RU2725533C1

RU2725533C1 - One-piece end ceramic cutter

Info

Publication number: RU2725533C1
Application number: RU2019145011A
Authority: RU
Inventors: Владимир Андреевич Гречишников; Сергей Николаевич Григорьев; Петр Михайлович Пивкин; Марина Александровна Волосова; Илья Васильевич Минин; Артем Александрович Ершов; Александр Вячеславович Исаев
Priority date: 2019-12-30
Filing date: 2019-12-30
Publication date: 2020-07-02

Abstract

FIELD: machine building; technological processes.SUBSTANCE: invention relates to metal processing by milling and is intended for shaping of flat sections, slots and ledges on parts from hard-to-machine materials, including from heat-resistant steels on machines with CNC. One-piece end ceramic cutter with toroidal cutting section comprises a shank made in the form of a cylinder, peripheral and end cutting parts conjugated respectively by radius transitions, cutting teeth, each of which is formed by intersection of front and rear helical surfaces, teeth on end, each is formed by intersection of front flat surface and rear auxiliary flat surface, on each corresponding radial transition there is a reamer with constant normal front angle, the surface of which is limited by front screw surface, front flat surface of the corresponding end face and rear helical surface, thus forming the cutting edge by crossing with the producing toroidal surface.EFFECT: resistance of the cutting tool is increased.1 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области обработки металлов фрезерованием и предназначено для формообразования плоских участков, пазов и уступов на деталях из труднообрабатываемых материалов, в том числе из жаропрочных сталей на станках с ЧПУ.The invention relates to the field of metal processing by milling and is intended for the shaping of flat sections, grooves and ledges on parts of hard-to-work materials, including heat-resistant steels on CNC machines.

Из уровня техники известна конструкция концевой фрезы с угловым радиусом, содержащая соединительную подточку, продолжающуюся вдоль режущей кромки и образованную в угловом секторе концевой фрезы. Соединительная подточка продолжается от первой крайней точки так, что она оставляет больше половины режущей кромки с угловым радиусом без подточки и соединяет поверхность концевой подточки с передней поверхностью канавки (RU 2635681 С2, опубл. 15.11.2017).The prior art design of an end mill with an angular radius, containing a connecting undercut extending along the cutting edge and formed in the corner sector of the end mill. The connecting underflow extends from the first extreme point so that it leaves more than half of the cutting edge with an angular radius without undercut and connects the surface of the end underside to the front surface of the groove (RU 2635681 C2, publ. 15.11.2017).

Недостатком данной конструкции фрезы является низкая прочность режущей части в случае, если фреза будет выполнена из режущей керамики.The disadvantage of this design of the cutter is the low strength of the cutting part if the cutter is made of cutting ceramics.

Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип к предлагаемому изобретению, является цельная концевая керамическая фреза с тороидальным режущим участком, содержащая хвостовик, выполненный в форме цилиндра, периферийную и торцевую режущие части, сопряженные соответственными радиусными переходами, режущие зубья на периферийной части, каждый из которых образован пересечением двух (передней и задней) винтовых поверхностей, зубья на торце, каждый из которых образован пересечением двух (передней и задней) плоских поверхностей(US 8647025 В2 опубл. 11.02.2014).The closest technical solution chosen for the prototype of the present invention is an integral end ceramic milling cutter with a toroidal cutting section containing a shank made in the form of a cylinder, peripheral and end cutting parts mated with respective radius transitions, cutting teeth on the peripheral part, each of which formed by the intersection of two (front and rear) screw surfaces, teeth at the end, each of which is formed by the intersection of two (front and rear) flat surfaces (US 8647025 B2 published. 02/11/2014).

Недостатком известного технического решения, в том числе технической проблемой является неравномерное распределение передних углов вдоль участка подточки, что приводит к снижению износостойкости фрезы.A disadvantage of the known technical solution, including a technical problem, is the uneven distribution of the front angles along the undercut section, which leads to a decrease in the wear resistance of the cutter.

Техническим результатом, достигаемым при реализации заявленного изобретения, является расширение эксплуатационных возможностей за счет увеличения времени работы цельной концевой керамической фрезы.The technical result achieved by the implementation of the claimed invention is the expansion of operational capabilities by increasing the operating time of a solid end ceramic milling cutter.

Технический результат достигается тем, что в цельной концевой керамической фрезе с тороидальным режущим участком, содержащей хвостовик, выполненный в форме цилиндра, периферийную и торцевую режущие части, сопряженные соответственно радиусными переходами, режущие зубья на периферийной части, каждый из которых образован пересечением передней и задней винтовыми поверхностями, зубья на торце, каждый из которых образован пересечением передней и задней плоских поверхностей, на каждом соответствующем радиусном переходе выполнена подточка с постоянным нормальным передним углом, поверхность которой ограничена передней винтовой поверхностью, передней плоской поверхностью соответствующего торцевого зуба и задней винтовой поверхностью, образующей в при этом режущую кромку пересечением с производящей тороидальной поверхностью.The technical result is achieved by the fact that in a solid end ceramic milling cutter with a toroidal cutting section containing a shank made in the form of a cylinder, peripheral and end cutting parts, respectively mated by radial transitions, cutting teeth on the peripheral part, each of which is formed by the intersection of the front and rear helical surfaces, teeth at the end, each of which is formed by the intersection of the front and rear flat surfaces, at each corresponding radial transition, a undercut is made with a constant normal rake angle, the surface of which is bounded by the front helical surface, the front flat surface of the corresponding end tooth and the rear helical surface forming wherein the cutting edge is intersected with a producing toroidal surface.

Изобретение поясняется графическими изображениями.The invention is illustrated by graphic images.

На фиг. 1 представлен вид с периферии цельной концевой керамической фрезы.In FIG. 1 is a peripheral view of an integral ceramic end mill.

На фиг. 2 представлен увеличенный вид передней поверхности тороидального режущего участка.In FIG. 2 is an enlarged view of a front surface of a toroidal cutting portion.

На фиг. 3 - нормальное сечение А-А к тороидальной режущей кромке.In FIG. 3 - normal section AA to the toroidal cutting edge.

На фиг. 4 - торцевой вид цельной концевой керамической фрезыIn FIG. 4 - end view of a solid ceramic end mill

На фиг. 5 - радиальное сечение цельной концевой керамической фрезы.In FIG. 5 is a radial section of a solid ceramic end mill.

На фиг. 6 - осевое сечение к торцевому зубу цельной концевой керамической фрезы.In FIG. 6 is an axial section to the end tooth of a solid ceramic end mill.

Цельная концевая керамическая фреза с тороидальным режущим участком, содержит хвостовик 1, выполненный в форме цилиндра, периферийную 2 и торцевую режущие части 3, сопряженные соответственно радиусными переходами 4, режущие зубья 5, число которых может быть, например, четыре, как представлено на фиг. 4, на периферийной части, каждый из которых образован пересечением передней 6 и задней 7 винтовыми поверхностями, зубья 8 на торце, каждый образован пересечением передней плоской поверхностью 9 и задней вспомогательными плоской поверхностью 10, на каждом соответствующем радиусном переходе выполнена подточка 11 с постоянным нормальным передним углом γ_n, поверхность которой ограничена передней винтовой поверхностью 6, передней плоской поверхностью 9 соответствующего торцевого зуба и задней винтовой поверхностью 7, образующей в при этом режущую кромку 12 пересечением с производящей тороидальной поверхностью.The integral ceramic end mill with a toroidal cutting section contains a shank 1 made in the form of a cylinder, peripheral 2 and end cutting parts 3, respectively mated by radial transitions 4, cutting teeth 5, the number of which may be, for example, four, as shown in FIG. 4, on the peripheral part, each of which is formed by the intersection of the front 6 and rear 7 screw surfaces, the teeth 8 at the end, each is formed by the intersection of the front flat surface 9 and the rear auxiliary flat surface 10, at each corresponding radial transition, a grinder 11 with a constant normal front angle γ _n , the surface of which is bounded by the front helical surface 6, the front flat surface 9 of the corresponding end tooth and the rear helical surface 7, forming at the same time the cutting edge 12 at the intersection with the producing toroidal surface.

Передняя и задние винтовые поверхности имеют постоянный угол наклона ω вдоль всей периферийной режущей части 2. Задние винтовые поверхности имеют задний угол α_1,1. Передняя винтовая поверхность имеет отрицательный передний угол γ_1,1. Зубья на торце имеют дополнительные задние поверхности 13, расположенные под соответствующим задним углом α_1,2. Задние поверхности расположены под вспомогательным углом в плане ϕ₁. B нормальном сечении к режущей кромке на радиусном переходе имеется постоянный передний угол γ_n, образованный подточкой 11 и нормалью 14 к касательной 15 к обработанной поверхности, задний угол α_n1 и дополнительный задний угол α_n2, образованные между задними поверхностями 9 и 16 соответственно и касательной 15 к обработанной поверхности.The front and rear screw surfaces have a constant angle of inclination ω along the entire peripheral cutting part 2. The rear screw surfaces have a rear angle α of _1.1 . The front helical surface has a negative rake angle of _1.1 . The teeth at the end have additional rear surfaces 13 located at the corresponding rear angle α _1.2 . The rear surfaces are located at an auxiliary angle in terms of ϕ ₁ . In the normal section to the cutting edge at the radial transition, there is a constant rake angle γ _n formed by the undercut 11 and normal 14 to the tangent 15 to the machined surface, the rear angle α _n1 and the additional rear angle α _n2 formed between the rear surfaces 9 and 16, respectively, and the tangent 15 to the treated surface.

Цельная концевая керамическая фреза с тороидальным режущим участком работает следующим образом.One-piece end ceramic mill with a toroidal cutting section works as follows.

Фреза закрепляется за цилиндрический хвостовик 1 в переходной элемент, как например цанга или переходная втулка, (на чертеже не показано), которая в свою очередь крепится в инструментальном патроне (на чертеже не показано) с гидравлическим или цанговым способом зажатия. Инструментальный патрон закрепляется в шпинделе станка. В процессе эксплуатации вращение со шпинделя передается на цельную концевую керамическую фрезу. Движение подачи инструмента относительно заготовки выполняется за счет приводов подачи станка с ЧПУ.The cutter is fixed to the cylindrical shank 1 in the transition element, such as a collet or adapter sleeve (not shown), which, in turn, is mounted in the tool holder (not shown) with a hydraulic or collet clamping method. The tool holder is fixed in the spindle of the machine. During operation, the rotation from the spindle is transmitted to the integral end ceramic milling cutter. The movement of the tool feed relative to the workpiece is performed by the feed drives of the CNC machine.

Фреза опускается на необходимую глубину, не превышающую длины ее периферийной части 2, далее за счет перемещения органов станка происходит формообразование поверхностей заготовки. Съем материала осуществляется периферийными и торцевыми зубьями. Стружка сходит по передним поверхностям 6 и 8, а также по подточке 10 с постоянным нормальным передним углом γ_n. В процессе эксплуатации задние поверхности 7 и 9 изнашиваются. За счет постоянной величины переднего угла на подточке силовая нагрузка распределяется равномерно вдоль участка, задействованного в резании, а именно винтовой передней поверхности 5, участка подточки 9 и плоской передней поверхности 7, что снижает вероятность возникновения скола на режущем зубе.The cutter is lowered to the required depth, not exceeding the length of its peripheral part 2, then, due to the movement of the machine organs, the workpiece surfaces are formed. Material removal is carried out by peripheral and face teeth. The chips come down along the front surfaces 6 and 8, as well as along the undercut 10 with a constant normal rake angle γ _n. During operation, the rear surfaces 7 and 9 wear out. Due to the constant value of the rake angle on the underside, the force load is distributed evenly along the portion involved in cutting, namely, the helical front surface 5, the underside of the underside 9 and the flat front surface 7, which reduces the likelihood of chips on the cutting tooth.

Таким образом, заявленная совокупность существенных признаков, отраженная в независимом пункте формулы изобретения, обеспечивает получение заявленного технического результата - расширение эксплуатационных возможностей за счет увеличения времени работы цельной концевой керамической фрезы.Thus, the claimed combination of essential features, reflected in the independent claim, provides the claimed technical result - the expansion of operational capabilities by increasing the operating time of the integral end ceramic milling cutter.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в формуле признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, неизвестной на дату приоритета из уровня техники и достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.The analysis of the claimed technical solution for compliance with the conditions of patentability showed that the characteristics indicated in the formula are essential and interconnected with the formation of a stable set of necessary characteristics, unknown at the priority date from the prior art and sufficient to obtain the required synergistic (super-total) technical result.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed technical solution:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для фрезерования металлов и предназначен для формообразования плоских участков, пазов и уступов на деталях из труднообрабатываемых материалов, в том числе из жаропрочных сталей на станках с ЧПУ.- the object embodying the claimed technical solution, when it is implemented, is intended for milling metals and is intended for the shaping of flat sections, grooves and ledges on parts made of hard-to-work materials, including heat-resistant steels on CNC machines.

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в формуле, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;- for the claimed object in the form described in the formula, the possibility of its implementation using the methods and methods described above or known from the prior art on the priority date is confirmed;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.- the object embodying the claimed technical solution, when implemented, is able to ensure the achievement of the technical result perceived by the applicant.

Следовательно, заявленный объект соответствует критериям патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.Therefore, the claimed subject matter meets the patentability criteria of “novelty”, “inventive step” and “industrial applicability” under applicable law.

Claims

A one-piece end ceramic milling cutter with a toroidal cutting section, comprising a cylindrical shank, peripheral and end cutting parts mated by radial transitions, cutting teeth made on the peripheral cutting part by intersection of the front and rear helical surfaces, and teeth made on the end cutting part by intersecting the front and rear flat surfaces, characterized in that each radial transition is made with a flange having a constant normal rake angle and bounded by the front helical and front flat surfaces of the corresponding end tooth and the rear helical surface to form a cutting edge intersecting with the producing toroidal surface.