RU196895U1

RU196895U1 - COOLED METAL PROCESSING TOOL

Info

Publication number: RU196895U1
Application number: RU2019132979U
Authority: RU
Inventors: Яков Львович Либерман; Елизавета Сергеевна Растягаева
Priority date: 2019-10-17
Filing date: 2019-10-17
Publication date: 2020-03-19

Abstract

В заявке предлагается металлообрабатывающий инструмент типа токарного резца с охлаждением, содержащий полую державку с трубчатым отверстием для охладителя, установленный на ней рабочий элемент и размещенный в ее полости биметаллический теплопроводник, взаимодействующий с рабочим элементом. Отличительной особенностью инструмента является то, что он снабжен стержнем, закрепленным в полости державки на упругой подвеске, и регулируемым дросселем, отверстие для охладителя выполнено проточным и направленным к передней поверхности рабочего элемента, при этом дроссель расположен в отверстии для охладителя, теплопроводник выполнен в виде плоской консоли, один конец стержня соединен с регулятором дросселя, а другой - установлен с возможностью взаимодействия со свободным концом консоли.Техническим результатом предложения является повышение стойкости инструмента, снижение износа рабочего элемента и, как следствие – уменьшение затрат, связанных с расходом инструмента.The application proposes a metalworking tool such as a turning tool with cooling, comprising a hollow holder with a tubular opening for a cooler, a working element mounted on it and a bimetal heat conductor located in its cavity interacting with the working element. A distinctive feature of the tool is that it is equipped with a rod fixed in the cavity of the holder on an elastic suspension and adjustable throttle, the cooler hole is made flowing and directed to the front surface of the working element, while the throttle is located in the cooler hole, the heat conductor is made in the form of a flat console, one end of the rod is connected to the throttle controller, and the other is installed with the possibility of interaction with the free end of the console. The technical result of the proposal is I increase tool life, reduced wear of the operating element and as a consequence - reducing the costs associated with the tool flow.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к области машиностроения и, в частности, к обработке резанием на токарных станках.The proposed utility model relates to the field of mechanical engineering and, in particular, to cutting by turning on lathes.

В настоящее время инструменты, аналогичные предлагаемому, известны. К ним относятся, например, инструменты с внутренним охлаждением, такие, как защищённые Авторскими свидетельствами СССР №1230799 и №1393533. В первом из них описывается предложенный авторами Гуном Г.С., Гункиным Ю.Г., Огарковым Н.Н. и Соколовым В.Е. инструмент, содержащий державку и режущую пластину, к которой через распределительную камеру и параллельные отверстия, открытые к пластине, извне подаётся охлаждающая жидкость. Настройка инструмента на требуемый режим охлаждения осуществляется с помощью шайбы, через которую жидкость подаётся к распределительной камере. При изменении режима эксплуатации инструмента (режима резания) шайбу приходится заменять, для чего инструмент нужно разбирать. Это приводит к снижению производительности металлообработки, а потому нерационально. Второй аналог, разработанный М.М. Соколовым и В.Н. Коцаренко, для перенастройки разбирать не требуется, но он тоже имеет существенные недостатки. Он содержит полую державку, частично заполненную охлаждающей жидкостью, трубку, выполненную из теплопроводного материала, и холодильник, соединенный с трубкой через низкотеплопроводящую вставку. Трубка соединена с полостью державки и при работе инструмента отводит тепло к холодильнику путем образования в полости державки пара и конденсации его при прохождении через вставку в холодильник. Пока жидкость в полости державки вся не испарится, инструмент охлаждается более или менее приемлемо, хотя и не всегда достаточно эффективно. Но когда парообразование прекращается, охлаждение инструмента происходить практически перестает. Недостаточная эффективность охлаждения даже, когда оно еще осуществляется, вызвана тем, что процесс передачи тепла от режущей пластины (рабочего элемента инструмента) к холодильнику является управляемым чрезвычайно грубо, неточно.Currently, tools similar to the one proposed are known. These include, for example, instruments with internal cooling, such as those protected by the USSR Copyright Certificates No. 1230799 and No. 1393533. The first of them describes the proposed authors Gun G.S., Gunkin Yu.G., Ogarkov N.N. and Sokolov V.E. a tool containing a holder and a cutting insert, to which coolant is supplied from outside through a distribution chamber and parallel openings open to the insert. The instrument is tuned to the required cooling mode using a washer through which fluid is supplied to the distribution chamber. When changing the operating mode of the tool (cutting mode), the washer must be replaced, for which the tool must be disassembled. This leads to a decrease in metalworking productivity, and therefore irrational. The second analogue, developed by M.M. Sokolov and V.N. Kotsarenko, for reconfiguration it is not necessary to disassemble, but it also has significant drawbacks. It contains a hollow holder partially filled with coolant, a tube made of heat-conducting material, and a refrigerator connected to the tube through a low-heat insert. The tube is connected to the cavity of the holder and, when the tool is in operation, removes heat to the refrigerator by generating steam in the holder cavity and condensing it when passing through the insert into the refrigerator. Until all the liquid in the holder cavity has evaporated, the tool cools more or less acceptable, although not always efficiently enough. But when the vaporization ceases, the cooling of the instrument practically ceases to occur. The insufficient cooling efficiency, even when it is still being carried out, is caused by the fact that the process of heat transfer from the cutting insert (tool working element) to the refrigerator is controlled extremely rudely, inaccurately.

Более точно регулирование теплоотвода от рабочего элемента (пластины) инструмента в процессе эксплуатации последнего происходит в инструменте, разработанном А.Н. Резниковым, Н.И. Живоглядовым и В.И. Живоглядовым, защищенном Авторским свидетельством СССР №1426750 и принятым нами в качестве прототипа предлагаемого инструмента.More precisely, the regulation of heat removal from the working element (plate) of the tool during operation of the latter occurs in the tool developed by A.N. Reznikov, N.I. Zhivoglyadov and V.I. Zhivoglyadov, protected by the USSR Copyright Certificate No. 1426750 and adopted by us as a prototype of the proposed tool.

Металлообрабатывающий инструмент с охлаждением, принятый за прототип, насколько можно судить из его описания, формулы изобретения и рисунков, содержит полую державку с трубчатым отверстием для охладителя, установленный на ней рабочий элемент и размещенный в ее полости биметаллический теплопроводник, взаимодействующий (соприкасающийся) с рабочим элементом. Теплопроводник выполнен в виде разрезного эллиптического кольца, продольная ось которого параллельна рабочему элементу, причем материал кольца с большим коэффициентом линейного расширения расположен на внутренней поверхности кольца. Трубчатое отверстие в державке частично заполнено жидкостью и выполняет функции тепловой трубы, соединенной с холодильником – радиатором. При нагревании жидкости в тепловой трубе образуется пар, который поступает в холодильник-радиатор, отдает ему тепловую энергию и выходит из державки наружу. В зависимости от режимов резания и температуры нагрева рабочего элемента инструмента биметаллическое кольцо деформируется по-разному, его теплопроводность изменяется, парообразование в тепловой трубе также меняется, и процесс охлаждения рабочего элемента регулируется. Происходит это более точно, чем при работе инструментов – аналогов. Тем не менее, «более точно», не означает «всегда достаточно точно». Устройство – прототип обладает невысокой чувствительностью к малым колебаниям температуры рабочего элемента. Это не позволяет осуществлять «тонкую» регулировку охлаждения инструмента, например, в случае повышения температуры из-за увеличения фаски износа указанного элемента. The metalworking tool with cooling, adopted as a prototype, as far as one can judge from its description, claims and figures, contains a hollow holder with a tubular hole for the cooler, a working element installed on it and a bimetal heat conductor placed in its cavity interacting (in contact) with the working element . The heat conductor is made in the form of a split elliptical ring, the longitudinal axis of which is parallel to the working element, and the material of the ring with a large coefficient of linear expansion is located on the inner surface of the ring. The tubular hole in the holder is partially filled with liquid and acts as a heat pipe connected to a refrigerator - radiator. When the liquid is heated in the heat pipe, steam is formed, which enters the refrigerator-radiator, gives it thermal energy and leaves the holder out. Depending on the cutting conditions and the heating temperature of the working element of the tool, the bimetal ring is deformed differently, its thermal conductivity changes, the vaporization in the heat pipe also changes, and the cooling process of the working element is regulated. This happens more accurately than when working with analog tools. However, “more accurately” does not mean “always accurately enough”. The prototype device has a low sensitivity to small fluctuations in the temperature of the working element. This does not allow for “fine” adjustment of tool cooling, for example, in case of temperature increase due to an increase in the chamfer of wear of the specified element.

Проблемой, решаемой предлагаемой полезной моделью, является недостаточная точность прототипа и создание инструмента, обладающего более высокой точностью и чувствительностью к малым колебаниям температуры, чем прототип. The problem solved by the proposed utility model is the lack of accuracy of the prototype and the creation of a tool with higher accuracy and sensitivity to small temperature fluctuations than the prototype.

Технически решение проблемы достигается за счет того, что металлообрабатывающий инструмент с охлаждением, содержащий полую державку с трубчатым отверстием для охладителя, установленный на ней рабочий элемент и размещенный в ее полости биметаллический теплопроводник, взаимодействующий с рабочим элементом, отличается от прототипа тем, что он снабжен стержнем, закрепленным в полости державки на упругой подвеске, и регулируемым дросселем, отверстие для охладителя выполнено проточным и направленным к передней поверхности рабочего элемента, при этом дроссель расположен в отверстии для охладителя, теплопроводник выполнен в виде плоской консоли, один конец стержня соединен с регулятором дросселя, а другой установлен с возможностью взаимодействия со свободным концом консоли со стороны металла с меньшим коэффициентом линейного расширения.Technically, a solution to the problem is achieved due to the fact that the metalworking tool with cooling, containing a hollow holder with a tubular hole for the cooler, a working element installed on it and a bimetal heat conductor in its cavity interacting with the working element differs from the prototype in that it is equipped with a rod fixed in the cavity of the holder on an elastic suspension and adjustable throttle, the hole for the cooler is made flowing and directed to the front surface of the working element That, while the throttle is located in the hole for the cooler, the heat conductor is made in the form of a flat console, one end of the rod is connected to the regulator of the throttle, and the other is installed with the possibility of interaction with the free end of the console on the metal side with a lower coefficient of linear expansion.

Конструктивная схема предлагаемого металлообрабатывающего инструмента приведена на фиг.1.The structural diagram of the proposed metalworking tool is shown in figure 1.

Он содержит полую державку 1 с трубчатым отверстием 2 для охладителя, установленный на ней рабочий элемент 3 и размещенный в её полости биметаллический теплопроводник 4, взаимодействующий с рабочим элементом 3.It contains a hollow holder 1 with a tubular opening 2 for a cooler, a working element 3 mounted on it and a bimetallic heat conductor 4 located in its cavity interacting with the working element 3.

Инструмент также снабжен стержнем 5, закрепленным в полости державки 1 на упругой подвеске – пластине 6, и регулируемым дросселем 7. Отверстие 2 для охладителя выполнено проточным и направленным к передней поверхности рабочего элемента 3, при этом дроссель 7 расположен в отверстии 2 для охладителя. Теплопроводник 4 выполнен в виде плоской консоли, один конец стержня 5 соединен с регулятором 8 дросселя 7, а другой установлен с возможностью взаимодействия со свободным концом консоли 4 со стороны металла с меньшим коэффициентом линейного расширения.The tool is also equipped with a rod 5 mounted in the cavity of the holder 1 on the elastic suspension - plate 6, and an adjustable throttle 7. The hole 2 for the cooler is made flowing and directed to the front surface of the working element 3, while the throttle 7 is located in the hole 2 for the cooler. The heat conductor 4 is made in the form of a flat console, one end of the rod 5 is connected to the regulator 8 of the inductor 7, and the other is installed with the possibility of interaction with the free end of the console 4 from the metal side with a lower coefficient of linear expansion.

При использовании инструмента через трубчатое отверстие 2 к рабочему элементу 3 подается охлаждающая жидкость (на фиг.1. это обозначено стрелкой). Дроссель 7 при изготовлении инструмента отрегулирован на пропускание некоторого минимального необходимого количества жидкости в единицу времени. В процессе работы инструмента температура рабочего элемента 3 повышается, и теплопроводник 4 начинает под ее воздействием изгибаться. Поскольку теплопроводник биметаллический (значит, состоит из двух металлических слоев) и выполнен в виде консоли, его изгиб происходит со смещением свободного конца в сторону металлического слоя с меньшим коэффициентом расширения. Изгибаясь, конец консоли 4 воздействует на конец стержня 5, взаимодействующий с ним, и смещает стержень в направлении к отверстию 2. Вторым концом стержень 5 воздействует на регулятор 8 дросселя 7, а последний увеличивает сечение отверстия 2 и соответственно, увеличивает поступление охлаждающей жидкости к рабочему элементу 3. По мере охлаждения элемента 3 теплопроводник – консоль 4 приходит в исходное состояние, и стержень 5 под действием упругой подвески – пластины 6 смещается обратно. Регулятор 8 дросселя 7 изменяет проходное сечение отверстия 2 в сторону исходного и подача охлаждающей жидкости к элементу 2 уменьшается. Таким образом температура рабочего элемента 3 предлагаемого инструмента стабилизируется.When using the tool through the tubular hole 2 to the working element 3 is supplied coolant (in figure 1. this is indicated by an arrow). The throttle 7 in the manufacture of the tool is adjusted to transmit a certain minimum required amount of fluid per unit time. In the process of the tool, the temperature of the working element 3 rises, and the heat conductor 4 begins to bend under its influence. Since the thermal conductor is bimetallic (which means it consists of two metal layers) and is made in the form of a console, its bending occurs with the free end shifting towards the metal layer with a lower expansion coefficient. Bending, the end of the console 4 acts on the end of the rod 5, interacting with it, and moves the rod towards the hole 2. The second end of the rod 5 acts on the regulator 8 of the throttle 7, and the latter increases the cross section of the hole 2 and, accordingly, increases the flow of coolant to the working fluid element 3. As the element 3 cools, the heat conductor - the console 4 comes to its original state, and the rod 5 under the action of the elastic suspension - plate 6 is shifted back. The regulator 8 of the throttle 7 changes the flow area of the hole 2 in the direction of the original and the supply of coolant to the element 2 is reduced. Thus, the temperature of the working element 3 of the proposed tool is stabilized.

Поскольку в инструменте, в отличие от прототипа, имеется обратная связь между управляемым параметром (температурой рабочего элемента) и подачей охлаждающей жидкости, точность соблюдения требуемого температурного режима при его использовании оказывается выше, чем у прототипа. Обратная связь построена на жестком элемента (стержень 5), а это способствует обеспечению высокой чувствительности устройства. Since the tool, in contrast to the prototype, has a feedback between the controlled parameter (temperature of the working element) and the coolant supply, the accuracy of the required temperature regime during its use is higher than that of the prototype. Feedback is built on a rigid element (rod 5), and this helps to ensure high sensitivity of the device.

Повышение точности и чувствительности устройства является техническим результатом предложения, способствующим снижению износа инструмента и повышению стойкости его рабочего элемента.Improving the accuracy and sensitivity of the device is the technical result of the proposal, contributing to the reduction of tool wear and increase the durability of its working element.

Claims

A metalworking tool with cooling, comprising a hollow holder with a tubular opening for a cooler, a working element mounted on it and a bimetal heat conductor installed in its cavity interacting with the working element, characterized in that it is provided with a rod fixed in the holder cavity on an elastic suspension and adjustable throttle, the hole for the cooler is made flowing and directed to the front surface of the working element, while the throttle is located in the hole for the cooler, bimetal The thermal conductor is made in the form of a flat console, one end of the rod is connected to the throttle controller, and the other is installed with the possibility of interaction with the free end of the console from the metal side of the bimetallic heat conductor with a lower coefficient of linear expansion.