РОТАЦИОННЫЙ РЕЗЕЦ

Название	РОТАЦИОННЫЙ РЕЗЕЦ
Разработчик (Авторы)	Рогов В.А., Рогова А.В., Никифорова Т.В.
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2566245
Дата регистрации	26.03.2014
Правообладатель	федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский университет дружбы народов"
Медаль имени А.Нобеля

Описание изобретения

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для токарной обработки заготовок в виде тел вращения.

Известен резец с непрерывной режущей кромкой по окружности, концентричной оси вращения резца (в кн.: 82 ЦНИИТМАШ.-М.: Машгиз, 1957, с 16-34). Основным недостатком резца является низкое качество обработки заготовок.

Известен инструмент с непрерывной режущей кромкой в виде окружности, концентричной оси вращения инструмента, плоскость режущей кромки которого располагают касательно к обработанной поверхности (Патент РФ №2119408, B23B 1/00, 1998 г.). Инструмент предназначен для черновой обработки заготовок и не обеспечивает высокую точность и качество обработки.

Известен ротационный резец, выполненный в виде многогранного тела, режущая кромка режущей части которого имеет полигональную форму в плоскости, перпендикулярной оси его вращения (Патент РФ №2463130, кл. B23B 27/12, 2012 г.). Инструмент имеет несколько прерывистых участков и не может при работе обеспечить высокую точность и качество обработки.

Известен ротационный резец, содержащий державку, режущую пластину, установленную в державке на оси с возможностью свободного вращения в подшипниках, при этом резец снабжен жестко установленной в державке втулкой, в которой на подшипниках размещена упомянутая ось, один из подшипников является опорным для фланца на рабочей поверхности которого базируется режущая пластина с помощью направленного зажима в виде болта с торцевым буртиком, при этом фланец нижней своей частью опирается на опорный подшипник, а боковые поверхности оси установлены в радиальных подшипниках (JP 2001-025903, B23B 27/10, 30.01.2001, реф. Фиг.).

В известной конструкции режущая пластина не может быть установлена строго по оси вращения, а материал, из которого выполнена ось, и втулка не обладают высокими демпфирующими свойствами.

Известна установка оси ротационного резца на конических подшипниках (US 3515929, B23B 5/16, 02.06.1970, фиг. 1-3). Для правильной ориентации (базирования) оси желательно использовать или комплект из двух конических подшипников, или игольчатый подшипник.

Наиболее близким аналогом является ротационный резец, содержащий державку, режущую пластину, установленную в державке на оси с возможностью вращения в подшипниках (Свидетельство на полезную модель РФ №3232 U1, B23B 47/00, 1996 г.).

Недостатком ротационного резца является его сложная конструкция и малая жесткость, что ведет к большим вибрациям при резании. Конические подшипники должны иметь тонкую регулировку, в противном случае возникают зазор и биение или при перетяжке подшипников - сопротивление вращению. Для гашения вибраций разработано специальное устройство. Режущая пластина устанавливается с зазором на ось и в процессе резания имеет неустойчивое положение, что вызывает биение. Ось вращения режущей пластины может не совпадать с осью вращения оси. Это приводит к волнистости и низкому качеству обрабатываемой поверхности.

Техническим результатом изобретения является повышение качества обработки.

Технический результат достигается тем, что ротационный резец, содержащий державку, режущую пластину, установленную в державке на оси с возможностью свободного вращения в подшипниках, снабжен жестко установленной в державке втулкой, в которой размещена ось на подшипниках, один из которых является опорным для фланца, рабочая поверхность которого выполнена в виде конической чашки, в которой базируется режущая пластина с помощью направленного зажима в виде болта с торцевым буртиком, при этом фланец нижней своей частью опирается на опорный подшипник, а боковые поверхности установлены в радиальных или конических подшипниках, причем ось и втулка выполнены из материала, обладающего высокими демпфирующими способностями.

Технический результат достигается также тем, что угол конуса чашки составляет 5-12°.

Технический результат достигается также тем, что боковые поверхности оси установлены в игольчатом подшипнике.

Технический результат достигается за счет того, что вне зависимости от того, какой задний угол имеет режущая пластина, болт с торцевым буртиком ориентирует ее в конической чашке соосно оси, причем верхняя часть пластины является установочной базой (три опорные точки), а боковая поверхность - направляющей базой (две опорные точки). Режущая пластина в процессе работы вращается совместно с осью без биения, что позволяет обрабатывать детали с высоким качеством поверхности, в том числе из наноматериалов. Колебания, возникающие в процессе работы подвижных органов станка, гасятся материалом втулки и оси и не передаются в зону резания.

На рис. 1 представлен общий вид устройства, на рис. 2 - вариант с игольчатым подшипником.

Ротационный резец содержит державку 1, снабженную втулкой 2, в которой на подшипниках 3, 4 и 5 установлена ось 6. В обоих торцах оси 6 выполнены соосные резьбовые отверстия. Втулка 2 установлена жестко в державке 1, например, за счет сил адгезии при клеевом соединении. Ось 6 выполнена с опорным фланцем 7, рабочая поверхность которого выполнена в виде конической чашки 8. В конической чашке 8 базируется при помощи направленного зажима, выполненного в виде болта 9 с торцевым буртиком 10, круглая режущая пластина 11. Ось 6 установлена во втулке 2 с возможностью свободного вращения в подшипниках 3, 4 и 5. Опорный фланец 7 оси 6 нижней своей частью опирается на опорный подшипник 3, а боковые поверхности установлены в радиальных или конических подшипниках 4 и 5. Ось 6 и втулка 2 выполнены из материала, обладающего высокими демпфирующими способностями. Угол конуса чашки 8 составляет 5-12°. Натяг в подшипниках может создаваться при помощи проставочных колец (если есть необходимость) и болта 12. Боковые поверхности оси 6 могут быть установлены в игольчатом подшипнике 13. В качестве материала, обладающего высокими демпфирующими способностями, может быть использован композиционный материал, например синтегран, полимербетон и др.

Устройство работает следующим образом.

Режущая пластина 11 устанавливается в коническую чашку 8. При завертывании направленного зажима в виде болта 9 в резьбовое отверстие оси 6 торцевой буртик 10 ориентирует режущую пластину 11, а конические поверхности чашки 8 центрируют ее так, чтобы она встала соосно оси 6. Болт 9 затягивают и жестко закрепляют режущую пластину 11. В процессе обработки заготовок касательные силы резания заставляют круглую режущую пластину 11 вращаться вокруг своей оси в подшипниках 3, 4 и 5, обеспечивая при этом использование всей длины окружности режущей кромки. Опорный подшипник 3 воспринимает осевые силы резания, а подшипники 4 и 5 - радиальные. Вибрации, возникающие в подвижных органах станка, гасятся материалом втулки 2 и оси 6 и не передаются в зону резания. Резец обеспечивает плавное устойчивое резание без вибраций, что позволяет использовать его для обработки деталей, выполненных из наноматериалов. Ось втулки 2 может располагаться вертикально или под углом для создания заднего угла α и угла наклона режущей кромки λ. Натяг в подшипниках может создаваться при помощи проставочных колец (если есть необходимость) и болта 12. Угол конуса чашки 8 меньше 5° ведет к заклиниванию режущей пластины и сложностям в ее извлечении; угол более 12° снижает точность базирования, что делает положение режущей пластины неопределенным и нестабильным. Игольчатый подшипник обеспечивает высокую точность вращения, надежность и стабильность положения оси в широком диапазоне нагрузок. Наличие направленного зажима позволяет при любой величине заднего угла α режущей пластины 11 (может быть и α=0) обеспечивать положение пластины перпендикулярно оси 6 и соосность их вращения. Форма рабочей поверхности торцевого буртика 10, контактирующей с верхней поверхностью режущей пластины 11, соответствуют друг другу.

Формула изобретения

1. Ротационный резец, содержащий державку, режущую пластину, установленную в державке на оси с возможностью свободного вращения в подшипниках, жестко установленную в державке втулку, в которой на подшипниках размещена упомянутая ось, один из подшипников выполнен опорным для нижней части фланца оси, на рабочей поверхности которого установлена режущая пластина с помощью направленного зажима в виде болта с торцевым буртиком, при этом боковые поверхности оси установлены в подшипниках, отличающийся тем, что рабочая поверхность фланца выполнена в виде конической чашки с углом конуса 5-12°, а ось и втулка выполнены из композиционного материала.

2. Ротационный резец по п.1, отличающийся тем, что подшипники для боковой поверхности оси выполнены в виде радиальных или конических подшипников.

3. Ротационный резец по п.1, отличающийся тем, что боковые поверхности оси установлены в игольчатом подшипнике.

Изобретение "РОТАЦИОННЫЙ РЕЗЕЦ" (Рогов В.А., Рогова А.В., Никифорова Т.В.) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога