Устройство для крепления режущего инструмента

.5(088,8)ое свидетВ 23 С рте шов льство СССР/26, 978. 221 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Ленинградский механический институт им. Маршала Советского СоюзаУстинова Д.Ф,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРЕПЗП.НИЯ РЕЖУП 1 ЕГО ИНСТРУМЕНТА(57) Изобретение относится к обработке металлов резанием, в частности кустройствам для крепления насадочного инструмента, например торцовых идисковых фрез или концевых фрез прииспользовании насадных переходныхоправок, Цель изобретения - повышение виброустойчивости путем повышения точности базирования торца насадного инструмента и снижения коэффициента потерь в реэьбовом соеди1526931 ненни его с шомполом устройства,Устройство содержит корпус 1 с расположенным в нем шомполом 2 с резьбойна конце под инструмент, напримерфреэу 3. В шомполе выполнен продольный паз, в котором установлены двасопрягаемых клиновыми поверхностямиклина 4 и 5. Клин 5 имеет возможность Изобретение относится к обработкеметаллов резанием, может быть использовано при работе насадным инструментом, например торцовыми и дисковымифреэами или концевыми фрезами прииспользовании насадных переходных оправок, и является усовершенствованием известного устройства по авт. св.Р 804243,Целью изобретения является повышение виброустойчивости путем повышения точности базирования торца насадного инструмента и снижение коэффициента потерь в резьбовом соединении его с шомполом устройства.На фиг, 1 изображено предлагаемоеустройство, продольный разрез; нафиг. 2 и 3 - расчетная схема конструкции; на фиг. 4-6 - зависимостиусилия Р от коэффициента трения Г,угла подъема резьбы о и смещения Х.Устройство содержит корпус 1 срасположенным в нем шомполом 2 срезьбой на конце под инструмент,например фреэу 3. В шомполе 2 выполнен продольный паз, в котором установлены два сопрягаемых клиновымиповерхностями клина 4 и 5. Клин 5имеет возможность радиального перемещения от винта 6, расположенного вупругом кольце 7, которое имеет возможность взаимодействия в радиальномнаправлении с боковой поверхностьюклина 4. Резьба на конце шомпола 2выполнена многозаходной с углом подьема Ы. не менее 23оПервичное закрепление фрезы 3производится вращением винта 6. Приэтом осуществляется перемещение клиньев 4 и 5 и шомпола 2, в результатекоторого торец фрезы прижимается кбазовому торцу устройства.В процессе фреэерования уменьшаются коэффициенты трения на поверхностях сопрягаемых поверхностей де 15 20 25 30 35 40 45 50 радиального перемещения от винта 6,расположенного в упругом кольце 7,установленном с возможностью взаимодействия в радиальном направлении сбоковой поверхностью клина 4. Резьбана конце шомпола 2 выполнена многозаходной с углом подъема 23-456 ил., 1 табл. талей устройства, а тангенциальные силы резания, возникающие на зубе фреэы, приводят к вращению фреэы 3 по резьбе шомпола 2. Таким образом происходит вторичное самозакрепление фреэы.При выходе зуба фрезы из зоны резания тангенциальные силы резания уменьшаются, а вместе с тем и осевой натяг шомпола 2, с помощью которого фреэа своим торцом поджимается к базос вому торцу устройства. В результате первичного и вторичного закреплений упругое кольцо 7 под действием клиньев 4 и 5 деформируется и аккумулирует энергию закрепленияПри ослаблении сил резания, растягивающих его, оно возвращается в исходное положение, подтягивая тем самым шомпол.2 через клинья 4 и 5, Это приводит к дополнительному поджатию фреэы к базовому торцу устройства. Как только уменьшается усилие, прижимающее торец фреэы к базовому торцу устройства, фреза благодаря отсутствию эффекта самоторможения на резьбе с углом подъема Ы. более 23 , начинает свинчиваться с резьбы шомпола 2.Кроме того, в процессе работы клинья 4 и 5 передвигаются и взаимодействуют друг с другом своими клиновыми поверхностями, Боковой поверхностью клин 4 взаимодействует с внутренней стенкой упругого кольца 7, а клин 5 - с торцом винта 6, Рассеяние энергии вибраций происходит также при взаимодействии торца с базовым торцом устройства, За счет сил, возникающих на площадках контактов деталей устройства, происходит превращение энергии колебаний фрезы в тепловую, тепло рассеивается, а амплитуда колебаний снижается.Для повышения точности базирования торца фрезы на базовом торце уст5 152 ройства и снижения коэффициента потерь резьба на конце шомпола 2 выполнена многозаходной с углом подъемаф23-45 . Так, например, при диаметре тяги 40 мм и угле подъема резьбы шомполами( =30 число заходов равно семи.На упрощенной схеме для расчета наименьшего угла подъема резьбы(фиг. 2) на конце шомпола 2, при котором отсутствует эффект самоторможения, обозначены элемент 8 базового торца устройства, элемент 9 резьбы шомпола, элемент 10 фреэы 3, Считают, что элементы упруго информируются, а жесткость распределена равномерно. Кроме того, под воздействием упругих сил, возникающих при закреплении и вторичном закреплении, фреза начинает свинчиваться с резьбового конца шомпола 2. Этому препятствуют силы трения, возникающие на сопрягаемых поверхностях деталей конструкции. Нагрузка, которая поджала элемент фрезы 3 (фиг, 2), считается полностью снятой. Из уравнения равновесия элементов рассматриваемого соединения на этапе навинчивания фрезы на шомпол 2 за счет максимальных сил резания, действующих на фрезу после снятия нагрузки, условие отсутствия самоторможения определяется неравенством2 ГрК 1- --1-Г ф где Е - козпфициент трения для сопрягаемых пар.Для пар, выполненных иэ стали, Е 0,2, Таким образом иэ (1) при полностью снятой нагрузке фреза возвращается в исходное положение полностью лишь начиная с угла подъема резьбы Ы.=23Рассматривают работу соединения фрезы с устройством в процессе фрезерованияНа фиг. 3 изображена упрощенная схема работы фреэы на многозаходной резьбе шомпола 2 с углом подъема Ы,. Составляют систему уравнений, описывающих кинематику работы конструкции:2 Л:Р -ЬР+Т совЫ;Л вдпЫ+Т 0;Е 2:Т впо+Б соЫ-М 0;В-С(2,-2);11=С(Х,-Х)вдпе;Т,=Н, Ю;(2) 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Т=И Г;А=М Гыь- + +о 1АР=И(ГсоМ-я 1 пЫ+Г я 1 по,+Гсояс)+РАР=С(Хо-Х)япсс (2 Г соМ-яп+1 ко фя 1 по) Рп,АР=998 Н,где Т,Т, - силы трения;11,Б - реакции опор.юг/Принимают жесткость С=.5 10 Н/мм, коэффициент трения 1=0,2, начальное усилие Р=1000 Н. Теперь определяют при каком падении нагрузки (ЬР) начинает происходить выход клина из зацепления, в котором его удерживают силы трения. Считают, что элемент фрезы 3 (фиг, 3) предварительно нагружен усилием Р , а затем нагрузка падает до тех пор, п.ка элемент фрезы 3 (фиг. 3) не начинает пеемещаться в обратном направлении. Анализ системы уравнений (2) с учетом (1) показывает, что выход элемента фрезы происходит при практически полностью снятой нагрузке, т,е. наблюдается гистерезис. В процессе резерованпя на сопрягаемых поверхностях деталей устройства эа счет возникающих при резании вибраций происходит существенное снижение коэффициентов трения до 0,1; 0,05; 0,01, Данные расчетов Р при различных коэффициентах трения (фнг. 4-6), угле подъема резьбы о приведены в таблице.Из графиков (фиг. 4-6) видно, что при всех й и о присутствует вертикальный участок снижения нагрузки без перемещения фрезЪ, Эта застойная эона мешает свободному свинчиванию фрезы при уменьшении тангенциальных сил резания, воздействующих на зуб Фрезы. Застойная зона тем меньше, чем меньше угол подъема резьбы Ы, и чем меньше коэффициент трения, т.е на основе составленной физико-математической модели работы устройства с закрепленным насадным инструментом - фрезой и ее анализе можно сделать вывод, что повьппение производительности путем повьппения виброустойчивости может быть осуществлено только в случае, если резьба на конце шомпола выполнена многозаходной с углом подъема п не менее 23Кроме того, анализ результатов расчета, представленных в таблице и на графиках зависимости силы Р от угла подъема резьбы о, коэффициента1526931 10 Значения показателей при коэффициенте трения Г Угол о0,05 0,01 Х, мм ЬР, Н Х, мм ДР, Н Х мм ДР, Н Х,мм ДР, Н 23 0,007 998 0,0091 651 0,0109 387 0,0128 91 30 0,0048 741 0,0059 518 0,0068 256 0,0077 67 45 0,0031 378 0,0033 336 0,0036 182 0,0039 39 трения Г и смещения Х (фиг. 4-6), показывает, что диапазон эффективной работы предлагаемого устройства находится в пределах 23-45 . При угле подъема резьбы сС=45 перемещение фреэы по резьбе уменьшается в 3 раза, по сравнению с перемещением при Ы.=о=23 , а это приводит к уменьшению работы сил трения во столько же раэ.Как показали проведенные расчеты, за счет увеличения виброустойчивости предЛагаемого устройства возможно повышение производительности фрезерования при сохранении требуемого качества обработанной поверхностидеталей из различных материалов, фи.зико-механические свойства которыхмогут быть самыми разнообразными, всреднем 1,5-2,0 раза,формула изобретения Устройство для крепления режущего инструмента по авт. св. У 804243, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повычения виброустойчивости резьба на конце шомпола выполненао многозаходной с углом подъема 23-45152 Ь 931 О Составитель В.Брискиактор Н.Бобкова Техред Л.Сердюкова ректор М,Кучерявая каэ 747 Тирам 684 ПодписноеНИИПИ Государстэо ия крытиям при ГКНТ СССР оиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Уагород, ул. Гагарина, 101 файфОООО венного комитета по и 113035, Москва, Ж,бретен аушска ми отнаб.,