Різальний інструмент

Різальний інструмент, що містить корпус, в отворах якого встановлені циліндричні різальні вставки з центральними отворами, що закріплені за допомогою гвинтів, установлених у нарізних отворах корпуса, перпендикулярних осям отворів під різальні вставки, при цьому центральні отвори в різальних вставках виконані діаметром, який відрізняє ться тим, що на бічних поверхня х різальних вставок виконані одна або дві паралельні плоскі лиски і діаметр центрального отвору різальних вставок визначений такою залежністю: 36304 кріплення вставки. Якщо ж на вставці виконати одну лиску (або дві паралельні, як описано у аналога) для збільшення площі контакту пари "вставка-гвинт" (контакт по площині), то розрахункове значення діаметра центрального отвору вставки виявиться завищеним і призведе до зниження міцності державки вставки, що також знижує надійність вузла кріплення вставки. Крім того, наявність лиски на вставці з боку, протилежного кріпильним гвинтам, веде до зміни розміру зазору d щодо розрахункового. В основу винаходу поставлена задача удосконалення різального інструмента шляхом підвищення надійності кріплення різальної вставки в корпусі при одночасному зберіганні характеристик міцності усього вузла кріплення вставки. Поставлена задача вирішується тим, що в різальному інструменті, що містить корпус, в отворах якого установлені циліндричні різальні вставки з центральними отворами, що закріплені за допомогою гвинтів, встановлених у різьбових отворах корпуса, перпендикулярних осям отворів під різальні вставки, при цьому центральні отвори в різальних вставках виконані діаметром, згідно з винаходом, на бічних поверхнях різальних вставок виконані одна або дві паралельні плоскі лиски і діаметр центрального отвору різальних вставок визначений такою залежністю: вищити надійність вузла кріплення вставки, оскільки при цьому враховується можливість виконання на бічних поверхнях вставки плоских лисок (однієї або двох паралельних), для збільшення площі контакту пар "вставка-гвинт" та "вставка-установочний отвір". При цьому зберігаються характеристики міцності вузла кріплення вставки, оскільки діаметр центрального отвору виконаний з урахуванням наявності лиски (або лисок) на вставці, тобто товщина тіла вставки в місці виконання лиски буде достатньою, щоб не відбулося руйнування вставки від сил закріплення або сил різання. Суть винаходу пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 показаний розріз вузла кріплення вставки в різальному інструменті, на фіг. 2 - один із варіантів перерізу А-А на фіг. 1 (вставка - з однією лискою висотою hл при нульовому зусиллі закріплення вставки гвинтами), на фіг. 3 - інший можливий варіант перерізу А-А на фіг. 1 (вставка - із двома лисками висотою hл і hл') при нульовому зусиллі закріплення вставки гвинтами, на фіг. 4 - схема визначення розміру зазору d при відсутності на вставці лиски висотою hл, на фіг. 5 - схема визначена розміру зазору d при наявності на вставці лиски висотою hл. На кресленнях використані такі позначення: Р3 - сила закріплення; PZ - складова сили різання; d0 - діаметр центрального отвору різальної вставки ; D - діаметр отвору у корпусі інструмента; d/2 - половина розміру зазору d між різальною вставкою і отвором корпуса в осьовій площині вставки, перпендикулярної осям різьбових отворів корпуса ; b - довжина центрального отвору різальної вставки; hл - висота лиски, що контактує з корпусом інструмента; hл' - висота лиски, що контактує з кріпильними гвинтами ; h - висота лиски (якщо на вставці виконана тільки одна лиска) або висота найбільшої з двох паралельних лисок hл і hл' (якщо на вставці виконані дві паралельні лиски); О1 - центр кола діаметром d; О2 - центр кола діаметром D; М, К, С2 - точки, що належать колу діаметром D; N, L, С1 - точки, що належать колу діаметром d; С, F, G - точки, що належать одночасно двом колам діаметрами D і d; Е - точка, що лежить на середині відрізка |FG|. Різальний інструмент виконаний таким чином. Він містить корпус 1, у циліндричних отворах 2 якого встановлені різальні вставки 3 із центральними отворами 4. Кожна вставка закріплена гвинтами 5 і 6, що встановлені в різьбових отворах корпуса 1, перпендикулярних осям отворів 2. Коли значення зусилля закріплення вставки дорівнює нулю (Р3=0), між зовнішньою поверхнею вставки 3 і поверхнею отвору 2 корпуса 1 інструмента в напрямку дії складової сили різання PZ існує зазор d/2 (див. фіг. 1, фіг. 2), що після закріплення вставки 3 гвинтами 5, 6 вибирається (d/2=0) за рахунок пружної деформації вставки 3 під дією сили закріплення Р3. Розміри сумарного зазору d при цьому визначаються за схемою, зображеною на фіг. 4: æ P ö d0 = (d - 2h )ç 1 - 18 3 3 ÷ , ç bd E ÷ è ø а величина d, що входить до цієї залежності, визначена із співвідношення: é æ ù ö d = 2 ê0,5ç D - D 2 - 4hл (d - hл ) ÷ + 0,5d - hл ú × ø ë è û é æ öù 2 êD - 0,5d + hл - 0,5çD - D - 4hл (d - hл ) ÷ú - d è øû ë де d0 - діаметр центрального отвору різальної вставки; d - зовнішній діаметр різальної вставки; h - висота лиски або висота найбільшої з двох паралельних лисок, якщо лисок виконано дві; РЗ - значення зусилля закріплення різальної вставки; b - довжина центрального отвору різальної вставки; Е - модуль пружності матеріалу різальної вставки; d - величина зазору між різальною вставкою й отвором корпуса в осьовій площині вставки, перпендикулярній осям нарізних отворів корпуса; D - діаметр отвору в корпусі інструмента; hл - висота лиски, що контактує з корпусом інструмента. Виконання різального інструмента в сукупності з усіма суповими ознаками, включаючи відмінні, де діаметр центрального отвору різальних вставок визначають відповідно до виразу, отриманому експериментально-аналітичним шляхом, дозволяє здійснити пружну деформацію вставки від дії сили закріплення в межах зазору між вставкою і поверхнею отвору корпуса інструмента, дозволяє забезпечити контакт без зазору поверхні вставки з поверхнею отвору корпуса в напрямку дії головної складової сили різання Рz, а також дозволяє під 2 36304 d = d d + = MK - NL = MK - d 2 2 тонким, що може збільшити можливість руйнування тіла вставки 3 при її закріпленні, тобто знижується міцність вставки 3 і відповідно надійність її закріплення. Тому при визначенні розрахункового діаметра центрального отвору 4 вставки 3 по відомій залежності, описаній у прототипі, необхідно враховувати наявність такої ділянки з висотою h (див. фіг. 2), причому якщо лисок виконано дві (див. фіг. 3), то необхідно враховувати висоту найбільш високої лиски (наприклад, якщо hл>hл', то значенням h, що враховується, буде розмір h=hл). Тоді умовним розрахунковим діаметром вставки 3 буде виступати діаметр, зменшений на розмір подвоєної висоти h, тобто розміром (d-2h), що на фіг. 2 і фіг. 3 показаний пунктирною лінією. При цьому діаметр центрального отвору 4 буде визначений із співвідношення: (1) Із сектора МКС кола О2 маємо відповідно до [1] розмір хорди: ( ) MK = 2 O1C × 2 O 2 C - O1C = 2 dæ dö ç D - ÷ = d(2D - d) 2è 2ø (2) Тоді із (1) находимо d = d(2D - d) - d (3) Отримана залежність (3) відповідає залежності для визначення розміру d, описаній у прототипі, проте неважко визначити, що залежність (3) є лише частковим випадком більш загального випадку, коли на вставці 3 може бути виконана лиска з боку контакту з корпусом 1 інструмента висотою hл (див. фіг. 5). Дійсно, використовуючи залежності згідно з [1], маємо для сектора МКС 2 кола O2 розмір хорди |МК|: ( ) ( MK = 2 O1C 2 × 2 O 2 C 2 - O 1C2 = 2 O 1C2 × D - O 1C2 ) æ P ö d0 = (d - 2h )ç 1 - 18 3 3 ÷ , ç bd E ÷ è ø Залежність (10), як і залежність (9), також представляє собою більш загальний випадок (якщо лисок на вставці немає, тобто h=0, то вираз (10) перетворюється у відомий згідно з прототипом). Запропонована конструкція різального інструмента працює таким чином. При виконанні центрального отвору 4 вставки 3 відповідно до співвідношення, що пропонується, в процесі закріплення вставки 3 гвинтами 5 і 6 за рахунок пружної деформації тіла вставки 3 здійснюється контакт поверхні вста вки 3 із поверхнею отвору 2 у корпусі 1 інструмента в напрямку дії складової сили різання Pz. При цьому з'являється можливість виконувати на бічних поверхнях вставки 3 лиски, що збільшують поверхню контакту взаємодіючих пар "вставка-гвинт" і "вставка-установочний отвір", чим підвищується надійність вузла кріплення вставки 3 при зберіганні її міцності. Таким чином визначена нова закономірність при визначенні діаметра центрального отвору різальної вставки, що дозволяє виявити переваги запропонованої конструкції, такі, як: забезпечена надійна робота різального інструмента в реальних умовах виробництва - при роботі з різноманітними оброблюваними матеріалами, при різноманітній жорсткості технологічних систем, при наявності вібрацій, при обробці переривчастих поверхонь (обробка "на удар") тощо. Джерела інформації. 1. Ан урьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х тт. - T. 1. - M.: Ма шиностроение, 1980. - С. 59. (4) При наявності лиски ЕС 1=hл для сектора FGC1 кола О1 маємо розмір хорди |FG|: FG = 2 h л (d - h л ) (5) Відповідно до [1] розмір висоти |ЕС2| дорівнює: 2 EC2 = D 1 æDö 1æ 2 2 ö 4ç ÷ - FG = ç D - D2 - FG ÷ ç ÷ 2 2 è2ø 2è ø З урахуванням (5) маємо: EC 2 = 1æ ö 2 ç D - D - 4hл (d - hл ) ÷ 2è ø (6) d - hл 2 (7) У свою чергу EO1 = C1O1 - EC1 = Тоді з урахуванням (6) і (7) маємо: O1C2 = EC 2 + EO 1 = ( ) 1 d D - D2 - 4hл (d - h л ) + - hл 2 2 (8)І тоді значення d згідно з (1) з ура хуванням (4) і (8) дорівнює: é1æ ù ö d d = 2 ê ç D - D 2 - 4h л (d - hл ) ÷ + - h л ú × ø 2 ë2è û é d 1æ öù 2 êD - + h л - ç D - D - 4h л (d - h л ) ÷ ú - d 2 2è øû ë (9) Якщо вставка 3 не містить лиски ЕС 1=hл (hл=0), то тоді вираз (9) приймає вигляд (3), тобто отримана залежність (9) є більш загальною і вона включає раніше відому залежність (3) як частковий випадок. Оскільки різальна вставка 3 може містити одну (або дві паралельні) лиски, то в місці виконання лиски на вставці 3 переріз тіла вставки стає більш 3 36304 Фіг. 1 Фіг. 2 4 36304 Фіг. 3 Фіг. 4 5 36304 Фіг. 5 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 6