Торцевые фрезы с режущими элементами из СТМ с регулируемыми вставками

УДК 621.735.016.2

Гречишников В.А., Исаков А.И.,

Grechishnikov V.A., Isakov A.I.

 

Торцевые фрезы с режущими элементами из СТМ с регулируемыми вставками.

Face milling cutters with cutting elements from super hard materials with adjustable inserts.

 

Режущий инструмент является одним из наиболее важных элементов технологической системы. Расширение его технологических возможностей влияет на производительность и экономическую эффективность производства.

The cutting tool is one of the most important elements of technological system, because the productivity and economic efficiency of manufacture depends on its universality and usage optimality   in the given conditions

Ключевые слова: Фрезы, регулировка, универсальность.

Keywords: milling cutters, adjustment, universality.

 

При обработке высокоточных пазов в деталях различных размеров, возникает необходимость регулировки расположения ножей по диаметру фрезы.

Регулировку расположения ножей по диаметру возможно осуществлять по различным  схемам. В данной работе рассматриваются четыре возможных варианта регулировки.

На рисунке 1 представлена схема регулировки радиального перемещения ножа торцевой фрезы с помощью сменных пластин.

Рис.1 Схема регулировки радиального перемещения ножа торцевой фрезы с помощью сменных пластин

Пластины 2 устанавливаются в прямоугольном  отверстии в корпусе фрезы 1 между  торцевой поверхностью отверстия и  режущей вставкой 3, на которой закреплена режущая пластина. Регулировка осуществляется путем установки пакетов пластин разной толщины в прямоугольное отверстие с обеих сторон относительно режущей вставки 3. Для регулировки необходимо иметь комплект шлифованных пластин. При перемещении режущей вставки необходимо переставить пластину нужного номинала на противоположную сторону режущей вставки относительно оси инструмента.

Базовые и установочные поверхности  приспособлений и инструментов повышенной точности изготавливаются по 5 и 6 квалитетам. Исходя из этого можно назначить допуск плоскостности и прямолинейности пластин в зависимости от их номинальной длины (Таблица 1).

 

Таблица 1. Допуски плоскостности и прямолинейности (ГОСТ 24643-81)

Номинальная длина, мм	Степень точности
	5	6
до 10	1.6	2.5
от 10 до 16	2	3
от 16 до 25	2.5	4
от 25 до 40	3	5
от 40 до 63	4	6
от 63 до 100	5	8

 

При обработке высокоточных прецизионных деталей допуск на размер толщины пластины следует назначать по 5 и 6 квалитету (Таблица 2).

 

Таблица 2. Допуски для размеров до 10мм (по СТ СЭВ 145-75  и СТ СЭВ 177-75)

Номинальные размеры, мм	IT5	IT6
	Допуски, мкм
до 3	0.3	0.5
от 3 до 6	0.4	0.6
от 6 до 10	0.4	0.6
св. 10	0.5	0.8

 

Имея набор пластин разных размеров, можно перекрыть значительный диапазон регулирования величины радиального перемещения ножей фрезы. Увеличение количества элементов участвующих в регулировке, снижает точность регулировки и увеличивает погрешность инструмента, которая скажется на качестве обработки и точности обработанной детали. При набор пластин с размерами: ; ; , величина перемещения составит: .

На рисунке 2 представлена схема регулировки радиального расположения ножа торцевой фрезы с помощью винта. Винт 2, который взаимодействует с резьбой в корпусе фрезы 1 и резьбой в режущей вставке 3. Регулировка осуществляется путем перемещения режущей вставки 3 при вращении винта 2. Основным недостатком данного метода является то, что из-за наличия большого количества крепежных деталей конструкция фрезы имеет пониженную жесткость.

Рис.2 Схема регулировки радиального расположения ножа торцевой фрезы с помощью винта

 

На рисунке 3 представлена схема  регулировки радиального расположения ножа торцевой фрезы с помощью винта 4 и резьбового стержня 2, взаимодействующих с резьбой в корпусе 1, между которыми установлена режущая вставка 3. Регулировка осуществляется путем ввинчивания резьбового стержня 2 в корпус 1 на определенную глубину. Недостатком данного метода является сложность в регулировке, т.к. для ввинчивания резьбового стержня 4 необходимо извлечь режущую вставку.

Рис.3 схема регулировки радиального  размера торцевой фрезы с помощью винта и резьбового стержня

 

В связи с тем, что конструкция  фрезы должна обеспечивать высокоточную регулировку, к резьбам установочных винтов также должны предъявляться  повышенные требования по точности.

Наибольшее распространение получили регулировочные винты с метрической  резьбой ГОСТ 24705-2004, для точной регулировки  используют резьбу точности 4Н и 5Н. Нарезка такой резьбы должна производиться соответствующим инструментом (Таблица 3).

 

Таблица 3. Зависимость точности инструмента от допуска метрической резьбы.

Класс точности метчика
по ISO 2857			по DIN 802				по ГОСТ 16925-71
ISO1	ISO2	ISO3	4H	6H	6G	7G	1	2	3	4
4H	4G	-	4H	4G	-	-	4H	-	-	-
5H	5G	-	5H	5G	-	-	4H5H; 5H	5G	-	-
-	6H	-	-	6G	6G	-	-	5H6H; 6H	6G; 6H	6H
-	-	7H8H	-	-	7H	7H	-	-	7H	7H
-	-	-	-	-	8H	8G	-	-	8H	8H

 

Установочные винты применяются при необходимости зафиксировать взаимное расположение деталей относительно друг друга. Для этого на концах имеют различные выступы или углубления для лучшей фиксации деталей, а также, если имеется необходимость или возможность, изготавливают специальные отверстия под концы установочных винтов.

В соответствии со стандартом (ISO 4753:1999) торцы установочных винтов могут быть: конический конец, плоский конец, цилиндрический конец, засверлённый конец, ступенчатый конец, ступенчатый конец со сферой, ступенчатый конец с конусом.

Наибольшее распространение получили: сферический конец, плоский конец без фаски и плоский конец с фаской Рис.4

Рис.4 Форма торцов установочных винтов

 

        На рисунке 5 представлена схема регулировки радиального перемещения ножа торцевой фрезы с помощью эксцентриковых втулок.

 

Рис.5 Схема регулировки радиального перемещения ножа торцевой фрезы с помощью эксцентриковых втулок

Сборная торце-концевая фреза содержит цилиндрический корпус 1 с расположенными параллельно оси фрезы цилиндрическими отверстиями, в которых размещены эксцентриковые втулки 5, с возможностью поворота вокруг своей оси. В отверстия втулок устанавливаются, выполненные в виде стержней, режущие вставки 2 с возможностью осевого перемещения и поворота вокруг своей оси. В режущих вставках установлены режущие элементы 7 из сверхтвердых материалов.  На режущей вставке 2 выполнена резьба 8, на которую установлена регулировочная гайка 6, взаимодействующая с торцевой поверхностью корпуса фрезы 11, и предназначенная для осевого перемещения режущей вставки и регулировки торцевого биения вершины режущего элемента. Для фиксации стержней с режущими вставками,  на противоположном от головки конце каждой режущей вставки выполнена резьба 9, на которую установлена гайка 3, взаимодействующая с шайбой 4, взаимодействующей с торцевой поверхностью фрезы 10.

При вращении эксцентриковой втулки 5 вокруг своей оси, происходит смещение режущей вставки, этим и достигается возможность регулировки радиального размера фрезы. Величина смещения будет зависеть от угла поворота эксцентриковой втулки и величины эксцентриситета X (Рис.5). Так при повороте втулки на 1° вершина инструмента сместится в радиальном направлении на X/90мм., при повороте втулки на 180° произойдет максимальное смещение.

Рис.5 Схема регулировки

 

Сопрягаемые поверхности резцовой вставки, эксцентриковой втулки, и корпуса фрезы являются установочными, а базовые и установочные поверхности высокоточных приспособлений и инструментов изготавливаются по 5 и 6 квалитетам. При выборе типа посадки наиболее целесообразно обеспечивать переходную посадку, т.к. переходные посадки предназначены для неподвижных, но разъемных соединений деталей и обеспечивают хорошее центрирование соединяемых деталей. Эксцентриковая втулка вращаясь вокруг своей оси обеспечивает смещение резцовой вставки в радиальном направлении, следовательно, посадку корпус – втулка следует задавать в системе вала, например (N7/h5) , а посадку втулка - резцовая вставка в системе отверстия, например (Н6/n5).

Регулировка радиального перемещения ножей торцевой фрезы с помощью эксцентриковых втулок, обеспечивает наибольшую жесткость конструкции, из всех представленных выше, был запатентован ( Патент на полезную модель №88594). Данная конструкция была награждена серебряной медалью Десятого московского салона инноваций и инвестиций за разработку инновационных конструкций инструмента из СТМ, и серебряной медалью Тринадцатого Московского международного салона изобретателей и инновационных технологий «АРХИМЕД - 2010» за разработку «Инновационные конструкции режущих инструментов из сверхтвердых материалов (СТМ)»

 

 

Библиографический список:

1. Патент на полезную модель №88594 «Сборная торце-концевая фреза с режущими элементами из ноноструктурированных сверхтвердых материалов»

2. Романов А.Б., Федоров В.Н., Кузнецов А.И.

Таблицы и альбомы по допускам и  посадкам: Справочное пособие. - СПб.: Политехника, 2005. - 88 с.:ил

3. Блюмберг В.А., Зазерский Е.И. Справочник фрезеровщика. - Л.: Машиностроение, 1984. - 288 с., ил..

 

 

Reference:

 

1. The patent on useful model №88594 «Gathered butt-end mill with cutting elements from nanostructured super hard materials»

2. A.    Romanov, V. Fedorov, A. Kuznetsov. Tables and albums about admissions and landings: the Handbook. - SPb.: Politekhnika, 2005. – p. 88 with illustrations

3. V. Blyumberg, E. Zasersky.  Directory of the milling-machine operator. - L: Mechanical engineering, 1984. p.288  with illustrations

 

 

Гречишников Владимир Андреевич –  д-р техн. наук профессор, заведующий кафедрой «Инструментальная техника и технология формообразования» МГТУ «Станкин»

Исаков Александр Игоревич – аспирант. Тел.: 8-964-796-8012, e-mail: prizrak.86@mail.ru

Grechishnikov Vladimir Andreevich – head of the faculty «Tool technics and technology of shape formaion» MSTU «Stankin» professor, d. sci.

Isakov Aleksandr Igorevich – post graduate. Tel.: 8-964-796-8012, e-mail: prizrak.86@mail.ru