Сборный режущий инструмент

 

Использование: металлообработка. Сущность изобретения: создание сборного инструмента, позволяющего производить установку режущих зубьев под различными углами резания без извлечения их из корпуса инструмента. Для этого между кольцевым выступом корпуса и нажимным диском установлены прилегающие друг к другу режущие зубья и клиновые промежуточные элементы и размещены параллельно оси инструмента оси так, что режущие зубья установлены на них с возможностью поворота, клиновой элемент жестко закреплен в положении распора осей соседних с ним зубьев. С целью установки и закрепления режущих зубьев в положениях, повернутых относительно описанного выше, инструмент снабжается сепаратором, имеющим зубцы, причем режущие зубья располагаются между зубцами, поворачиваются и закрепляются с упором на зубцы вместе с поворотом и фиксацией самого сепаратора. С целью повышения срока службы инструмента сепаратор подпружинен, а клиновой элемент снабжен демпфером. 1 з. п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к металлообработке.

Известны сборные режущие инструменты, у которых режущие зубья все одновременно затачиваются вне корпуса инструмента в приспособлении, а затем вставляются в корпус. Корпус сборного инструмента используется не только в качестве рабочего корпуса, но и в качестве приспособления, в котором обрабатываются режущие зубья по задней поверхности, а затем извлекаются из корпуса, поворачиваются на 180^о и устанавливаются в рабочее положение. При этом каждый зуб устанавливается и закрепляется в точно выполненных пазах корпуса. (Сахаров Г.Н. и др. Металлорежущие инструменты. М. Машиностроение, 1989, с. 95, 227).

Известен сборный режущий инструмент (авт. св. N 360171, 1972), в котором между кольцевыми выступом корпуса и нажимными диском установлены прилегающие друг к другу режущие зубья и расположенные между ними клиновые промежуточные элементы, подпружиненные в осевом направлении и имеющие скосы, обращенные в поперечном направлении к центру инструмента и предназначенные для взаимодействия со скошенной поверхностью.

Этот режущий инструмент обеспечивает возможность извлечения из его корпуса режущих зубьев и затачивания их одновременно в специальных многоместных приспособлениях при сравнительно более высокой производительности, чем на специальных заточных станках при заточке каждого зуба в отдельности. Однако перестановка режущих зубьев из корпуса инструмента в корпус приспособления, а затем обратно, как и перестановка их в самом корпусе инструмента с разворотом на 180^о и последующим креплением в пазах корпуса связаны со значительными затратами времени. Наличие опорных скосов на клиновых элементах и скошенной поверхности в корпусе инструмента усложняет устройство.

Цель изобретения создание рационального в эксплуатации устройства сборного режущего инструмента, позволяющего производить установку режущих зубьев под различными углами резания без извлечения их из корпуса инструмента, как для одновременной обработки их по задней поверхности, так и для выполнения рабочих операций металлообработки.

Цель достигается, во-первых, тем, что инструмент, в котором между кольцевым выступом корпуса и нажимным диском установленным прилегающие друг к другу режущие зубья и клиновые промежуточные элементы, снабжен осями, параллельными оси инструмента и размещенными в кольцевом выступе и нажимном диске, причем режущих зубья установлены с возможностью поворота на этих осях, а клиновой промежуточный элемент закреплен на режущем зубе враспор осей соседних режущих зубьев. Во-вторых, с целью обеспечения условий заклинивания режущих зубьев, повернутых относительно вышеупомянутого положения, инструмент снабжен сепаратором, имеющим зубцы и установленным на корпусе инструмента с возможностью поворота вокруг оси инструмента и фиксации положения поворота, причем режущие зубья располагаются между зубцами сепаратора и в повернутом положении зафиксированы на зубцах сепаратора клиновыми элементами. В-третьих, с целью повышения срока службы инструмента за счет снижения ударных нагрузок сепаратор подпружинен, а клиновой элемент снабжен демпфером гасителем колебаний.

На фиг. 1 изображен режущий инструмент; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

В корпусе 1 инструмента между кольцевым его выступом 2 и нажимным диском 3 установлены прилегающие друг к другу режущие зубья 4 и клиновые промежуточные элементы 5. Режущие зубья установлены на осях 6, параллельных оси инструмента, и зажаты гайкой 7. Оси размещены в кольцевом выступе корпуса и нажимном диске. Клиновой промежуточный элемент имеет возможность перемещаться в радиальном направлении в сторону центра инструмента при завинчивании винта 8. В сторону периферии инструмента он отжимается пружиной 9. На кольцевом выступе корпуса с возможностью поворота вокруг оси инструмента, установлен сепаратор 10 с поводком 11. Сепаратор имеет зубцы 12, между которыми размещены режущие зубья. На корпусе инструмента неподвижно при помощи штифтов 13 закреплен корпус 14 устройства для поворота и фиксации сепаратора. На корпусе 14 закреплен регулируемый по высоте упор 15 и шарнирно на оси 16 установлен болт 17 с гайкой 18. Сепаратор подпружинен пружиной 19. Клиновой элемент снабжен демпфером 20, выполненным из упругого материала, например из резины.

На фиг. 3 изображено положение (именуемое в дальнейшем "положение исходного равновесия"), при котором клиновой промежуточный элемент 5 закреплен на режущем зубе 4₂ враспор осей 6₁ и 6₂ соседних режущих зубьев 4₁ и 4₂. Линия N-N фронтального следа плоскости контакта перпендикулярна линии P₁P₂, проходящей через центры осей 6₁ и 6₂. Система находится в равновесии. Реакции R₁ и R₂ со стороны осей расположены на линии центров P₁P₂ перпендикулярно плоскости контакта (линии N-N). Из графического построения видно, что поворот зуба в любую сторону без смещения при этом клинового элемента в сторону периферии невозможен. Допустим, что зуб 4₁ повернут против часовой стрелки на угол . Контактная поверхность задней грани зуба 4₁ должна занять положение О₁А₁, а контактная поверхность клинового элемента, закрепленного на режущем зубе 4₂, должна занять положение О₂А₂. Этого не может быть, значит, не может быть и самого поворота.

Поворот на осях 6₁ и 6₂ режущих зубьев 4₁ и 4₂ и промежуточного клинового элемента 5 из состояния исходного равновесия, изображенного на фиг. 3, можно обеспечить только при смещении клинового элемента в сторону к периферии инструмента или при деформации материала демпфера на величину расстояния между прямыми О₁А₁ и О₂А₂.

На фиг. 4 и 5 схематически показаны перемещения режущих зубьев 4₁ и 4₂ и клинового промежуточного элемента 5 относительно друг друга при повороте их в направлении по часовой стрелке (фиг. 4) и против часовой стрелки (фиг. 5) от положения исходного равновесия, изображенного на фиг. 3. Режущий зуб 4₂ с укрепленным на нем клиновым промежуточным элементом 5, занимающие сектор О А С, при повороте на некоторый угол вокруг оси 6₂, занимают положение сектора О₂А₂С₂. Соседний режущий зуб 4₁, занимающий исходный сектор О А D, при повороте вокруг оси 6₁ на такой же угол, что и сектор О А С, занимает положение О₁А₁D₁. Как видно из построения, контуры секторов О₂А₂С₂ и О₁А₁D₁ накладываются друг на друга. Компенсация возможна, если клиновой элемент 5, занимающий до поворота сектор О В А, переместится к периферии инструмента в положение О'₂В'₂A'₂.

На фиг. 6 показано положение инструмента, режущие зубья 4 которого установлены для обработки их задней поверхности по окружности. Режущие зубья повернуты по часовой стрелке относительно исходного равновесия, отмеченного линией N-N. Установка режущих зубьев в заданное положение осуществляется следующим образом. Отпускается гайка 7 (фиг. 1) так, чтобы под действием пружины 19 был обеспечен свободный поворот режущих зубьев на осях 6. При отвинчивании винта 8 клиновой элемент 5 под действием сжатой пружины 9 перемещается к периферии инструмента и не мешает повороту режущих зубьев на осях. При отвинчивании гайки 18 зубцы 12 сепаратора 10 под усилием сжатой пружины 19 воздействуют на задние поверхности режущих зубьев и поворачивают их на осях 6 по часовой стрелке. Повернутое положение сепаратора фиксируется упором 15. Поводок 11 сепаратора 10 зажимается между этим упором и гайкой 18.

Закрепление режущих зубьев в установленном положении осуществляется следующим образом. При завинчивании винта 8 клиновой элемент 5 получает перемещение в радиальном направлении к центру инструмента. Радиальное перемещение клинового элемента от периферии к центру должно вызывать поворот режущих зубьев вокруг осей к положению исходного равновесия, однако их повороту препятствуют зубцы 12 зафиксированного сепаратора 10. Происходит закрепление режущих зубьев c упором на зубцы неподвижного сепаратора. При зафиксированном неподвижно сепараторе перемещение клинового элемента к центру инструмента в дальнейшем происходит за счет деформации демпфера 20. Материал демпфера сжимается и создает дополнительные усилия расклинивания. Равномерные усилия затяжки всех клиновых элементов можно осуществить, контролируя величину деформации каждого демпфера.

На фиг. 7 показано одно из положений инструмента для выполнения операции материалообработки. Передний угол резания равен нулю. Режущий зуб 4 повернут на оси 6 по часовой стрелке от положения исходного равновесия, обозначенного линией N-N. Установка режущих зубьев в это положение осуществляется так же, как для положения, обозначенного на фиг. 6. При зафиксированном на упоре 15 сепараторе усилия резания через зубцы 12 сепаратора жестко передаются на этот упор. Демпфер, как и при положении, обозначенном на фиг. 6, используется для создания необходимых усилий расклинивания.

На фиг. 8 показано положение инструмента в рабочем состоянии, когда на режущий зуб действует сила резания Р, а упор 15 предварительно отведен от поводка 11 сепаратора 10. Гайка 7 (фиг. 1) при этом положении должна быть затянута до такой степени, чтобы трение по торцам нажимного диска 3 и выступа 2 корпуса, создаваемое усилием затяжки, не препятствовало бы повороту режущих зубьев 4 на осях 6 и возвращению их в исходное состояние под действием усилия пружины 19 и усилия со стороны демпфера 20. Усилие, создаваемое материалом деформированного демпфера, стремится повернуть режущий зуб в состояние положения исходного равновесия, обозначенного линией N-N. Усилие пружины 19 стре- мится прижать поводок 11 сепаратора к торцу гайки 18, возвратив тем самым сепаратор в первоначальное положение, в котором он находился при отсутствии нагрузки. При работе инструмента режущие зубья под дей- ствием усилия Р, преодолевая действие отмеченных выше сил трения, усилия противодействия со стороны пружины 19 и материала сжатого демпфера 20, поворачиваются на осях 6 и тыльными сторонами, воздействуя на зубцы сепаратора, поворачивают его до тех пор, пока поводок 11 сепаратора не упрется в регулируемый упор 15 на корпусе 14 устройства ограничения поворота и фиксации. Далее инструмент продолжает работать в положении, когда поводок сепаратора находится на жестком упоре. При снятии нагрузки режущие зубья возвращаются в первоначальное состояние.

При повороте режущего зуба в процессе работы изменяются углы резания. С увеличением угла поворота передний угол резания уменьшается и может принимать значительные отрицательные значения, а задний угол резания в то же время увеличивается. Глубина обработки на участке поворота передней грани зуба, обозначенного дугой DD₁, незначительно увеличивается, а затем после перехода через точку D₁ начинает уменьшаться. Такие условия могут быть использованы при выполнении черновых, обдирочных операций обработки конструкционных материалов.

Таким образом, устройство инструмента создает условия для быстрой его переналадки на производительную заточку режущих зубьев по задней поверхности и на установку их под различными углами резания при выполнения механических операций. Снижение ударных нагрузок за счет амортизации подпружиненного сепаратора позволит применить в инструменте для резания более твердый износостойкий материал и увеличить срок службы инструмента. Все это создает перспективы широкого использования предлагаемого устройства.

Формула изобретения

1. СБОРНЫЙ РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ, содержащий корпус с кольцевым выступом и нажимной диск, между которыми установлены прилегающие друг к другу режущие зубья и клиновые промежуточные элементы, отличающийся тем, что инструмент снабжен сепаратором с зубцами, которые расположены между режущими зубьями, и осями, расположенными параллельно оси инструмента и размещенными в кольцевом выступе корпуса и прижимном диске, причем режущие зубья установлены с возможностью поворота на указанных осях, а клиновые промежуточные элементы закреплены на режущих зубьях с возможностью радиального перемещения, при этом сепаратор установлен на корпусе с возможностью фиксированного поворота вокруг оси инструмента.

2. Инстурмент по п.1, отличающийся тем, что инструмент снабжен демпферами, установленными на клиновых промежуточных элементах, а сепаратор выполнен подпружиненным.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8