Концевая фреза с регулируемым углом наклона режущих элементов

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ КОНЦЕВАЯ ФРЕЗА С РЕГУЛИРУЕМЫМ УГЛОМ НАКЛОНА РЕЖУЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(72) Авторы Рудак Павел Викторович Рудак Виктор Захарович Гришкевич Александр Александрович Рудак Оксана Геннадьевна(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(57) Концевая фреза с регулируемым углом наклона режущих элементов, содержащая полый корпус с хвостовиком, в котором установлен центральный стержень, опирающийся на торцовую гайку, и с режущими элементами, закрепленными в резцедержателях, отличающаяся тем, что центральный стержень имеет один винтовой зубчатый участок или несколько винтовых зубчатых участков различных направлений, корпус имеет сквозное отверстие, в котором разъемно закреплены резцедержатели, каждый из которых содержит стержень с продольным зубчатым участком, находящийся в зацеплении с винтовым зубчатым участком центрального стержня таким образом, что лезвия режущих элементов выстроены в линию, параллельную оси вращения концевой фрезы. 14167 1 2011.04.30 Изобретение относится к инструментальной промышленности и может быть использовано при проектировании инструмента для обработки древесины и других материалов. Известна концевая фреза, оснащенная неперетачиваемыми твердосплавными режущими пластинами 1. В данной концевой фрезе режущие пластины закреплены в гнездах корпуса и направлены под углом 20-50 к его оси вращения. Известен осевой режущий инструмент для обработки листовых материалов 2. Режущая кромка данного инструмента направлена под углом к оси инструмента. К недостаткам указанных изобретений относятся необходимость замены корпуса для изменения угла наклона режущих элементов, невозможность реализации косоугольного резания с подпором обрабатываемого материала со стороны пластей одновременно сверху и снизу. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является вращающаяся режущая головка 3. Головка выполнена в виде валика с канавками на боковой поверхности. Вдоль каждой канавки распределены режущие элементы. Каждая канавка образована двумя спиральными сегментами, направленными наружу и вперед от места их соединения. Недостатками изобретения являются необходимость замены всего тела ножевой головки для изменения угла наклона режущих элементов, отсутствие возможности изменения углов резания без замены используемых режущих элементов. Задачей настоящего изобретения является снижение временных и энергетических затрат на обработку древесины и древесных материалов фрезерованием, повышение качества обработанной поверхности, увеличение ресурса режущих элементов, расширение эксплуатационных возможностей, повышение удобства подготовки инструмента к работе. Решение задачи достигается тем, что в концевой фрезе с регулируемым углом наклона режущих элементов, состоящей из полого корпуса с хвостовиком, центрального стержня,опирающегося на торцовую гайку, режущих элементов, закрепляемых в резцедержателях,для закрепления режущих элементов используют резцедержатели, каждый из которых содержит стержень с продольным зубчатым участком и разъемно закрепляется в сквозном отверстии полого корпуса, используют центральный стержень с одним винтовым зубчатым участком или несколькими винтовыми зубчатыми участками различных направлений,находящимися в зацеплении с продольными зубчатыми участками стержней резцедержателей, угол наклона режущих элементов регулируют одновременно за счет поворота резцедержателей, стержни которых находятся в зацеплении с центральным стержнем, при вращении центрального стержня. Обработка резанием с наклоном режущих элементов обеспечивает косоугольное резание, характеризуемое, в частности, появлением благоприятно направленных векторов осевых составляющих сил резания, создающих подпор обрабатываемому материалу и предупреждающих образование краевых сколов. Косоугольное резание характеризуется повышенной стойкостью режущих элементов,в том числе благодаря явлению кинематического заострения. Применение центрального стержня с несколькими винтовыми зубчатыми участками различных направлений, находящимися в зацеплении с продольными зубчатыми участками стержней резцедержателей, позволяет регулировать направление изменения угла наклона режущих элементов, закрепленных на резцедержателях, находящихся в зацеплении с соответствующими участками центрального стержня, реализуя, например, наклон режущих элементов, расположенных в верхней части концевой фрезы, вниз, а расположенных в нижней части концевой фрезы - вверх. Подобное расположение режущих элементов обеспечивает подпор пластям обрабатываемого материала, повышает качество обработки поверхности. Центральный стержень может среди винтовых зубчатых участков также содержать участки без зубьев. Стержни резцедержателей, скрещивающиеся с центральным стержнем в окрестности этих участков при вращении центрального стержня,2 14167 1 2011.04.30 остаются неподвижными, что может быть применено, например, для режущих элементов концевой фрезы, расположенных посередине и не участвующих в обработке пластей заготовки. Возможность бесступенчато регулировать угол наклона режущих элементов позволяет вести адаптивную обработку материалов с различными свойствами, получая обработанную поверхность более высокого качества, сократив расход электроэнергии на резание. Использование полого корпуса позволяет сократить металлоемкость, массу концевой фрезы с регулируемым углом наклона режущих элементов, уменьшает нагрузку на шпиндель станка. Предлагаемая конструкция позволяет изменять диаметр резания, угол резания за счет использования резцедержателей с различными требуемыми линейными и угловыми размерами. Общий вид концевой фрезы с регулируемым углом наклона режущих элементов показан на фиг. 1, а ее общий вид в сборе - на фиг. 2, разрез концевой фрезы горизонтально проецирующей плоскостью - на фиг. 3. При сборке концевой фрезы центральный стержень, заканчивающийся на одном конце участком меньшего диаметра 13 с пазом 8 под шестигранный ключ, этим концом проводится в паз 18 торцовой гайки 6. Противоположный конец центрального стержня вводится в глухое отверстие 19 на торцовой части хвостовика 11 внутри полого корпуса 1. После введения центрального стержня в отверстие хвостовика в паз 7 на нижней поверхности торцовой гайки вводят шестигранный ключ, поворачивая который выполняют разъемное соединение торцовой гайки, имеющей наружную резьбу 14, с корпусом, имеющим внутреннюю резьбу 16 на нижнем участке. Режущие элементы 2 разъемно крепят в гнездах резцедержателей 4 при помощи винтов 3, вкручиваемых в резьбовые отверстия гнезд, смежных с гнездами, несущими режущие элементы. Винты 3 фиксируют каждый режущий элемент по скошенному участку цилиндрической поверхности режущего элемента. Стержни резцедержателей 4 с закрепленными режущими элементами 2 вводят в сквозные отверстия 15 полого корпуса и продольными зубчатыми участками 17 устанавливают в зацеплении с винтовым зубчатым участком (участками) 12 центрального стержня таким образом, чтобы лезвия режущих элементов выстроились в линию, параллельную оси вращения концевой фрезы (контролируется по совпадению меток на резцедержателе с метками на корпусе концевой фрезы). Диаметр стержней резцедержателей несколько меньше ширины лезвия каждого режущего элемента, благодаря чему установка режущих элементов осуществляется с перекрытием друг друга - обеспечивается непрерывность лезвия концевой фрезы. Для предотвращения выпадений из сквозных отверстий 15 корпуса в стержни резцедержателей 4 не на всю резьбу вкручивают торцовые винты 10. В паз 8 нижнего торца центрального стержня вводят шестигранный ключ, поворачивая который, благодаря существующим зацеплениям, приводят во вращение стержни резцедержателей в сквозных отверстиях корпуса, регулируя угол наклона режущих элементов, который контролируется по совпадению меток на резцедержателе с метками на корпусе концевой фрезы. Стержни резцедержателей в гнездах 9 на выходе из корпуса фиксируют торцовыми винами 10, шляпки которых упираются в донные площадки гнезд 9 корпуса концевой фрезы. Для регулирования угла наклона режущих элементов отпускают торцовые винты 10 и вращением центрального стержня при помощи шестигранного ключа устанавливают все режущие элементы в требуемое положение, после чего стержни резцедержателей вновь фиксируют при помощи торцовых винтов 10. 14167 1 2011.04.30 Таким образом, поставленная задача - снизить энергетические показатели процесса фрезерования, повысить качество обработанной поверхности, увеличить ресурс режущих элементов, расширить эксплуатационные возможности, повысить удобство подготовки инструмента к работе - достигается за счет использования косоугольного резания, в том числе обеспечением подпора одновременно верхней и нижней пластям обрабатываемого материала, бесступенчатого регулирования в требуемых направлениях угла наклона одновременно всех режущих элементов в зависимости от условий обработки, использования пустотелого корпуса. Принципиальную схему конструкции концевой фрезы с регулируемым углом наклона режущих элементов можно использовать при проектировании дереворежущего инструмента на деревообрабатывающих, мебельных, столярно-строительных предприятиях, а также в производствах музыкальных инструментов, авиа- и вагоностроительных, сельхозмашиностроении, автостроении. Источники информации 1.3735423 2 10113812, МПК 23 5/10, 2006. 2.7014394, МПК 723 51/00, 2006. 3.6116305, МПК 23 5/10, 2001 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4