ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Частное техническое решение, имеющее самостоятельное значение.

Для ротационного резания материалов разработаны три группы инструментов: ротационные резцы, торцовые фрезы и комбинированные фрезерно-шлифовальные инструменты.

Ротационный токарный резец (рис. 1) представляет собой державку с подшипниковым узлом для круглого режущего инструмента - чашки. В процессе резания чашка вращается в подшипниковом узле под действием сил резания в режиме самовращения; возможно использование специального привода.

Рис. 1. Ротационный резец для обработки угольных электродов

Конкретная схема работы резца определяется в зависимости от требуемых технологических условий: материала детали, припуска на обработку, качества обработанной поверхности. Инструмент имеет ограничения при обработке ступенчатых деталей вследствие радиусной формы режущей чашки.

Круглая форма чашки увеличивает длину режущего лезвия; вращение чашки при определенных условиях снижает трение скольжения режущего лезвия по обрабатываемой заготовке; эти два фактора обеспечивают снижение интенсивности износа лезвия в широком диапазоне и повышение стойкости резцов в десятки и даже тысячи раз, но только при определенных технологических условиях.

Для металлов возможны другие варианты исполнения резцов и их схемы установки в резцедержателях станков.

Ротационная торцовая фрезерная головка (рис. 2) устанавливается на вертикально-фрезерном станке. Её круглые режущие чашки закреплены в подшипниковых узлах, последние расположены в корпусе головки.

Рис. 2. Опытная конструкция ротационной фрезы с принудительным вращением ступенчатых режущих элементов для обработки углеродных заготовок

При вращении корпуса режущие чашки могут иметь как принудительное, так и свободное вращение в подшипниках, что обеспечивает чашкам снижение скорости скольжения по обрабатываемому материалу.

Режущие элементы (чашки) могут иметь одно или несколько круговых лезвий, а их торцы - являться передними или задними поверхностями режущего клина.

При обработке корпус головки совершает вращательное движение резания, а заготовка - поступательное движение подачи. Совокупность этих двух движений обеспечивает снятие припуска на обработку. Режущие элементы вращаются в подшипниках, обеспечивая обновление участка режущего лезвия, контактирующего с обрабатываемым материалом при одновременном снижении скорости трения скольжения.

Комбинированные фрезерно-шлифовальные инструменты (рис. 3) представляют собой торцевые головки, шпиндельные узлы которых поочередно снабжены режущими и абразивными элементами резания. Режущие элементы первыми вступают в работу, производя фрезерование основного припуска на обработку. Абразивные элементы за счет соответствующего расположения относительно режущих элементов в процессе шлифования придают обработанной плоскости требуемое качество.

Рис. 3. Опытная конструкция комбинированной фрезерно-шлифовальной торцовой головки для обработки мрамора, гранита и других абразивных материалов

Комбинированный инструмент не исключает одновременное использование полировальных элементов при обработке камней (гранита, мрамора).

При обработке плит для лестничных ступеней возможна компоновка инструмента режущими элементами для создания микрорельефа, сцепления с обувью пешеходов.

При обработке пластичных материалов возможно использование узлов для уплотнения поверхности обработки.

Ротационный инструмент целесообразно применять в машинах и оборудовании, работающих одним инструментом, например, в виде фрезерного модуля на тракторе для съема асфальта при дорожном строительстве; на специальном станке при обработке поверхностей железобетонных плит перекрытия под линолеум, и других.

В поточном производстве возможно применение фрезерного и комбинированного инструментов при обработке плит из натуральных камней, так как кинематические возможности инструмента не исключают его использование в режимах фрезерования, шлифования и полирования одновременно, но при уменьшении количества станочных шпиндельных узлов.

В черной металлургии возможно применение ротационных резцов при обдирке заготовок типа валов, например, вагонных осей.

В цветной металлургии целесообразно применение резцов при обработке электродных заготовок после обжига и графитации по цилиндрической поверхности; возможно использование ротационных фрез и комбинированных головок при изготовлении углеродных блоков: доменных, боковых или подовых для алюминиевых электролизеров.

В машиностроении эффективное применение ротационных инструментов затруднено из-за поточного производства деталей, основанного на одновременном использовании многих видов режущих инструментов, а также вследствие малого объема экспериментальных исследований.

Высокая стойкость ротационных инструментов при обработке абразивных материалов в виде натуральных и искусственных камней предполагает их применение после соответствующей доработки в машинах при проходке и формировании туннелей, то есть в горном деле.

Сверхнизкий износ круглых режущих элементов, возможность их работы в режиме самозатачивания или заточки инструмента в рабочем положении на станке обеспечивают работу ротационного инструмента при съеме припуска на обработку в виде тонких, мелких фракций стружки сечением 0,02…0,1 мм и длиной 1…20 мм, а также зерен фракциями 0,02…0,4 мм. Такие волокна и порошки применяются в порошковой металлургии, например, при изготовлении фрикционных тормозных колодок для автотранспорта, антифрикционных подшипников скольжения.

Возможно применение ротационных фрез для выравнивания и нанесения на аэродромных полосах специального рисунка для улучшения сцепления колес самолетов при их посадке и быстрого набора ими угловой скорости вращения для уменьшения скорости износа.