RU2820615C1 - Assembled cylindrical cutter - Google Patents

Abstract

FIELD: metal working.

SUBSTANCE: invention relates to metal working and can be used in designing assembled cylindrical cutters used for machining hard-to-machine materials. Cutter contains a body, in which there installed are tangential replaceable cutting plates with positive axial and radial front angles, located axially opposite screw groups with tangential and axial displacement along screw lines. In each screw group replaceable cutting plates are made in the right or left version depending on the direction of the screw line and are installed based on the condition of providing mutual compensation of axial components of cutting forces, division of the cut layer according to the generator scheme of cutting and free removal of fragmented chips from the cutting zone. Helical line elevation angle is selected so that the axial displacement of the adjacent replaceable cutting plates is not more than 90% of the thickness of the replaceable cutting plate, and angular displacement of one turn of screw line relative to another is not more than one angular pitch of replaceable cutting plates in screw group.

EFFECT: reduced deformation of the process system.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к металлообработке, а именно к сборному металлорежущему инструменту с механическим креплением режущих пластин, и может быть использовано при конструировании сборных цилиндрических фрез, в частности – для обработки труднообрабатываемых материалов.The invention relates to metalworking, namely to prefabricated metal-cutting tools with mechanical fastening of cutting inserts, and can be used in the design of prefabricated cylindrical cutters, in particular for processing difficult-to-cut materials.

Известна фреза торцово-цилиндрическая (патент № RU 150192, опубликован 10.02.2015), содержащая цилиндрическую рабочую часть, в которой выполнено множество гнезд для установки и механического закрепления режущих пластин, причем на цилиндрической части режущие пластины установлены винтовыми группами вдоль наружной поверхности. Однако в такой конструкции режущие пластины установлены в цилиндрическом корпусе радиально по винтовым линиям (как минимум двум) одного направления и с относительно большим углом подъема, что предусматривает одновременное участие нескольких режущих пластин в процессе резания, тем самым обуславливая большое значение суммарной силы резания. При этом одно направление винтовых линий не позволяет взаимно компенсировать осевые составляющие сил резания для режущих пластин одного, либо левого, либо правого исполнения. A cylindrical end mill is known (patent No. RU 150192, published 02/10/2015), containing a cylindrical working part in which there are many slots for installation and mechanical fastening of cutting plates, and on the cylindrical part the cutting plates are installed in screw groups along the outer surface. However, in this design, the cutting inserts are installed in a cylindrical body radially along helical lines (at least two) of the same direction and with a relatively large elevation angle, which provides for the simultaneous participation of several cutting inserts in the cutting process, thereby determining a large value of the total cutting force. In this case, one direction of the helical lines does not allow mutual compensation of the axial components of the cutting forces for cutting inserts of the same type, either left-handed or right-handed.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату (прототипом) является сборная фреза (патент № RU 2311993, опубликован 10.12.2007), содержащая ряд дисковых модулей, насаженных на втулку с взаимным поворотом, что обеспечивает размещение механических закрепленных на каждом диске режущих пластин по винтовой линии с целью обеспечения минимальной неравномерности фрезерования. Однако, в заявленной конструкции режущие пластины установлены радиально на цилиндрических поверхностях дисковых модулей, что ограничивает возможность регулировки угла наклона режущей кромки, а, следовательно, и управление соотношением между значениями осевой и радиальной составляющими сил резания. Кроме того, так как каждый последующий дисковый модуль установлен с поворотом вокруг центра в одном направлении на угол относительно предыдущего дискового модуля с формированием сменными многогранными пластинами технологической винтовой линии с углом наклона 45 градусов, в силу одновременного участия многих режущих пластин в контакте с обрабатываемым изделием и отсутствие взаимной компенсации осевой составляющей силы резания, не обеспечивается эффективное снижение суммарной силы резания, а также – свободный сход стружки. Существенным недостатком такой фрезы также является выполнение ее корпусной части в виде совокупности дисковых модулей, насаживаемых с зазором на втулку, которая в свою очередь также с зазором одевается на оправку, устанавливаемую в шпиндель станка. Это существенно снижает радиальную жесткость фрезы и точность положения режущих пластин относительно оси вращения шпинделя, не позволяет использовать высокоскоростные режимы обработки без трудоемкой и сложной балансировки. The closest to the proposed invention in terms of technical essence and achieved technical result (prototype) is a prefabricated milling cutter (patent No. RU 2311993, published on December 10, 2007), containing a number of disk modules mounted on a sleeve with mutual rotation, which ensures the placement of mechanical ones mounted on each disk cutting inserts along a helical line in order to ensure minimal milling unevenness. However, in the claimed design, the cutting plates are installed radially on the cylindrical surfaces of the disk modules, which limits the ability to adjust the angle of inclination of the cutting edge, and, consequently, control the ratio between the values of the axial and radial components of the cutting forces. In addition, since each subsequent disk module is installed with a rotation around the center in one direction at an angle relative to the previous disk module with the formation of a technological helix with replaceable polyhedral plates with an inclination angle of 45 degrees, due to the simultaneous participation of many cutting plates in contact with the workpiece and the absence of mutual compensation of the axial component of the cutting force, the effective reduction of the total cutting force, as well as the free flow of chips, is not ensured. A significant disadvantage of such a cutter is also that its body part is made in the form of a set of disk modules mounted with a gap on the sleeve, which in turn is also fitted with a gap on a mandrel installed in the machine spindle. This significantly reduces the radial rigidity of the cutter and the accuracy of the position of the cutting inserts relative to the axis of rotation of the spindle, and does not allow the use of high-speed processing modes without labor-intensive and complex balancing.

Задачей и техническим результатом заявляемого изобретения является обеспечение деления припуска и взаимная компенсация осевых составляющих усилий резания от отдельных режущих элементов, что приводит к снижению суммарного значения сил резания, и, как следствие, уменьшению деформаций технологической системы.The objective and technical result of the claimed invention is to ensure division of the allowance and mutual compensation of the axial components of cutting forces from individual cutting elements, which leads to a decrease in the total value of cutting forces, and, as a consequence, a decrease in deformations of the technological system.

Технический результат достигается тем, что предлагаемая фреза содержит корпус, в котором установлены тангенциальные сменные режущие пластины, выполненные с положительными осевыми и радиальными передними углами, причем сменные режущие пластины установлены аксиально встречными винтовыми группами с тангенциальным и осевым смещением по винтовым линиям, при этом в каждой винтовой группе сменные режущие пластины выполнены в правом или левом исполнении в зависимости от направления винтовой линии и установлены из условия обеспечения взаимной компенсации осевых составляющих усилий резания, деления срезаемого слоя по генераторной схеме резания и свободного отвода фрагментированной стружки из зоны резания, при этом величина угла подъёма винтовой линии выбрана так, чтобы аксиальное смещение соседних сменных режущих пластин составляло не более чем 90% от толщины сменной режущей пластины, а угловое смещение одного витка винтовой линии относительно другого – не более одного углового шага сменных режущих пластин в винтовой группе.The technical result is achieved by the fact that the proposed cutter contains a housing in which tangential replaceable cutting inserts are installed, made with positive axial and radial rake angles, and the replaceable cutting inserts are installed in axially opposing screw groups with tangential and axial displacement along the screw lines, and in each screw group, replaceable cutting inserts are made in the right or left version depending on the direction of the helix and are installed in order to ensure mutual compensation of the axial components of the cutting forces, division of the cut layer according to the generator cutting circuit and free removal of fragmented chips from the cutting zone, while the value of the helix angle The helix line is selected so that the axial displacement of adjacent replaceable cutting inserts is no more than 90% of the thickness of the replaceable cutting insert, and the angular displacement of one turn of the helix relative to the other is no more than one angular step of the replaceable cutting inserts in the screw group.

Таким образом, при сохранении площади поперечного сечения срезаемого слоя суммарное усилие резания существенно снижается, мелкая фрагментированная стружка легко удаляется из зоны резания, создаются предпосылки для повышения скорости резания и подачи при ограниченной мощности используемого оборудования. Thus, while maintaining the cross-sectional area of the cut layer, the total cutting force is significantly reduced, small fragmented chips are easily removed from the cutting zone, and prerequisites are created for increasing the cutting speed and feed rate with limited power of the equipment used.

Изобретение поясняется графическим изображением.The invention is illustrated graphically.

На фиг. 1 представлен общий вид сборной цилиндрической фрезы. Сборная цилиндрическая фреза содержит корпус 1, в котором с помощью винтов 2 непосредственно, или с помощью подкладных пластин 3, установлены встречными винтовыми группами (винтовые линии 4 и 5 показывают положение вершин режущих пластин в группах) тангенциальные режущие пластины 6. Режущие пластины конструктивно выполнены с положительными радиальными и осевыми передними углами. При этом величины углов подъёма винтовых линий определяются так, чтобы аксиальное смещение соседних режущих пластин составляло не более, чем 90% от толщины сменной пластины, а угловое смещение одного витка винтовой линии относительно другого – не более одного углового шага пластин в группе.In fig. Figure 1 shows a general view of the assembled cylindrical cutter. The prefabricated cylindrical cutter contains a body 1, in which, using screws 2 directly, or with the help of shim plates 3, tangential cutting plates 6 are installed in counter screw groups (helical lines 4 and 5 show the position of the tops of the cutting plates in the groups). positive radial and axial rake angles. In this case, the values of the helix angles are determined so that the axial displacement of adjacent cutting plates is no more than 90% of the thickness of the replacement plate, and the angular displacement of one turn of the helix relative to the other is no more than one angular pitch of the plates in the group.

Таким образом, заявленная совокупность существенных признаков, отраженная в формуле изобретения, обеспечивает получение заявленного технического результата – деление припуска и взаимную компенсацию осевых составляющих усилий резания от отдельных режущих элементов, что приводит к снижению суммарного значения сил резания.Thus, the declared set of essential features reflected in the claims of the invention ensures the achievement of the declared technical result - division of the allowance and mutual compensation of the axial components of the cutting forces from individual cutting elements, which leads to a decrease in the total value of the cutting forces.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в формуле признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, неизвестной на дату приоритета из уровня техники и достаточной для получения требуемого технического результата.Analysis of the claimed technical solution for compliance with the conditions of patentability showed that the features specified in the formula are essential and interconnected to form a stable set of necessary features, unknown at the priority date from the prior art and sufficient to obtain the required technical result.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении, при использовании заявленного технического решения, следующей совокупности условий:Thus, the above information indicates the fulfillment, when using the claimed technical solution, of the following set of conditions:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, предназначен для механической обработки фрезерованием кромок под сварку за счет использования тангенциальной установки сменных режущих пластин с положительными осевыми и радиальными передними углами аксиально встречными винтовыми группами, благодаря чему осевые составляющие усилий резания взаимно уравновешиваются, а тангенциальное и осевое смещение пластин по винтовым линиям обеспечивает снижение усилий резания за счет деления припуска и свободный отвод фрагментированной стружки из зоны резания;- an object embodying the claimed technical solution is intended for mechanical processing by milling edges for welding through the use of tangential installation of replaceable cutting inserts with positive axial and radial rake angles in axially opposing screw groups, due to which the axial components of the cutting forces are mutually balanced, and the tangential and axial displacement plates along helical lines ensure a reduction in cutting forces due to division of the allowance and free removal of fragmented chips from the cutting zone;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в формуле, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;- for the declared object in the form as it is characterized in the formula, the possibility of its implementation has been confirmed using the means and methods described above in the application or known from the prior art at the priority date;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.- an object that embodies the declared technical solution, when implemented, is capable of achieving the technical result envisaged by the applicant.

Следовательно, по мнению заявителя, заявленный объект соответствует критериям патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.Consequently, in the opinion of the applicant, the claimed object meets the patentability criteria of “novelty”, “inventive step” and “industrial applicability” under current legislation.

Claims (1)

Фреза сборная цилиндрическая, содержащая корпус, в котором установлены тангенциальные сменные режущие пластины, выполненные с положительными осевыми и радиальными передними углами, отличающаяся тем, что сменные режущие пластины установлены аксиально встречными винтовыми группами с тангенциальным и осевым смещением по винтовым линиям, причем в каждой винтовой группе сменные режущие пластины выполнены в правом или левом исполнении в зависимости от направления винтовой линии и установлены из условия обеспечения взаимной компенсации осевых составляющих усилий резания, деления срезаемого слоя по генераторной схеме резания и свободного отвода фрагментированной стружки из зоны резания, при этом величина угла подъёма винтовой линии выбрана так, чтобы аксиальное смещение соседних сменных режущих пластин составляло не более чем 90% от толщины сменной режущей пластины, а угловое смещение одного витка винтовой линии относительно другого – не более одного углового шага сменных режущих пластин в винтовой группе.A prefabricated cylindrical cutter containing a housing in which tangential replaceable cutting inserts are installed, made with positive axial and radial rake angles, characterized in that the replaceable cutting inserts are installed in axially opposing screw groups with tangential and axial displacement along the screw lines, and in each screw group replaceable cutting inserts are made in the right or left version depending on the direction of the helix and are installed in order to ensure mutual compensation of the axial components of the cutting forces, division of the cut layer according to the generator cutting circuit and free removal of fragmented chips from the cutting zone, while the value of the helix elevation angle is chosen so that the axial displacement of adjacent replaceable cutting inserts is no more than 90% of the thickness of the replaceable cutting insert, and the angular displacement of one turn of the helix relative to the other is no more than one angular step of the replaceable cutting inserts in the screw group.