Торцовая фреза

 

Использование : обработка металлов резанием , фрезерование плоских поверхностей . Сущность изобретения : торцовая фреза содержит корпус, состоящий из двух коаксиально расположенных ступицы и обода , соединенных гибкой связью, выполненной в виде троса или спиральной пружины. В ободе укреплен режущий элемент. На шпиндельной бабке расположен копир с четырьмя упорами, регулирующими положение обода относительно оси вращения ступицы, соединенной со шпинделем. Наличие гибкой связи между ступицей и ободом позволяет устанавливать обод эксцентрично оси вращения шпинделя. Эксцентричное положение обода с режущим элементом позволяет корректировать скорость перемещения режущего элемента в пределах одного оборота и выбирать наиболее оптимальную на входе и выходе режущего элемента из заготовки. 10 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л В 23 С 5/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4733436/08 (22) 29.08.89 (46) 15.04.92. Бюл. М 14 (71) Производственное объединение "Новокраматорский машиностроительный завод" (72) В,Г:Гузь, B.Ï,Êðèâîøååâ, Н,Н.Копанев, В.Е.Мезенцев, Ю.И.Вивдич и С.Н.Воронин (53) 621.914.22(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1235669, кл. В 23 С 5/06, 1985, (54) ТОРЦОВАЯ ФРЕЗА (57) Использование: обработка металлов резанием, фрезерование плоских поверхностей. Сущность изобретения: торцовая фреза содержит корпус, состоящий из двух коаксиально расположенных ступицы и обоИзобретение относится к обработке металлов резанием и может быть использовано при фрезеровании плоских поверхностей..

Известны стандартные торцовые насадные фрезы двух разновидностей, отличающиеся способом крепления зубьев. Их изготовляют диаметром 80 — 630 мм с ножами или зубьями, имеющими напаянные пластинки из твердого сплава, которые крепятся в цельном корпусе продольными рифлениями. Другие выпускают диа-. метром 100 — 630 мм, зубья которых за-крепляют в цельном корпусе продольным клином, В первом случае зуб представляет собой клиновидное тело с напаянной твердосплавной пластинкой, в последнем — резец, на переднюю поверхность которого: тоже напаяна пластинка из твердого сплава.

„„Я3„„172б1бЗ А1 да, соединенных гибкой связью, выполненной в виде троса или спиральной пружины.

В ободе укреплен режущий элемент. На шпиндельной бабке расположен копир с четырьмя упорами, регулирующими положение обода относительно оси вращения ступицы, соединенной со шпинделем. Наличие гибкой связи между ступицей и ободом позволяет устанавливать обод эксцентрично оси вращения шпинделя. Эксцентричное положение обода с режущим элементом позволяет корректировать скорость перемещения режущего элемента. в пределах одного оборота и выбирать наиболее оптимальную на входе и выходе режущего элемента из заготовки. 10 ил.

В настоящее время широко применяют торцовые фрезы с многогранными сменными твердосплавными пластинками, имеющими механическое крепление на вставных де-, ) ржавках. Пластинки могут быть не только Ой, пятигранные, но и трех- четырех- и шестигранные, а также круглые. После изнашива- О ния одной грани пластинку поворачивают относительно своей оси и в работу вводят следующую режущую кромку.

Неибопее бпиекой к предлвгвемои явля- ) е ется фреза, в цельном корпусе которой а (обод для крепления режущего элемента и ступица для крепления фрезы на оправке объединены в монолитный корпус) установлены с возможностью радиального перемещения резцовые узлы, .содержащие режущие вставки и плунжеры. Конструкция фрезы позволяет осуществлять саморегули1726163 рование установки вставок по величине сипы резания, что повышает стойкость режущих вставок.

Недостатками конструкций являются сложность гидросистемы и значительная консольность плунжера при необходимости обеспечения увеличения радиуса резания.

Цель изобретения — повышение производительности фрезерования путем плавного увеличения скорости резания по мере уменьшения толщины среза по дуге контакта и плавного увеличения скорости вращения режущего элемента на участке холостого хода за счет эксцентричного смещения обода относительно ступицы.

Как известно, толщина среза — величина переменная вдоль всей длины дуги контакта, Она изменяется по синусоидальному закону от нуля на входе и выходе до максимального значения, равного подаче на зуб, вдоль оси симметрии. Причем оптимальная скорость резания, являясь практически в данном случае величиной постоянной, выбирается, в основном, исходя из материала режущего элемента, обрабатываемого материала, наружного радиуса фрезы, глубины резания, частоты вращения и подачи инструмента. Однако при всех прочих равных условиях величина подачи оказывает влияние на скорость резания при ее выборе именно через толщину среза, т.е. по мере удаления режущего элемента от оси симметрии по дуге контакта при соответствующем уменьшении толщины среза, а также по всей дуге холостого хода cKopocTb его вращения может возрастать.

Поставленная цель достигается тем, что торцовая фреэа, содержащая обод для крепления режущего элемента и ступицу дпя крепления фрезы на оправке или шпинделе станка, имеет корпус без жесткой связи между ободом и ступицей. Однако обод в месте расположения на нем режущего элемента соединен со ступицей для передачи крутящего момента спиральной пружиной или тросом, причем внутренний радиус обода больше наружного радиуса ступицы более чем иа величину эксцентриситета между ними, при этом эксцентричное смещение обеспечивает регулируемый копир, закрепляемый на шпиндельной бабке, а осевую нагрузку воспринимает упорный подшипник.

Радиальная нагрузка от обода передается ие на шпиндель через ступицу, а через упорное кольцо обода, контактирующее с копиром, на шпиндельную бабку. В предлагаемой фрезе зазор между внутренним диаметром обода и наружным диаметром

55 ступицы позволяет смещать их эксцентрично друг относительно друга посредством копира, что приводит к эксцентриситету между осью вращения шпинделя станка (ступицы) и осью вращения режущего элемента (обода). Ф реза позволяет существенно в рамках двойной величины эксцентриситета плавно изменять радиус вращения (резания) режущего элемента, а за счет эффекта наматывания и сматывания пружины или троса на наружном диаметре ступицы плавно изменять частоту вращения режущего элемента (обода) в рамках каждого оборота при постоянной частоте вращения ступицы.

На фиг. 1 схематически изображена фреэа; на фиг. 2-.сечение А-А на фиг. 1; на фиг, 3 — схема фрезерования с эксцентриситетом, направленным в сторону подачи; на фиг, 4 — схема фрезерования с эксцентриситетом, направленным в сторону, противоположную подаче; на фиг. 5 — схема фрезерования с эксцентриситетом, направленным перпендикулярно подаче в сторону захода режущего элемента в зону резания: на фиг, 6 — схема фрезерования с эксцентриситетом, направленным перпендиулярно подаче в сторону выхода режущего элемента из эоны резания; на фиг. 7 — схема фрезерования по фиг. 3 при расположении режущего элемента в условно нулевой точке на максимальном радиусе; на фиг. 8 — схема фреэерования по фиг. 3 при повороте режущего элемента относительно центра вращения на угол 45О; на фиг. 9 — схема фрезерования по фиг. 3 при повороте режущего элемента на угол 180 (минимальный радиус); на фиг. 10- схема фрезерования по фиг. 3 при повороте режущего элемента на угол 240О.

Торцовая фреэа (фиг. 1 и 2) содержит корпус без жесткой связи между ступицей 1, которая крепится на оправке 2. и ободом 3, В пазе 4 обода 3 установлена и закреплена, например клином. державка 5 с режущим элементом 6. Ступица 1 имеет кольцевой выступ 7, который совместно с верхним 8 и нижним 9 упорными кольцами из антифрикциоиного материала, эакрепляемыми на ободе 3, составляют двусторонний упорный подшипник скольжения. воспринимающий осевую нагрузку. При этом наружный радиус кольцевого выступа 7 ступицы 1 меньше внутреннего радиуса соответствующей ему проточки в ободе 3 на величину эксцентриситета, а внутренний радиус верхнего 8 и нижнего 9 упорных колец больше наружного радиуса соответствующих им проточек в ступице I также на величину эксцентриситета. Крутящий момент от ступицы 1 к ободу 3

1726163 передает гибкое звено 10 (например, спи- венным смещениям вдоль их осей упоров ральная пружина или трос), размещаемое в 16, нижней части фрезы, Гибкое звено 10 кре- Перед началом работы по существуюпится одним концом к кольцевому выступу щей технологии в паз 4 обода 3 устанавли11 ступицы 1, а другим — к внутренней части 5 вается и крепится державка 5 с режущим обода 3 в месте расположения державки 5 с элементом 6, после чего фреза насаживаетрежущим элементом 6. ся ступицей 1 на оправку 2, крепится болтаКопир 12 устанавливается соосно ми к ступице 1 и закрепляется крышкой 18. шпинделю станка и крепится к шпиндель- Затем копир в сборе 12 крепится к шпинной бабке 13. Взаимодействие фрезы и ко- 10 дельной бабке 13 соосно со шпинделем пира 12 осуществляется через систему из станка, при этом упоры 16 смещают в ближчетырехупоров; Регулируемыеупорысколь- нее к оси шпинделя положение. Потом выжения располагаются попарно вдоль взаим- водят шпиндель из шпиндельной бабки 13 но перпендикулярных осей, проходящих так, чтобы торец шпинделя выступал за упочерез центр вращения шпинделя, и состоят 15 ры 16 копира 12. Теперь фреза с оправкой 2 из корпуса 14, винта 15, установленного в крепится к шпинделю, а шпиндель возврэкорпусе 14 .с возможностью вращения, и щают в шпиндельную бабку 13 таким обранепосредственно упора 16, выполненного зом, чтобы между упорами 16 и упорным из антифрикционного материала и установ- кольцом 17 фрезы в радиальном направлеленного на винте 15 с возможностью пере- 20 нии был установлен гарантированный конмещения .вдоль его оси. Упоры 16 такт, а в осевом направлении — зазор в 1,5-2 непосредственно контактируют с упорным мм. Вращая винты 15, производят эксценткольцом 17, закрепленным на верхнем тор- ричное смещение обода 3 относительно стуце обода 3. пицы 1 в выбранном направлении.

С.целью защиты гибкого звена 10 и дву- 25 Направление смещения и величину эксценстороннего упорного подшипника от попа- триситета выбирают в зависимости от обрадания стружки на нижнем. торце обода 3 батываемогоматериалаиусловийврезэния крепится крышка 18, и выхода режущего элемента торцовой фреСборка фрезы осуществляется следую- зы в зоне резания и назначаются технолощим образом. Внутри обода 3 крепится вер- 30 гом. хнее опорное кольцо 8, Затем в отверстие Торцовая фреза работает следующим кольца 8 вводится верхняя часть ступицы 1 образом, до упора кольцевого выступа 7 в торец коль- Установив определенную глубину резаца 8. После этого внутри обода 3 крепится ния, включают вращение шпинделя станка, нижнее опорное кольцо 9, образуя таким 35 Крутящий моментотшпинделястанкачерез образом двусторонний упорный подшип- оправку 2 передается ступице 1, которая ник, препятствующий осевому смещению посредством гибкого звена 10 приводит во ступицы 1 относительно обода 3, но позво- вращение обод 3. Натяжение спиральной ляющий осуществлять их относительное пружины или троса 10 между ступицей 1 и эксцентричное смещение, Теперь в нижней 40 ободом 3 в процессе холостого вращения части фрезы устанавливают спиральную осуществляется с помощью инерционных пружину 10, прикрепив ее одним концом к сил вращения обода 3. Затем включают подкольцевому выступу 11 ступицы 1, а другим ачу и торцовая фреза, поступательно пере— к внутренней части обода 3. Закрепив на мещаясь, начинает производить съем верхнем торце обода 3 упорное кольцо 17, 45 металла с помощью режущих элементов 6. получаем сборную конструкцию корпуса Помере вхождения взонурезания происхофрезы, не требующую дополнительной дит увеличение натяжения спиральной прусборки и разборки при дальнейшей эксплу- жины 10. При этом напряжение в атации на станках. Копир 12 также имеет спиральной пружине не должно превышать сборную конструкцию. К его корпусу с по- 50 критического. мощью болтовых соединений или сваркой Таким образом, предлагаемая фреза по крепятся попарновдольвзаимноперпенди- сравнению с известной в режиме летучки кулярных осей корпуса четырех упоров 14. более технологична в изготовлении, не преСквозь одно из осевых отверстий в каждом терпевает особых изменений в плане подгокорпусе упора 14 вводятся соответственно 55 товки к работе и сервисного обслуживания. винты 15, которые по ходу движения ввин- а также имеет расширенные функциональчиваются в упоры 16 и фиксируются втулка- ные возможности. ми. В таком состоянии индивидуальное Основные схемы обработки в зависимовращение винтов 15 приводит к соответст- сти от направления эксцентриситета представлены на.фиг. 3 — 6. Возможны варианты

1726163 выбора направления эксцентриситета и под углом к осям симметрии фрезы, Для случая симметричного фрезерования плоскости шириной В наиболее полно отвечает поставленной цели схема, представленная на фиг, 3. Центр вращения 01 ступицы 1 смещен относительно геометрического центра

0 обода 2 на величину эксцентриситета е.

Вращение к ободу 2 совместно с режущим элементом 3 с частотой и передается гибким звеном 4 от ступицы 1. Причем при прохождении режущего элемента 3 вдоль дуги контакта PKF в силу наличия эксцентриситета е имеет место плавное изменение радиуса резания В«ь что в условиях постоянной частоты вращения ступицы 1 приводит к соответствующему изменению окружной Vz и радиальной VI составляющих скорости резания Vz, При этом, если величина радиальной составляющей VI скорости резания изменяется только в зависимости от увеличения или уменьше-. ния радиуса резания R«< на рассматриваемом участке траектории вращения, то величина окружной составляющей Vz скорости резания изменяется как в зависимости от увеличения или уменьшения радиуса резания Й«ь так и за счет изменения частоты вращения п обода 2 совместно с режущим элементом 3 в силу HGKQTopol 0 наматывания и разматывания гибкого элемента 4 на наружном диаметре ступицы 1.

Данный эффект можно проследить по фиг.

7 — 10, где видно, что по мере поворота ступицы 1 (шпинделя) на угол р до величины

180 длина наматываемого участка ВС пружины 4 увеличивается, а свободного участка

А — уменьшается. Это приводит к соответствующему отставанию обода 2, что выражается в уменьшении частоты вращения ll.

При дальнейшем повороте угла р от 180 до 360 наблюдается прямо противополож5 ный эффект.

Таким образом, реализация схемь фрезерования по фиг. 3 позволяет получить минимальную суммарную скорость резания Ч в зоне сьема максимальной толщик

10 ны среза (точка К) и увеличивать эту скорость до двух и более раз по мере уменьшения толщины среза (удаление от точки К в обоих направлениях), что приводит к увеличению минутной подачи инструмента при

15 неизменной величине подачи на один оборот фрезы. Как следствие, производительность фрезерования также возрастает в два раза.

Формула изобретения

20 Торцовая фреза, содержащая обод для крепления режущего элемента и ступицу, предназначенную для крепления фрезы на шпинделе станка, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительно25 сти фрезерования путем плавного увеличения скорости резания по мере уменьшения толщины среза по дуге контакта и плавного увеличения скорости вращения режущего элемента на участке холостого хода фреза

30 снабжена расположенным между ободом и ступицей и закрепленным на ободе в месте расположения режущего элемента гибким звеном и упорным подшипником и регулируемым копиром, предназначенным для за35 крепления на шпиндельной бабке станка и для взаимодействия с ободом, при этом внутренний радиус обода выполнен больше наружного радиуса. ступицы.

1726163

75 1б Й

1726163

4 »

4 3

1726163

Составитель В. Гузь

Техред М.Моргентал

Корректор В.БУгРенкова

Редактор Э. Слиган

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1232 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва,Ж-35, Раушская наб„ 4/5