RU2692537C1 - Boring cutter - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy.SUBSTANCE: boring cutter contains a round holder and a head with a cutting plate, which cutting edge is located in a plane of a horizontal axial section of the holder. Cutter is equipped with torsion bar, on first and second end of which there are splines, parallel to its axis, wherein first end of roller has smooth cylindrical band arranged between splines and roller body. Second end of the roller on the end side of the roller has a cylindrical shank with thread. Holder is made with a circular axial cavity, in its first end there is a cylindrical groove, in its second end a bushing with a splined hole is fixed. Torsion roller is installed in cavity of holder, and its cylindrical belt is located in cylindrical recess of cavity, its second end is located in sleeve with splined hole. Head of the cutter is fixed on splines of the first end of the torsion roller, and the roller is fixed in the holder by nuts installed on its threaded shank with a stop on the end of the bushing with the splined hole.EFFECT: reduced vibration, higher quality of machined surface and reduced wear.1 cl, 2 dwg

Description

Предполагаемое изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при растачивании отверстий высокой точности на токарных станках.The alleged invention relates to the field of engineering and can be used when boring holes of high precision on lathes.

В настоящее время, расточные резцы, аналогичные предлагаемому, известны. Так, широко известны расточные резцы, описанные, в частности, на стр. 95 в книге «Проектирование металлорежущих станков и станочных систем: Справочник-учебник. В 3-х т. Т.I: Проектирование станков / А.С. Проников, О.И. Аверьянов, Ю.С. Аполлонов и др. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана: Машиностроение, 1994». Указанные резцы имеют высокую стойкость, позволяют обрабатывать детали с высокой производительностью, однако не дают возможность получать детали с высоким качеством поверхности, поскольку не противостоят вибрациям, которые могут возникнуть в процессе обработки.Currently, boring cutters similar to the one proposed are known. So, the boring cutters are widely known, described, in particular, on p. 95 in the book “Design of machine tools and machine tools: Reference book-textbook. In 3 tons. T.I: Designing machines / A.S. Pronikov, O.I. Averyanov, Yu.S. Apollo et al. - M .: Izd-vo MGTU im. N.E. Baumana: Mechanical Engineering, 1994 ". These cutters have high durability, they allow to process parts with high productivity, however they do not give the possibility to obtain parts with high surface quality, since they do not resist vibrations that may occur during machining.

Вместе с тем, существуют расточные резцы, способные уменьшать последствия вибрации при растачивании отверстий и даже прекращать вибрации. К таким резцам относится расточной резец, описанный в книге «И.С. Амосов, В.А. Скраган. Точность, вибрации и чистота поверхности при токарной обработке – М. – Л.: Машгиз, 1953» на стр. 52. Этот резец, принятый нами за прототип, позволяет вести чистовую обработку отверстий с весьма низкой шероховатостью поверхности, что обеспечивается его повышенной виброгасящей способностью. Такой резец (его называют резцом НРК – резцом с низко расположенной режущей кромкой) состоит из круглой державки и головки с режущей пластиной (она может быть сменной, припаиваемой и даже просто вышлифовываемой в головке инструмента), режущая кромка которой расположена в плоскости горизонтального осевого сечения державки. Расточной резец НРК – разновидность пружинных резцов – резцов с пониженной жесткостью.However, there are boring cutters that can reduce the effects of vibration when boring holes and even stop vibrations. Such cutters include the boring cutter described in the book “I.S. Amosov, V.A. Scragan Accuracy, vibrations and surface cleanliness during turning - M. - L .: Mashgiz, 1953 ”on page 52. This cutter, adopted by us as a prototype, allows for finishing holes with a very low surface roughness, which is ensured by its increased vibration damping ability . Such a cutter (it is called an NRK cutter - a cutter with a low-lying cutting edge) consists of a round holder and a head with a cutting plate (it can be replaceable, soldered, and even simply grinded in the tool head), whose cutting edge is located in the plane of the horizontal axial section of the holder . Boring cutter NRK - a type of spring incisors - incisors with low rigidity.

Принцип работы пружинных резцов состоит в следующем. Когда предварительно обработанную поверхность со следами вибрации обрабатывают начисто, то её волнистость вызывает колебания силы резания. При контакте головки резца с выступами, имеющимися на обрабатываемой поверхности, сила возрастает, головка резца несколько отходит от поверхности и далее срезает более тонкий слой металла. Сила резания уменьшается, резец опять срезает слой такой, как раньше, и всё повторяется. Поскольку колебания головки резца вследствие её инерционности отстают от чередования выступов и впадин на поверхности заготовки, выступы частично или полностью срезаются и вибрации головки резца вскоре уменьшаются или прекращаются совсем. Так работают резцы для наружной обработки точением, но так же всё происходит и при растачивании отверстий. Расточной резец для этого изготавливают таким образом, как указывалось выше: режущую кромку режущей пластины на головке резца располагают ниже, чем обычно, так чтобы она находилась в плоскости горизонтального осевого сечения державки. При работе расточного резца НРК волнистость поверхности отверстия, обработанного предварительно, вызывает возрастание силы резания на вершинах волн поверхности и заставляет головку резца несколько повернуться вниз. Толщина срезаемого слоя металла уменьшается, вертикальная составляющая силы уменьшается головка возвращается в исходное положение, толщина срезаемого слоя возрастает и т.д. Поверхность получается более гладкой, вибрации уменьшаются, а затем исчезают. Но так происходит не всегда. Поворот головки резца вызывает уменьшение толщины срезаемого слоя при условии, что сама державка не испытывает деформации кручения. Если это произойдет, то ось державки может сместиться так, что толщина срезаемого слоя при взаимодействии режущей кромки с выступом на обрабатываемой поверхности может не уменьшиться, а увеличиться, и вибрации не прекратятся. То же самое может произойти, если ось державки изначально установили в неправильное положение. Для того, чтобы требуемый результат работы резца достигался, резец при настройке правильно устанавливают, а державку делают достаточно жесткой, чтобы деформации кручения искажали её настройку незначительно. Как правило, державку для этого делают, как обычно, сплошной, но еще и большего диаметра, чем обычно. Тем не менее, деформации кручения, которые испытывает державка расточного резца НРК, полностью исключить невозможно. Их можно лишь значительно уменьшить. Для того, чтобы их практически совсем ликвидировать, силу, вызывающей скручивание державки, следует сделать ничтожно малой, а еще лучше, от действия этой силы державку вообще разгрузить. А для этого державку расточного резца следует выполнить не сплошной, а иначе, а частности так, как предлагается ниже.The principle of operation of spring cutters is as follows. When a pre-treated surface with traces of vibration is treated completely, its waviness causes fluctuations in cutting force. Upon contact of the tool head with protrusions present on the surface to be machined, the force increases, the tool head moves slightly away from the surface and then cuts off a thinner metal layer. The cutting force is reduced, the cutter again cuts off the same layer as before, and everything repeats. Since the oscillations of the tool head due to its inertia are lagging behind the alternation of protrusions and depressions on the surface of the workpiece, the protrusions partially or completely cut off and the vibrations of the head of the tool soon decrease or stop altogether. This is how the cutters for external turning work work, but it also happens when boring holes. Boring cutter for this purpose is made in the manner indicated above: the cutting edge of the cutting plate on the cutter head is positioned lower than usual so that it lies in the plane of the horizontal axial section of the holder. When the NRK boring cutter is in operation, the waviness of the surface of the hole that has been pretreated causes an increase in cutting force on the tops of the surface waves and causes the cutter head to turn slightly down. The thickness of the metal layer being cut decreases, the vertical component of the force decreases, the head returns to its original position, the thickness of the layer being cut increases, etc. The surface is smoother, the vibrations are reduced, and then disappear. But this is not always the case. Turning the tool head causes a reduction in the thickness of the layer being cut, provided that the holder itself does not experience torsional deformation. If this happens, the axis of the holder may shift so that the thickness of the cutting layer, when the cutting edge interacts with the protrusion on the surface being processed, may not decrease, but increase, and the vibrations will not stop. The same can happen if the holder axis was initially set in the wrong position. In order to achieve the desired result of the cutter, the cutter is set correctly when being adjusted, and the holder is made rigid enough so that the torsional deformations distort its setting slightly. As a rule, the holder for this is done, as usual, solid, but also larger in diameter than usual. However, the torsional deformations experienced by the NK boring tool holder cannot be completely excluded. They can only be significantly reduced. In order to practically eliminate them completely, the force that causes the holder to twist should be made negligibly small, and even better, unload the holder from the action of this force. And for this, the boring tool holder should be made not solid, but differently, but in particular, as suggested below.

Задачей предполагаемого изобретения является повышение виброгасящей способности расточного резца НРК, что должно повысить качество поверхности, обработанной растачиванием (уменьшить её шероховатость и волнистость), а также снизить износ резца, увеличивая период его стойкости.The objective of the proposed invention is to increase the vibration-absorbing ability of the boring cutter NRK, which should improve the quality of the surface treated with boring (reduce its roughness and waviness), as well as reduce the wear of the cutter, increasing the period of its durability.

Технически решение поставленной задачи реализуется за счет того, что расточной резец, состоящий из круглой державки и головки с режущей пластиной, режущая кромка которой расположена в плоскости горизонтального осевого сечения державки, отличается от прототипа тем, что он снабжен торсионным валиком, на первом и втором концах которого выполнены шлицы параллельные его оси, причем первый конец валика имеет гладкий цилиндрический поясок, размещенный между шлицами и телом валика, второй конец валика с торцевой стороны последнего имеет цилиндрический хвостовик с резьбой, державка выполнена с круглой осевой полостью, в её первом конце выполнена цилиндрическая выточка, в её втором конце закреплена втулка с шлицевым отверстием, торсионный валик установлен в полости державки, причем его цилиндрический поясок размещен в цилиндрической выточке полости, его второй конец расположен во втулке со шлицевым отверстием, головка резца закреплена на шлицах первого конца торсионного валика, а валик закреплен в державке гайками, установленными на его резьбовом хвостовике с упором на торец втулки с шлицевым отверстием.Technically, the solution of the problem is realized due to the fact that the boring cutter consisting of a round holder and a head with a cutting plate, the cutting edge of which is located in the plane of the horizontal axial section of the holder, differs from the prototype in that it is equipped with a torsion roller, at the first and second ends which made the slots parallel to its axis, with the first end of the roller has a smooth cylindrical belt located between the slots and the body of the roller, the second end of the roller on the end of the last has a cylin threaded shank, the holder is made with a circular axial cavity, a cylindrical bore is made at its first end, a bushing with a spline hole is fixed at its second end, a torsion roller is installed in the holder’s cavity, and its cylindrical belt is placed in a cylindrical bore of the cavity, its second end located in a sleeve with a slotted hole, the cutter head is fixed on the splines of the first end of the torsion roller, and the roller is fixed in the holder with nuts mounted on its threaded shank with an emphasis on the end bushings with slotted bore.

На фиг. 1 показана конструкция предлагаемого резца, на фиг. 2 – схема его установки при использовании.FIG. 1 shows the construction of the proposed cutter; FIG. 2 - scheme of its installation when using.

Расточной резец состоит из круглой державки 1, и головки 2 с режущей пластиной 3, режущая кромка 4 которой расположена в плоскости горизонтального осевого сечения державки. Он снабжен торсионным валиком 5, на первом 6 и втором 7 концах которого выполнены шлицы, параллельные его оси, причем первый конец 6 валика имеет гладкий цилиндрический поясок 8, размещенный между шлицами и телом валика, второй конец 7 валика с торцевой стороны последнего имеет цилиндрический хвостовик 9 с резьбой, державка выполнена с круглой осевой полостью 10, в её втором конце закреплена втулка 12 с шлицевым отверстием, торсионный валик 5 установлен в полости 10 державки, причем его цилиндрический поясок 8 размещен в цилиндрической выточке 11 полости 10. Второй конец 7 валика 5 размещен во втулке 12 со шлицевым отверстием, головка 2 резца закреплена на шлицах первого конца 6 торсионного валика, а валик закреплен в державке гайками 13, установленными на его резьбовом хвостовике 9 с упором на торец втулки с шлицевым отверстием. Для регулировки силы прижатия головки к торцу державки под гайками 13 размещены тарельчатые пружины 14.The boring tool consists of a round holder 1, and a head 2 with a cutting plate 3, the cutting edge 4 of which is located in the plane of the horizontal axial section of the holder. It is equipped with a torsion roller 5, on the first 6 and second 7 ends of which slots are made parallel to its axis, the first end 6 of the roller has a smooth cylindrical band 8 placed between the slots and the body of the roller, the second end 7 of the roller on the front side of the latter has a cylindrical shank 9 is threaded, the holder is made with a circular axial cavity 10, in its second end a sleeve 12 is fixed with a slotted hole, a torsion roller 5 is installed in the cavity 10 of the holder, and its cylindrical belt 8 is placed in a cylindrical groove 11 p 10. The second end 7 of the roller 5 is placed in the sleeve 12 with a slotted hole, the head 2 of the cutter is fixed on the slots of the first end 6 of the torsion roller, and the roller is fixed in the holder with nuts 13 mounted on its threaded shank 9 with an emphasis on the end of the sleeve with the slotted hole . To adjust the pressing force of the head to the end of the holder, under the nuts 13, there are dished springs 14.

При использовании резца его вводят в отверстие 15, подлежащее растачиванию. Настраивают его положение так, чтобы режущая кромка 4, ось отверстия 15 и ось валика 5 располагались в одной плоскости со смещением «а». При выполнении обработки заготовке с отверстием 15 придают вращательное движение и резец своей головкой 2 (точнее, её режущей пластиной 3) срезает необходимый слой металла. Если из-за волнистости обрабатываемой заготовки сила резания возрастает, головка 2 приопускается вниз и толщина срезаемого слоя 16 уменьшается. Сила резания снижается, головка 2 возвращается в первоначальное положение. Такие её движения способствуют уменьшению волнистости и шероховатости обработанной поверхности и устранению вибрации. При повороте головки 2 деформации кручения обеспечивает торсионный валик 5. На державку 1 нагрузка кручения не передается. В результате державка и ось резца из плоскости первоначальной настройки не смещается и резец работает более эффективно, чем прототип.When using the cutter, it is introduced into the hole 15 to be boring. Adjust its position so that the cutting edge 4, the axis of the hole 15 and the axis of the roller 5 are located in the same plane with an offset "a". When performing processing, the workpiece with a hole 15 is given a rotational motion and the cutter with its head 2 (more precisely, its cutting plate 3) cuts off the necessary metal layer. If, due to the waviness of the workpiece, the cutting force increases, the head 2 is lowered down and the thickness of the cutting layer 16 decreases. Cutting force is reduced, the head 2 returns to its original position. Such movements contribute to reducing the waviness and roughness of the treated surface and eliminate vibration. When turning the head 2, the torsion deformation is provided by the torsion roller 5. On the holder 1, the torsion load is not transmitted. As a result, the holder and the axis of the cutter from the plane of the initial setting is not shifted and the cutter works more efficiently than the prototype.

Техническим результатом предполагаемого изобретения является более эффективное снижение радиальной вибрации резца, повышение качества обработанной поверхности, снижение износа резца и повышение точности обработки.The technical result of the proposed invention is a more effective reduction of the radial vibration of the cutter, improving the quality of the treated surface, reducing the wear of the cutter and improving the accuracy of processing.

Claims (1)

Расточной резец, содержащий круглую державку и головку с режущей пластиной, режущая кромка которой расположена в плоскости горизонтального осевого сечения державки, отличающийся тем, что он снабжен торсионным валиком, на первом и втором конце которого выполнены шлицы, параллельные его оси, причем первый конец валика имеет гладкий цилиндрический поясок, размещенный между шлицами и телом валика, второй конец валика с торцевой стороны последнего имеет цилиндрический хвостовик с резьбой, при этом державка выполнена с круглой осевой полостью, в её первом конце выполнена цилиндрическая выточка, в её втором конце закреплена втулка с шлицевым отверстием, торсионный валик установлен в полости державки, причем его цилиндрический поясок размещен в цилиндрической выточке полости, его второй конец размещен во втулке со шлицевым отверстием, головка резца закреплена на шлицах первого конца торсионного валика, а валик закреплен в державке гайками, установленными на его резьбовом хвостовике с упором на торец втулки с шлицевым отверстием. A boring cutter containing a round holder and a head with a cutting plate, the cutting edge of which is located in the plane of the horizontal axial section of the holder, characterized in that it is provided with a torsion roller, on the first and second end of which there are splines parallel to its axis, the first end of the roller having a smooth cylindrical band located between the splines and the roller body, the second end of the roller on the end side of the latter has a cylindrical shank with a thread, while the holder is made with a circular axial cavity u, in its first end there is a cylindrical bore, in its second end a sleeve with a slotted hole is fixed, a torsion roller is installed in the hollow of the holder, its cylindrical belt placed in a cylindrical groove of the cavity, its second end is placed in the sleeve with a slotted hole, the cutter head on the splines of the first end of the torsion roller, and the roller is fixed in the holder with nuts mounted on its threaded shank with a focus on the end of the sleeve with a slotted hole.

Images