close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY19226

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 19226
(13) C1
(19)
(46) 2015.06.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
(2006.01)
РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ
(21) Номер заявки: a 20110026
(22) 2011.01.06
(43) 2012.08.30
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Полоцкий государственный университет" (BY)
(72) Авторы: Попок Николай Николаевич; Терентьев Виктор Александрович; Хмельницкий Руслан Сергеевич; Сидикевич Алексей Владимирович; Сопиков Иван Яковлевич
(BY)
BY 19226 C1 2015.06.30
B 23B 27/16
(73) Патентообладатель: Учреждение образования "Полоцкий государственный
университет" (BY)
(56) RU 2334592 C2, 2008.
RU 2380197 C1, 2008.
SU 1046029 A, 1983.
SU 1609551 A1, 1990.
SU 965606, 1982.
BY 3107 C1, 1999.
(57)
Режущий инструмент, содержащий сменную режущую пластину с отверстием, прихват, выполненный Т-образной формы с отверстием под винт в средней его части, и корпус, в котором выполнены продольный сквозной паз для перемещения прихвата и
перпендикулярно ему открытый паз, в котором его боковая поверхность является опорной
базой для сменной режущей пластины, а перпендикулярная ей поверхность, повторяющая
форму сменной режущей пластины, является установочной базой для сменной режущей
пластины, при этом на одном конце прихвата выполнена опорная база для сменной режущей пластины, содержащая отверстие для размещения штифта, устанавливаемого в отверстие сменной режущей пластины, а на противоположном конце прихвата и на конце
продольного сквозного паза корпуса выполнены идентичные скосы.
Фиг. 1
Изобретение относится к области обработки материалов резанием и режущим инструментам.
Известен режущий инструмент со сменной режущей пластиной, имеющий сменную
режущую пластину, установленную по опорной, направляющей и установочной базам,
BY 19226 C1 2015.06.30
корпус и прихват в виде зажимного клина с винтом, имеющий на противоположном от
пластины конце опорную поверхность для его перемещения [1]. В данном режущем инструменте опорную базу выполняют в виде штифта, расположенного в корпусе, что приводит к уменьшению прочности корпуса режущего инструмента. Направляющая база
располагается на поверхности прихвата в виде клина, который передней своей частью
упирается в пластину режущую, а задней - в корпус режущего инструмента. При закреплении сменной режущей пластины прихват перемещается вниз и происходит перемещение сменной режущей пластины от корпуса режущего инструмента до упора в штифт. При
обработке данным режущим инструментом сила резания направлена в противоположную
сторону силы закрепления сменной режущей пластины, а также зажатие прихвата может
вызвать отрыв нижней поверхности пластины от установочной базы, что приведет к вибрациям в процессе обработки.
Наиболее близким техническим решением является режущий инструмент со сменной
режущей пластиной CoroTurn RC rigid clamping (жесткое крепление), предложенный фирмой Sandvik Coromant [2]. Известный режущий инструмент имеет сменную режущую пластину, расположенную по опорной, направляющей и установочной базам, располагаемым
в закрытом пазу корпуса режущего инструмента и Г-образного прихвата с винтом, имеющим на противоположной стороне от пластины скос для обеспечения его перемещения.
Однако известный режущий инструмент имеет следующие существенные недостатки,
а именно: невысокую универсальность и низкую технологичность изготовления режущего
инструмента. Известный режущий инструмент применим только для сменных режущих
пластин с отверстием. Для выполнения закрытого паза требуется применение высокоточного оборудования, что, в свою очередь, приводит к удорожанию режущего инструмента.
Задача предлагаемого режущего инструмента заключается в повышении его универсальности и технологичности изготовления с обеспечением точности установки сменной
режущей пластины.
Поставленная задача решается тем, что режущий инструмент содержит сменную режущую пластину с отверстием, прихват, выполненный Т-образной формы с отверстием
под винт в средней его части, и корпус, в котором выполнены продольный сквозной паз
для перемещения прихвата и перпендикулярно ему открытый паз. Боковая поверхность
открытого паза корпуса является опорной базой для сменной режущей пластины, а перпендикулярная ей поверхность, повторяющая форму сменной режущей пластины, является установочной базой для сменной режущей пластины. При этом на одном конце
прихвата выполнена опорная база для сменной режущей пластины, содержащая отверстие
для размещения штифта, устанавливаемого в отверстие сменной режущей пластины, а на
противоположном конце прихвата и на конце продольного сквозного паза корпуса выполнены идентичные скосы.
При этом исполнение идентичных скосов может быть в виде скосов на прихвате и на
конце продольного сквозного паза корпуса или в виде конического отверстия на конце
продольного сквозного паза корпуса и контактирующей с ним регулируемой конической
опоры, установленной в прихвате.
Отличительными признаками заявляемого изобретения являются иная форма выполнения элементов и их взаиморасположение.
В предложенном режущем инструменте исполнение опорных и установочной баз зависит от формы применяемой сменной режущей пластины и получения необходимых геометрических параметров лезвия. Установочная база выполняется на корпусе режущего
инструмента в виде плоскости, в проекции повторяющей форму лезвия, на которую устанавливается сменная режущая пластина, и может быть расположена либо параллельно оси
режущего инструмента, либо под углом к оси режущего инструмента, обеспечивающим
необходимый задний угол режущего лезвия инструмента. Опорная база для сменной режущей пластины также выполняется в корпусе режущего инструмента и может быть вы2
BY 19226 C1 2015.06.30
полнена либо перпендикулярно оси режущего инструмента, либо под углом, неравным
90° в зависимости от требуемых углов в плане. Причем угол между установочной и опорной базами зависит от заднего угла сменной режущей пластины. Другая опорная база выполняется на прихвате в виде штифта со сферической или иной поверхностью,
устанавливаемого в отверстие сменной режущей пластины, либо в виде сочетания поверхностей, соответствующих наружной форме сменной режущей пластины, и необходимых геометрических параметров лезвия режущего инструмента.
Прихват выполняется Т-образной формы, на одном конце которого размещена опорная база сменной режущей пластины, а на другом конце выполнены идентичные скосы
для обеспечения перемещения прихвата. Идентичные скосы для обеспечения перемещения прихвата могут выполняться в виде скосов на прихвате и на конце продольного сквозного паза корпуса или в виде конического отверстия на конце продольного сквозного паза
корпуса и контактирующей с ним регулируемой конической опоры, установленной в прихвате. При этом сам прихват размещается в продольном сквозном пазу корпуса режущего
инструмента и крепится при помощи винта. Выполнение резьбового отверстия под винт в
корпусе режущего инструмента или в прихвате зависит от конструкции режущего инструмента. Причем независимо от того, где выполнено резьбовое отверстие под винт, прихват вместе со сменной режущей пластиной имеет возможность свободного перемещения
вдоль открытого сквозного паза за счет элемента для обеспечения перемещения до упора
сменной режущей пластины в опорную базу. Перемещение прихвата в горизонтальной
плоскости исключается за счет допусков на размеры продольного сквозного паза и прихвата в поперечном сечении.
Базы для сменной режущей пластины могут быть выполнены либо непосредственно в
самом корпусе режущего инструмента, либо в корпусе отдельного модуля. Выполнение
опорной, направляющей и установочной баз сменной режущей пластины в корпусе отдельного модуля позволяет потом размещать его в корпусах режущих инструментов различных типов, таких как резцы, фрезы, расточные головки.
Режущий инструмент выполняется либо с использованием пластины опорной под
сменную режущую пластину, либо без пластины опорной.
Возможность использования сменных режущих пластин с отверстием и без отверстий
в одном корпусе режущего инструмента или корпусе отдельного модуля, за счет смены
лишь одного конструктивного элемента - прихвата, повышает универсальность режущего
инструмента.
Выполнение баз под сменную режущую пластину в виде открытого паза и выполнение продольного сквозного паза под прихват значительно повышает технологичность изготовления режущего инструмента, так как изготовление пазов осуществляется "на
проход" и не требуется применения специального оборудования.
На фиг. 1-19 представлены варианты исполнения режущего инструмента со сменной
режущей пластиной, причем на фиг. 1 представлен режущий инструмент с установкой
сменной режущей пластины с отверстием треугольной формы с задним углом лезвия инструмента α = 0°; на фиг. 2 представлен вид сверху фиг. 1; на фиг. 3 представлен общий
вид в аксонометрии фиг. 1; на фиг. 4 представлен режущий инструмент с установкой
сменной режущей пластины с отверстием треугольной формы с задним углом лезвия инструмента α ≠ 0°; на фиг. 5 представлен вид сверху фиг. 4; на фиг. 6 представлен общий
вид в аксонометрии фиг. 4; на фиг. 7 представлен режущий инструмент с установкой
сменной режущей пластины с отверстием пятигранной формы; на фиг. 8 представлен вид
сверху фиг. 7; на фиг. 9 представлен общий вид в аксонометрии фиг. 7; на фиг. 10 представлен режущий инструмент с установкой сменной режущей пластины с отверстием
квадратной формы с направляющей базой, выполненной под углом θ ≠ 90°; на фиг. 11
представлен вид сверху фиг. 10; на фиг. 12 представлен общий вид в аксонометрии
фиг. 10; на фиг. 13 представлен режущий инструмент с установкой сменной режущей пла3
BY 19226 C1 2015.06.30
стины без отверстия треугольной формы; на фиг. 14 представлен вид сверху фиг. 13; на
фиг. 15 представлен общий вид в аксонометрии фиг. 13; на фиг. 16 представлен режущий
инструмент с элементом для обеспечения перемещения прихвата в виде конического отверстия на конце продольного сквозного паза корпуса и контактирующей с ним регулируемой конической опоры, установленной в прихват; на фиг. 17 представлен вид сверху
фиг. 16; на фиг. 18 представлен общий вид в аксонометрии фиг. 16; на фиг. 19 представлен общий вид в аксонометрии режущего инструмента с установкой сменной режущей
пластины с отверстием пятигранной формы на опорную пластину и с завинчиванием винта в корпус режущего инструмента. На фиг. 20 представлена теоретическая схема базирования прихвата в корпусе режущего инструмента. На фиг. 21 представлен вид сверху
фиг. 20. На фиг. 22 показана схема расчета усилия затяжки винта для обеспечения требуемого усилия зажима сменной режущей пластины.
На фигурах точками 1, 2, 3 обозначена установочная база, точками 4 и 5 - направляющая база в виде двух опорных баз, точкой 6 - опорная база, корпус 7 режущего инструмента, сменная режущая пластина 8, прихват 9, винт 10, штифт 11, опора коническая 12,
пластина опорная 13, шайба 14. Стрелочками показаны направления действия сил, возникающих при завинчивании винта. Pз - направление силы затяжки винта, W2 - направление
силы закрепления сменной режущей пластины, l1 и l2 - плечи рычажного механизма, реализуемого T-образным прихватом.
На фиг. 1-3 представлен режущий инструмент с установкой сменной режущей пластины 8 с отверстием треугольной формы. Для обеспечения заднего угла лезвия инструмента
α = 0° установочная база (точки 1, 2, 3) выполнена в виде плоскости, параллельной продольной оси режущего инструмента. Направляющая база (точки 4, 5) выполнена перпендикулярно оси режущего инструмента и установочной базе (точки 1, 2, 3). Опорная база
(точка 6) выполнена в виде штифта 11. Перемещение прихвата 9 в продольном сквозном
пазу корпуса 7 режущего инструмента осуществляется за счет скосов на прихвате 9 и в
корпусе 11. Резьбовое отверстие под винт 10 выполнено в прихвате 9.
На фиг. 4-6 представлен режущий инструмент с установкой сменной режущей пластины 8 с отверстием треугольной формы. Для обеспечения заднего угла лезвия инструмента
α ≠ 0° установочная (точки 1, 2, 3) и направляющая (точки 4, 5) базы выполнены в виде
плоскостей, расположенных под углом к продольной оси режущего инструмента, для
обеспечения требуемого заднего угла режущего лезвия инструмента. При этом направляющая база (точки 4, 5) выполнена в виде плоскости, перпендикулярной плоскости установочной базы (точки 1, 2, 3).
На фиг. 7-9 представлен режущий инструмент с установкой сменной режущей пластины 8 с отверстием пятигранной формы.
На фиг. 10-12 представлен режущий инструмент с установкой сменной режущей пластины 8 с отверстием квадратной формы с направляющей базой (точки 4, 5), выполненной
в виде плоскости под углом θ ≠ 90°. Выполнение направляющей базы (точки 4, 5) в виде
плоскости под углом θ ≠ 90° относительно продольной оси режущего инструмента обусловлено формой пластины 8 и обеспечением требуемых углов в плане режущего лезвия
инструмента. При этом установочная база (точки 1, 2, 3) выполнена в виде плоскости, перпендикулярной плоскости направляющей базы (точки 4, 5) и непараллельной продольной
оси режущего инструмента.
На фиг. 13-15 представлен режущий инструмент с установкой сменной режущей пластины 8 без отверстия треугольной формы, в котором опорная база (точка 6) на прихвате 9
выполнена в виде сочетания поверхностей, повторяющих наружную форму сменной режущей пластины 8.
На фиг. 16 представлен режущий инструмент с элементом для обеспечения перемещения прихвата 9 в виде конического отверстия на конце продольного сквозного паза корпу-
4
BY 19226 C1 2015.06.30
са 7 и контактирующей с ним регулируемой конической опоры 12, установленной в прихват 9.
На фиг. 19 представлен режущий инструмент с установкой сменной режущей пластины 8 с отверстием пятигранной формы на опорную пластину 13 и с завинчиванием винта
10 в корпус режущего инструмента.
На фиг. 20 и 21 представлена теоретическая схема базирования прихвата 9 в корпусе 7
режущего инструмента. Как видно на фигурах, установочной базой (точки 1, 2, 3) для прихвата 9 является передняя поверхность пластины 8. Направляющей базой (точки 4, 5) является боковая стенка продольного сквозного паза, причем в зависимости от направления
действия радиальной силы резания Py направляющей базой для прихвата 9 может служить
как одна, так и вторая боковая стенка продольного сквозного паза. Опорной базой 6 для
прихвата 9 служит скос для обеспечения его перемещения в продольном сквозном пазу
корпуса режущего инструмента.
Расчет усилия затяжки винта 10 для обеспечения требуемого усилия зажима сменной
режущей пластины 8 в корпусе 7 режущего инструмента рассмотрим на примере закрепления сменной режущей пластины 8 треугольной формы с отверстием. Сменную режущую пластину 8 ориентируют относительно опорной базы, выполненной в виде штифта
11, на T-образном прихвате 9 с одновременной установкой ее на установочной базе. При
этом T-образный прихват 9 располагают в продольном сквозном пазу корпуса 7 режущего
инструмента. После этого T-образный прихват 9 со сменной режущей пластиной 8 перемещают вдоль продольного сквозного паза до упора сменной режущей пластины 8 в направляющую базу и зажимают винтом 10. Причем при зажиме винта 10 сменная режущая
пластина 8 до упора прижимается в установочную и направляющую базы, что лишает ее
перемещения под действием тангенциальной Pz и осевой Px сил резания. Перемещению
под действием силы резания Py препятствует прихват 9, расположенный в продольном
сквозном пазу.
Силу зажима винта 10 можно рассчитать, рассмотрев режущий инструмент как приспособление для закрепления сменной пластины режущей 8, состоящее из рычажного и
винтового механизмов [3].
Для винтового механизма усилие зажима рассчитывается по формуле:
Q⋅l
η,
W1 =
3
3
(1)
rср ⋅ tg (ψ + ϕпр )+ 1 µ D2 − d 2
3 D −d
где W1 - усилие зажима пластины режущей, H;
Q - исходное усилие зажима, H;
l - плечо зажима, мм;
rср - средний радиус резьбы, мм;
ψ - угол подъема резьбы, град.;
ϕпр - приведенный угол трения, град.;
µ - коэффициент трения на плоском торце винта;
D - внешний диаметр опорного торца винта, мм;
d - внутренний диаметр опорного торца винта, мм;
η - КПД винтового механизма.
Для схемы (фиг. 6) получены следующие расчетные данные: rср = 2,3375 мм;
tgψ = 0,0545, ψ = 3,12°; ϕпр = 9,82°; D = 8,5 мм; d = 6 мм; ηсм = 0,12.
При плече 10 мм изменение силы зажима равно W1 = 1,1Q.
Учитывая условие прочности винта с метрической резьбой
W
σ=
≤ σp ,
(2)
c ⋅d2
где c = 0,5 - коэффициент для метрической резьбы с крупным шагом;
[ ]
5
BY 19226 C1 2015.06.30
[σp] = 80 - допускаемые напряжения материала винта;
получили, что усилие зажима не должно превышать Q = 909 H.
С учетом того что закрепление и открепление сменной режущей пластины необходимо производить с минимальной затратой сил и времени рабочего, т.е. усилие руки не
должно превышать 147 H, можно рекомендовать увеличить плечо зажима с 10 до 61 мм
для получения максимального усилия зажима, выдерживаемого винтом. Тогда максиW
мальный момент в резьбе будет достигать Tp = Ql = 1 = 9090 H . А при Q = 147 H и ми0,11
нимальном плече, равном 10 мм, Tp = Ql = 1470 H.
Осевая сила затяжки, возникающая в резьбе, равна силе затяжки, рассчитываемой по
формуле:
2Tp
Pз = FB =
.
(3)
d 2 tg ψ + ϕ пр
(
)
Сила затяжки при минимальном плече 10 мм будет равна Pз = 2737 H, а при максимальном плече 61 мм Pз = 16922 H.
Рассчитать силу, действующую на сменную режущую пластину через рычажный механизм, можно из уравнения моментов относительно точки A:
(4)
∑MA = Pз · l1 - W2(l1 +l1) = 0,
где W2 - сила закрепления пластины;
l 1 и l 2 - плечи рычажного механизма, l1 = 17,5 мм; l2 = 16,5 мм.
Выразив из уравнения моментов силу закрепления сменной режущей пластины с учетом КПД рычажного механизма, получим:
P ⋅l
W2 = з 1 0,95 .
(5)
l1 + l 2
Тогда при минимальном плече в 10 мм на сменную режущую пластину действует сила
равная 1408 H, а при максимальном плече в 61 мм - 8709 H.
Как видно из приведенных расчетов, предлагаемый режущий инструмент обеспечивает надежное закрепление сменной режущей пластины даже при минимальном плече.
По такому же методу производится расчет усилия зажима сменных режущих пластин
без отверстия.
Использование предлагаемого режущего инструмента по сравнению с существующими повышает универсальность за счет установки сменных режущих пластин с отверстием
и без него в открытом пазу как одного и того же режущего инструмента, так и в различных типах режущих инструментов одних и тех же модулей. Технологичность изготовления режущих инструментов повышается за счет выполнения пазов "на проход". В
результате эти технические решения позволяют снизить затраты на использование и изготовление режущего инструмента.
Источники информации:
1. Патент Российской Федерации 2 334 592, МПК B23B 27/16, 2008.
2. Официальный сайт фирмы Sandvik Coromant [Электронный ресурс] / Каталог продукции. - Россия, 2010. - Режим доступа: http://www.coromant.sandvik.com - Дата доступа:
10.06.2010.
3. Антонюк В.Е. В помощь молодому конструктору станочных приспособлений. Минск: Беларусь, 1975. - С. 351.
6
BY 19226 C1 2015.06.30
Фиг. 2
Фиг. 3
Фиг. 4
Фиг. 5
7
BY 19226 C1 2015.06.30
Фиг. 6
Фиг. 7
Фиг. 8
Фиг. 9
8
BY 19226 C1 2015.06.30
Фиг. 10
Фиг. 11
Фиг. 12
Фиг. 13
Фиг. 14
9
BY 19226 C1 2015.06.30
Фиг. 15
Фиг. 16
Фиг. 17
Фиг. 18
10
BY 19226 C1 2015.06.30
Фиг. 19
Фиг. 20
Фиг. 21
Фиг. 22
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
11
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
194 Кб
Теги
by19226, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа