RU2803707C1

RU2803707C1 - Turning tool

Info

Publication number: RU2803707C1
Application number: RU2023106946A
Authority: RU
Inventors: Олег Константинович Украженко; Константин Адамович Украженко
Filing date: 2023-03-23
Publication date: 2023-09-19

Abstract

FIELD: machining tools.

SUBSTANCE: turning cutter contains a holder with a supporting surface and a guide surface perpendicular to it. The holder clamped in the tool holder is rigidly connected to the cutting head by its supporting surface using screws. The cutting head has a socket for the cutting element. The cutting element contains a protrusion with a thrust surface and inserts. The holder has conical holes with which the inserts interact. The screws contain cones with ends. The screw cones interact with the tapered holes and inserted ends. The guide and stop surfaces interact and are clamped in the tool holder simultaneously with the supporting surface.

EFFECT: increased rigidity of turning tools is achieved.

2 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к механообработке, в частности к инструментам для токарной обработки с высокой жесткостью, например, для труднообрабатываемых материалов.The invention relates to machining, in particular to tools for turning with high rigidity, for example, for difficult-to-cut materials.

Известны токарные резцы, представленные в таблице 16, страница 164 (см. «Справочник технолога машиностроителя», том 2, под. ред. А.Н. Малова, М.: Машиностроение. - 1972, 568 с.), содержащие державку с жестко соединенной с ней головкой резца, в которой установлена режущая пластина, а также резцы по ГОСТ 8878-73.There are known turning cutters, presented in table 16, page 164 (see "Handbook of mechanical engineering technologist", volume 2, edited by A.N. Malov, M.: Mechanical Engineering. - 1972, 568 p.), containing a holder with a rigid a cutter head connected to it, in which a cutting plate is installed, as well as cutters in accordance with GOST 8878-73.

Недостатками данных резцов являются низкие технико-экономические показатели, заключающиеся в недостаточной жесткости и виброустойчивости, а, следовательно, и эффективности обработки.The disadvantages of these cutters are low technical and economic indicators, consisting in insufficient rigidity and vibration resistance, and, consequently, processing efficiency.

Известен токарный резец прототип (см. справочник «Прогрессивные режущие инструменты и режимы резания металлов» под. ред. В.И. Баранчикова, М.: Машиностроение. - 1990, 400 с.), где на рисунке 16, странице 75 представлен проходной и подрезной резец, содержащий державку, жестко соединенную с головкой, имеющей гнездо, в котором расположен режущий элемент, например, с ромбической формой сменной многогранной пластиной, который применяют для черновой, получистовой и чистовой обработки различных материалов на токарных станках и станках с ЧПУ.A prototype turning cutter is known (see the reference book “Progressive cutting tools and modes of cutting metals” edited by V.I. Baranchikov, M.: Mechanical Engineering. - 1990, 400 pp.), where figure 16, page 75 shows the pass-through and a scoring cutter containing a holder rigidly connected to a head having a socket in which a cutting element is located, for example, with a rhombic-shaped replaceable multifaceted insert, which is used for roughing, semi-finishing and finishing processing of various materials on lathes and CNC machines.

Недостатком данного резца является низкая технологическая возможность проходных, подрезных и других токарных резцов из-за недостаточной жесткости, а вследствие этого и низкой виброустойчивости, в результате которой нецелесообразно его использовать на более высоких режимах обработки, в том числе, труднообрабатываемых материалов и на автоматизированном оборудовании.The disadvantage of this cutter is the low technological capability of passing, scoring and other turning cutters due to insufficient rigidity and, as a result, low vibration resistance, as a result of which it is inappropriate to use it at higher processing modes, including difficult-to-process materials and on automated equipment.

Технической задачей данного изобретения является повышение жесткости резцов за счёт надёжного создания натягов при зажиме державки резца не только в опорной, но и направляющей, а также упорной поверхностях с резцедержателем одновременно.The technical objective of this invention is to increase the rigidity of the cutters due to the reliable creation of interference when clamping the cutter holder not only in the support, but also in the guide, as well as in the thrust surfaces with the tool holder at the same time.

Поставленная техническая задача решается тем, что токарный резец содержит державку с опорной и перпендикулярной ей направляющей поверхностями, закрепляемую в резцедержателе опорной поверхностью с помощью винтов, и жестко связана с резцовой головкой, в которой выполнено гнездо для режущего элемента. Причем резец дополнительно содержит упорную поверхность и вставки. В державке выполнены конусные отверстия, в которые установлены вставки. Винты содержат на конце конуса с торцами, при этом конуса винтов взаимодействуют с конусными отверстиями и торцами со вставками, а направляющая и упорная поверхности зажимаются в резцедержателе одновременно с опорной поверхностью.The stated technical problem is solved by the fact that the turning cutter contains a holder with a supporting surface and a guide surface perpendicular to it, secured in the tool holder with a supporting surface using screws, and is rigidly connected to the cutting head, in which a socket for the cutting element is made. Moreover, the cutter additionally contains a thrust surface and inserts. The holder has conical holes into which inserts are installed. The screws contain cones with ends at the end, while the cones of the screws interact with the conical holes and ends with inserts, and the guide and thrust surfaces are clamped in the tool holder simultaneously with the supporting surface.

Сущность изобретения поясняется графически, где на фиг.1 представлен общий вид резца; на фиг.2 - вид А, фиг.1; на фиг.3 - вид Б, фиг.1; на фиг.4 - разрез Г-Г, фиг.2, державка с жесткой вставкой; на фиг.5 - то же, что на фиг.4, державка с упругой вставкой; на фиг.6 - комбинированная вставка.The essence of the invention is illustrated graphically, where figure 1 shows a general view of the cutter; figure 2 - view A, figure 1; figure 3 - view B, figure 1; Fig.4 - section G-G, Fig.2, holder with a rigid insert; Fig.5 is the same as in Fig.4, a holder with an elastic insert; Fig.6 - combined insert.

Токарный резец 1 для проходных, подрезных и других операций состоит из головки резцовой (длиной L), жестко связанной с державкой 3 прямоугольного сечения (B × H). В гнезде 4 головки резцовой 2 закреплена режущая пластина 5. Для беспрепятственной обработки определенных, например, внутренних поверхностей, в головке резцовой 2 выполнены клинообразные скосы, при этом на одном из скосов имеется выступ 6 (выделен условно пунктиром, фиг.1). Скосы образованы с помощью пересекающихся поверхностей 7 и 8 соответственно. При пересечении поверхностей 7 и 8 по грани 9 образуется ребро жесткости в направлении действия результирующей силы P _p от сил резания P _zи P _y. Державка 3 содержит опорную поверхность 10 и взаимно перпендикулярную ей направляющую поверхность 11. В плоскости соединения головки резцовой 2 с державкой 3, в основании выступа 6 (для повышения жесткости резца) выполнена упорная поверхность 12. В свою очередь, в державке 3 выполнены по меньшей мере два конусных отверстия 13. В конусные отверстия 13 установлены вставки 14, которые в зависимости от их назначения могут быть: жесткие, фиг.4; упругие, фиг.5; комбинированные, фиг.6. С конусными отверстиями 13 и вставками 14, например, упругими, взаимодействуют зажимные винты 15 своими, выполненными на конце, конусами 16 и торцами 17 соответственно. Это взаимодействие создаёт натяги параллельно во всех поверхностях 10, 11, 12 с резцедержателем 18. В опорной поверхности 10 - за счёт сил упругости вставки 14, а направляющей 11 и упорной 12, за счёт угла β конусной поверхности 13, фиг.1. В данном примере упругие вставки 14 служат для одновременного создания натягов во всех базирующих поверхностях с целью устранения возможного срыва натяга «по трению» при последовательном его создании. Вставки 14 служат также для регулирования (корректировки) сил зажима и снижения сил трения в процессе зажима резцов. Винты 15 установлены в резцедержателе 18 в резьбовые отверстия 19. Оси резьбовых отверстий 19 смещены относительно конусных отверстий 13 на величину δ ₁в направлении силы резания P _y и на величину δ ₂в направлении силы P _x, или поверхностей 11 и 12 соответственно. Тогда расстояние между осями , причем . Размер Δ определяется расстоянием между вставкой 14 и торцем 17 винта 15 в начале взаимодействия конуса 16 с конусным отверстием 13. Перемещение ΔTurning cutter 1 for passing, scoring and other operations consists of a cutting head (length L ) rigidly connected to a holder 3 of rectangular cross-section ( B × H ). A cutting plate 5 is fixed in the socket 4 of the cutting head 2. For unhindered processing of certain, for example, internal surfaces, wedge-shaped bevels are made in the cutting head 2, and on one of the bevels there is a protrusion 6 (shaded by a dotted line, Fig. 1). The bevels are formed using intersecting surfaces 7 and 8, respectively. When surfaces 7 and 8 intersect along face 9, a stiffening rib is formed in the direction of action of the resulting force P _p from the cutting forces P _z and P _y . The holder 3 contains a supporting surface 10 and a guide surface 11 mutually perpendicular to it. In the plane of connection of the cutting head 2 with the holder 3, at the base of the protrusion 6 (to increase the rigidity of the cutter) there is a thrust surface 12. In turn, in the holder 3 there are at least two conical holes 13. Inserts 14 are installed in the conical holes 13, which, depending on their purpose, can be: rigid, Fig. 4; elastic, figure 5; combined, Fig.6. The clamping screws 15 interact with the conical holes 13 and inserts 14, for example, elastic ones, with their cones 16 and ends 17, respectively, at the end. This interaction creates parallel tensions in all surfaces 10, 11, 12 with the tool holder 18. In the supporting surface 10 - due to the elastic forces of the insert 14, and in the guide 11 and thrust 12, due to the angle β of the conical surface 13, Fig.1. In this example, elastic inserts 14 serve to simultaneously create tension in all base surfaces in order to eliminate possible failure of the tension “by friction” during its sequential creation. Inserts 14 also serve to regulate (adjust) the clamping forces and reduce friction forces during the clamping of the cutters. The screws 15 are installed in the tool holder 18 in the threaded holes 19. The axes of the threaded holes 19 are offset relative to the conical holes 13 by an amount δ ₁ in the direction of the cutting force P _y and by the amount δ ₂ in the direction of the force P _x , or surfaces 11 and 12, respectively. Then the distance between the axes , and . The size Δ is determined by the distance between the insert 14 and the end 17 of the screw 15 at the beginning of the interaction of the cone 16 with the conical hole 13. Movement Δ

винта 15 обеспечивает необходимые предварительные натяги в соединениях поверхностей 10, 11 и 12 с резцедержателем 18 соответственно. Угол β определяет величину натяга , а угол распределение этого натяга на поверхности 11 и 12. При создании относительно больших натягов используются жесткие вставки 14, выполненные в виде цилиндра (таблетки) из материала определенной твердости. Они используются, как ограничители осевого перемещения зажимных винтов 15 для регулировки сил зажима (за счёт размера T), а также снижения сил трения на торцах винтов 15 при зажиме резцов. При вращении и осевом перемещении винта 15 на расстояние Δ создаётся осевая сила , причем сила обеспечивает натяг в опорной поверхности 10, а радиальная сила ; натяги δ ₁и δ ₂в направляющей 11 и упорной 12 поверхностях соответственно. Все эти натяги (δ ₀, δ ₁, δ ₂)с резцедержателем 18 создаются одновременно. Комбинированные вставки 14 содержат дополнительно упругий элемент 20, фиг.6, с рабочим осевым перемещением Δ. Они выполняют роль упругих и жестких вставок 14 при зажиме винтами 15 державки 3. После осевого перемещения Δ винта 15, а, следовательно, конуса 16 и торца 17, дальнейшее его осевое перемещение при вращении происходит за счёт упругодеформированного состояния данных соединений и создания окончательных натягов δ ₀, δ ₁, δ ₂в поверхностях 10, 11 и 12 с резцедержателем 18.screw 15 provides the necessary preloads in the connections of surfaces 10, 11 and 12 with the tool holder 18, respectively. Cornerβdetermines the amount of tension, and the angle distribution of this tension on surfaces 11 and 12. When creating relatively large tensions, rigid inserts 14 are used, made in the form of a cylinder (tablet) from a material of a certain hardness. They are used as limiters for the axial movement of clamping screws 15 to adjust the clamping forces (due to the sizeT), as well as reducing the friction forces at the ends of the screws 15 when clamping the cutters. During rotation and axial movement of the screw 15 at a distance Δ, an axial force is created, and the strength provides interference in the supporting surface is 10, and the radial force; tightnessδ ₁And δ ₂in the guide 11 and thrust 12 surfaces, respectively. All these tensions (δ ₀,δ ₁,δ ₂)with tool holder 18 are created simultaneously. The combined inserts 14 additionally contain an elastic element 20, Fig. 6, with a working axial movement Δ. They act as elastic and rigid inserts 14 when clamping the holder 3 with screws 15. After the axial movement Δ of the screw 15, and, consequently, the cone 16 and the end 17, its further axial movement during rotation occurs due to the elastically deformed state of these connections and the creation of final interferenceδ ₀,δ ₁,δ ₂in surfaces 10, 11 and 12 with tool holder 18.

Работает токарный резец следующим образом. Вначале необходимо установить и закрепить резец винтами 15 в резцедержателе 18 с определенными натягами во всех соединениях поверхностей: опорной 10, направляющей 11, упорной 12. Все натяги (δ ₀, δ ₁, δ ₂) обеспечиваются автоматически размерами , Δ и Т, которые рассчитываются с учётом максимальных сил резания P _z , P _yи P _x. Для этого винты 15 необходимо зажимать с определенным крутящим моментом. В результате конуса 16 взаимодействуют с конусными отверстиями 13, происходит смещение державки 3 относительно резцедержателя 18. В это время торцы 17 винтов 15 взаимодействуют посредством вставок 14 с державкой 3, а следовательно, и с резцедержателем 18, создавая соответствующие дополнительные натяги во всех соединениях одновременно. После закрепления резца 1 можно приступать к обработке деталей.The turning tool works as follows. First, it is necessary to install and secure the cutter with screws 15 in the tool holder 18 with certain tensions in all surface connections: support 10, guide 11, thrust 12. All tensions ( δ ₀ , δ ₁ , δ ₂ ) are provided automatically by the dimensions , Δ and T , which are calculated taking into account the maximum cutting forces P _z , P _y and P _x . To do this, screws 15 must be clamped with a certain torque. As a result, the cone 16 interacts with the conical holes 13, and the holder 3 shifts relative to the tool holder 18. At this time, the ends 17 of the screws 15 interact through inserts 14 with the holder 3, and therefore with the tool holder 18, creating corresponding additional tension in all connections simultaneously. After securing cutter 1, you can begin processing the parts.

Эффективность предложенного токарного резца заключается в его высокой жесткости, виброустойчивости и экономичности процесса резания.The effectiveness of the proposed turning cutter lies in its high rigidity, vibration resistance and cost-effectiveness of the cutting process.

Claims

1. A turning cutter containing a holder with a supporting surface and a guide surface perpendicular to it and a supporting surface clamped in the tool holder using screws, rigidly connected to a cutting head in which a socket for the cutting element is made, characterized in that it additionally contains a protrusion with a stop surface and inserts , and in the holder there are conical holes with which the inserts interact, the screws contain cones with ends, and the cones of the screws interact with the conical holes and ends with the inserts, and the guide and thrust surfaces interact and are clamped in the tool holder simultaneously with the supporting surface.

2. Turning cutter according to claim 1, characterized in that the supporting, guide and thrust surfaces are mutually perpendicular.