RU2720011C1

RU2720011C1 - Prefabricated worm cutter with group cutting circuitry

Info

Publication number: RU2720011C1
Application number: RU2019115502A
Authority: RU
Inventors: Евгений Владимирович Артамонов; Виталий Владимирович Киреев; Виталий Андреевич Зырянов; Роман Сергеевич Чуйков
Priority date: 2019-05-21
Filing date: 2019-05-21
Publication date: 2020-04-23

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: invention relates to mechanical engineering and can be used in the construction of metal-cutting tools for milling parts. Prefabricated worm cutter comprises body and carbide inserts installed in it. Milling cutter housing consists of separate disks assembled on the bushing, and along the body edges there are two cylindrical spacers. Assembly body of the milling cutter forms a helical surface on which radial and tangential grooves are made, in which radially the main and lateral tangentially located hard-alloy cutting plates are installed. Said discs are secured by four tightening pins. Sleeve is equipped with longitudinal splines congruent with slots of disks. Cutting plates are of ellipsoidal shape.EFFECT: result is higher durability and reliability of prefabricated worm cutter.1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области обработки металлов резанием, к конструкциям металлорежущего инструмента.The invention relates to the field of metal cutting, to the construction of metal cutting tools.

Известна сборная червячная фреза [RU №2507041, МПК B23F 21/16, опубл. 20.07.2010 Бюл. №5], содержащая корпус, режущие рейки и элементы их крепления. Режущие рейки установлены с плотным прилеганием друг к другу из условий увеличения максимально возможного количества реек для данного диаметра фрезы, а их толщина в поперечном сечении рейки по вершинам зубьев уменьшена и выбрана из условия их прочности на изгиб от действия сил.Known prefabricated worm cutter [RU No. 2507041, IPC B23F 21/16, publ. 07/20/2010 Bull. No. 5], comprising a housing, cutting rails and their fastening elements. The cutting rails are installed with tight fit to each other from the conditions of increasing the maximum possible number of rails for a given mill diameter, and their thickness in the cross section of the rails along the tops of the teeth is reduced and selected from the condition of their bending strength from the action of forces.

Недостатками данной конструкции фрез является использование режущих реек с уменьшенной толщиной в поперечном сечении рейки по вершинам зубьев. В случае поломки одного режущего зуба повлечет за собой замену целой режущей рейки на новую. В случае поломки одного или нескольких зубьев на рейке возрастает вероятность разрушений последующих режущих реек по причине ослабленной толщины в поперечном сечении рейки по вершинам зубьев.The disadvantages of this design of the cutters is the use of cutting rails with a reduced thickness in the cross section of the rails along the tops of the teeth. In the event of a failure of one cutting tooth, it will entail the replacement of the whole cutting rack with a new one. In the event of breakage of one or more teeth on the rail, the likelihood of destruction of subsequent cutting rails increases due to the weakened thickness in the cross section of the rail along the tops of the teeth.

Известна сборная червячная фреза для обработки зубчатых изделий, содержащая корпус и поворотные неперетачиваемые режущие пластины, установленные вдоль линий профилирования, направленные по нормали к боковым режущим кромкам зубьев через полюс профилирования, лежащий в точке пересечения начальной прямой с межосевым перпендикуляром фрезы и изделия, снабженная рейками, на которых поочередно установлены упомянутые неперетачиваемые режущие пластины, при этом на последних выполнены модифицированные участки профиля, адекватные профилю данной части зуба рейки, причем неперетачиваемые режущие пластины размещены в плоскости профиля зуба рейки на участках, ограниченных проекциями линий профилирования на средний и прилегающие к нему крайние зубья рейки, (см. патент РФ №2147496, МПК B23F 21/16 Сборная червячная фреза. Заявка №98104494/02 от 10.03.1998. Авт. изобр. Настасенко В.А. Опубл. Бюл №11 от 20.04.2000).Known prefabricated worm milling cutter for processing gear products, comprising a housing and rotary non-rotatable cutting inserts mounted along the profiling lines directed normal to the lateral cutting edges of the teeth through the profiling pole lying at the intersection of the initial straight line with the center axis of the cutter and the product, equipped with rails, on which the said non-rotatable cutting inserts are alternately mounted, while the latter have modified sections of the profile adequate to the profile yes part of the tooth of the slat, and non-rotatable cutting inserts are placed in the plane of the profile of the tooth of the slat in areas limited by the projection of the profiling lines on the middle and adjacent extreme teeth of the slat (see RF patent No. 2147496, IPC B23F 21/16 Assembly worm mill. No. 98104494/02 of March 10, 1998. Autobiography of V. Nastasenko, Publ. Bull No. 11 of April 20, 2000).

Недостатками данной конструкции фрез является применение различных форм режущих пластин, что в, свою очередь, затрудняет изготовление корпуса инструмента, базирующих поверхностей, режущих пластин и элементов их крепления.The disadvantages of this design of the milling cutter is the use of various forms of cutting inserts, which, in turn, makes it difficult to manufacture the tool body, base surfaces, cutting inserts and their fastening elements.

Известна сборная червячная фреза [RU №2680122, МПК B23F 21/16, опубл. 15.02.2019 Бюл. №5], выбранная в качестве прототипа, состоящая из отдельных дисков, корпус которых состоит из винтовой поверхности, которая имеет определенный угол подъема со, зависящий от модуля нарезаемого зубчатого колеса, а также от количества сменных твердосплавных пластин, расположенных на этой винтовой поверхности. В каждом диске установлены твердосплавные режущие пластины, которые в свою очередь закреплены винтами, режущие элементы базируются на опорных поверхностях и в угловых пазах корпуса инструмента.Known prefabricated worm mill [RU No. 2680122, IPC B23F 21/16, publ. 02/15/2019 Bull. No. 5], selected as a prototype, consisting of individual disks, the casing of which consists of a helical surface, which has a certain angle of elevation, depending on the module of the gear to be cut, as well as on the number of interchangeable carbide inserts located on this helical surface. Carbide cutting inserts are installed in each disk, which in turn are fixed with screws, the cutting elements are based on the supporting surfaces and in the angular grooves of the tool body.

Недостатками данной конструкции червячной фрезы является применение двух разных по геометрическим размерам режущих твердосплавных пластин, расположенных на винтовой поверхности, что исключает возможность их взаимозаменяемости и повышает трудоемкость изготовления пазов под режущие пластины в корпусе инструмента. А также недостатком является конструктивный элемент в виде шпоночного соединения, не обеспечивающий надежной фиксации отдельных дисков на втулке за счет призматической шпонки.The disadvantages of this design of the worm cutter is the use of two different carbide cutting inserts located on a helical surface, which excludes the possibility of their interchangeability and increases the complexity of manufacturing grooves for cutting inserts in the tool body. And also a disadvantage is a structural element in the form of a keyed connection, which does not provide reliable fixation of individual disks on the sleeve due to a prismatic key.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание сборной червячной фрезы с групповой схемой резания, позволяющей последовательно срезать припуск на обработку большим количеством сменных режущих твердосплавных пластин, расположенных на архимедовом инструментальном червяке, и тем самым, снизить величину подачи на режущие пластины фрезы и повысить работоспособность инструмента, с возможностью в случае поломки произвести замену одного или нескольких дисков, а не всего корпуса инструмента, а также, увеличить или уменьшить количество дисков в зависимости от поставленной задачи при нарезании крупномодульных зубчатых колес.The problem to which the claimed invention is directed is to create a prefabricated worm cutter with a group cutting scheme, which allows to sequentially cut the machining allowance with a large number of replaceable carbide inserts located on an Archimedean tool worm, and thereby reduce the feed rate to the cutter inserts and to increase the operability of the tool, with the possibility in the event of a breakdown to replace one or more disks, and not the entire tool body, as well as increase five or reduce the number of drives in dependence on the task at a coarse-grained cutting gears.

Указанный технический результат достигается тем, что сборная червячная фреза содержит корпус и установленные в нем твердосплавные режущие пластины, при этом корпус фрезы состоит из отдельных дисков, собранных на втулке, а по краям корпуса установлены две цилиндрические проставки, корпус фрезы в сборе образует винтовую поверхность на которой выполнены радиальные и тангенциальные пазы, в которых установлены радиально основные и боковые тангенциально расположенные твердосплавные режущие пластины, а диски закреплены стяжными шпильками с гайками на их концах, причем диски закреплены четырьмя стяжными шпильками, втулка снабжена продольными шлицами, конгруэнтными с пазами дисков, а режущие пластины выполнены эллипсоидной формы.The specified technical result is achieved by the fact that the pre-assembled worm mill contains a housing and carbide cutting inserts installed in it, while the mill body consists of separate disks assembled on the sleeve, and two cylindrical spacers are installed at the edges of the body, the complete body of the mill forms a helical surface on which has radial and tangential grooves in which radially main and side tangentially located carbide cutting inserts are installed, and the disks are fixed with tie rods nuts at their ends, wherein the wheels are secured four tie rod, the sleeve is provided with longitudinal slots, with the slots congruent discs and the blades are made ellipsoidal.

Для реализации групповой схемы резания на каждом диске расположены режущие твердосплавные пластины: основные - эллипсные пластины расположенные радиально в корпусе инструмента и служат для фрезерования впадины зубчатого колеса, и боковые - режущие элементы расположенные тангенциально, для формирования эвольвентных поверхностей зуба колеса. Благодаря этому происходит последовательное срезание припуска на обработку с впадины и эвольвентных поверхностей зубчатого колеса. Применение большего количества режущих пластин на архимедовом инструментальном червяке позволяет снизить величину подачи на режущую пластину и обеспечить равномерность фрезерования, а также снизить величину ударных нагрузок на режущие элементы сборного инструмента. Каждая твердосплавная пластина крепится к корпусу инструмента при помощи винтов. При заворачивании винта режущая пластина прижимается к корпусу инструмента и базируется в угловых пазах, что исключает перемещение режущего элемента в радиальном направлении от оси инструмента. Использование шлицевой втулки позволяет собрать на ней корпус фрезы из отдельных дисков и исключить возможность их перемещения во время работы относительно оси инструмента.To implement a group cutting scheme, carbide cutting inserts are located on each disk: the main ones are ellipse plates located radially in the tool body and are used for milling the trough of the gear wheel, and the side ones are cutting elements located tangentially to form involute tooth surfaces of the wheel. Due to this, a sequential cutting of the machining allowance from the cavity and involute surfaces of the gear occurs. The use of a larger number of cutting inserts on an Archimedean tool worm makes it possible to reduce the feed rate to the cutting insert and to ensure uniform milling, as well as to reduce the magnitude of shock loads on the cutting elements of the assembly tool. Each carbide plate is attached to the tool body with screws. When the screw is screwed, the cutting plate is pressed against the tool body and is based in the angular grooves, which excludes the movement of the cutting element in the radial direction from the tool axis. Using a splined sleeve allows you to assemble the cutter body on it from individual disks and eliminate the possibility of their movement during operation relative to the axis of the tool.

С точки зрения технологичности изготовления отверстий в диске угол между ними (отверстиями) составляет 90 градусов, что упрощает технологию изготовления этих отверстий при сверлении (например, применение станочных приспособлений: универсальной делительной головки или поворотного стола), а также угол 90 градусов является кратным и легко контролируемым при изготовлении.From the point of view of manufacturability of manufacturing holes in the disk, the angle between them (holes) is 90 degrees, which simplifies the technology of manufacturing these holes when drilling (for example, the use of machine tools: a universal dividing head or rotary table), and the angle of 90 degrees is multiple and easy controlled during manufacture.

Применение в конструкции шпилек обеспечивает сохранение винтовой поверхности во время процесса зубофрезерования. А также при сборке корпуса червячной фрезы, состоящего из отдельных дисков, при стягивании шпилек гайками выбираются (минимизируются) зазоры между дисками, для получения правильного угла подъема винтовой линии, и как следствие, обеспечение постоянного шага между зубьями фрезы.Application in the design of the studs ensures the preservation of the helical surface during the hobbing process. And also when assembling the case of the worm cutter, consisting of separate disks, when tightening the studs with nuts, the gaps between the disks are selected (minimized) to obtain the correct angle of elevation of the helix, and as a result, ensuring a constant step between the teeth of the cutter.

На фиг. 1 изображен диск фрезы; на фиг. 2 изображен вид слева; на фиг. 3 изображен общий вид инструмента; на фиг. 4 изображено сечение А-А; на фиг. 5 изображена цилиндрическая проставка.In FIG. 1 shows the cutter disk; in FIG. 2 shows a left view; in FIG. 3 shows a general view of the tool; in FIG. 4 shows a section AA; in FIG. 5 shows a cylindrical spacer.

Сборная червячная фреза состоит из отдельных дисков 1, в сборе образующих корпус с винтовой поверхность 2, имеющая определенный угол подъема со, с тангенциальными 3 и радиальными пазами 4 с опорными поверхностями 5 для расположения в них режущих элементов, отверстие 6 для расположения шлицевой втулки 7 со шпоночным пазом 8, и четыре сквозных отверстий 9 для шпилек 10, на каждом диске закреплены боковые 11 и основные 12 режущие пластины, базирующиеся в угловых пазах 13 при помощи винтов 14. Для исключения возможности перемещения дисков корпуса относительно оси инструмента во время фрезерования фреза оснащена шлицевой втулкой 7. Диски собираются на шлицевой втулке 7, оснащенной шпоночным пазом, и стягиваются четырьмя шпильками 10, на концах которых имеются гайки 15. По краям корпуса имеются две цилиндрические проставки 16 для наилучшего закрепления дисков сборной червячной фрезы.A prefabricated worm cutter consists of individual disks 1, assembled to form a housing with a screw surface 2, having a certain angle of elevation, with tangential 3 and radial grooves 4 with supporting surfaces 5 for the location of the cutting elements in them, a hole 6 for the location of the splined sleeve 7 with with a keyway 8, and four through holes 9 for the studs 10, lateral 11 and main 12 cutting inserts fixed on each disk based on the corner grooves 13 with screws 14. To exclude the possibility of moving the case disks relative to The milling cutter is equipped with a slotted sleeve 7 during the milling of the tool axis. The disks are assembled on the slotted sleeve 7, equipped with a keyway, and are pulled together by four studs 10, the ends of which have nuts 15. There are two cylindrical spacers 16 on the edges of the case for the best fixing of the worm gear discs cutters.

Сборная червячная фреза работает следующим образом: фрезу закрепляют на зубофрезерном станке, фреза имеет вращательное движение вокруг своей оси и поступательное вдоль оси детали. Деталь, закрепленная на столе станка, имеет только вращательное движение вокруг своей оси, строго согласованное с вращением сборной червячной фрезы. При зубофрезеровании червячная фреза образует с обрабатываемой заготовкой винтовое станочное зацепление.Prefabricated worm cutter works as follows: the cutter is fixed on the gear hobbing machine, the cutter has a rotational movement around its axis and translational along the axis of the part. The part mounted on the table of the machine has only rotational movement around its axis, strictly coordinated with the rotation of the assembly of the worm cutter. When hobbing, the worm cutter forms a helical gear engagement with the workpiece.

Сборка фрезы осуществляется следующим образом: каждый отдельный диск 1 имеет на винтовой поверхности тангенциальные 3 и радиальные пазы 4, в которых устанавливаются боковые 11 и основные 12 твердосплавные режущие пластины и фиксируются при помощи винтов 14. Далее все отдельные диски собираются на шлицевую втулку 7 со шпоночным пазом 8. По краям червячной фрезы устанавливаются проставки 16 и вся конструкция стягивается четырьмя шпильками 10 при помощи гаек 15.The assembly of the cutter is carried out as follows: each individual disk 1 has tangential 3 and radial grooves 4 on the screw surface, in which side 11 and main 12 carbide cutting inserts are installed and fixed with screws 14. Next, all individual disks are assembled on a spline sleeve 7 with a key a groove 8. Along the edges of the worm cutter spacers 16 are installed and the whole structure is pulled together by four studs 10 with the help of nuts 15.

Таким образом, разработанная сборная червячная фреза является технологичной в изготовлении и обслуживании, благодаря применению одного вида (по геометрическим размерам) тангенциально расположенных режущих пластин, с возможностью их взаимозаменяемости путем поворота в случае поломки или износа одной режущей кромки. Опорные и базирующие поверхности под режущие твердосплавные пластины выполнены с условием обеспечения свободного доступа инструмента при финишной обработке фрезы.Thus, the developed prefabricated worm cutter is technologically advanced in manufacture and maintenance, due to the use of one type (geometrical dimensions) of tangentially arranged cutting inserts, with the possibility of their interchangeability by turning in case of breakage or wear of one cutting edge. The supporting and underlying surfaces under the cutting carbide inserts are made with the condition of providing free access to the tool during the finishing of the cutter.

Реализация групповой схемы резания достигается путем применения большего количества основных и боковых режущих пластин на архимедовом инструментальном червяке, позволяющих последовательно срезать припуск на обработку и уменьшить величину подачи на режущую пластину, обеспечить равномерность фрезерования, а также снизить величину ударных нагрузок на режущие элементы сборного инструмента. Благодаря технологичности конструкции фрезы и применению сменных твердосплавных пластин при групповой схеме резания повышается стойкость и надежность сборной червячной фрезы.The implementation of a group cutting scheme is achieved by using a larger number of main and side cutting inserts on an Archimedean tool worm, which allow sequentially cutting the machining allowance and reducing the feed rate to the cutting insert, ensure milling uniformity, and reduce the impact loads on the cutting elements of the assembly tool. Due to the technological design of the cutter and the use of replaceable carbide inserts in the group cutting scheme, the resistance and reliability of the combined worm cutter are increased.

Claims

A prefabricated worm milling cutter comprising a housing and carbide cutting inserts installed in it, while the milling cutter body consists of separate disks assembled on the sleeve, and two cylindrical spacers are installed at the edges of the housing, the milling cutter body assembly forms a helical surface on which radial and tangential grooves in which radially main and side tangentially located carbide cutting inserts are installed, and the disks are fixed with tie rods with nuts at their ends, characterized in that the disks akrepleny four tie rod, the sleeve is provided with longitudinal slots, with the slots congruent discs and the blades are made ellipsoidal.