RU2163859C2

RU2163859C2 - Cutting tool for chamfering and deburring edges of openings

Info

Publication number: RU2163859C2
Application number: RU99112715/02A
Authority: RU
Inventors: С.Е. Григорьев
Original assignee: Открытое акционерное московское общество "Завод им. И.А. Лихачева"
Priority date: 1999-06-10
Filing date: 1999-06-10
Publication date: 2001-03-10

Abstract

FIELD: metal cutting, namely chamfering and deburring edges of openings. SUBSTANCE: tool includes stem, small-thickness plate mounted on stem, spring-loaded cutting members and limiter of cutting member motion. In order to simplify design of cutting tool small-thickness plate has a large number of teeth. Cutting members are in the form of elastic teeth of said plate, teeth are bent towards stem with formation of nose angle less than 180 degrees. limiter of cutting member motion is mounted on stem; it may be in the form of washer. EFFECT: lowered mass and material consumption, reduced electric power consumption, increased useful life of cutting members, shortened time period for restoring operational characteristics of cutting tool, enlarged manufacturing possibilities of tool, enhanced quality of chamfered edges of openings. 2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов резанием и может быть использовано для снятия фасок и заусенцев на кромках отверстий. The invention relates to the processing of metals by cutting and can be used for chamfering and deburring at the edges of the holes.

Известны режущие инструменты для снятия фасок и заусенцев на кромках отверстий, например режущий инструмент по а.с. СССР N 1009644, кл. МКИ B 13 B 51/10, содержащий хвостовик с установленными на нем упругими режущими элементами. Недостатком указанного режущего инструмента являются его ограниченные технологические возможности, а также недостаточное качество обработки им изделий. Known cutting tools for chamfering and deburring at the edges of the holes, for example, a cutting tool for A. with. USSR N 1009644, cl. MKI B 13 B 51/10, comprising a shank with elastic cutting elements mounted on it. The disadvantage of this cutting tool is its limited technological capabilities, as well as the insufficient quality of processing products.

Наиболее близким аналогом заявляемого технического решения является режущий инструмент по а.с. СССР N 1692750, кл, МКИ B 23 B 29/034, содержащий хвостовик с установленными на нем подпружиненными режущими элементами и ограничитель перемещения режущих элементов. The closest analogue of the claimed technical solution is a cutting tool for A. with. USSR N 1692750, class, MKI B 23 B 29/034, comprising a shank with spring-loaded cutting elements mounted on it and a limiter for moving the cutting elements.

Недостатком указанного режущего инструмента является сложность его конструкции из-за наличия большого числа составляющих его элементов, быстрый его износ, низкое качество обработки кромок отверстий и недостаточные технологические возможности режущего инструмента. Конструкция данного режущего инструмента не дает возможности быстро заменить режущие элементы при их износе или поломке, так как при напайке или сварном соединении режущих элементов к упругому элементу необходимо производить их замену вместе с упругим элементом, а в случае соединения режущих элементов с упругим элементом с помощью крепежных элементов необходима разборка последних, что увеличивает время обработки изделий. Сложность конструкции известного режущего инструмента предполагает увеличение его веса и, следовательно, необходимость использования сложных станочных приспособлений для его установки и зажима, что приводит к увеличению расхода электроэнергии и увеличению материалоемкости оборудования. Выполнение режущих элементов инструмента в виде раздельных режущих пластин, связанных между собой механической связью через ограничитель и упор, ухудшает качество обработки из-за взаимного трения между данными элементами. Громоздкость конструкции режущего инструмента не позволяет обрабатывать отверстия в труднодоступных местах, например ступенчатые отверстия с относительно небольшой разностью диаметров и в глубоких пазах. The disadvantage of this cutting tool is the complexity of its design due to the presence of a large number of its constituent elements, its rapid wear, low quality of the processing of the edges of the holes and insufficient technological capabilities of the cutting tool. The design of this cutting tool does not make it possible to quickly replace the cutting elements when they are worn or broken, since when soldering or welding the cutting elements to the elastic element, they must be replaced together with the elastic element, and in case of connecting the cutting elements with the elastic element using fasteners elements need disassembling the latter, which increases the processing time of products. The complexity of the design of the known cutting tool involves an increase in its weight and, therefore, the need to use complex machine tools for its installation and clamping, which leads to an increase in energy consumption and an increase in the material consumption of equipment. The implementation of the cutting elements of the tool in the form of separate cutting inserts interconnected by a mechanical connection through a stop and an emphasis impairs the quality of processing due to mutual friction between these elements. The bulkiness of the design of the cutting tool does not allow to process holes in hard-to-reach places, for example step holes with a relatively small difference in diameters and in deep grooves.

Исходя из указанных недостатков, задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, заключается в следующем: упрощение конструкции режущего инструмента и, следовательно, снижение его веса и материалоемкости, уменьшение расхода электроэнергии, увеличение срока службы режущих элементов и, следовательно, самого режущего инструмента, уменьшение времени на восстановление работоспособности режущего инструмента, расширение его технологических возможностей, повышение качества обработки им кромок отверстий. Based on these shortcomings, the task to which the claimed technical solution is directed is as follows: simplifying the design of the cutting tool and, therefore, reducing its weight and material consumption, reducing power consumption, increasing the life of the cutting elements and, therefore, the cutting tool itself, reducing the time to restore the working capacity of the cutting tool, expanding its technological capabilities, improving the quality of processing of the edges of the holes.

Для устранения указанных недостатков у режущего инструмента для снятия фасок и заусенцев на кромках отверстий, содержащего хвостовик с установленными на нем подпружиненными режущими элементами и ограничитель перемещения режущих элементов, режущие элементы выполнены в виде упругих зубьев многозубой пластины малой толщины, причем зубья отогнуты к хвостовику и образуют угол при вершине φ₁< 180^°, а ограничитель перемещения режущих элементов установлен на хвостовике.To eliminate these shortcomings of the cutting tool for chamfering and deburring at the edges of the holes, containing a shank with spring-loaded cutting elements mounted on it and a limiter for moving the cutting elements, the cutting elements are made in the form of elastic teeth of a multi-tooth plate of small thickness, and the teeth are bent to the shank and form the angle at the apex is φ ₁ <180 ^° , and the limiter for moving the cutting elements is mounted on the shank.

Кроме того, ограничитель перемещения режущих элементов выполнен в виде шайбы. In addition, the limiter movement of the cutting elements is made in the form of a washer.

Упрощение конструкции режущего инструмента и, следовательно, снижение его веса и материалоемкости, а также расхода электроэнергии при работе инструмента достигается за счет того, что в отличие от прототипа, у которого режущие элементы подпружинены специальной пружиной, к которой они крепятся напайкой или с помощью крепежных элементов, в заявляемом техническом решении пружина отсутствует, а необходимое подпружинивание достигается за счет того, что сами режущие элементы выполнены в виде упругих зубьев многозубой пластины малой толщины. Кроме того, отпадает необходимость использования напайки или различных крепежных элементов для соединения пружины и режущих элементов, что приводит к упрощению изготовления режущего инструмента и позволяет быстро заменить режущие элементы при их износе или поломке, так как, в отличие от прототипа, отпадает необходимость заменять режущие элементы вместе с пружиной, в случае их напайки на нее, или разбирать крепежные элементы, которыми режущие элементы могут крепиться к пружине, что в целом значительно экономит время обработки изделий. В заявляемом техническом решении достаточно заменить многозубую пластину или только произвести правку ее зубьев (режущих элементов), например, напильником или абразивным бруском, не разбирая сам инструмент, что увеличивает срок службы режущего инструмента. Simplification of the design of the cutting tool and, consequently, reduction of its weight and material consumption, as well as energy consumption during the operation of the tool is achieved due to the fact that, unlike the prototype, in which the cutting elements are spring-loaded with a special spring to which they are attached by brazing or using fasteners , in the claimed technical solution, the spring is absent, and the necessary springing is achieved due to the fact that the cutting elements themselves are made in the form of elastic teeth of a multi-tooth plate of small thickness. In addition, there is no need to use brazing or various fasteners to connect the spring and the cutting elements, which simplifies the manufacture of the cutting tool and allows you to quickly replace the cutting elements when they are worn or broken, since, unlike the prototype, there is no need to replace the cutting elements together with the spring, in case they are soldered to it, or disassemble the fasteners with which the cutting elements can be attached to the spring, which generally saves significantly the processing time of the products. In the claimed technical solution, it is sufficient to replace the multi-tooth plate or only to correct its teeth (cutting elements), for example, with a file or an abrasive bar, without disassembling the tool itself, which increases the service life of the cutting tool.

Выполнение режущих элементов в виде упругих зубьев пластины малой толщины повышает эффект подпружинивания, увеличивает гибкость режущих элементов, что позволяет применять минимальные усилия резания и, следовательно, использовать простые станочные приспособления для установки и зажима режущего инструмента, способствует повышению качества отработки изделий и расширению технологических возможностей режущего инструмента, а именно, обеспечивает стабильное и равномерное снятие заусенцев и фасок на кромках отверстий деталей, изготовленных из широкого ассортимента как металлов, так и неметаллов различной степени твердости, позволяет обрабатывать отверстия как цилиндрической, так и овальной формы, а также с прерывистой острой кромкой, допуская при обработке смещение или наклон оси обрабатываемого отверстия относительно шпинделя станка. Кроме этого, выполнение режущих элементов в виде упругих зубьев пластины малой толщины не предполагает их дополнительной переточки, так как зубья самозатачиваются в процессе обработки, а их износ минимален из-за небольших усилий резания. The implementation of the cutting elements in the form of elastic teeth of the plate of small thickness increases the effect of springing, increases the flexibility of the cutting elements, which allows the use of minimal cutting forces and, therefore, the use of simple machine tools for installing and clamping the cutting tool, helps to improve the quality of product development and expand the technological capabilities of the cutting tool, namely, provides a stable and uniform removal of burrs and chamfers at the edges of the holes of the parts, made of a wide assortment of both metals and non-metals of varying degrees of hardness, it allows machining holes of both a cylindrical and oval shape, as well as with an intermittent sharp edge, allowing during processing to offset or tilt the axis of the machined hole relative to the machine spindle. In addition, the implementation of the cutting elements in the form of elastic teeth of a plate of small thickness does not imply their additional regrinding, as the teeth are self-sharpening during processing, and their wear is minimal due to small cutting forces.

Увеличение срока службы режущих элементов и самого режущего инструмента достигается за счет того, что режущих элементов (упругих зубьев) используется не два, как в прототипе, а три и более, причем, чем их больше, тем меньше их износ, больше период между заточками или заменами режущих элементов и выше качество обработки изделий. The increase in the service life of the cutting elements and the cutting tool itself is achieved due to the fact that the cutting elements (elastic teeth) are used not two, as in the prototype, but three or more, and the more they are, the less their wear, the longer the period between sharpening or replacements of cutting elements and higher quality of product processing.

На фиг. 1 изображен режущий инструмент, общий вид; на фиг. 2 - вид по стрелке А; на фиг. 3 - режущий инструмент перед началом обработки отверстия, общий вид; на фиг. 4 - режущий инструмент в момент окончания обработки отверстия, общий вид; на фиг. 5 - разрез зуба по Б-Б. In FIG. 1 shows a cutting tool, a general view; in FIG. 2 is a view along arrow A; in FIG. 3 - cutting tool before processing the hole, General view; in FIG. 4 - cutting tool at the time of completion of the hole processing, General view; in FIG. 5 - a section of a tooth according to BB.

Режущий инструмент для снятия фасок и заусенцев на кромках отверстий содержит хвостовик 1 с буртиком 2, режущие элементы, выполненные в виде зубьев 3 многозубой режущей пластины 4, надетой на хвостовик 1 и выполненной с малой толщиной, например 0,15 - 0,2 мм, что придает пластине 4 и, соответственно, зубьям 3 упругость. Зубья 3 имеют режущую кромку 5 и заднюю кромку 6. В качестве материала для изготовления пластины 4 может быть применена, например, лента из пружинной стали. Количество зубьев 3 пластины 4 может быть любым, но не менее трех, так как в противном случае значительно ухудшается качество обработки. При увеличении количества зубьев 3 уменьшается их износ и улучшается качество обработки отверстий. Зубья 3 отогнуты к хвостовику 1 и образуют угол при вершине φ₁, который необходим для того, чтобы зубья 3 могли врезаться в материал, и должен, следовательно, быть менее 180^o. Зубья могут быть выполнены с углом наклона β к оси координат пластины 4. При этом увеличение угла β также улучшает качество обработки, так как при этом облегчается вход режущей кромки 5 зубьев 3 в обрабатываемый материал. Режущий инструмент содержит также ограничитель 7 перемещения зубьев 3, установленный на хвостовике 1 за многозубой режущей пластиной 4 в направлении стрелки А. Ограничитель 7 может быть выполнен, например, в виде шайбы, надетой на хвостовик 1. Размер (диаметр) ограничителя 7, а также расстояние его от пластины 4 на хвостовике 1 выбирают в зависимости от диаметра обрабатываемого отверстия 8 детали 9 и диаметра пластины 4, образующегося при достижении зубьями 3 угла при вершине φ₂. Ограничитель 7 должен иметь диаметр больше диаметра обрабатываемого отверстия 8, чтобы не провалиться в него при движении в направлении подачи S_o режущего инструмента, и меньше диаметра пластины 4 при достижении зубьями 3 угла при вершине φ₂, чтобы зубья 3 упирались в ограничитель 7 не торцом, а своей плоской частью. Многозубая режущая пластина 4 и ограничитель 7 жестко закреплены на хвостовике 1, например, прижатием их гайкой 10 через шайбу 11 к торцу буртика 2.The cutting tool for chamfering and deburring at the edges of the holes contains a shank 1 with a shoulder 2, cutting elements made in the form of teeth 3 of a multi-tooth cutting insert 4, worn on the shank 1 and made with a small thickness, for example 0.15 - 0.2 mm, which gives the plate 4 and, accordingly, the teeth 3 elasticity. The teeth 3 have a cutting edge 5 and a trailing edge 6. As a material for manufacturing the plate 4, for example, a spring steel band can be used. The number of teeth 3 of the plate 4 can be any, but not less than three, since otherwise the quality of processing is significantly impaired. With an increase in the number of teeth 3, their wear is reduced and the quality of the machining of the holes is improved. The teeth 3 are bent to the shank 1 and form an angle at the apex φ ₁ , which is necessary so that the teeth 3 can cut into the material, and should therefore be less than 180 ^o . The teeth can be made with an angle of inclination β to the coordinate axis of the plate 4. Moreover, increasing the angle β also improves the quality of processing, as this facilitates the entry of the cutting edge 5 of the teeth 3 into the material to be processed. The cutting tool also contains a limiter 7 for moving the teeth 3, mounted on the shank 1 behind the multi-tooth cutting insert 4 in the direction of arrow A. The limiter 7 can be made, for example, in the form of a washer worn on the shank 1. The size (diameter) of the limiter 7, and its distance from the plate 4 on the shank 1 is selected depending on the diameter of the machined hole 8 of the part 9 and the diameter of the plate 4, which is formed when the teeth 3 reach the angle at the vertex φ ₂ . The limiter 7 should have a diameter larger than the diameter of the hole 8 to be drilled, so as not to fall into it when moving in the feed direction S _{o of the} cutting tool, and less than the diameter of the plate 4 when the teeth 3 reach the angle at the apex φ ₂ so that the teeth 3 do not abut the limiter 7 , and its flat part. A multi-tooth cutting insert 4 and a stop 7 are rigidly fixed to the shank 1, for example, by pressing them with a nut 10 through a washer 11 to the end of the shoulder 2.

Работа режущего инструмента осуществляется следующим образом. Режущий инструмент хвостовиком 1 вставляется в патрон, например, сверлильного станка (не показан) и при включении последнего получает вращение в направлении стрелки V. Далее, вращающийся режущий инструмент вводится с осевой рабочей подачей S_o в обрабатываемое отверстие 8 детали 9. Упругие зубья 3 режущей пластины 4, имеющие первоначальный угол при вершине φ₁, врезаются в кромку 12 отверстия 8, удаляют заусенцы и формируют фаску. Врезание происходит вследствие того, что упругий зуб 3, касаясь радиусной кромки 12 отверстия 8 в двух точках 13 и 14 в своем нормальном сечении (Б-Б) представляет из себя хорду к этой поверхности. При этом между задней поверхностью 15 зуба 3 и касательной к радиусной кромке 12 отверстия 8 образуется угол α, обеспечивающий врезание режущей кромки 5 зубьев 3 в материал обрабатываемой детали 9. Нагрузка, создающая усилие прижима режущей кромки 5, необходимое для врезания зуба 3 в материал обрабатываемой детали 9, обеспечивается упругостью материала, из которого изготовлена режущая пластина 4. При вращении режущего инструмента в направлении стрелки V режущая кромка 5 срезает стружку и заусенцы на кромке 12 отверстия 8 обычно до того момента, когда усилие прижима зубьев 3 сравнивается с силой резания инструмента. При этом задняя кромка 6 зубьев 3 дополнительно заглаживает заусенцы на кромке 12 отверстия 8. При достижении зубьями 3 угла при вершине φ₂ требуемая фаска оказывается сформированной, а заусенцы на кромке 12 отверстия 8 удаленными. При этом угол при вершине φ₂ выбирается в зависимости от того, какой размер (ширину) или угол фаски необходимо получить. При угловом перемещении зубьев 3, больше чем необходимо для достижения ими угла при вершине φ₂, они упираются в ограничитель 7, который ограничивает таким образом их перемещение, позволяя получить требуемый угол при вершине φ₂, предотвращает образование фаски большего, чем необходимо, размера или угла и предотвращает поломку зубьев 3. Количество зубьев 3 режущей пластины 4, их форма, наклон и толщина могут варьироваться в зависимости от диаметра обрабатываемого отверстия 8, материала детали 9 и необходимого качества обработки.The cutting tool is as follows. The cutting tool with the shank 1 is inserted into the chuck of, for example, a drilling machine (not shown) and when the latter is turned on, it rotates in the direction of arrow V. Next, the rotating cutting tool is inserted with an axial working feed S _o into the machined hole 8 of part 9. Elastic teeth 3 of the cutting plates 4 having an initial angle at the apex φ ₁ , cut into the edge 12 of the hole 8, remove burrs and form a chamfer. Insertion occurs due to the fact that the elastic tooth 3, touching the radius edge 12 of the hole 8 at two points 13 and 14 in its normal section (BB) is a chord to this surface. In this case, an angle α is formed between the rear surface 15 of the tooth 3 and the tangent to the radius edge 12 of the hole 8, which enables the cutting edge 5 of the teeth 3 to be inserted into the material of the workpiece 9. The load that creates the clamping force of the cutting edge 5 necessary for cutting the tooth 3 into the material to be processed details 9, is ensured by the elasticity of the material of which the cutting insert is made 4. When the cutting tool is rotated in the direction of arrow V, the cutting edge 5 cuts off chips and burrs on the edge 12 of the hole 8, usually until and the pressure of the teeth 3, compared with the cutting force of the tool. In this case, the trailing edge 6 of the teeth 3 further smooths out the burrs on the edge 12 of the hole 8. When the teeth 3 reach the angle at the vertex φ _{2, the} desired chamfer is formed, and the burrs on the edge 12 of the hole 8 are removed. Moreover, the angle at the vertex φ ₂ is selected depending on what size (width) or angle of the chamfer you need to get. When the angular movement of the teeth 3 is more than necessary to reach the angle at the vertex φ ₂ , they abut against the limiter 7, which thereby limits their movement, allowing to obtain the required angle at the vertex φ ₂ , prevents the formation of a larger than necessary chamfer or angle and prevents breakage of the teeth 3. The number of teeth 3 of the cutting insert 4, their shape, inclination and thickness may vary depending on the diameter of the machined hole 8, the material of the part 9 and the required quality of processing.

Claims

1. A cutting tool for chamfering and deburring at the edges of the holes, comprising a shank, a plate of small thickness mounted thereon, spring-loaded cutting elements and a limiter of movement of the cutting elements, characterized in that the plate of small thickness is made of multi-tooth and the cutting elements are made in the form of elastic teeth the specified plate, bent to the shank with the formation of an angle at the apex of less than 180 ^o , while the limiter of movement of the cutting elements is mounted on the shank.

2. The cutting tool according to claim 1, characterized in that the limiter movement of the cutting elements is made in the form of a washer.