RU215349U1

RU215349U1 - damping cutter

Info

Publication number: RU215349U1
Application number: RU2021116775U
Authority: RU
Inventors: Сергей Георгиевич Новиков; Виталий Викторович Малыхин; Елена Ивановна Яцун; Марина Дмитриевна Будылина
Filing date: 2020-02-11
Publication date: 2022-12-09

Abstract

Полезная модель относится к технологии машиностроения и может быть использована в инструментальном производстве. Резец содержит режущую пластину с узлом ее крепления в державке, имеющей выборку, выполненную равномерно по периметру конца державки на длине от ее торца до выступающей части с режущей пластиной, и вставку из материала, обладающего свойством высокого демпфирования. Конец державки с выборкой размещен в выполненном в виде прямоугольного параллелепипеда металлическом стакане с одинаковыми зазорами по его основанию и стенкам. При этом зазоры заполнены материалом упомянутой вставки, а державка установлена без возможности контактирования с упомянутым стаканом. Выборка выполнена с образованием цилиндрической поверхности державки. Конец державки с выборкой размещен во внутренней цилиндрической полости упомянутого стакана с образованием кольцевого зазора между цилиндрическими поверхностями державки и полостью стакана. Вставка сформирована из двух размещенных на расстоянии друг от друга полувставок, изготовленных из материалов, обладающих свойством высокого демпфирования и имеющих различные жесткости. Первая из полувставок расположена на конце державки со стороны основания стакана, а вторая - на противоположном конце державки с выборкой, при этом протяженности обеих полувставок меньше половины длины цилиндрической выборки державки, а жесткость первой полувставки больше жесткости второй. 2 ил.

The utility model relates to mechanical engineering technology and can be used in tool production. The cutter contains a cutting insert with its fastening unit in the holder, having a sample made evenly along the perimeter of the holder end at a length from its end to the protruding part with the cutting insert, and an insert made of a material with high damping property. The end of the holder with the sample is placed in a metal cup made in the form of a rectangular parallelepiped with equal gaps along its base and walls. In this case, the gaps are filled with the material of the mentioned insert, and the holder is installed without the possibility of contact with the mentioned glass. The sample is made with the formation of a cylindrical surface of the holder. The end of the holder with a selection is placed in the inner cylindrical cavity of the said glass with the formation of an annular gap between the cylindrical surfaces of the holder and the cavity of the glass. The insert is formed from two semi-inserts placed at a distance from each other, made of materials with high damping properties and having different stiffnesses. The first of the half-inserts is located at the end of the holder from the side of the cup base, and the second is located at the opposite end of the holder with a recess, while the length of both half-inserts is less than half the length of the cylindrical recess of the holder, and the stiffness of the first half-insert is greater than the rigidity of the second. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к технологии машиностроения и может быть использована в инструментальном производстве.The utility model relates to mechanical engineering technology and can be used in tool production.

Известен резец для чистовой обработки, содержащий державку, в которой расположена режущая пластина и узел ее крепления, вставку из высоконаполненного композиционного материала на полимерной основе с овальным выступом со стороны узла крепления, размещенную в выборке державки, и датчик силы (а.с. СССР №1620212, кл. B23В 27/00, 1991 г., Бюл. №2).A cutter for finishing is known, containing a holder in which the cutting insert and its attachment are located, an insert made of a highly filled polymer-based composite material with an oval protrusion from the side of the attachment located in the selection of the holder, and a force sensor (AS USSR No. 1620212, class B23B 27/00, 1991, Bull. No. 2).

Недостатками являются низкое качество обработки, связанное с тем, что режущая пластина и узел ее крепления расположены непосредственно в державке, жестко закрепленной в резцедержателе, т.е. не происходит виброизоляции их металлических поверхностей, кроме того, вставка имеет постоянную жесткость, поэтому в ней при действии на резец возмущающей силы резания возникает момент пары восстанавливающих сил, недостаточный для эффективного демпфирования колебаний резца; вставка заполняет выборку, имеющую большой объем, что приводит к перерасходу материала вставки.The disadvantages are the low quality of processing, due to the fact that the cutting insert and its attachment are located directly in the holder, rigidly fixed in the tool holder, i.e. there is no vibration isolation of their metal surfaces, in addition, the insert has a constant rigidity, therefore, when a disturbing cutting force acts on the cutter, a moment of a pair of restoring forces arises in it, which is insufficient for effective damping of the cutter oscillations; the insert fills a sample that has a large volume, which leads to an overrun of the insert material.

Известен демпфирующий резец, содержащий режущую пластину с узлом ее крепления в державке, имеющей выборку, и вставку из материала, обладающего свойством высокого демпфирования, выборка выполнена равномерно по периметру конца, державки на длине от ее торца до выступающей части с режущей пластиной, конец державки с выборкой размещен в выполненном в виде прямоугольного параллелепипеда металлическом стакане с одинаковыми зазорами по его основанию и стенкам, при этом зазоры заполнены материалом упомянутой вставки, а державка установлена без возможности контактирования с упомянутым стаканом (патент РФ №2457077, МПК В23В 27/00, опубл. 27.07.2012, Бюл. №21).A damping cutter is known, containing a cutting insert with its attachment point in a holder having a sample, and an insert made of a material with the property of high damping, the sample is made evenly along the perimeter of the end, the holder at a length from its end to the protruding part with the cutting insert, the end of the holder with the sample is placed in a metal cup made in the form of a rectangular parallelepiped with equal gaps along its base and walls, while the gaps are filled with the material of the said insert, and the holder is installed without the possibility of contact with the said cup (RF patent No. 2457077, IPC V23V 27/00, publ. July 27, 2012, Bull. No. 21).

Резец имеет следующие недостатки:The cutter has the following disadvantages:

1. При обработке изделия возмущающая сила резания вызывает колебания резца, однако материал, обладающий свойством высокого демпфирования, имеет постоянную жесткость по всей вставке, поэтому возникающая в ней пара восстанавливающих сил, хотя и создает момент, стремящийся вернуть резец в положение статического равновесия, и демпфирует колебания, но он не достаточен, чтобы минимизировать вибрации до желаемого уровня, и не позволяет достигнуть требуемого качества обработки.1. When processing a product, the perturbing cutting force causes the cutter to oscillate, however, the material with the property of high damping has a constant rigidity throughout the insert, so the pair of restoring forces that arise in it, although it creates a moment that tends to return the cutter to a position of static equilibrium, and damps fluctuations, but it is not sufficient to minimize vibrations to the desired level, and does not allow to achieve the required quality of processing.

2. Перерасход материала вставки за счет того, что он заполняет зазоры по всей длине выборки державки; зазоры между поверхностями державки с выборкой и внутренней полостью металлического стакана, имеющих вид прямоугольных параллелепипедов, занимают большой объем.2. Excessive consumption of the insert material due to the fact that it fills the gaps along the entire length of the sample holder; the gaps between the surfaces of the holder with a sample and the internal cavity of the metal cup, having the form of rectangular parallelepipeds, occupy a large volume.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение качества обработки и снижение расхода материала вставки.The technical objective of the invention is to improve the quality of processing and reduce the consumption of insert material.

Технический. результат по повышению качества обработки и снижению расхода материала вставки достигается тем, что в демпфирующем резце, содержащем режущую пластину с узлом ее крепления в державке, имеющей выборку, и вставку из материала, обладающего свойством высокого демпфирования, выборка выполнена равномерно по периметру конца державки на длине от ее торца до выступающей части с режущей пластиной, конец державки с выборкой размещен в выполненном в виде прямоугольного параллелепипеда металлическом стакане с одинаковыми зазорами по его основанию и стенкам, при этом зазоры заполнены материалом упомянутой вставки, а державка установлена без возможности контактирования с упомянутым стаканом, выборка выполнена с образованием, цилиндрической поверхности державки, конец державки с выборкой размещен во внутренней цилиндрической полости упомянутого стакана с образованием кольцевого зазора между цилиндрическими поверхностями державки и полостью стакана, вставка сформирована из двух размещенных на расстоянии друг от друга полувставок, изготовленных из материалов, обладающих свойством высокого демпфирования и имеющих различные жесткости, первая из полувставок расположена на конце державки со стороны основания стакана, а вторая - на противоположном конце державки с выборкой, при этом протяженности обеих полувставок меньше половины длины цилиндрической выборки державки, а жесткость первой полувставки больше жесткости второй.Technical. the result of improving the quality of processing and reducing the consumption of the insert material is achieved by the fact that in the damping cutter containing the cutting insert with its fastening unit in the holder, having a sample, and the insert made of a material with the property of high damping, the sample is made evenly along the perimeter of the end of the holder along the length from its end to the protruding part with the cutting insert, the end of the holder with a selection is placed in a metal cup made in the form of a rectangular parallelepiped with equal gaps along its base and walls, while the gaps are filled with the material of the said insert, and the holder is installed without the possibility of contact with the said cup, the sample is made with the formation of a cylindrical surface of the holder, the end of the holder with the sample is placed in the inner cylindrical cavity of the mentioned glass with the formation of an annular gap between the cylindrical surfaces of the holder and the cavity of the glass, the insert is formed from two spaced from each other half-inserts made of materials with high damping property and having different stiffness, the first of the half-inserts is located at the end of the holder from the side of the nozzle base, and the second is located at the opposite end of the holder with a recess, while the length of both half-inserts is less than half the length of the cylindrical recess holders, and the rigidity of the first half-insert is greater than the rigidity of the second.

На фиг. 1 представлен общий вид резца; In FIG. 1 shows a general view of the cutter;

на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.in fig. 2 - section A-A in Fig. one.

Режущая пластина 1 закреплена узлом ее крепления 2 в державке 3, имеющей выборку, выполненную равномерно по периметру конца державки 3 с образованием цилиндрической поверхности диаметра d на длине L от ее торца до выступающей части с режущей пластиной 1. Цилиндрический конец державки 3 размещен во внутренней цилиндрической полости изготовленного в виде прямоугольного параллелепипеда металлического стакана 4 с образованием одинаковых зазоров t по основанию стакана 4 и кольцевого между цилиндрическими поверхностями державки 3 и стакана 4, при этом зазоры заполнены вставкой, сформированной из двух размещенных на расстоянии друг от друга полувставок 5, 6, изготовленных из материалов, обладающих свойствами высокого демпфирования и имеющих различные жесткости, одна из полувставок 5 расположена на конце державки 3 со стороны основания стакана. 4, а вторая полувставка 6 - на противоположном, цилиндрическом конце державки 3 с выборкой, при этом, протяженности 1₁ и 1₂ обеих полувставок 5, 6 меньше половины длины L/2 цилиндрической выборки державки 3, а жесткость первой полувставки 5 больше жесткости полувставки 6. Державка 3 установлена без контактирования со стаканом 4.The cutting insert 1 is fixed by its attachment 2 in the holder 3, which has a sample made evenly along the perimeter of the end of the holder 3 with the formation of a cylindrical surface of diameter d over a length L from its end to the protruding part with the cutting insert 1. The cylindrical end of the holder 3 is placed in the inner cylindrical cavities made in the form of a rectangular parallelepiped of a metal cup 4 with the formation of identical gaps t along the base of the cup 4 and an annular gap between the cylindrical surfaces of the holder 3 and the cup 4, while the gaps are filled with an insert formed from two semi-inserts 5, 6 placed at a distance from each other, made from materials with high damping properties and having different stiffness, one of the half-inserts 5 is located at the end of the holder 3 from the side of the base of the glass. 4, and the second half-insert 6 is at the opposite, cylindrical end of the holder 3 with a selection, while the lengths 1 ₁ and 1 ₂ of both half-inserts 5, 6 are less than half the length L / 2 of the cylindrical selection of the holder 3, and the rigidity of the first half-insert 5 is greater than the rigidity of the half-insert 6. The holder 3 is installed without contact with the glass 4.

Демпфирующий резец к работе готовят в такой, последовательности.The damping cutter is prepared for work in the following sequence.

Подбирают материалы со свойствами высокого демпфирования различных жесткостей. Материалом со свойством высокого демпфирования большей жесткости заполняют зазоры на расстоянии l₁ со стороны основания полустакана 4 с образованием полувставки 5. Материалом меньшей жесткости заполняют кольцевой зазор на расстоянии l₂ от выступающей части державки 3 с режущей пластиной. 1 с образованием полувставки 6. Выдерживают размеры l₁<L/2 и l₂<L/2. Таким образом, цилиндрический конец державки 3 оказывается размещенным в полувставках 5, 6 из материалов со свойствами высокого демпфирования различных жесткостей, формирующих вставку, разделяющую державку 3 и стакан 4. После этого стакан 4 размещают в резцедержателе (не показан).Select materials with high damping properties of various stiffnesses. The material with high damping property of greater rigidity fills the gaps at a distance l ₁ from the side of the base of the half-cup 4 with the formation of a half-insert 5. An annular gap is filled with a material of lower rigidity at a distance l ₂ from the protruding part of the holder 3 with a cutting plate. 1 with the formation of a half-insert 6. Withstand dimensions l ₁ <L/2 and l ₂ <L/2. Thus, the cylindrical end of the holder 3 is placed in half-inserts 5, 6 made of materials with high damping properties of various stiffnesses, forming an insert that separates the holder 3 and the cup 4. After that, the cup 4 is placed in the tool holder (not shown).

Демпфирующий резец работает следующим образом.Damping cutter works as follows.

Задают необходимые режимы резания конструкционного материала. При его обработке возмущающая сила резания вызывает колебания резца. В случае изготовления вставки по всей длине выборки 3 или состоящей из полувставок. 5, 6 из материалов со свойствами высокого демпфирования одинаковой жесткости, в цельной вставке возникает пара восстанавливающих сил, а в полувставках 5, 6 - две одинаковые пары восстанавливающих сил, создающих моменты, стремящиеся вернуть резец в положение статического равновесия и демпфирующие колебания, но недостаточные, чтобы минимизировать вибрации до желаемого уровня (пара сил - это две равные по модулю параллельные силы, направленные в противоположные стороны; момент пары - произведение модуля одной силы пары на плечо; плечо - кратчайшее расстояние между параллельными силами пары).The necessary cutting modes of the structural material are set. During its processing, the perturbing cutting force causes vibrations of the cutter. In the case of manufacturing an insert along the entire length of the sample 3 or consisting of half-inserts. 5, 6 from materials with high damping properties of the same rigidity, a pair of restoring forces arise in the solid insert, and in half-inserts 5, 6 - two identical pairs of restoring forces that create moments that tend to return the cutter to a position of static equilibrium and damping oscillations, but insufficient, to minimize vibrations to the desired level (a couple of forces are two equal parallel forces directed in opposite directions; the moment of a couple is the product of the modulus of one force of a couple and a shoulder; a shoulder is the shortest distance between parallel forces of a couple).

Так как вставка сформирована из полувставок 5, 6 из материалов со свойствами высокого демпфирования различных жесткостей, при чем жесткость полувставки 5 больше жесткости полувставки 6, то в полувставках 5 и 6 действуют восстанавливающие параллельные силы, направленные в противоположные стороны и не равные по модулю, при этом модули сил в полувставке 5 больше модулей сил в полувставке 6. Поэтому, кроме момента от пары сил, равных по модулю силам в полувставке 6, в полувставке 5 действует еще силы, равные величине разности модулей сил в полувставках 5, 6 и создающие дополнительный восстанавливающий момент, что повышает эффективность демпфирования колебаний резца. (Дополнительный момент равен произведению величины разности указанных сил на плечо). Таким образом, происходит высокоэффективное демпфирование продольных, поперечных вибраций и ударных нагрузок, возникающих в процессе резания, и повышается надежность протекания этого процесса как в токарных, так и в строгальных технологических операциях. Поэтому путем подбора разных жесткостей материалов со свойством высокого демпфирования в полувставках 5, 6 возможно минимизировать вибрации резца до необходимого уровня и достигнуть требуемого качества обработки.Since the insert is formed from half-inserts 5, 6 of materials with high damping properties of various stiffnesses, and the rigidity of the half-insert 5 is greater than the rigidity of the half-insert 6, then in the half-inserts 5 and 6 there are restoring parallel forces directed in opposite directions and not equal in absolute value, with In this case, the force modules in the half-insert 5 are greater than the force modules in the half-insert 6. Therefore, in addition to the moment from a pair of forces equal in absolute value to the forces in the half-insert 6, there are also forces in the half-insert 5 that are equal to the difference in the force modules in the half-inserts 5, 6 and create an additional restoring moment, which increases the efficiency of damping the vibrations of the cutter. (The additional moment is equal to the product of the magnitude of the difference between the indicated forces and the shoulder). Thus, there is a highly effective damping of longitudinal, transverse vibrations and shock loads that occur during the cutting process, and the reliability of this process is increased both in turning and in planing technological operations. Therefore, by selecting different stiffnesses of materials with high damping properties in the half-inserts 5, 6, it is possible to minimize the vibration of the cutter to the required level and achieve the required quality of processing.

Экономия материала вставки происходит за счет размещения на расстоянии друг от друга ее полувставок 5, 6 и их протяженностей l₁ и l₂, меньших половины длины L/2 выборки конца державки 3, а также минимизации объемов материалов полувставок 5, 6, заполняющих кольцевой зазор между цилиндрическими поверхностями выборки державки 3 и полостью стакана 4.The insert material is saved due to the placement of its half-inserts 5, 6 and their lengths l ₁ and l ₂ at a distance from each other, less than half the length L/2 of the sample end of the holder 3, as well as minimizing the volume of materials of the half-inserts 5, 6 filling the annular gap between the cylindrical surfaces of the sample holder 3 and the cavity of the glass 4.

Оригинальностью предложенного демпфирующего резца является то, что выборка выполнена с образованием цилиндрической поверхности державки 3, конец державки 3 с выборкой размещен во внутренней цилиндрической полости упомянутого стакана 4 с образованием кольцевого зазора между цилиндрическими поверхностями державки 3 и полостью стакана 4, вставка сформирована из двух размещенных на расстоянии друг от друга полувставок 5, 6, изготовленных из материалов, обладающих свойством высокого демпфирования и имеющих различные жесткости, первая из полувставок 5 расположена на конце державки 3 со стороны основания стакана 4, а вторая 6 - на противоположном конце державки 3 с выборкой, при этом протяженности l₁, l₂ обеих полувставок 5, 6 меньше половины длины L/2 цилиндрической выборки державки 3, а жесткость первой полувставки 5 больше жесткости второй 6, что позволяетThe originality of the proposed damping cutter is that the sample is made with the formation of the cylindrical surface of the holder 3, the end of the holder 3 with the sample is placed in the inner cylindrical cavity of the mentioned cup 4 with the formation of an annular gap between the cylindrical surfaces of the holder 3 and the cavity of the cup 4, the insert is formed from two placed on the distance from each other of half-inserts 5, 6, made of materials with high damping property and having different rigidity, the first of the half-inserts 5 is located at the end of the holder 3 from the side of the base of the cup 4, and the second 6 is located at the opposite end of the holder 3 with a sample, with this length l ₁ , l ₂ of both half-inserts 5, 6 is less than half the length L/2 of the cylindrical sample of the holder 3, and the rigidity of the first half-insert 5 is greater than the rigidity of the second 6, which allows

1. Повысить качество обработки путем увеличения эффективности демпфирования колебаний резца за счет формирования вставки из двух полувставок, изготовленных из материалов, обладающих свойством высокого демпфирования и имеющих различные жесткости, причем жесткость полувставки, расположенной на конце державки со стороны основания собранного стакана, больше жесткости полувставки, размещенной на противоположном конце державки с выборкой.1. To improve the quality of processing by increasing the efficiency of damping the vibrations of the cutter by forming an insert of two half-inserts made of materials with high damping property and having different stiffness, moreover, the rigidity of the half-insert located at the end of the holder on the side of the base of the assembled cup is greater than the rigidity of the half-insert, placed at the opposite end of the holder with a sample.

2. Снизить расход материала, вставки, так как она состоит из двух размещенных на расстоянии друг от друга полувставок, при этом протяженности обеих полувставок меньше половины длины выборки конца державки, кроме того, вставка заполняет кольцевой зазор между цилиндрической выборкой державки и цилиндрической полостью стакана, минимизируя расход материалов вставок.2. Reduce the consumption of material, the insert, since it consists of two semi-inserts placed at a distance from each other, while the length of both half-inserts is less than half the length of the holder end sample, in addition, the insert fills the annular gap between the cylindrical sample of the holder and the cylindrical cavity of the glass, minimizing the consumption of insert materials.

Это приводит к техническому результату по повышению качества обработки и снижению расхода материала вставки.This leads to the technical result of improving the quality of processing and reducing the consumption of insert material.

Claims

A damping cutter containing a cutting insert with its fastening unit in a holder having a recess, and an insert, while the sample is made evenly along the perimeter of the end of the holder at a length from its end to the protruding part with the cutting plate, the end of the holder with the recess is placed in a rectangular a parallelepiped in a metal cup with equal gaps along its base and walls, the gaps being filled with the material of said insert, and the holder is installed without the possibility of contact with said cup, characterized in that the sample is made to form a cylindrical surface of the holder, the end of the holder with the sample is placed in the inner cylindrical cavity of said glass to form an annular gap between the cylindrical surfaces of the holder and the cavity of the glass, while the insert is formed from two half-inserts placed at a distance from each other, made of materials having different stiffnesses, the first of the half-inserts is located on at the end of the holder from the side of the base of the cup, and the second - at the opposite end of the holder with a recess, while the length of both half-inserts is made less than half the length of the cylindrical recess of the holder, and the rigidity of the first half-insert is greater than the rigidity of the second.