Фреза дереворежущая

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(72) Авторы Клубков Анатолий Петрович Гришкевич Александр Александрович Войтеховский Борис Викторович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(57) Фреза дереворежущая, включающая цилиндрический корпус с пазами, в которых установлены ножи, и закрепленные на корпусе фланцы с буртиками, отличающаяся тем,что на ободе цилиндрической поверхности корпуса выполнены реборды с пазами под ножи, при этом каждый нож узкой своей стороной оперт на пластину с упругим элементом с возможностью перемещения вдоль паза корпуса к внутренней поверхности буртиков фланцев, причем со стороны опорной поверхности ножа в корпусе в закрытой выемке выполнено резьбовое отверстие, в которое ввернут подпорный винт для обеспечения плотного контакта передней поверхности ножа с корпусом, а фланцы с буртиками сопряжены внутренней поверхностью с цилиндрической поверхностью реборд по одной из переходных посадок. 10332 1 2008.02.28 Изобретение относится к дереворежущему инструменту, а именно к фрезерному инструменту. Известны фрезы дереворежущие 1 для деревообрабатывающих станков - четырехсторонних продольно-фрезерных, фрезерных, карусельно-фрезерных, автоматических линий и обрабатывающих центров, для обработки древесины и древесных материалов(кромок древесностружечных, древесноволокнистых плит, древесноволокнистых плит средней плотностии высокой плотности ). Недостатком известных дереворежущих фрез является клиновое крепление ножей, которое весьма трудоемко в изготовлении и подготовке к работе, не допускает размещения достаточно большого количества ножей без увеличения диаметра фрезы, не позволяет точно устанавливать режущие кромки ножей на одной окружности резания, производить смену и установку ножей, не снимая корпуса фрезы со шпинделя станка, применять твердосплавные пластины без их напайки на стальные державки, требует применения сложных особо точных контрольно-установочных приспособлений. Эти недостатки накладывают определенные ограничения на работоспособность, долговечность и износостойкость фрезерного инструмента. Для улучшения качества обработки и повышения производительности деревообрабатывающего оборудования преднамеренно идут по пути увеличения частоты вращения рабочих инструментов. Увеличивая частоту вращения шпинделя, следует уменьшать массу фрезы, т.е. уменьшать диаметр корпуса фрезы. Это диктуется тем, что всякое увеличение частоты вращения шпинделя приводит к прогрессивному росту неуравновешенных центробежных сил инерции, которые оказывают вредное воздействие на работу подшипников шпинделя, качество и точность обработки, шум и вибрацию всего станка в целом. Из формулы для центробежных сил инерции видно, что неуравновешенная центробежная сила инерции растет пропорционально квадрату частоты вращения шпинделя 0,012, где- сила инерции, Н- частота вращения фрезы, мин-1- вес фрезы, Н- ускорение силы тяжести, м/с 2 е - эксцентриситет, м. Поэтому снижение частоты вращения фрезы является важной и актуальной технической задачей. Но снижение частоты вращения фрезы влечет за собой снижение производительности деревообрабатывающего оборудования. Чтобы этого не произошло,необходимо увеличивать число ножей на окружности резания фрезы. Однако конструкция серийно выпускаемых фрез не позволяет этого сделать. Существующие цилиндрические сборные фрезы с клиновым креплением ножей имеют неблагоприятную аэродинамику, следствием чего являются недопустимые шумовые и вибрационные эффекты. Точность установки режущих кромок ножей на окружности резания у таких фрез довольно низкая, точность настройки составляет 0,1 мм. Измерительные настроечные устройства, предусматривающие отсчет размеров, например, по шкале индикатора часового типа, являются наиболее точными. Но они требуют эталонного инструмента для их предварительной настройки. Применяемые конструкции приспособлений для настройки инструмента как на станке, так и вне его обеспечивают различную точность наладочных размеров. Жесткие измерительные средства (шаблоны, эталоны, калибры, скобы) обеспечивают настройку с погрешностью более 0,1 мм. Тогда как требуемая погрешность настройки должна быть в пределах 0,010 мм. 2 10332 1 2008.02.28 Современные способы крепления ножей в пазах фрезерных головок не позволяют снизить диаметр корпусов цилиндрических сборных фрез. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является цилиндрическая сборная фреза 2. Известная фреза содержит корпус с пазами, в которых свободно установлены ножи, и закрепленные на корпусе ножи, фланцы с буртиками, внутренняя поверхность которых выполнена по окружности радиуса резания, а ножи установлены в пазах с возможностью свободного перемещения под действием центробежных сил до упора лезвия ножа о внутреннюю поверхность буртика. Как показали производственные испытания на ЗАО Пинскдрев известной фрезы, она имеет ряд существенных технических недостатков. Ограничен диапазон варьирования технологических факторов режима резания в частоте вращения фрезы, толщине срезаемого слоя материала, толщине ножей и ширине фрезерования. Поясним недостатки данной фрезы на конкретном примере. Одним из недостатков данной фрезы является низкая точность установки ножей на окружности резания. Суммарная погрешность в радиусах резания установленных ножей складывается из погрешности установки фланца на корпусе, погрешности обработки внутренней поверхности буртика, погрешности, определяемой несоосностью фланца и корпуса, погрешности, определяемой зазором в насадке фланца. Известная фреза требует тщательной калибровки ножей по толщине. Ножи, толщина которых больше ширины паза, невозможно применять. Если же толщина ножа будет меньше ширины паза, то в процессе работы со стороны передней поверхности ножа будет образовываться зазор (так как нож не прижат к базовой поверхности корпуса), куда попадает древесная стружка и пыль, нарушая свободное перемещение ножа вдоль паза корпуса фрезы и плотное прилегание режущей кромки ножа к внутренней поверхности буртика,точность настройки составляет 0,030 мм. Применение ножей меньшей толщины вызывает появление вибраций и опускание ножа в процессе резания, так как фрезерование является периодическим процессом. Удары ножа о буртик крышки вызывают смятие, а то и разрушение режущей кромки, что снижает точность установки ножей, а следовательно, точность обработки. Свободное перемещение ножа в пазу корпуса небезопасно, нож может разрушиться. Центробежной силы инерции недостаточно, чтобы ножи определенной массы свободно могли перемещаться вдоль паза корпуса фрезы. Расчеты показывают, что создание известной фрезы с самоустанавливающимися ножами за счет центробежных сил инерции невозможно, так как толщина ножа должна быть около 28 мм. В то время как по ГОСТ 6567-75 нож, изготовленный из инструментальной стали, имеет толщину 3 мм, нож с пластинами из твердого сплава, ГОСТ 14956-79, имеет толщину 6 мм. Эти основные недостатки известной фрезы, которые снижают надежность и точность установки ножей, увеличивают трудозатраты на переналадку станка, подготовку режущего инструмента, снижают качество и точность обработки материалов, имеют повышенные значения шума, снижают эффективность применения ножей, изготовленных из различных инструментальных материалов (твердые и безвольфрамовые сплавы, быстрорежущие стали). Задачей настоящего изобретения является повышение точности и надежности установки ножей. Решение задачи достигается тем, что на ободе цилиндрической поверхности корпуса выполнены реборды и пазы под ножи, а фланцы с буртиками сопрягаются внутренней поверхностью с цилиндрической поверхностью ребордой одной из переходных посадок нож досылается к внутренней поверхности буртиков упругим элементом, а со стороны опорной поверхности ножа в корпусе фрезы в закрытой выемке выполнено резьбовое отверстие, в которое ввернут подпорный винт, обеспечивающий плотный контакт передней поверхности ножа с поверхностью корпуса фрезы. 3 10332 1 2008.02.28 Фреза дереворежущая отличается от прототипа тем, что позволяет повысить точность базирования режущей кромки ножа, для этого на поверхности корпуса фрезы выполнены реборды, фланцы с буртиками базируются по одной из переходных посадок на ребордах,ножи досылаются к внутренней поверхности буртика упругим элементом с планкой, не допуская опускания ножа вниз вдоль паза. Для придания ножам фиксированного положения нож закрепляется зажимным винтом. Фреза дереворежущая и принцип ее устройства иллюстрируются чертежами, где на фиг. 1 изображена фреза дереворежущая. На фиг. 2 разрез А-А фиг. 1. На фиг. 3 аксонометрическая проекция фрезы дереворежущей по фиг. 1. Фреза состоит из корпуса 1, реборды 2, базирующих фланцев 3 с буртиками 7, втулки 4, шпинделя 5, крепежных винтов 6, упругого элемента 8, подпорного винта 9, ножа 10,планки 11. Фреза дереворежущая включает корпус 1, выполненный в виде полого цилиндра с ребордами 2 на его поверхности с определенным количеством радиальных прорезей под ножи, соответствующим количеству ножей в фрезе. Два фланца 3 с буртиками 7 через внутреннюю цилиндрическую поверхность буртиков сопрягаются с наружной цилиндрической поверхностью реборды 2 на корпусе фрезы. Для перемещения ножа 10 вдоль паза корпуса фрезы к буртикам фланца в пазу имеется упругий элемент 8 (например пластинчатая пружина) с планкой 11, на которую опирается нож нижней поверхностью. Фиксация и закрепление ножа в заданном рабочем положении осуществляется механически с помощью винта 9. Этим самым осуществляется непосредственный контакт передней поверхности ножа с поверхностью корпуса фрезы, исключая попадание под переднюю поверхность ножа стружки, возможность смятия режущей кромки и предотвращения вибрации и опускания ножа вдоль паза от сил резания. Фреза дереворежущая работает следующим образом. В корпусе фрезы 1 выполнены пазы для установки в них ножей 10 с прямолинейной режущей кромкой (в дальнейшем нож). В паз корпуса фрезы вводят упругий элемент 8 с пластинкой 11. Нож 10 своей нижней поверхностью опирается на планку 11. На реборды 2 корпуса фрезы надевают фланцы 3 с буртиками 7. С помощью упругого элемента 8 и пластины 11 нож 10 досылается до внутренней поверхности буртика, ориентируя режущую кромку ножа относительно оси вращения шпинделя 5. Фланцы 3 закрепляются на корпусе фрезы с помощью винтов 6. Винтом 9 осуществляется фиксация и закрепление ножа в данном положении. Нож 10 независимо от его массы, частоты вращения шпинделя 5 и сил резания не может опуститься вниз вдоль паза. При замене затупившихся ножей снимается только один верхний фланец,для этого необходимо вывернуть винты 6. Корпус фрезы постоянно находится на шпинделе станка, что позволяет сохранить заданный квалитет точности в сопряжении фрезашпиндель. По сравнению с прототипом и с учетом того что конструктивные элементы фрез близки, эффективность работы различна. Базирование внутренней поверхности фланцев с буртиками по цилиндрической поверхности реборд составила 0,01 мм. Сведены до минимума потери времени на наладку и настройку фрезы, т.к. замену ножей осуществляем без снятия фрезы со шпинделя станка. Повышается точность обработки на 1-2 квалитета. Обеспечивается равномерность участия в резании всех установленных в корпусе фрезы ножей, обеспечивается равномерность износа всех ножей, качество обработки поверхности составляет 60 мкм. Повышается суммарный период стойкости режущего инструмента на 25 . На 2-3 ДБА снижается уровень шума. По данным ЗАО Пинскдрев затраты на установку ножей сократились в 2-2,2 раза. Производительность увеличилась 15 . Фреза технологична в изготовлении. Техническая характеристика фрезы дереворежущей. Материал корпуса фрезы сталь марки 40 Х или 45, фланцев с буртиками, сталь 35 ХГСА или 40 Х, режущих ножей - Х 6 ВФ, 85 Х 6 НФТ, твердый сплав ВК 6, ВК 8, ВК 15. 4 10332 1 2008.02.28 Наименование показателей Диаметр окружности резания Диаметр посадочного отверстия Высота фрезы Число ножей Частота вращения Толщина ножей Единица измерения мм мм мм шт. мин-1 мм Изобретение может быть использовано на всех деревообрабатывающих станках фрезерного типа, а именно фрезерные станки моделей ФЛ, ФЛА, ФС, ФСА, ФТ, ФТА, ФСШ-11 карусельно-фрезерных станках Ф 1 К и Ф 2 К четырехсторонних продольно-фрезерных станках С 10-3, С 16-4 А, С 26-2 А, С 16 Ф-1 А,С 25-2 А, С 26-2 М. На автоматических линиях и обрабатывающих центрах. Изготовлен опытный образец фрезы дереворежущей с параметрами диаметр резания 180 мм, посадочный диаметр 32 мм, высота обрабатываемого материала В 30 мм, число режущих элементов 4. Фреза дереворежущая испытана в производственных условиях на ЗАО Пинскдрев на станке С 16-4 А. Время на замену ножей уменьшилось в 2-2,2 раза по сравнению с фрезой по ГОСТ 14956-79. Стойкость ножей увеличилась на 25 . Трудозатраты на переточку ножей сократились на 14 . Изобретение может быть использовано на деревообрабатывающих, мебельных предприятиях, заводах стройдеталей, а также в вагоностроении, в производстве музыкальных инструментов. Источники информации 1. ГОСТ 14956-79. Фрезы дереворежущие насадные цилиндрические сборные, типы,основные параметры и размеры. 2. А.с. СССР 460996, МПК В 27 13/02, 1975 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5