RU2566245C1

RU2566245C1 - Rotating cutter

Info

Publication number: RU2566245C1
Application number: RU2014111411/02A
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Рогов; Анна Владимировна Рогова; Татьяна Владимировна Никифорова
Priority date: 2014-03-26
Filing date: 2014-03-26
Publication date: 2015-10-20
Also published as: RU2014111411A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: rotating cutter contains holder, cutting plate installed in the holder on the axle with possibility of free rotation in the bearings, bushing rigidly installed in holder, in it on the bearings the said axle is installed, one of the bearings is made as support for bottom part of the axle flange, on its work surface the cutting plate is installed by means of the guided clamp in form of the bolt with end face collar. The axle side surfaces are installed in the bearings. The flange work surface is made as cone cup with cone angle 5-12°, and axle and bushing are made out of the composite materials. The bearings for the axle side surface can be made in form of the radial or cone bearings. The axle side surface can be installed in the needle bearing.

EFFECT: increased machining quality.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для токарной обработки заготовок в виде тел вращения.The invention relates to mechanical engineering and can be used for turning blanks in the form of bodies of revolution.

Известен резец с непрерывной режущей кромкой по окружности, концентричной оси вращения резца (в кн.: 82 ЦНИИТМАШ.-М.: Машгиз, 1957, с 16-34). Основным недостатком резца является низкое качество обработки заготовок.Known cutter with a continuous cutting edge around a circle concentric with the axis of rotation of the cutter (in the book .: 82 TSNIITMASH.-M .: Mashgiz, 1957, p. 16-34). The main disadvantage of the cutter is the low quality of the workpiece.

Известен инструмент с непрерывной режущей кромкой в виде окружности, концентричной оси вращения инструмента, плоскость режущей кромки которого располагают касательно к обработанной поверхности (Патент РФ №2119408, B23B 1/00, 1998 г.). Инструмент предназначен для черновой обработки заготовок и не обеспечивает высокую точность и качество обработки.Known tool with a continuous cutting edge in the form of a circle, concentric with the axis of rotation of the tool, the plane of the cutting edge of which is located tangent to the machined surface (RF Patent No. 2119408, B23B 1/00, 1998). The tool is intended for rough processing of workpieces and does not provide high accuracy and quality of processing.

Известен ротационный резец, выполненный в виде многогранного тела, режущая кромка режущей части которого имеет полигональную форму в плоскости, перпендикулярной оси его вращения (Патент РФ №2463130, кл. B23B 27/12, 2012 г.). Инструмент имеет несколько прерывистых участков и не может при работе обеспечить высокую точность и качество обработки.Known rotary cutter, made in the form of a multifaceted body, the cutting edge of the cutting part of which has a polygonal shape in a plane perpendicular to the axis of its rotation (RF Patent No. 2463130, CL B23B 27/12, 2012). The tool has several discontinuous sections and cannot provide high accuracy and quality of processing during operation.

Известен ротационный резец, содержащий державку, режущую пластину, установленную в державке на оси с возможностью свободного вращения в подшипниках, при этом резец снабжен жестко установленной в державке втулкой, в которой на подшипниках размещена упомянутая ось, один из подшипников является опорным для фланца на рабочей поверхности которого базируется режущая пластина с помощью направленного зажима в виде болта с торцевым буртиком, при этом фланец нижней своей частью опирается на опорный подшипник, а боковые поверхности оси установлены в радиальных подшипниках (JP 2001-025903, B23B 27/10, 30.01.2001, реф. Фиг.).Known rotary cutter containing a holder, a cutting plate mounted in the holder on the axis with the possibility of free rotation in the bearings, while the cutter is equipped with a sleeve rigidly mounted in the holder, in which said axis is located on the bearings, one of the bearings is a support for the flange on the working surface which is based on the cutting insert with a directional clamp in the form of a bolt with an end collar, while the lower flange rests on its base bearing, and the lateral surfaces of the axis are installed They are in radial bearings (JP 2001-025903, B23B 27/10, 01/30/2001, ref. Fig.).

В известной конструкции режущая пластина не может быть установлена строго по оси вращения, а материал, из которого выполнена ось, и втулка не обладают высокими демпфирующими свойствами.In the known design, the cutting insert cannot be installed strictly along the axis of rotation, and the material of which the axis is made and the sleeve do not have high damping properties.

Известна установка оси ротационного резца на конических подшипниках (US 3515929, B23B 5/16, 02.06.1970, фиг. 1-3). Для правильной ориентации (базирования) оси желательно использовать или комплект из двух конических подшипников, или игольчатый подшипник.Known installation of the axis of the rotary cutter on tapered bearings (US 3515929, B23B 5/16, 02/02/1970, Fig. 1-3). For the correct orientation (basing) of the axis, it is desirable to use either a set of two tapered bearings or a needle bearing.

Наиболее близким аналогом является ротационный резец, содержащий державку, режущую пластину, установленную в державке на оси с возможностью вращения в подшипниках (Свидетельство на полезную модель РФ №3232 U1, B23B 47/00, 1996 г.).The closest analogue is a rotary cutter containing a holder, a cutting insert mounted in a holder on an axis with the possibility of rotation in bearings (Certificate for a useful model of the Russian Federation No. 3232 U1, B23B 47/00, 1996).

Недостатком ротационного резца является его сложная конструкция и малая жесткость, что ведет к большим вибрациям при резании. Конические подшипники должны иметь тонкую регулировку, в противном случае возникают зазор и биение или при перетяжке подшипников - сопротивление вращению. Для гашения вибраций разработано специальное устройство. Режущая пластина устанавливается с зазором на ось и в процессе резания имеет неустойчивое положение, что вызывает биение. Ось вращения режущей пластины может не совпадать с осью вращения оси. Это приводит к волнистости и низкому качеству обрабатываемой поверхности.The disadvantage of a rotary cutter is its complex design and low rigidity, which leads to large vibrations during cutting. Tapered bearings must be finely adjustable, otherwise there will be clearance and runout, or when the bearings are pulled, resistance to rotation. A special device has been developed to damp vibrations. The cutting insert is mounted with a clearance on the axis and during the cutting process has an unstable position, which causes a runout. The axis of rotation of the insert may not coincide with the axis of rotation of the axis. This leads to waviness and poor quality of the processed surface.

Техническим результатом изобретения является повышение качества обработки.The technical result of the invention is to improve the quality of processing.

Технический результат достигается тем, что ротационный резец, содержащий державку, режущую пластину, установленную в державке на оси с возможностью свободного вращения в подшипниках, снабжен жестко установленной в державке втулкой, в которой размещена ось на подшипниках, один из которых является опорным для фланца, рабочая поверхность которого выполнена в виде конической чашки, в которой базируется режущая пластина с помощью направленного зажима в виде болта с торцевым буртиком, при этом фланец нижней своей частью опирается на опорный подшипник, а боковые поверхности установлены в радиальных или конических подшипниках, причем ось и втулка выполнены из материала, обладающего высокими демпфирующими способностями.The technical result is achieved by the fact that a rotary cutter containing a holder, a cutting plate mounted in the holder on the axis with the possibility of free rotation in the bearings, is equipped with a sleeve rigidly mounted in the holder, in which the axis is located on the bearings, one of which is a support for the flange, working the surface of which is made in the form of a conical cup, in which the cutting insert is based using a directional clamp in the form of a bolt with an end collar, while the lower part of the flange rests on the supporting The bearings and the side surface are set in radial or conical bearings, the axle and sleeve are made of a material having a high damping ability.

Технический результат достигается также тем, что угол конуса чашки составляет 5-12°.The technical result is also achieved by the fact that the angle of the cone of the cup is 5-12 °.

Технический результат достигается также тем, что боковые поверхности оси установлены в игольчатом подшипнике.The technical result is also achieved by the fact that the lateral surfaces of the axis are mounted in a needle bearing.

Технический результат достигается за счет того, что вне зависимости от того, какой задний угол имеет режущая пластина, болт с торцевым буртиком ориентирует ее в конической чашке соосно оси, причем верхняя часть пластины является установочной базой (три опорные точки), а боковая поверхность - направляющей базой (две опорные точки). Режущая пластина в процессе работы вращается совместно с осью без биения, что позволяет обрабатывать детали с высоким качеством поверхности, в том числе из наноматериалов. Колебания, возникающие в процессе работы подвижных органов станка, гасятся материалом втулки и оси и не передаются в зону резания.The technical result is achieved due to the fact that, regardless of the back corner the cutting insert has, the end flange bolt orientates it in the conical cup coaxially to the axis, the upper part of the insert being the mounting base (three support points) and the side surface the guide base (two reference points). During operation, the cutting insert rotates together with the axis without runout, which allows you to process parts with high surface quality, including nanomaterials. Fluctuations that occur during the operation of the moving parts of the machine are quenched by the material of the sleeve and axis and are not transmitted to the cutting zone.

На рис. 1 представлен общий вид устройства, на рис. 2 - вариант с игольчатым подшипником.In fig. 1 shows a general view of the device, in Fig. 2 - version with needle bearing.

Ротационный резец содержит державку 1, снабженную втулкой 2, в которой на подшипниках 3, 4 и 5 установлена ось 6. В обоих торцах оси 6 выполнены соосные резьбовые отверстия. Втулка 2 установлена жестко в державке 1, например, за счет сил адгезии при клеевом соединении. Ось 6 выполнена с опорным фланцем 7, рабочая поверхность которого выполнена в виде конической чашки 8. В конической чашке 8 базируется при помощи направленного зажима, выполненного в виде болта 9 с торцевым буртиком 10, круглая режущая пластина 11. Ось 6 установлена во втулке 2 с возможностью свободного вращения в подшипниках 3, 4 и 5. Опорный фланец 7 оси 6 нижней своей частью опирается на опорный подшипник 3, а боковые поверхности установлены в радиальных или конических подшипниках 4 и 5. Ось 6 и втулка 2 выполнены из материала, обладающего высокими демпфирующими способностями. Угол конуса чашки 8 составляет 5-12°. Натяг в подшипниках может создаваться при помощи проставочных колец (если есть необходимость) и болта 12. Боковые поверхности оси 6 могут быть установлены в игольчатом подшипнике 13. В качестве материала, обладающего высокими демпфирующими способностями, может быть использован композиционный материал, например синтегран, полимербетон и др.The rotary cutter comprises a holder 1, provided with a sleeve 2, in which an axis 6 is mounted on bearings 3, 4 and 5. Coaxial threaded holes are made at both ends of the axis 6. The sleeve 2 is mounted rigidly in the holder 1, for example, due to the adhesion forces during adhesive bonding. The axis 6 is made with a support flange 7, the working surface of which is made in the form of a conical cup 8. In the conical cup 8, a circular cutting insert 11 is based on a bolt 9 made in the form of a bolt 9 with an end collar 10. The axis 6 is mounted in the sleeve 2 sec the possibility of free rotation in bearings 3, 4 and 5. The supporting flange 7 of the axis 6 is supported by its lower part on the supporting bearing 3, and the side surfaces are mounted in radial or tapered bearings 4 and 5. The axis 6 and the sleeve 2 are made of a material having high Mapping capabilities. The cone angle of cup 8 is 5-12 °. The interference in the bearings can be created using spacer rings (if necessary) and a bolt 12. The lateral surfaces of the axis 6 can be installed in the needle bearing 13. As a material with high damping abilities, a composite material can be used, for example, sintegran, polymer concrete and other

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Режущая пластина 11 устанавливается в коническую чашку 8. При завертывании направленного зажима в виде болта 9 в резьбовое отверстие оси 6 торцевой буртик 10 ориентирует режущую пластину 11, а конические поверхности чашки 8 центрируют ее так, чтобы она встала соосно оси 6. Болт 9 затягивают и жестко закрепляют режущую пластину 11. В процессе обработки заготовок касательные силы резания заставляют круглую режущую пластину 11 вращаться вокруг своей оси в подшипниках 3, 4 и 5, обеспечивая при этом использование всей длины окружности режущей кромки. Опорный подшипник 3 воспринимает осевые силы резания, а подшипники 4 и 5 - радиальные. Вибрации, возникающие в подвижных органах станка, гасятся материалом втулки 2 и оси 6 и не передаются в зону резания. Резец обеспечивает плавное устойчивое резание без вибраций, что позволяет использовать его для обработки деталей, выполненных из наноматериалов. Ось втулки 2 может располагаться вертикально или под углом для создания заднего угла α и угла наклона режущей кромки λ. Натяг в подшипниках может создаваться при помощи проставочных колец (если есть необходимость) и болта 12. Угол конуса чашки 8 меньше 5° ведет к заклиниванию режущей пластины и сложностям в ее извлечении; угол более 12° снижает точность базирования, что делает положение режущей пластины неопределенным и нестабильным. Игольчатый подшипник обеспечивает высокую точность вращения, надежность и стабильность положения оси в широком диапазоне нагрузок. Наличие направленного зажима позволяет при любой величине заднего угла α режущей пластины 11 (может быть и α=0) обеспечивать положение пластины перпендикулярно оси 6 и соосность их вращения. Форма рабочей поверхности торцевого буртика 10, контактирующей с верхней поверхностью режущей пластины 11, соответствуют друг другу.The cutting insert 11 is installed in the conical cup 8. When the directional clamp is screwed in the form of a bolt 9 into the threaded hole of the axis 6, the end bead 10 orientates the cutting insert 11, and the conical surfaces of the cup 8 center it so that it is aligned with the axis 6. The bolt 9 is tightened and the cutting insert 11 is rigidly fixed. During the processing of the workpieces, the tangential cutting forces cause the circular cutting insert 11 to rotate around its axis in the bearings 3, 4 and 5, while ensuring the use of the entire circumference of the cutting edge. The thrust bearing 3 perceives axial cutting forces, and the bearings 4 and 5 are radial. Vibrations arising in the moving parts of the machine are damped by the material of the sleeve 2 and axis 6 and are not transmitted to the cutting zone. The cutter provides smooth, stable cutting without vibration, which allows it to be used for processing parts made of nanomaterials. The axis of the sleeve 2 can be located vertically or at an angle to create a trailing angle α and the angle of inclination of the cutting edge λ. The interference in the bearings can be created using spacer rings (if necessary) and a bolt 12. The angle of the cone of the cup 8 is less than 5 ° leads to jamming of the insert and difficulties in removing it; an angle of more than 12 ° reduces the accuracy of the base, which makes the position of the cutting insert uncertain and unstable. The needle bearing provides high accuracy of rotation, reliability and stability of the axis position in a wide range of loads. The presence of a directional clamp allows for any value of the rear angle α of the cutting insert 11 (maybe α = 0) to ensure the position of the insert perpendicular to axis 6 and the alignment of their rotation. The shape of the working surface of the end flange 10 in contact with the upper surface of the cutting insert 11, correspond to each other.

Claims

1. A rotary cutter containing a holder, a cutting plate mounted in a holder on the axis with the possibility of free rotation in bearings, a sleeve rigidly mounted in the holder, in which said axis is placed on bearings, one of the bearings is made to support the bottom of the axis flange, on the working the surface of which a cutting insert is installed using a directional clamp in the form of a bolt with an end collar, while the lateral surfaces of the axis are mounted in bearings, characterized in that the working surface of the flange is made it is in the form of a conical cup with a cone angle of 5–12 °, and the axis and sleeve are made of composite material.

2. The rotary cutter according to claim 1, characterized in that the bearings for the side surface of the axis are made in the form of radial or tapered bearings.

3. The rotary cutter according to claim 1, characterized in that the side surfaces of the axis are mounted in a needle bearing.