих пластин.

Отношения этих объемов соответственно к первому переднему и второму переднему осевым углам резания _p1 и _p2 главных режущих кромок режущих пластин выбраны в пределах:

где:

D1, D2 - длины соответственно режущих пластин, входящих 22, 26 в винтовую группу 28 и не входящих 24 в нее и расположенных на торцовой части 18, мм;

d1, d2 - ширины режущих пластин соответственно, входящих 22, 26 в винтовую группу 28 и не входящих 24 в нее и расположенных на торцовой части 18, мм;

d3, d4 и d5, d6 - соответственно длины и ширины нижней базовой поверхности режущих пластин соответственно, входящих 22, 26 в винтовую группу 28 и не входящих 24 в нее и расположенных на торцовой части 18, мм;

_p1 и _p2 - первый и второй осевые передние углы резания режущих пластин соответственно, входящих 22, 26 в винтовую группу 28 и не входящих 24 в нее и расположенных на торцовой части 18, град.;

Н1, Н2 - высоты режущих пластин соответственно, входящих 22, 26 в винтовую группу 28 и не входящих 24 в нее и расположенных на торцовой части 18, мм.

Пределы отношений, указанные в выражениях (4) и (5), также получены по результатам многочисленных натурных экспериментов, проводимых при фрезеровании изделий из титановых сплавов. В то же время они во многом связаны с предпочтительными вариантами полезной модели, где первый и второй осевые передние углы резания при установке режущих пластин на рабочей части фрезы выбраны в пределах 18-20 град., а длины режущих пластин 22, 24, 26, учитывающие длины главных режущих кромок с учетом размеров угловых вспомогательных режущих кромок (фиг. 2), выбраны в пределах D1 и D2=10-13 мм. Объемы усеченных пирамид, описанных вокруг соответствующих режущих пластин, являются интегральным показателем соотношения геометрических размеров режущих пластин, при которых возможно конструктивно получение оптимального для высокопроизводительной обработки изделий из титанового сплава осевого переднего угла резания 18-20 град. При этом сохраняется механическая прочность режущих пластин и их режущих кромок и обеспечивается их высокая стойкость за счет низкой величины внутренних напряжений в режущей пластине при сохранении максимальных значений нормальной и тангенциальной составляющих сил резания, необходимых для обеспечения высокопроизводительного чернового фрезерования изделий из титановых сплавов.

При этом верхний предел в выражении (4), например, соответствует фрезе с режущей пластиной, имеющей следующие параметры: D1=d1=12,7 мм, H1=4,76 мм, d3=d4=10,3 мм и _p1=19 град.

Нижний предел в выражении (4) соответствует, например, фрезе с режущей пластиной, имеющей следующие параметры: D1=d1=10 мм, H1=3,97 мм, d3=d4=6,9 мм и _p1=20 град.

Верхний предел в выражении (5) соответствует, например, фрезе с режущей пластиной, имеющей следующие параметры: D1=d1=13 мм, H1=4,76 мм, d3=d4=10,3 мм и _p1=6,8 град.

Нижний предел в выражении (5) соответствует, например, фрезе с режущей пластиной, имеющей следующие параметры: D1=d1=10 мм, Н1=3,97 мм, d3=d4=6,9 мм и _p1=20 град.

Осуществление полезной модели.

Режущие платины 22, 24 и 26, имеющие на виде сверху, например, форму квадрата или, в общем, параллелограмма, устанавливают в гнезда 20 рабочей части 12 фрезы 10, обеспечивающие соответствующие осевые передние углы резания _p1 и _p2.

Конкретные значения соотношений осевых передних углов резания _p1 и _p2, геометрических размеров и размеров собственно режущих кромок режущих пластин при проектировании фрезы подбирают в предложенных пределах в зависимости от физико-механических свойств обрабатываемого материала, конфигурации обрабатываемой детали и режимов обработки. Это обеспечивает оптимальные условия резания на конкретных режимах при обработке конкретных марок титановых сплавов, что способствует увеличению стойкости режущих кромок режущих пластин и фрезы в целом.

Рассмотрим конструктивные особенности и результаты использования предложенных вариантов фрезы в заявленных диапазонах с конкретными геометрическими размерами режущих пластин и их осевых передних углов резания, полученных при установке на рабочую часть фрезы.

В целях транспорентности получаемого результата рассмотрим пример использования фрез для наиболее предпочтительных заявленных вариантов с применением известных режущих пластин с формами и геометрическими размерами по ISO 1832.

В качестве примера рассмотрим использование предложенного конструктивного решения для фрезы торцово-цилиндрической с диаметром рабочей части 80 мм, используемой при обработке деталей из титанового сплава ВТ6.

На ее цилиндрической части установлены в винтовых группах с осевым передним углом резания _p1=20 град. режущие пластины квадратной формы, выполненные в виде усеченной пирамиды. Размеры этих пластин: длина D1=9,525 мм и ширина d1=9,525 мм; высота H1=3,97 мм; длина и ширина основания соответственно d3=d4=6,9 мм. Радиус угловых закруглений 0,8 мм. Длина главной режущей кромки с учетом радиусных закруглений В1=7,925 мм.

На торцовой части установлены пластины со следующими размерами: длина D2=12,7 мм и ширина d2=9,525 мм; высота Н2=4,75 мм; длина и ширина основания соответственно d5=9,36 мм и d6=6,9 мм. Радиус угловых закруглений 0,8 мм. Длина главной режущей кромки с учетом радиусных закруглений В2=11,1 мм. Эта пластина установлена с осевым передним углом резания _p2=19 град. Режимы резания: скорость резания V=62,8 мм/мин., подача на зуб fz=0,20 мм/на зуб., глубина резания а_р=104 мм., ширина фрезерования а_е=12,5 мм, скорость съема припуска Q=390 см куб./мин.

Подставим указанные размеры пластин и осевых передних углов резания в соответствующие выражения предложенных вариантов исполнения фрезы.

Для первого варианта исполнения фрезы подставим в выражения (1) и (2) соответственно длины главных режущих кромок и осевых углов резания режущих пластин 22, 24, 26. Получим из выражения (1) _p1/1=20/7,925=2,52 град./мм. Это находится в районе верхней границы заявленного диапазона отношений первого осевого переднего угла резания к длине главной режущей кромки режущей пластины, установленной на цилиндрической части фрезы.

Далее из выражения (2) получим _p2/2=19/11,1=1,71 град./мм. Это находится в заявленном диапазоне отношений второго осевого переднего угла резания к длине главной режущей кромки режущей пластины, установленной на торцовой части фрезы, как для первого, так и для второго вариантов исполнения фрезы.

Для третьего варианта исполнения фрезы подставим в выражения (4) и (5) геометрические размеры пластин 22, 24, 26. Получим из выражения (4) отношение объема описанной пирамиды вокруг режущих пластин 22, 26 к первому осевому переднему углу резания равное 13,5 мм куб./град. Данное значение находится в диапазоне величин, определенном выражением (4). Из выражения (5) получим значение, равное 22,83 мм куб./град. Данное значение также находится в диапазоне величин, определенном выражением (5).

В процессе фрезерования изделий из титанового сплава режущие пластины 22, 24 и 26 фрезы 10 подвергаются значительному механическому и термическому воздействию, что вызывает их сложное напряженно деформированное состояние. При этом, благодаря оптимальному соотношению геометрических размеров режущих пластин и их осевых передних углов резания, предусмотренному настоящей полезной моделью, суммарные внутренние напряжения в режущих пластинах снижены.

Указанные выше варианты практического использования полезной модели в заявленных диапазонах соотношений геометрических размеров режущих пластин и осевых передних углов резания показали высокую стойкость при сохранении высокой производительности при обработке изделий из титановых сплавов на ряде промышленных предприятий авиационной промышленности, изготавливающих из титановых сплавов детали планеров самолетов.

Хотя настоящая полезная модель была описана с определенной степенью детализации на примере торцово-цилиндрической фрезы следует понимать, что различные изменения и модификации могут быть выполнены без отхода от существа и объема полезной модели, изложенных в приведенной ниже формуле полезной модели.

1. Фреза торцово-цилиндрическая (10), содержащая рабочую часть (12) с круговой наружной поверхностью, расположенной вокруг оси вращения (14), включающую цилиндрическую (16) и торцовую (18) съемную или несъемную части, в которых выполнено множество гнезд (20) для установки и механического закрепления режущих пластин (22, 24, 26), причем на цилиндрической части (16) режущие пластины (22) установлены винтовыми группами (28) вдоль наружной поверхности, по меньшей мере, в двух столбцах, а на торцовой части (18) установлены режущие пластины (24), по крайней мере, в одном ряду, не входящие в винтовую группу (28) и имеющие одновременно участвующие в резании две режущие кромки (30 и 32), или дополнительно установлены, по крайней мере, в одном ряду режущие пластины (26), входящие в винтовую группу (28), отличающаяся тем, что отношения первых передних осевых углов резания (_p1) главных режущих кромок (34) к их длинам (1) режущих пластин (22, 26), входящих в винтовую группу (28), и отношения вторых осевых передних углов резания (_p2) главных режущих кромок (30) к их длинам (В₂) режущих пластин (24), установленных на торцовой части (18) круговой наружной поверхности рабочей части (12), выбраны в пределах:

B1, B2 - длины главных режущих кромок соответственно режущих пластин, входящих (22, 26) в винтовую группу (28) и не входящих (24) в нее и расположенных на торцовой части (18);

_p1 - первый осевой передний угол резания, град;

_p2 - второй осевой передний угол резания, град.

2. Фреза торцово-цилиндрическая по п. 1, отличающаяся тем, что первый осевой передний угол резания выбран в пределах 18-20°.

3. Фреза торцово-цилиндрическая по п. 1, отличающаяся тем, что длины главных режущих кромок режущих пластин (22, 24, 26) выбраны в пределах В1 и В2=7,9-13,1 мм.

4. Фреза торцово-цилиндрическая (10), содержащая рабочую часть (12) с круговой наружной поверхностью, расположенной вокруг оси вращения (14), включающую цилиндрическую (16) и торцовую (18) съемную или несъемную части, в которых выполнено множество гнезд (20) для установки и механического закрепления режущих пластин (22, 24, 26), причем на цилиндрической части (16) режущие пластины (22) установлены винтовыми группами (28) вдоль наружной поверхности, по меньшей мере, в двух столбцах, а на торцовой части (18) установлены режущие пластины (24), по крайней мере, в одном ряду, не входящие в винтовую группу (28) и имеющие одновременно участвующие в резании две режущие кромки (30 и 32) и второй осевой передний угол резания (_p2) менее 19°, или дополнительно установлены, по крайней мере, в одном ряду режущие пластины (26), входящие в винтовую группу (28), отличающаяся тем, что отношения передних первых осевых углов резания (_p1) главных режущих кромок (34) к их длинам (B1) режущих пластин (22, 26), входящих в винтовую группу (28) выбраны в пределах:

где:

B1 - длина главных режущих кромок режущих пластин, входящих (22, 26) в винтовую группу (28), мм;

_p1 - первый осевой передний угол резания, град.

5. Фреза торцово-цилиндрическая (10), содержащая рабочую часть (12) с круговой наружной поверхностью, расположенной вокруг оси вращения (14), включающую цилиндрическую (16) и торцовую (18) съемную или несъемную части, в которых выполнено множество гнезд (20) для установки и механического закрепления режущих пластин (22, 24, 26), причем на цилиндрической части (16) режущие пластины (22) установлены винтовыми группами (28) вдоль наружной поверхности, по меньшей мере, в двух столбцах, а на торцовой части (18) установлены режущие пластины (24), по крайней мере, в одном ряду, не входящие в винтовую группу (28) и имеющие одновременно участвующие в резании две режущие кромки (30 и 32), или дополнительно установлены, по крайней мере, в одном ряду режущие пластины (26), входящие в винтовую группу (28), отличающаяся тем, что геометрические размеры режущих пластин связаны соотношением, определяющим объем усеченной пирамиды, описанной вокруг соответствующих режущих пластин, а отношения этих объемов соответственно к первому переднему и второму переднему осевым углам резания (_p1, _p2) главных режущих кромок режущих пластин выбраны в пределах

где D1, D2 - длины соответственно режущих пластин, входящих (22, 26) в винтовую группу (28) и не входящих (24) в нее и расположенных на торцовой части (18), мм;

d1, d2 - ширины режущих пластин соответственно, входящих (22, 26) в винтовую группу (28) и не входящих (24) в нее и расположенных на торцовой части (18), мм;

d3, d4 и d5, d6 - соответственно длины и ширины нижней базовой поверхности режущих пластин соответственно, входящих (22, 26) в винтовую группу (28) и не входящих (24) в нее и расположенных на торцовой части (18), мм;

_p1 и _p2 - первый и второй осевые передние углы резания режущих пластин соответственно, входящих (22, 26) в винтовую группу (28) и не входящих (24) в нее и расположенных на торцовой части (18), град.;

Н1, Н2 - высоты режущих пластин соответственно, входящих (22, 26) в винтовую группу (28) и не входящих (24) в нее и расположенных на торцовой части (18), мм.

6. Фреза торцово-цилиндрическая по п. 5, отличающаяся тем, что первый и второй осевые передние углы резания выбраны в пределах 18-20°.

7. Фреза торцово-цилиндрическая по п. 5, отличающаяся тем, что длины режущих пластин (22, 24, 26) выбраны в пределах D1 и D2=10-13 мм.