RU176315U1

RU176315U1 - CARBIDE TERMINAL MILL

Info

Publication number: RU176315U1
Application number: RU2016145845U
Authority: RU
Inventors: Борис Яковлевич Мокрицкий; Максим Антонович Подойницын; Александра Сергеевна Верещагина; Павел Алексеевич Саблин
Priority date: 2016-11-22
Filing date: 2016-11-22
Publication date: 2018-01-16

Abstract

Предлагаемое решение относится к области машиностроения, в частности к твердосплавному металлорежущему инструменту, предназначенному для обработки пазов, карманов, углублений в заготовках деталей, выполненных из труднообрабатываемых материалов, а именно для тех концевых фрез, где механическое крепление или крепление режущих пластин пайкой не предусматривается. Техническим результатом заявляемого решения является расширение области применения составной твердосплавной концевой фрезы путем упрощения конструкции сочленения режущей части фрезы и хвостовика, а также повышением ее жесткости за счет выбора материала хвостовика. Это достигается тем, что: 1. Соединение режущей части и хвостовика реализовано призматическим сочленением (пайкой сочленяемых призматических поверхностей). Изготовление призматического сочленения более технологически просто, чем сочленение по конусу в прототипе. 2. Хвостовик выполнен из инструментального материала, жесткость (упругие свойства, физико-механические характеристики) которого выше, чем у материала конструкционной стали, из которой выполнен хвостовик в прототипе. Например, из быстрорежущей инструментальной стали марки Р6М5, либо Р9 или Р18. Например, также из твердого сплава, упругие свойства которого отличаются от того сплава, из которого выполнена режущая часть фрезы, в частности из Т30К4.The proposed solution relates to the field of engineering, in particular to carbide cutting tools designed for processing grooves, pockets, recesses in the workpieces of parts made of hard-to-work materials, namely for those end mills where mechanical fastening or fastening of cutting inserts by soldering is not provided. The technical result of the proposed solution is to expand the scope of the composite carbide end mill by simplifying the design of the articulation of the cutting part of the mill and the shank, as well as increasing its rigidity by selecting the material of the shank. This is achieved by the fact that: 1. The connection of the cutting part and the shank is realized by a prismatic joint (soldering of jointed prismatic surfaces). The manufacture of a prismatic joint is more technologically simple than the conical joint in the prototype. 2. The shank is made of tool material, the rigidity (elastic properties, physico-mechanical characteristics) of which is higher than that of the material of structural steel from which the shank is made in the prototype. For example, from high-speed tool steel grade P6M5, or P9 or P18. For example, also from a hard alloy, the elastic properties of which differ from the alloy from which the cutting part of the cutter is made, in particular from T30K4.

Description

Предлагаемое решение относится к области машиностроения, в частности к твердосплавному металлорежущему инструменту, предназначенному для обработки пазов, карманов, углублений в заготовках деталей, выполненных из труднообрабатываемых материалов, а именно для тех концевых фрез, где механическое крепление или крепление режущих пластин пайкой не предусматривается.The proposed solution relates to the field of engineering, in particular to carbide cutting tools designed for processing grooves, pockets, recesses in the workpieces of parts made of hard-to-work materials, namely for those end mills where mechanical fastening or fastening of cutting inserts by soldering is not provided.

Известно решение [Барсов А.И. Технология инструментального производства. Учебник для машиностроительных техникумов. Издание 4 исправленное и дополненное, М.: Машиностроение, 1975 г. - 272 с.], в котором фреза выполнена составной, а именно режущая часть выполнена из твердого сплава, а хвостовик выполнен из конструкционной стали, обе части между собой соединены по торцу сваркой (допустимо пайкой). Недостатком такой конструкции фрезы является недостаточная надежность места соединения с позиций передачи значительных крутящих моментов при резании.The solution is known [Barsov A.I. Technology of tool production. Textbook for engineering schools. Edition 4, revised and supplemented, M .: Mechanical Engineering, 1975 - 272 pp.], In which the milling cutter is made integral, namely the cutting part is made of hard alloy, and the shank is made of structural steel, both parts are interconnected by welding (permissible soldering). The disadvantage of this design of the cutter is the lack of reliability of the junction from the position of transmission of significant torques when cutting.

Известны также составные концевые твердосплавные фрезы [Патент РФ №154595 на полезную модель «Фреза составная с пояском и шлицем», Патент РФ №154593 на полезную модель «Фреза составная с центрирующим конусом и шлицевым соединением», Патент РФ №154594 на полезную модель «Фреза концевая составная с пояском и крестовым шлицем»], в которых место сочленения твердосплавной режущей части с хвостовиком выполнено в виде сопрягаемых между собой ответных поверхностей, имеющих ориентирующие поверхности (поясок, конус) и поверхности (шлиц, крестовый шлиц) для обеспечения возможности передачи значительных крутящих моментов при резании. Недостатком этих решений является высокая сложность изготовления мест сочленения.Composite end carbide end mills are also known [RF Patent No. 154595 for utility model “Compound milling cutter with a belt and a slot”, RF Patent No. 154593 for utility model “Compound milling cutter with a centering cone and spline connection”, RF Patent No. 154594 for utility model “Milling cutter end component with a girdle and a cross slot ”], in which the joint of the carbide cutting part with the shank is made in the form of mating mating surfaces having orienting surfaces (girdle, cone) and surfaces (slot, cross slot) d To enable the transmission of significant torques when cutting. The disadvantage of these solutions is the high complexity of manufacturing joints.

Наиболее близким (прототипом), по мнению заявителя, является решение [Патент РФ на полезную модель №154596 «Фреза составная с центрирующим конусом»], в котором твердосплавная режущая часть и сопрягаемый с ней хвостовик, выполненный из конструкционной стали, соединены посредством пайки по ответным сопрягаемым между собой коническим поверхностям, причем коническое отверстие выполнено в твердосплавной режущей части, а ответный ему конический выступ выполнен на хвостовике. Недостатком данной конструкции является относительно не высокая жесткость хвостовика вследствие физико-механических свойств его материала, а также высокая сложность изготовления мест сочленения.The closest (prototype), according to the applicant, is the solution [RF Patent for Utility Model No. 154596 “Compound milling cutter with centering cone”], in which the carbide cutting part and the mating shank made of structural steel are connected by soldering according to reciprocal mating to each other conical surfaces, and the conical hole is made in the carbide cutting part, and the corresponding conical protrusion is made on the shank. The disadvantage of this design is the relatively low rigidity of the shank due to the physicomechanical properties of its material, as well as the high complexity of manufacturing joints.

Техническим результатом заявляемого решения является расширение области применения составной твердосплавной концевой фрезы путем упрощения конструкции сочленения режущей части фрезы и хвостовика, а также повышением ее жесткости за счет выбора материала хвостовика.The technical result of the proposed solution is to expand the scope of the composite carbide end mill by simplifying the design of the joint of the cutting part of the mill and the shank, as well as increasing its stiffness by selecting the material of the shank.

Это достигается тем, что:This is achieved by the fact that:

1. Соединение режущей части и хвостовика реализовано призматическим сочленением (пайкой сочленяемых призматических поверхностей). Изготовление призматического сочленения более технологически просто, чем сочленение по конусу в прототипе.1. The connection of the cutting part and the shank is realized by a prismatic joint (soldering of jointed prismatic surfaces). The manufacture of a prismatic joint is more technologically simple than the conical joint in the prototype.

2. Хвостовик выполнен из инструментального материала, жесткость (упругие свойства, физико-механические характеристики) которого выше, чем у материала конструкционной стали, из которой выполнен хвостовик в прототипе. Например, из быстрорежущей инструментальной стали марки Р6М5, либо Р9 или Р18. Например, также из твердого сплава, упругие свойства которого отличаются от того сплава, из которого выполнена режущая часть фрезы, в частности из Т30К4.2. The shank is made of tool material, the rigidity (elastic properties, physical and mechanical characteristics) of which is higher than that of the material of structural steel from which the shank is made in the prototype. For example, from high-speed tool steel grade P6M5, or P9 or P18. For example, also from a hard alloy, the elastic properties of which differ from the alloy from which the cutting part of the cutter is made, in particular from T30K4.

Таким образом, заявляемый объект, как и прототип, включает в себя твердосплавную режущую часть и хвостовик. Режущая часть и хвостовик имеют ответные сопрягаемые поверхности.Thus, the claimed object, like the prototype, includes a carbide cutting part and a shank. The cutting part and shank have mating mating surfaces.

Однако заявляемый объект отличается тем, что ответные сопрягаемые поверхности выполнены в виде призматического сочленения, а хвостовик выполнен из инструментального материала, упругие свойства которого отличаются от упругих свойств твердого сплава, из которого выполнена режущая часть фрезы. Например, хвостовик выполнен из быстрорежущей стали Р18 или твердого сплава Т30К4.However, the claimed object is characterized in that the mating mating surfaces are made in the form of a prismatic joint, and the shank is made of tool material, the elastic properties of which differ from the elastic properties of the hard alloy of which the cutting part of the cutter is made. For example, the shank is made of high-speed steel P18 or T30K4 carbide.

На фигуре представлена принципиальная схема заявляемой фрезы.The figure shows a schematic diagram of the inventive cutter.

Фреза содержит режущую часть 1 и хвостовик 2. Они сопряжены между собой по призматическим ответным поверхностям 3. Режущая часть 1 выполнена, например, из инструментального твердого сплава марки ВК8. В простейшем случае призматическая поверхность в режущей части 1 рассматривается как равносторонняя и в виде углубления необходимой длины. Диаметр режущей части фрезы может быть выбран, исходя из конструктивных соображений. По мнению заявителя, решение может быть оправдано для диаметров от 3 до 20 мм. Хвостовик 2 необходимой длины содержит ответную призматическую поверхность, сопрягаемую с призматической поверхностью в режущей части. Он выполнен из инструментального материала, отличающегося от упругих свойств твердого сплава, из которого выполнена режущая часть фрезы. Например, хвостовик выполнен из быстрорежущей стали Р18 или твердого сплава Т30К4. Хвостовик 2 и режущая часть 1 ориентированы по отношению друг к другу в осевом направлении по призматическим поверхностям и соединены пайкой.The cutter contains a cutting part 1 and a shank 2. They are interconnected along prismatic mating surfaces 3. The cutting part 1 is made, for example, of tool hard alloy grade VK8. In the simplest case, the prismatic surface in the cutting part 1 is considered as equilateral and in the form of a recess of the required length. The diameter of the cutting part of the cutter can be selected based on design considerations. According to the applicant, the decision can be justified for diameters from 3 to 20 mm. The shank 2 of the required length contains a mating prismatic surface, mating with the prismatic surface in the cutting part. It is made of tool material, which differs from the elastic properties of the hard alloy from which the cutting part of the cutter is made. For example, the shank is made of high-speed steel P18 or T30K4 carbide. The shank 2 and the cutting part 1 are oriented with respect to each other in the axial direction along the prismatic surfaces and are connected by soldering.

Фреза работает следующим образом. Фрезу устанавливают и зажимают в шпинделе станка. Осевым перемещением ее заглубляют на некоторую глубину и подачей перемещают по требуемому контуру. При этом нормальная составляющая силы резания оказывает изгибающее действие на корпус фрезы, а необходимый для осуществления резания крутящий момент передается сопряженными между собой боковыми поверхностями призм режущей части и хвостовика.The mill works as follows. The cutter is installed and clamped in the spindle of the machine. By axial movement, it is buried to a certain depth and by feeding it is moved along the required contour. In this case, the normal component of the cutting force exerts a bending effect on the cutter body, and the torque necessary for cutting is transmitted by the side surfaces of the prisms of the cutting part and the shank connected with each other.

В таблице приведены результаты (получены компьютерным моделированием электронной модели фрезы) оценки величины погрешности положения стенки паза от ее теоретического положения при обработке паза в равных условиях эксплуатации фрезой-прототипом, где хвостовик выполнен из конструкционной стали 40Х, и предлагаемой фрезой.The table shows the results (obtained by computer simulation of the electronic model of the cutter) for estimating the error of the position of the groove wall from its theoretical position when processing the groove under the same operating conditions as a milling prototype, where the shank is made of structural steel 40X, and the proposed milling cutter.

Из данных таблицы следует, что:From the table it follows that:

- с позиций точности изготовления стенки паза во всем рассмотренном диапазоне наиболее предпочтительно применение Т30К4, но для типовых условий общего машиностроения вполне применима инструментальная сталь Р18;- from the standpoint of accuracy of manufacturing the groove wall in the entire considered range, the use of T30K4 is most preferable, but tool steel P18 is quite applicable for typical conditions of general engineering;

- применение обоих рассмотренных инструментальных материалов позволяет превзойти материал прототипа.- the use of both considered tool materials allows you to surpass the material of the prototype.

Из этого следует, что та часть заявленного технического результата, которая касается повышения жесткости фрезы в сравнении с прототипом, доказана данными таблицы в виде того, что прогиб хвостовиков, выполненных из предложенных материалов, меньше и это приводит к более высокой точности изготовления деталей общего машиностроения.From this it follows that the part of the claimed technical result, which relates to increasing the rigidity of the cutter in comparison with the prototype, is proved by the table in the form that the deflection of the shanks made of the proposed materials is less and this leads to a higher accuracy of manufacturing parts of general engineering.

Доказательство упрощения конструкции сочленения режущей части фрезы и хвостовика следующее: у прототипа использовано коническое сочленение, изготовить которое в виде впадины у хвостовика (или у режущей части при диаметре фрезы 5-20 мм) технологически сложно как с позиций обеспечения формообразующих движений, так и с позиций размеров круга, которым необходимо изготовить глухое коническое отверстие; у заявляемого объекта изготовление наружной и внутренней призматических поверхностей технологически просто обеспечивается работой шлифовального круга, имеющего профиль призмы, на проход.The proof of the simplification of the joint design of the cutting part of the cutter and the shank is as follows: the prototype used a conical joint, which is technologically difficult to make in the form of a cavity at the shank (or at the cutting part with a cutter diameter of 5-20 mm) and from the standpoint of the size of the circle that you need to make a blind conical hole; at the claimed object, the manufacture of the outer and inner prismatic surfaces is technologically simply ensured by the operation of the grinding wheel having a prism profile for passage.

Таким образом, расширение области применения предложенной фрезы обеспечивается ее новыми свойствами, а именно упрощением (следовательно, и удешевлением) конструкции сочленения режущей части и хвостовика, а также повышением жесткости за счет выбора материала хвостовика, т.е. заявленный технический результат достигается с точки зрения заявителя тем, что призматические поверхности изготовить (хоть в хвостовике, хоть в режущей части) проще, чем конусные поверхности в прототипе, а обеспечение жесткости фрезы произведено за счет исполнения хвостовика из инструментального материала.Thus, the expansion of the scope of application of the proposed cutter is ensured by its new properties, namely, simplification (therefore, cheaper) of the design of the joint of the cutting part and the shank, as well as increased rigidity due to the choice of material of the shank, i.e. The claimed technical result is achieved from the point of view of the applicant in that it is easier to produce prismatic surfaces (at least in the shank, at least in the cutting part) than the conical surfaces in the prototype, and the rigidity of the cutter is achieved through the execution of the shank from tool material.

Таким образом, показано, что заявленный технический результат и конструкция предложенного технического решения взаимосвязаны.Thus, it is shown that the claimed technical result and the design of the proposed technical solution are interconnected.

Claims

1. The end milling cutter containing a carbide cutting part and a shank made with mating mating surfaces, characterized in that the shank is made of tool material, and mating mating surfaces are made in the form of side surfaces of prisms.

2. The mill according to claim 1, characterized in that high-speed tool steel of grade P18 is used as tool material.

3. The mill according to claim 1, characterized in that the hard alloy grade T30K4 is used as tool material.