SU1074660A1 - Устройство "нева" дл отрезки детали на токарном станке - Google Patents

Abstract

Устройство дл  отрезки детали на токарном станке, содержащее резцедержатель , державку резца, с установленным в ней режущим элементом, хвостовик которой жестко закреплен на поперечном суппорте, о т л и чающеес  .тем, что, с целью повышени  производительности путе№ повышени  виброустойчивости, оно снабжено двум  планками с упругими элементами, размещенными на резцедержателе , взаимодействуквдими с державкой резца, установленной между планками с возможностью перемещени  в плоскости, перпендикул рной к оси вращени  шпиндел  . (Л о j; 5:) о

Description

Изобретение относитс  к механической обработке материад ов и может быть использовано на операци х отре ки и точени  пазов на токарных станках Известно устройство дл  отрезки детали на токарном станке, содержащее резцедержатель, каретку, режущий инструмент, жестко закрепленный в каретке и резцедержахеле Cl3. Недостатком известного устройств  вл етс  то, что оно не обеспечивае управление траекторией режущей кром ки, при которой происходило бы Гс1Ше ние вибраций режущего инструмента при резании. Целью изобретени   вл етс  повышение производительности обработки путем повышени  виброустойчивости режущего инструмента. Указанна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  отрезки детали на токарном станке, содержащее резцедержатель ., державку резца, с установленным в ней режущим элементом хвостовик которой жестко закреплен на поперечном дуппорте, снабжено дв м  планками с упругими элементами,размещенными на .резцедержателе, вза имодействующими с державкой резца, установленной между планками с возможностью перемещени  в- плоскости, перпендикул рной к оси вращени  шпи дел . На фиг.1 показан вариант выполне ни  устройства, имеющего корпус в виде плиты, закрепленной в резцедер жателе станка, на которой выполнены узлы основного и дополнительного креплени  с закрепленным в них Т образным телом отрезного резца, фро тальный вид; на фиг.2 - то же, вид в плане; на фиг.З - сечение на фиг.1; на фиг.4-9 - варианты выполнени  резцов, расположенных на корпусе, где узел основного креплеHJи  схематично показан в виде усили , N , а узел дополнительного креплени  - в виде демпферов и упругих элементов, на фиг,10-15 - варианты выполнени  узла основного креплени , на фиг.16 и 17, 18 и 19, 20 и 21 - варианты выполнени  уз а дополнительного креплени / на фиг..2 вариант выполнени  устройства, у которого узел основного креплени  выполнен на каретке поперечной пода чи, а узел дополнительного креплени  расположен в резцедержателе станка, фронтальный вид, на фиг.23 то же, вид в плане, на фиг,24 - то же, с использованием в нем державкн , в гнезде которой закреплен двух сторонний резец и взаимодействуквде с узлом дополнительного креплени , фронтальный вид. Устройство в варианте выполнени  показанном на фиг.1-3, содержит кор пус, выполненный в виде прот женной по высоте плиты 1, имеющей параллельные боковые стороны А и В. Плита 1 расположена на станке перпендикул рно оси врсццени  детали. На боковой стороне А плиты 1, обращенной к задней бабке станка, дл  св зи со станком выполнен держатель 2, который радиально расположен по всей длине верхней части плиты 1, перпендикул рно стороне А. Передний край плиты 1, обращенный к заготовке, огибает часть максимально обрабатываемой устройством детали и образует под ней жесткий выступ С (фиг.;, а над деталью выступ D {фиг.2/. Дл  обеспечени  операции разрезки заготовки наибольшего диаметра, т.е. предельного по высоте центров станка, жесткий выступ С плиты 1 размещен ниже верхней плос кости каретки поперечного суппорта. Дл  повышени  жесткости резцедержател  крепление йижней части плиты 1 к боковой плоскости каретки попереч ного суппортд Осуществлено болтами 3 (фиг.ЗК;, На боковой стороне В плиты 1 закреплен резец 4. Резец 4 состоит из режущего элемента Е. выполненного в виде режущей пластины, крепежного хвостовика.Як св зывающего их тела 6. Крепежный хвостовик ,F - часть тела 6 , неподвижно закрепленна  на плите 1, т.е. контактирующа  с узлом Н основного резца 4. Резец 3 разъемно, но неподвижно св зан с плитой 1 посредством крепежного хвостовика F и с возможностью перемещений за его любую свободную оставшуюс  часть тела например за часть тела 6 , не вход вк/ю или не вошедшую в паз детали, образующийс  при отрезке, св зь тела с плитой 1 допускающа  возможностью перемещени  тела в радиальной плоскости, осуществлена посредством узла 3 Дополйительнаго креплени . Дл  повышени  диаметра разрезаемой детали, крепежный хвостовик .F неподвижно св зан с жестким выступом С плиты 1, В приведенном на фиг.1-3 варианте выполнени  устройства дл  повыи{9ни  эффективное отрезного резца, его тело выполнено в виде Т-образной :.. пластины, в гшечах которой закреплены режущие элемёвты Е, образующие вмес-. те с телом G двухсторонний резец Длина главной режущей кромки элементов Е больше толщины поперечного сечени  тела Q . Дл  уменьшени  металлоемкости и веса резца 4 в его теле Q могут быть выполнены,пустоты, например отверсти  5, не нарушающие его прочностных и жесткостных характеристик . Дл  повышени  виброустойчивости резца 4 .он выполнен так, что режуща  пластина Е и крепежный хвостовик расположены по разные стороны основной плоскости К, проход щей через главную режущую кромку, т.е. плоскости , перпендикул рной вектору V окружной скорости резани , построенному из главной режущей кромки, а нейтральна  ось J крепежного хвостовика F пересекает основную плоскость К. , Возможна и друга  форма тела fi резца 4, например Г-образна , крест, а также другие фиг.4-9 , у которых тело G имеет форму, удобную дл  взаимодействи  с механизмами и детал ми дополнительного узла 3 креп лени  плиты 1. На фиг.4-9 узел 3 дополнительного креплени  показан схематично в виде демпферов и упругих элеме-нтов, взаимодействующих с телом а узел Н основного креплени  - в виде усилий .N сжимающих крепежный хвос товик F . Общим в указанных резцах   вл етс  то, что крепежный хвостовик .F расположен под углом, большим нул  градусов к основной плоскости к, проход щей через их главную режущую кромку, обозначенную точкой 0 т.е. нейтраль на  лини  L крепежного хвостовика. пересекает основную плоскость К, а тело G резцов имеет конфигурацию, соответствующую узлу 3 его дополнительисЕЧ креплени , обеспечивающему возможность перемещени  тела .Ct при его иэгибной деформации и изгибной деформации крепежного хвостовика F в радиальной плоскости. . В устройстве тело G выполнено в виде державки произвольной формы, имеющей гнездо дл  закреплени  в нем существующих резцов илирежущих вставок, у которой крепежный хвостовик F неподвижно закреплен в узле основного,креплени  Н на плите 1 под ;углом, большим нул  градусов к ос- новной плоскости, к а люба  из оставшихс  частей державки или специально выполненна  дл  этой цели ее часть, взаимодействует с узлом 3 дополнительного креплени , обеспечиваюцим возможность перемещени  ее тела ( в радиальной плоскости. Как и у резцов (фиг.4-У ) тело Q державки имеет форму и размеры, соответствунхцйе конструкции узла j дополни,тельного креплени . дл  повышени  осевой жесткости инструмента или державки их надежного направлени  базировани  на плос квсти В плиты 1, создани  больших диссипативвых сил колебани м резца или державки в тангенциальном и радиальном направлени х, тыльна  относительно зоны резани  сторона те-г ла G имеет св зь с плитой 1 и ,ее выступом D . ВыступD плиты 1 в вари/анте устройства (фиг. 1-3  вл етс  жесткой боковой опорой в осевом направлении и направл ющей дл  тела G резца 4 в радиальной плоскости , взаимодействующей с телом G при его перемещени х посредством сил трени .. Выступ D может быть выполнен разъемным относительно плиты 1, имеющим возможность перемещени  по ее верхнему краю, дл  регулировки осевой жесткости резца 4 в зависимости от величины входа его в паз, образук цийс  при отрезке. С целью обеспечени  виброустойчивости процесса отрезки, при одновременной удобной настройки резца 4 или державки со стандартным инструментом по высоте центров станка крепежный хвостовик F тела G неподвижно закреплен по трем взаимно перпендикул рным направлени м при прмощи сил трени  в узле Н основного креплени  плиты 1. Узел Н основного креплени  выполнен в виде обычного корпуса с пазом, с болтами и промежуточными детал ми, как у резцедержател  станка . Целесообразно паз узлов основного креплени  крепежного хвостовика F располагать под углом 90° к оот новной плоскости К, а основное усилие дл  зажима крепежного хвостовика F осуществл ть в направлении,близком к направлению поперечной подачи. . Расположение продольной оси паза узла основного креплени  Н под углом 90° к основной плоскости К обеспечивает удобство и точность настройки главной режущей кромки по высоте центров стайка, а расположение основного усили  fl креплени  (фиг.4-9) в направлении, близком к направлению поперечной подачи, увеличивает надежность неподвижного закреплени  крепежного хвостовика .F . В устройстве узел осйовного креплени  выполнен в виде плоских тисков, расположенных на плите 1. Такое плоское крепление обеспечивает минимальные габариты устройства в осевом напраьлении, что позвол ет выполн ть отрезные рабопл в непосредственной близости от шпиндел . На фиг.10-15 показаны варианты выполнени  узла Н основного креплени  устройства, в которых закреплен крепежный хвостовик F . Узел основного креплени  Н резца 4 на плите 1 состоит из неподвижного нижнего упора б и ползуна 7, имеющего возможность поступательного перемещени  по плите 1 в направлении поперечной подачи. Ползун 7 расположен В направл ющих, выполненных в виде ласточкина хвоста и соединенных в один П-образный жесткий корпус 8, который утоплен в плите 1 и неподвижно св зан с ней. Упор 6 и торец ползуна 7, взаимодействуюи 1е .с кра микрепежного хвостови.ка F,имеют скосы М дл  прижати  его к плоскости В плиты 1. Дл  повьшеии  надежности креплев  / т.е. повышени  коэффициента «хюни  между плоскими кра ми крепеж ного хвостовика , параллельными его нейтральной оси и скосам М, и кра ми упора 6 и ползуна 7, на по ледних выполнены закаленные зубцы и рифлени , параллельные скосам М,вре зающиес  в кра  крепежного хвостови ка F при его закреплении. В пазу ползуна 7 расположена головка толкател  9, который выполнен .в виде винта. Толкатель 9 взаимодей ствует через резьбу с опорной втулкой 10 и имеет на заднем торце мног гранник Р. Опорна  втулка 10 неподвижмо закреплена на плите 1. Дл  повышени  виброустойчивости процесса отрезки на токарном станке путем увеличени  продольной жест кости упругой механической системы резец - резцедержатель и создани  диссипативных сил в конструкции колебательным перемещени м тела|С( рез ца или державки в радиальном и тангенциальном направлени х устройство имеет дополнительный креп лени  тела .Б , осуществл ю1ф1й направление , базирование и его демпфирование . дополнительного креплени  тела 6 выполнен в виде струбцин, имеющих возможность перемещени  в радиальном направлении по верхнему краю плиты 1 и обжимающих тело резца или державки в асевом направлении с использованием в его конструкции демпфирующих веществ и покры тий. На фиг.16 и 17, 18 и 19, 20   21 показаны варианты конструкций узла Л дополнительного креплени . На фиг.16 и 17 показано тело G с пазом взаимодействующее с детг1лью посредством шпильки, и гайки, установленной в резцедержателе станка. На фиг.18 и 19 показан вариант выполнени  тела G в виде клиновидного поршн , взаимодействующехю с демпфирующим веществом, с гидропластом, которым снабжен корпус, установленный в резцедержателе. На фиг.2О тело Q взаимодействует с демпфирующим веществом или покрытием, которое нанесено на прижимную часть болта. На фиг,21 тело (л взаимодействует со ско сами сжимающих его клиньев. В предлагаемом варианте устройства (фиг.1-з), упом нутыми детал ми узла дополнительного креплени   вл ютс : плоскость В плиты 1 с выступo в В  вл ющихс  жестким упором-баЗОЙ тела G в продольном направлений зажимающий механизм, состо щий из прижимной планки 11 и болта 12.Плоскость В плиты 1 и прижимна  планка 11  вл ютс  одновременно направл ющими тела в радиальной плоскости при его деформаци х. Дл  предохранени  от поломки второго неработающего режущего элемента Е при прижатии телар прижимной планкой 11 к плоскости В плиты 1, выполнен паз 13 (фиг.1 ). При необходимости обеспечени  регулировки положени  резца 4 в ращйальном направлении относительно плиты 1 или резцедержател  в паз узла Н основного креплени  может устанавливатьс  сменный вкладыш типа прокладки , примен емой в резцедержателе станка дл  установки резца по высоте центров (фиг.14 и 15/ , Виброустойчивость процесса отрезки существенно повышаетс  с увеличением жесткости резцедержател  станка . Дл  достижени  этого свойства в предлагаемом варианте устройства, нижн   часть плиты 1 имеет пазы 14 под болты 3, вход щие в ответные резьбовые отверсти  на планках 15, закрепленных на боковой плоскостЦ каретки поперечного суппорта (фиг. З). Устройство работает следующим образом. Плиту 1 держателем 2 вставл ют в боковой паз резцедержател  станка и закрепл ют болтами. При наличии на каретке суппорта планок 15 с резьбовыми отверсти ми производ т закрепление нижней части плиты 1 болтами 3. При отсутствии планок 15 на. станке в случае необходимости производ т поджатие нижней части плиты 1 к боковой плоскости каретки поперечного суппорта путем перемещени  резцедержател  станка в сторону задней бабки, враща  винт верхних салазок. Резец 4 вертикально устанавливают в радиальной плоскости так, чтобы крепежный хвостовик F был расположен в узле Н основного креплени  устройства , т.е. между нижним неподвижным упором 6 и ползуном 7. Перемеща  резец 4 за тело ( , режущий элемент Е устанавливают на оси центров станка. Враща  многогранный конец Р толкател  9 ручкой-рычагом, производ т основное закрепление резца 4 на станке . Затем производ т его дополнительное крепление при помощи прижимной планки 11 и болта 12. Величина усили  заворачивани  болта 12 в процессе резани  подбираетс  оптимальной , при которой виброустойчивость процесса отрезки наибольша . Отрезку или точение паза производ т обычными приемами работы. При выходе из стро  режущего элемента Е, резец 4 раскрепл ют, переворачивают , закрепл ют и продолжгиот работу. При закрепленном и настроенном резце 4 на плите 1 все устройство как обычный цельный резец может устанавливатьс  и сниматьс  со станка по мере необходимости. В зависимости от вида закреплени  плиты 1 на станке можно различать .три схемы работы устройства. При закреплении плиты 1 с резцом 4 в пазу резцедержател  станка только за держатель 2, устройство представл ет собой эффективный съемный резцедержатель с инструментом дл  выполнени  операции отрезки или точе ни  паза в детал х с диаметром, равном двойной высоте центров от каретки поперечного суппорта. При жестком закреплении плиты 1 с резцом 4 к станку только за ее нижнюю часть к каретке поперечного суппорта устройство  вл етс  самосто  тельным отрезным резцедержателем повышенной жесткости с установленным в нем инструментом. При закреплении плиты 1 с резцом 4 в пазу существующего резцедержател  станка и жестком (неподвижном) закреплении нижней части плиты 1 к боковой плоскости каретки поперечно суппорта устройство вместе с резце держателем станка представл ет собой новый более жесткий резцедержатель . дл  долговременных отрезных работ на токарном станке. Дл  повышени  виброустойчивости процесса отрезки и уменьшени  ме Тсшлоемкости устройства целесообразно узел Н основного креплени  рас- полагать непосредственно на каретке поперечного суппорта, а узел дополнительного креплени  располагать в пазу существующего резцедержател  станка (фиг.22-24). В этом варианте устройство содержит узел 4 основного креплени , размещенный на боковой плоскости каретки поперечного суппорта, в котором закреплен крепежный хвостовик F тела Q . Тело G взаимодействует с узлом D дополнительного креплени  обеспечивающим возможность его перемещени  в радиальной плоскости и расположенным в пазу резцедержател  станка. На фиг.22 и 23 тело G с крепежным хвостовиком F выполнено в виде цельного Т-образного резца 4с режущими элементами Е. Узел D дополнительного креплени  содержит Т-образную в поперечном сечении и поэтому жесткую в продольном направлении боковую опору - направл ющую D , упругую прижимную планку 11, болт 12. Дальний от детали конец упругой прижимной планки 11 неподвижно св зан при помощи болтов с боковой опорой D и вместе с ней образует струбцину в виде щипцов, обжимающих при помо щи упругой планки 11 и болта 12 пластинчатое тело б резца 4. бпора D имеет возможность перемещени  в решигшьном направлении при ее перезакреплении в резцедержателе, что позвол ет регулировать продольную жесткость тела G вне зависимости от диаметра обрабатываемой детали, а в зависимости от входа тела G в паз детали при обработке. На фиг.24 тело G выполнено в виде Г-о.бразной в радиальной плоскости державки, именлцей крепежный хвостовик , нейтральна  ось Z которого пересекает основную плоскость К, проход щую через вершину режущего элемента Е, обозначенную точкой 0. Режущий элемент Е принадлежит двухлезвийному резцу 16, закрепленному в гнезде державки. Тело S державки имеет части дл  взаимодействи  с узлом J дополнительного креплени  в виде пластины, котора  образует флажок у крепежного хвостовика F .При помощи флажка тело . Q державки взаимодействует с узлом дополнительного креплени , обеспечивающим возможность перемещени  тела G в радиальной плоскости- и имеющим конструкцию, показанную на фиг.22 и 23. Повышение виброустойчивости технологической системы резец-резцедержатель в устройстве обеспечено тем что крепежный хвостовик F и тело G резца или державки имеют существенно высокую жесткость и устойчивость в тангенциальном направлении, режущий клин режущего элемента Е при деформации ..тела G и хвостовика F имеет крутую траекторию отхода от обработанной поверхности, а тело G ,вза:имодейству  при его деформации в радиальном направлении с узлом 3 дополнительного креплени , имеет существенно высокую жесткость в продоль- . ном направлении при одновременном демпфировании колебаний в радиальном и тангенциальном направлени х. Под действием тангенциальной составл ющей силы резани  крепежный хвостовик F и тело G испытывают в основном деформации раст жени . Это достигнуто тем, что нейтральна  ось ,L крепежного хвостовика F и тела С пересекает .основную плоскость К, т.е. расположена в направлении,близ ,ком к направлению действи  равнодействующей силы резани . Под действием радиальной состав- . л кхцей силы резани  и изгибающего момента ОТ- тангенциальной составл ющей силы резани , крепежный хвостовик F и тело Q изгибаютс  в -радиальном направлении, обеспечива  крутую траекторию отхода режущего клина элемента Е от обработанной поверхности. В устройстве тело G взаимодействует с возможностью перемещений в радиальной плоскости с узлом 3 его до полнительного креплени . Узел 3 обеспечивает повышение жесткости упругой

механической системы резец-резцедержатель а продольном направлении, что необходимо при отрезке деталей большого диаметра тонким инструментом, а при перемещении тела G в радиальном направлении обеспечивает сопротивление колебательным перемещени м тела G в радиальном и тангенциальном Направлени х при помощи диссипативных сил, т.е. сил сухого трени . Демпфирующие свойства узла J дополнительного креплени тела Q в вариантах выполнени  устройства фиг.1-24 ,регулируютс  моментом заворачивани  болта 12, т.е. величиной силы нормального давлени , обеспечивакнцей необходимую силу трени  между телом G и контактирук цими с ним поверхност ми узлаЗдополнительного креплени .

В результате того, что нейтральна  ось U крепежного хвостовика F пересекает основную плоскость К под углом 90 , крепежный хвостовик f- выполнен разъемньш относителыю узла .Н основного креплени , а паз йл  закреплени  крепежного хвосто ик f в узле Н основного креплени  имеет продольную ось, параллельную оси , в pfrTT 01/г.4

устройстве величины и положение режущего элемента Е и тела Ci резца или державки не ограничены пазом существующего резцедержател  станка. Это позвол ет вьтолн ть тело под режущей пластиной Е прот женным по высоте центров станка, например, равным 10 и более высотам пластинки Е, либо режущую пластинку Е выполн ть такой, чтобы ее размер в направлении вектора V окружной скорости резани  был большим, чем ее размер в направлении вектора подачи, что существенно увеличивает срок службы тела и режущей пластины инструмента. Одновременно обеспечивает удобство и точность установки инструмента по высоте центров станка, что важно при отрезке .

Технико-экономический эффект от изобретени  .заключаетс  в повышении производительности операции отрезки путем повьаиени  виброустойчивости режущего инструмента, а также в снижении вибраций и шума.при высокопроизводительной отрезке, в повышении чистоты обрабатываемых поверхностей и увеличению срока службы инструмента . h

г-ПФиг .Ю

.1

Фиг./6

Фиг. 17

Фт. 1В

0uz,19

фиг. 20

Фаг. 21

2 S

Ви9Л

+V/ Фи. 1 Л7

Claims (1)

1. Устройство для отрезки детали на токарном станке, содержащее рез- цедержатель, державку резца, с установленным в ней режущим элементом, хвостовик которой жестко закреплен на поперечном суппорте, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности путеьь повышения виброустойчивости, оно снабжено двумя планками с упругими элементами, размещенными на резцедержателе, взаимодействующими с державкой резца, установленной между планками с возможностью перемещения в плоскости, перпендикулярной к оси вращения шпинделя .