Изобретение относится к металлорежущим инструментам и в особенности к режущему инструменту, содержащему комбинацию металлорежущей вставной пластины и стружколомающий элемент, который автоматически регулируется для эффективного ломания металлической стружки различной толщины, образующейся в результате обработки металла резанием.
Известны металлорежущие инструменты, в которых используется металлорежущая вставная пластина в сочетании со стружколомающим элементом. Вставные режущие пластины, как правило, изготавливаются из очень твердых, износостойких материалов, таких как жаропрочные твердые сплавы с износостойким покрытием. Несмотря на то, что такие режущие пластины могут иметь любую геометрическую форму, все они имеют по меньшей мере одну режущую кромку для контактирования и резания металлической заготовки. При работе вставную режущую пластину устанавливают с возможностью съема на конце державки, и ее режущая кромка принудительно с усилием вводится в контакт с металлической заготовкой и приводится во вращение относительно заготовки с помощью металлорежущего станка, такого как токарный станок. По мере того как режущая кромка режущей пластины осуществляет процесс резания металлической заготовки, образуется длинная узкая полоска металла, "стружка", которая скользит по режущей кромке режущей пластины. Если не предусмотрено никаких средств для ломания такой стружки на короткие отрезки, стружка может наматываться за физическими границами металлорежущего станка или обматываться вокруг заготовки и деталей металлорежущего станка, повреждая тот или иной элемент.
Известны стружколомающие элементы для ломания такой стружки на короткие отрезки до двух дюймов (5,08 см), которые можно автоматически удалять.
Известные стружколомающие элементы делятся на две основные группы, включающие (1) стружколомающие элементы, которые можно механически отделить от режущей пластины, установленной в державке, и (2) стружколомающие элементы, которые выполнены за одно целое с режущей пластиной в виде ее части. В тех случаях, когда стружколомающий элемент механически отделяется от режущей пластины, на стружколомающем элементе может быть выполнена единичная канавка или желобчатообразная поверхность непосредственно за режущей кромкой вставной режущей пластины. В процессе выполнения резания металлическая стружка смещается от поверхности резания режущей пластины к поверхности, заданной канавкой стружколомающего элемента, которая в свою очередь заставляет стружку завиваться обратно в направлении заготовки. Вследствие того что завивание металлической стружки приводит к ее деформационному прочнению и придает ей ломкость, стружка ломается быстро после завивания. В некоторых случаях стружка завивается назад на поверхность заготовки и затем ломается. Однако при таких обстоятельствах конструкция вставной режущей пластины и ее ориентация таковы, что стружка направляется к части заготовки, которая находится впереди по отношению к режущей пластине, так что не происходит повреждения уже обработанной поверхности за счет контакта со стружкой. Стружколомающие элементы, выполненные за одно целое со вставными режущими пластинами, работают приблизительно по тому же принципу. Стружколомающая поверхность выполненного за одно целое стружколомающего элемента может включать первую поверхность, которая скошена вниз от режущей кромки, которая называется задней стенкой с направляющим углом, вторую плоскую поверхность, которая соединяется с нижней вспомогательной режущей кромкой первой стенки, известной как площадка стружечной канавки, и третью поверхность, известную как задняя стенка, которая скошена вверх от вспомогательной режущей кромки площадки стружечной канавки.
Недостатком любого такого стружколомающего элемента является то, что возможности канавки или желоба, который определяет поверхность стружколомания, ограничены с точки зрения эффективного ломания стружки различной толщины. Когда режущая пластина используется для выполнения чистового резания на металлической заготовке, образующаяся в результате данных операций металлическая стружка является тонкой и имеет вид фольги, и канавка, или желоб, который определяет поверхность стружколомания, должен задавать сравнительно большую кривизну для такой тонкой стружки, чтобы она эффективно завивалась, деформационно упрочнялась и ломалась. Хотя такая канавка с большой кривизной может обеспечить ломание стружки промежуточной толщины, избыточное тепло, выделяемое в зоне канавки в результате значительного трения между более толстой стружкой и отдельными точками поверхности канавки, которые входят в контакт с данной стружкой, может вызвать локализованное расплавление, происходящее на поверхности стружколомающего элемента, которое в конечном счете ведет к образованию лунки износа. Такая ситуация известна в данной технической области как перерегулируемое стружколомание, и ее следует избегать, поскольку она приводит к образованию чрезмерного износа и срабатывания поверхности стружколома. Если выполняются проходы при постепенно увеличивающейся толщине стружки с использованием стружколомающего элемента, предназначенного для применения только для чистового резания, в какой-то момент стружка станет настолько толстой, что она будет просто скользить полностью над желобом, ограниченным поверхностью стружколомания, и вообще не будет эффективно ломаться. Такая ситуация известна в данной технической области как недорегулируемое стружколомание. Даже если размеры стружколомающей канавки или желоба заданы такими, что канавка эффективно ломает стружку с толщиной промежуточной величины в сравнительно широком диапазоне, до сих пор не была разработана статическая геометрия канавки или желоба, которая могла бы выполнять ломание полного диапазона тонких и толстых металлических стружек, которые образуются в результате обработки при различной глубине резания.
Хотя возможность менять стружколомающий элемент, используемый вместе с отдельной вставной режущей пластиной, чтобы ломать стружку, которая существенно толще или тоньше по сравнению с получаемой при выполнении предшествующей операции обработки, простой режущего инструмента, связанный с заменой отделяемого стружколомающего элемента, приводит к вызывающей дополнительные затраты потере производительности и создает неудобство и лишнюю работу для оператора- станочника. В том случае, когда стружколомающий элемент выполнен за одно целое с самой режущей пластиной, режущую пластину необходимо заменять всякий раз, когда оператор должен выполнять проходы на существенно различающуюся глубину во вращающейся заготовке. Это аналогичным образом приводит к вызывающей дополнительные затраты потере производительности и создает неудобство и дополнительную работу для оператора-станочника. В том случае, когда стружколом выполнен за одно целое с самой режущей пластиной, режущую пластину необходимо заменять всякий раз, когда оператор должен выполнять проходы на существенно различающуюся глубину во вращающейся заготовке. Это приводит к непроизводительным потерям времени и по существу к такому же неудобству и дополнительной работе для оператора-станочника. Эти недостатки вызывают особые проблемы при операциях механообработки низкоуглеродистых сталей, при которых толщина стружки может меняться в широких пределах.
Наиболее близким к изобретению является усовершенствованный металлорежущий инструмент, содержащий вставную режущую пластину, имеющую кромку, предназначенную для резания вращающейся относительно нее заготовки, приводное устройство для режущей пластины, предназначенное для приложения силы резания между указанной режущей пластиной и заготовкой, державку, предназначенную для обеспечения опоры для режущей пластины и присоединенную к упомянутому приводному устройству, инструмент содержит также стружколомающий элемент, предназначенный для ломания металлической стружки, сходящей в процессе резания с режущей кромки в определенном направлении, и имеющий стружколомающую поверхность, предназначенную для ломания стружки различной толщины при расположении ее на различных расстояниях от режущей кромки режущей пластины (патент Германии 2043605, B 23 B 27/02, 1972), недостатком такого металлорежущего инструмента является то, что он не может ломать металлическую стружку, толщина которой существенно меняется.
Техническим результатом изобретения является создание такого металлорежущего инструмента, который может ломать металлическую стружку, имеющую толщину в более широком диапазоне размеров по сравнению со стружкой, ломание которой осуществлялось до сих пор известными стружколомающими элементами. Такой стружколомающий элемент должен иметь простую конструкцию и его легко можно приспосабливать для использования с существующими револьверными головками или шпинделями металлорежущих станков. Желательно, чтобы такой стружколомающий элемент мог ломать различные типы стружек, имеющие различную толщину, избегая как недорегулирования размера получающейся в результате стружки (т. е. ситуации, при которой возможно образование отрезков стружки с длиной выше 2 дюймов (5,08 см)), так и перерегулирования, при котором к стружке прикладывается сгибающее усилие такой значительной величины, что на поверхности стружколома выделяется избыточная теплота трения, приводящая к образованию лунки износа.
Это достигается за счет того, что инструмент снабжен устройством крепления упомянутого стружколомающего элемента с возможностью смещения на указанной державке, при этом указанное устройство крепления содержит упругий элемент, предназначенный для автоматического регулирования расстояния указанной стружколомающей поверхности относительно указанной режущей кромкой в зависимости от толщины стружки, создаваемой режущей пластиной.
При различных усилиях, действующих на стружколомающий элемент со стороны стружки различной толщины, упомянутый упругий элемент может быть выполнен с возможностью смещения, величина которого пропорциональна величине усилия, приложенного со стороны стружки для смещения стружколомающей поверхности дальше от режущей кромки для более толстой стружки и ближе к режущей кромке для более тонкой стружки.
Устройство крепления может быть выполнено с возможностью скольжения стружколомающего элемента таким образом, что стружколомающая поверхность может смещаться возвратно-поступательно относительно режущей кромки указанной режущей пластины в вертикальном направлении, при этом упругий элемент предназначен для поджима структуроломающего элемента в направлении режущей кромки.
Упругий элемент может быть выполнен в виде цилиндрической винтовой пружины сжатия с линейной характеристикой, при этом пружина сжатия расположена между державкой и стружколомающим элементом так, что стружка различной толщины сжимает ее в различной степени.
Устройство крепления может быть выполнено с возможностью упругого смещения стружколомающего элемента относительно режущей кромки режущей пластины в вертикальном и горизонтальном направлении.
Первый конец стружколомающего элемента может быть расположен с возможностью поворота относительно державки, а второй может содержать стружколомающую поверхность, при этом упругий элемент будет размещен между нижней поверхностью стружколомающего элемента и противолежащей поверхностью державки.
Инструмент может быть снабжен упором, предназначенным для ограничения максимального расстояния между нижней поверхностью второго конца стружколомающего элемента и противолежащей поверхностью державки.
Упругий элемент может быть выполнен в виде пластинчатой пружины, консольно закрепленной одним концом на державке, при этом другой конец пружины служит опорой для стружколомающего элемента.
В другом варианте выполнения изобретения усовершенствованный металлорежущий инструмент, содержащий вставную режущую пластину, предназначенную для обработки резанием вращающейся относительно нее заготовки, приводное устройство для режущей пластины, предназначенное для приложения силы резания между режущей пластиной и заготовкой, и державку, предназначенную для обеспечения опоры для режущей пластины и присоединенную к упомянутому приводному устройству, инструмент содержит также стружколомающий элемент, предназначенный для ломания металлической стружки, сходящей в процессе резания с режущей пластины в определенном направлении, и имеющий стружколомающую поверхность, предназначенную для ломания стружки различной толщины при расположении ее на различных расстояниях относительно режущей кромки указанной режущей пластины, снабжен устройством крепления упомянутого стружколомающего элемента с возможностью смещения на указанной державке, при этом указанное устройство крепления содержит упругий элемент, предназначенный для автоматического регулирования расстояния указанной стружколомающей поверхности относительно указанной режущей кромки в зависимости от толщины стружки создаваемой режущей пластиной, при этом при различных усилиях, действующих на стружколомающий элемент со стороны стружки различной толщины, упомянутый упругий элемент выполнен с возможностью смещения, величина которого пропорциональна величине усилия, приложенного со стороны стружки, для смещения стружколомающей поверхности дальше от режущей кромки для более толстой стружки и ближе к режущей кромке для более тонкой стружки.
Устройство крепления может быть выполнено с возможностью скольжения стружколомающего элемента относительно державки таким образом, что стружколомающая поверхность может смещаться возвратно- поступательно относительно режущей кромки режущей пластины в вертикальном направлении, при этом упругий элемент выполнен в виде цилиндрической винтовой пружины сжатия с линейной характеристикой, при этом упомянутая пружина расположена между державкой и концом стружколомающего элемента так, что более толстая стружка сжимает ее в большей степени.
Устройство крепления может быть выполнено с возможностью упругого смещения стружколомающего элемента относительно режущей кромки режущей пластины в вертикальном и горизонтальном направлении.
На стружколомающем элементе могут быть выполнены различные участки поверхности, предназначенные для ломания стружки различной толщины, при этом упругий элемент выполнен в виде пластинчатой пружины, связывающей стружколомающий элемент с державкой, при этом степень отклонения упругого элемента зависит от толщины стружки так, что стружка определенной толщины взаимодействует с участком стружколомающей поверхности, который соответствует указанной толщине.
Усовершенствованный металлорежущий инструмент может быть снабжен дополнительным упругим элементом в виде куска упругого материала, расположенного между пластинчатой пружиной и державкой.
Стружколомающая поверхность может быть выполнена состоящей из первого, второго и третьего участков, предназначенных для ломания стружки соответственно малой, средней и большой толщины, при этом усилия контакта, приложенные к поверхности стружколомающего элемента со стороны стружки малой, средней и большой толщины, отклоняют пластинчатую пружину в угловом направлении таким образом, что упомянутые соответственно первый, или второй, или третий участок взаимодействуют со стружкой.
Упомянутая пластинчатая пружина может быть выполнена за одно целое с державкой.
Стружколомающая поверхность может быть выполнена с с различными участками для ломания стружки различной толщины, при этом первый конец стружколомающего элемента расположен с возможностью поворота относительно державки, а второй - содержит стружколомающую поверхность, при этом упругий элемент размещен между нижней поверхностью стружколомающего элемента и противолежащей поверхностью державки, при этом степень деформации упругого элемента зависит от толщины стружки так, что стружка определенной толщины взаимодействует с участками стружколомающей поверхности, которые соответствуют указанной толщине.
Инструмент может быть снабжен устройством для ограничения поворота стружколомающей поверхности относительно режущей кромки режущей пластины, содержащим упор, предназначенный для ограничения максимального расстояния между нижней поверхностью второго конца стружколомающего элемента и противолежащей поверхностью державки.
Инструмент может быть снабжен по меньшей мере одним винтом, имеющим конец, закрепленный в державке, хвостовиком, свободно размещенным в отверстии, выполненном в стружколомающем элементе, и головкой, которая захватывая, перекрывает верхнюю поверхность стружколомающего элемента, при этом смещение второго конца стружколомающего элемента ограничено между верхней поверхностью державки и головкой винта.
В державке может быть выполнено отверстие, которое охватывает хвостовик винта, а упругий элемент может быть выполнен в виде цилиндрической винтовой пружины, размещенной в указанном отверстии вокруг хвостовика винта.
Устройство крепления может содержать элемент для закрепления первого конца стружколомающего элемента с возможностью поворота относительно державки.
Указанный элемент устройства крепления может быть выполнен в виде соединения "ласточкин хвост" между стружколомающим элементом и державкой.
Указанный элемент устройства крепления может быть выполнен в виде вала, размещенного с возможностью скольжения в отверстии, выполненном в державке, при этом в державке может быть выполнена прорезь, пересекающая указанное отверстие и расположенная параллельно его оси.
Усовершенствованный металлорежущий инструмент может быть снабжен устройством для ограничения поворота стружколомающей поверхности относительно режущей кромки режущей пластины, содержащим стопор для ограничения максимального расстояния между нижней поверхностью второго конца стружколомающего элемента и противолежащей поверхностью державки.
Указанный стопор может быть выполнен в виде края упомянутой прорези, пересекающей отверстие державки.
Во всех вариантах исполнения изобретения имеется возможность автоматического и эффективного ломания стружки при широком диапазоне величины толщины стружки и при отсутствии необходимости замены стружколомающего элемента режущего инструмента.
На фиг. 1 представлено частичное изображение в перспективе одного варианта выполнения усовершенствованного металлорежущего инструмента по изобретению, который содержит механизм крепления, обеспечивающий возможность скользящего перемещения стружколомающего элемента по верхней поверхности державки в процессе механообработки.
На фиг. 2А, В - боковые поперечные сечения инструмента, изображенного на фиг. 1, причем сечения выполнены вдоль линий 2А, В - 2А, В и показывают ту величину, на которую более тонкая и более толстая металлическая стружка соответственно смещает стружколомающую поверхность стружколомающего элемента от режущей кромки вставной режущей пластины, тем самым регулируя стружколомающую канавку.
На фиг. 3 - частичное изображение в перспективе второго варианта выполнения металлорежущего инструмента по изобретению, показывающее механизм крепления, который обеспечивает возможность упругого и возвратно-поступательного смещения стружколомающего элемента, в вертикальном направлении внутри выемки в державке.
На фиг. 4А, В - боковые поперечные сечения металлорежущего инструмента, показанного на фиг.3, причем сечения выполнены вдоль линий 4А, В - 4А, В и показывают ту величину, на которую более тонкая и более толстая металлическая стружка смещают стружколомающий элемент вниз в державку, тем самым регулируя стружколомающую канавку.
На фиг. 5 - частичное изображение в перспективе третьего варианта выполнения металлорежущего инструмента по изобретению, показывающее механизм крепления, который аналогично второму варианту выполнения обеспечивает возможность возвратно- поступательного и упругого смещения стружколомающего элемента в вертикальном направлении внутри выемок в державке.
На фиг. 6А, В - боковые поперечные сечения металлорежущего инструмента по фиг. 5, причем сечения выполнены вдоль линий 6А, В - 6А, В и показывают ту величину, на которую усилия, приложенные со стороны более тонкой и более толстой металлической стружки к поверхности стружколомающего элемента, вдавливают стружколом в державку, тем самым регулируя стружколомающую канавку.
На фиг. 7 - частичное изображение в перспективе четвертого варианта выполнения металлорежущего инструмента по изобретению, показывающее еще один механизм крепления, который обеспечивает возможность поворотного смещения стружколомающего элемента относительно державки.
На фиг. 8А, В - боковые поперечные сечения инструмента по фиг. 7, причем сечения выполнены вдоль линий 8А, В-8А, В и показывают, как усилия, приложенные со стороны более тонкой и более толстой металлической стружки к поверхности стружколомающего элемента, заставляют стружколомающий элемент поворачиваться вниз в различной степени, тем самым регулируя стружколомающую канавку.
На фиг. 9 - частичное изображение в перспективе пятого варианта выполнения металлорежущего инструмента по изобретению, показывающее еще один механизм крепления, который обеспечивает возможность поворотного смещения стружколомающего элемента относительно державки;
На фиг. 10 - боковые поперечные сечения инструмента, показанного на фиг. 9, причем А - сечение выполнено вдоль линии 10А - 10А и показывает конструкцию стопорного винта механизма крепления, В, С - сечения выполнены вдоль линий 10В, С - 10В, С и показывают, как более тонкая и более толстая металлическая стружка создают усилия, которые воздействуют на поверхность стружколомающего элемента и заставляют стружколомающий элемент поворачиваться вниз в различной степени, тем самым регулируя стружколомающую канавку.
На фиг. 11 - частичное изображение в перспективе шестого варианта выполнения изобретения, показывающее еще один механизм крепления, который обеспечивает возможность поворотного смещения стружколомающего элемента относительно державки.
На фиг. 12А, В - боковые поперечные сечения металлорежущего инструмента по фиг. 11, показывающие, как более тонкая и более толстая металлическая стружки создают различные усилия, которые действуют на поверхность стружколомающего элемента и заставляют стружколомающий элемент поворачиваться вниз в меньшей или большей степени, тем самым регулируя стружколомающую канавку.
На фиг. 13 - частичное изображение в перспективе седьмого варианта выполнения изобретения, показывающее еще один вид механизма крепления, который обеспечивает возможность поворотного смещения стружколомающего элемента относительно державки.
На фиг. 14А, В - боковые поперечные сечения металлорежущего инструмента по фиг. 13, выполненные по линиям 14А, В - 14А, В и показывающие, как металлическая стружка различной толщины отклоняет пластинчатую пружину данного механизма крепления в различной степени, тем самым регулируя стружколомающую канавку.
На фиг. 15А, В, С - увеличенные изображения поверхности стружколомающего элемента по седьмому варианту выполнения изобретения, показывающие, как поворотное смещение, возможность которого обеспечивается за счет механизма крепления с пластинчатой пружиной, заставляет стружку различной толщины входить в контакт с различными участками поверхности стружколомающего элемента.
На фиг. 1, 2А, В показан усовершенствованный металлорежущий инструмент 1 по изобретению, содержащий державку 3, имеющую ближний конец 4, который в конечном счете подсоединяется к приводному устройству 5 для режущей пластины (показан схематически), и скошенный удаленный конец 7, имеющий выемку 9 для установки вставной режущей пластины 11. В каждом из предпочтительных вариантов выполнения изобретения 1 режущая пластина 11 имеет плоский корпус 13, который в целом сопрягается по форме с выемкой 9 державки 3, в которую он устанавливается. На задней поверхности 16 режущей пластины 11 выполнено отверстие 15.
Непосредственно за направляющей ленточкой 21 режущей пластины 11 находится стружколомающий элемент 23, имеющий в целом прямоугольный корпус 25, который имеет по меньшей мере одну скошенную стружколомающую поверхность 27. Стружколомающий элемент 23 выполнен автоматически регулируемым с помощью механизма 30 крепления, который устанавливает корпус 25 стружколомающего элемента 23 с возможностью скольжения и возвратно-поступательного смещения на верхней поверхности 32 удаленного конца 7 державки 3. Механизм 30 крепления включает крепежный винт 34, имеющий резьбовой конец 36, который ввинчивается в отверстие 38 в корпусе державки. Верхний конец крепежного винта 34 содержит цилиндрический хвостовик 40, который свободно проходит через паз 42, образованный в центре корпуса 25 стружколомающего элемента 23. Головка 43 крепежного винта 34 плотно перекрывает верхнюю поверхность 44 выемки в корпусе 25 стружколомающего элемента для крепления стружколомающего элемента 23 к державке 3. За корпусом 25 стружколомающего элемента расположен упор 45, чтобы ограничить величину перемещения, на которую корпус 25 стружколомающего элемента может возвратно-поступательно смещаться от режущей кромки 19.
Упор 45 прикреплен к державке 3 с помощью пары крепежных винтов 46ab. Пара направляющих 47a,b выполнена за одно с упором и направляет боковые стороны корпуса 25 стружколомающего элемента с возможностью скольжения, как показано. Отверстие 48 расположено в центральной части упора 45 для размещения пружины сжатия 50. Пружина 50 предпочтительно имеет линейные характеристики сжатия и поджимает передний конец корпуса 25 стружколомающего элемента в направлении выемки 54 в режущей пластине 11.
Функционирование механизма 30 крепления при автоматическом регулировании стружколомающей канавки, образованной между стружколомающим элементом 23 и направляющей ленточкой 21, показано на фиг. 2А, В. Когда приводное устройство 5 для режущей пластины создает только сравнительно небольшое усилие контакта между режущей кромкой 19 режущей пластины 11 и вращающейся заготовкой 20, образуется только сравнительно тонкая металлическая стружка 55. Эта тонкая стружка 55 перемещается по направляющей ленточке 21 для стружки режущей пластины 11, где она немедленно входит в контакт со стружколомающей поверхностью 27 стружколомающего элемента 23. Сила, с которой относительно тонкая стружка 55 воздействует на стружколомающую поверхность 27 стружколомающего элемента 23, недостаточна для того, чтобы преодолеть поджимающее усилие пружины 50. Это позволяет скошенному концу корпуса 25 стружколомающего элемента непосредственно входить в контакт с выемкой 54 в режущей пластине 11, которая в свою очередь создает сравнительно короткую стружколомающую канавку, ограниченную направляющей ленточкой 21 режущей пластины 11 и нижней скошенной частью стружколомающей поверхности 27. Однако, когда образуется более толстая стружка 56, как показано на фиг.2В, величина усилия, с которым такая стружка 56 воздействует на стружколомающую поверхность 27, достаточно велика для того, чтобы частично или полностью преодолеть усилие поджима, создаваемое пружиной сжатия 50, тем самым заставляя корпус 25 стружколомающего элемента скользить назад в направлении упора 45. Нижний скошенный конец стружколомающей поверхности 27 смещается от режущей кромки режущей пластины 11, что в свою очередь удлиняет стружколомающую канавку, ограниченную между направляющей ленточкой 21 и стружколомающей поверхностью 27. Таким образом, возвратно- поступательное, упругое смещение, возможность которого для стружколомающего элемента 23 обеспечивается механизмом 30 крепления, позволяет стружколомающему элементу 23 эффективно ломать металлическую стружку широко различающейся толщины за счет того, что создается сравнительно короткая канавка, которая эффективна при ломании тонкой металлической стружки 55, и создается сравнительно длинная канавка, которая эффективна при ломании более толстой стружки 56.
На фиг.3, 4А, В показан второй вариант выполнения инструмента 1. Аналогично ранее описанному варианту выполнения второй вариант выполнения включает стружколомающий элемент 57, имеющий в основном прямоугольный корпус 58 по меньшей мере с одной скошенной боковой частью, которая определяет стружколомающую поверхность 59. Однако крепежный узел 60 по данному конкретному варианту исполнения удлиняет стружколомающую канавку за счет того, что он обеспечивает возможность возвратно-поступательного смещения стружколомающего элемента 57 в вертикальном, а не в горизонтальном направлении. С этой целью крепежный узел 60 по второму варианту исполнения включает выемку 62, которая может быть выполнена квадратной на верхней поверхности удаленного конца 7 державки 3 для установки с возможностью скольжения хвостовика 64 опорного элемента 66 стружколомающего элемента. Опорный элемент 66 стружколомающего элемента включает опорную пластину 68 для обеспечения опоры корпусу 58 стружколомающего элемента. Механизм 60 крепления включает еще крепежный винт 70, имеющий резьбовой конец 72 (показанный в увеличенном масштабе пунктиром), удаленный конец которого ввинчивается в резьбовое отверстие 74, расположенное на удаленном конце 7 державки 3. Пружина 75 свободно надета на центральную часть крепежного винта 70. Нижняя часть пружины 75 свободно входит в расширение резьбового отверстия 74, в то время как верхний конец пружины 75 входит в кольцевую выточку, имеющуюся в нижней стенке хвостовика 64 опорного элемента 66 стружколома. Верхний конец винта 70 включает цилиндрический хвостовик 76, который свободно и с возможностью скольжения проходит через отверстие 78, имеющееся в верхней части опорного элемента 66 стружколомающего элемента и также имеющееся в корпусе 58 стружколомающего элемента. Головка 80 крепежного винта 70 удерживает как корпус 58 стружколомающего элемента, так и опорный элемент 66 стружколомающего элемента в державке 3 и создает верхний упор для вертикального смещения корпуса 58 стружколомающего элемента, в то время как нижняя поверхность квадратной выемки 62 в корпусе державки 3 создает нижний упор для смещения корпуса 58 стружколомающего элемента и опорного элемента 66 стружколомающего элемента.
Функционирование второго варианта выполнения изобретения 1 показано на фиг. 4А, В. Когда приводное устройство 5 режущей пластины создает только сравнительно небольшое усилие, металлическая стружка 84, образованная за счет действия режущей кромки 19 режущей пластины 11, является сравнительно тонкой. Сила, с которой такая тонкая стружка 84 воздействует на стружколомающую поверхность 59 стружколомающего элемента 57, недостаточна для того, чтобы преодолеть поджимающее усилие пружины 75. Однако, когда усилие, приложенное со стороны приводного устройства 5 режущей пластины, увеличивается таким образом, что образующаяся в результате стружка 86 становится толще, эта более толстая стружка 86 создает усилие, действующее на стружколомающую поверхность 59, которое преодолевает усилие поджима пружины 75 и заставляет корпус 58 стружколомающего элемента смещаться вниз, как показано на фиг. 4В. Это смещение вниз увеличивает длину стружколомающей канавки, ограниченной между направляющей ленточкой 21 и стружколомающей поверхностью 59, поскольку стружка 86 входит в контакт с расположенной выше частью поверхности 59. Следовательно, второй вариант исполнения изобретения 1 может успешно осуществлять ломание металлической стружки широко различающейся толщины.
На фиг. 5, 6А, В показан третий вариант выполнения металлорежущего инструмента 1 по изобретению, который также включает стружколомающий элемент 87, имеющий в основном прямоугольный корпус 88 по меньшей мере с одной скошенной боковой стороной, которая определяет стружколомающую поверхность 89. Аналогично ранее описанному механизму 60 крепления, который рассмотрен для второго варианта исполнения, механизм 90 крепления обеспечивает возможность возвратно- поступательного и упругого смещения корпуса 88 стружколомающего элемента, в вертикальном направлении в ответ на усилия контакта, приложенные к стружколомающей поверхности 89 более тонкой или более толстой металлической стружкой. Однако это механическое действие достигается с помощью существенно отличающейся конструкции.
В частности, механизм 90 крепления содержит опорный элемент 92, имеющий пластину 94, которая может смещаться в вертикальном направлении в пределах сопрягающейся по форме прямоугольной выемки 96. На нижней части пластины 94 имеются по меньшей мере два направляющих штифта 98a, b, которые могут скользить внутри пары вертикально направленных отверстий 100a, b. Как корпус 88 стружколомающего элемента, так и опорный элемент 92 установлены с возможностью смещения в прямоугольной выемке 96 с помощью крепежного винта 102. Винт 102 включает резьбовой конец 104, ввинчиваемый в резьбовое отверстие 106, расположенное на удаленном конце 7 державки 3. Пружина 107 свободно надета на центральную часть винта 102 и размещена в расширении отверстия 104. Размеры пружины 107 таковы, что она сжимается, будучи установлена в положение, показанное на фиг. 6А, и создает направленное вверх поджимающее усилие, действующее на нижнюю сторону пластины 94 опорного элемента 92. Верхняя часть мелкого крепежного винта 102 включает цилиндрический хвостовик 108, который свободно и с возможностью скольжения проходит через отверстие 110, выполненное как в пластине 94, так и в корпусе 88 стружколома. Головка 112 мелкого крепежного винта 102 удерживает как опорный элемент 92, так и корпус 88 стружколомающего элемента в прямоугольной выемке 96 державки 3 и, кроме того, создает верхний упор для вертикального смещения корпуса 88 стружколомающего элемента. Нижняя поверхность прямоугольной выемки 96 создает нижний упор для вертикального смещения корпуса 88 стружколомающего элемента.
При работе, когда приводное устройство 5 режущей пластины создает небольшое усилие, действующее на державку 3, так что режущая кромка 19 режущей пластины 11 делает только неглубокие проходы во вращающейся заготовке 20, то образуется сравнительно тонкая стружка 118. Эта тонкая стружка 118 скользит по направляющей ленточке 21 и в конце концов входит в контакт со стружколомающей поверхностью 89 стружколомающего элемента 87. Стружколомающая канавка, ограниченная между направляющей ленточкой 21 и стружколомающей поверхностью 89, в положении, показанном на фиг. 6А, имеет такие размеры, что она эффективно деформационно упрочняет и ломает тонкую стружку 118. Однако, если усилие, создаваемое приводным устройством 5 режущей пластины и воздействующее на державку 3, увеличивается таким образом, что образуется сравнительно толстая стружка 120, такая как показана на фиг. 6В, то направленное вниз усилие, действующее со стороны такой стружки 120 на поверхность 89 стружколомающего элемента 87, заставляет стружколомающий элемент 87 преодолевать усилие поджима пружины 107 до тех пор, пока нижняя поверхность пластины 94 не войдет в контакт с верхней поверхностью прямоугольной выемки 96. Такое механическое воздействие удлиняет стружколомающую канавку, ограниченную между направляющей ленточкой 21 и стружколомающей поверхностью 89, за счет того, что относительно более толстая стружка 120 принудительно вводится в контакт с более высоко расположенной точкой на стружколомающей поверхности 89. Сравнительно более длинная стружколомающая канавка, ограниченная данными поверхностями, имеет такие размеры, которые позволяют ей эффективно деформационно упрочнять, завивать и ломать относительно более толстую стружку 120. Таким образом, конструкция по третьему варианту исполнения изобретения обеспечивает возможность ломания стружки с широко различающейся толщиной.
На фиг. 7, 8А, В показан четвертый вариант выполнения металлорежущего инструмента. Этот вариант исполнения аналогично включает стружколомающий элемент 122, имеющий в основном прямоугольный корпус 123 по меньшей мере с одной скошенной частью, определяющей стружколомающую поверхность 124. Однако механизм 125 крепления по данному варианту исполнения обеспечивает возможность скорее поворотного, а не возвратно-поступательного, смещения стружколомающего элемента 122.
Механизм 125 крепления расположен над верхней поверхностью 127 прямоугольной выемки 129, расположенной на удаленном конце 7 державки 3, как показано. Механизм 125 крепления включает установленный с возможностью поворота опорный элемент 131, имеющий опорную пластину 132 для обеспечения опоры корпусу 123 стружколомающего элемента. Задний конец пластины 132 включает образующий ось поворота элемент 133, в то время как передний конец пластины 132 представляет собой свободный конец, способный совершать поворотное движение. Корпус 123 стружколомающего элемента прикреплен к пластине 132 опорного элемента 131 с помощью пары крепежных винтов 136a,b. Кроме того, механизм 125 крепления включает другой сравнительно более длинный крепежный винт 137, имеющий резьбовой конец 139, ввинчиваемый в отверстие 141, имеющееся в державке 3. Пружина 142 надета на центральную часть мелкого крепежного винта 137 и размещена в расширении отверстия 141 и может свободно смещаться в этом расширении. Пружина 142 создает направленное вверх усилие поджима, действующее на нижнюю сторону пластины 132 поворотно-смещаемого опорного элемента 131. Верхний конец винта 137 включает цилиндрический хвостовик 143, который свободно проходит через отверстие 145, которое проходит как через пластину 132, так и через центральную часть корпуса 123 стружколомающего элемента. Головка 147 крепежного винта 137 удерживает корпус 123 стружколомающего элемента и поворотно -смещаемый опорный элемент 131 внутри прямоугольной выемки 129 и, кроме того, действует в качестве упора, который ограничивает величину смещения корпуса 123 стружколомающего элемента вверх относительно державки 3. Часть 149 нижней поверхности прямоугольной выемки 129, примыкающая к режущей пластине 11, действует в качестве упора, который ограничивает самую нижнюю границу смещения свободного конца 135 поворотно-смещаемого опорного элемента 131.
Работа четвертого варианта выполнения изобретения показана на фиг. 8А, В. Когда приводное устройство 5 режущей пластины создает небольшое усилие, действующее на державку 3, такое, что режущая кромка 19 режущей пластины 11 срезает только тонкую стружку 151 с вращающейся заготовки 20, то усилие, которое действует со стороны такой тонкой стружки 151 на стружколомающую поверхность 124, недостаточно для того, чтобы преодолеть усилие поджима, приложенное к корпусу стружколома пружиной 142. Соответственно тонкая стружка 151 входит в контакт со стружколомающей канавкой, ограниченной направляющей ленточкой 121 режущей пластины 11 и нижней частью 152 стружколомающей поверхности 124. Однако, если усилие контакта, приложенное приводным устройством 5 режущей пластины, увеличивается так, что режущая кромка 19 режущей пластины 11 создает более толстую стружку 153, как показано на фиг. 8В, то усилие, с которым такая стружка 153 действует на стружколомающую поверхность 124, достаточно велико для того, чтобы преодолеть усилие поджима пружины 142 и чтобы заставить свободный конец 135 поворотно-смещаемого опорного элемента 131 поворачиваться в показанное положение. Такое смещение удлиняет стружколомающую канавку, ограниченную между направляющей ленточкой 121 и стружколомающей поверхностью 124, за счет того, что стружка 153 принудительно вводится в контакт с расположенной выше частью 154 стружколомающей поверхности 124. Поскольку более короткая канавка эффективна при ломании более тонкой стружки 151, а более длинная канавка эффективна при ломании более толстой стружки 153, конструкция по варианту выполнения изобретения, показанному на фиг.7, 8А, В, может обеспечить ломание металлической стружки с широкой различающейся толщиной.
Пятый вариант выполнения металлорежущего инструмента по изобретению показан на фиг. 9, 10А, В, С. Этот вариант выполнения изобретения аналогично включает стружколомающий элемент 156, имеющий в основном прямоугольный корпус 157, по меньшей мере, с одной скошенной боковой частью, которая определяет стружколомающую поверхность 158. Механизм 160 крепления по данному варианту выполнения аналогично ранее описанному механизму 125 крепления по четвертому варианту выполнения обеспечивает возможность поворотного смещения стружколомающей поверхности 158. Однако конструкция, с помощью которой обеспечивается такое смещение, отличается от четвертого варианта исполнения.
Механизм 160 крепления по пятому варианту выполнения расположен над верхней поверхностью 162 прямоугольной выемки 164, выполненной на удаленном конце 7 державки 3. Механизм 160 включает установленный с возможностью поворота опорный элемент 166, имеющий опорную пластину 168 для обеспечения опоры корпусу 157 стружколомающего элемента. Соединение 170 типа "ласточкин хвост" устанавливает опорную пластину 168 с возможностью поворота относительно буртика, выполненного на удаленном конце 7 державки 3. Противоположный конец опорной пластины 168 включает поворотно-смещаемый свободный конец 172. Механизм 160 крепления включает пару направляющих винтов 174 для направления смещения корпуса 157 стружколомающего элемента и опорной пластины 168 и, кроме того, для создания упора, который ограничивает смещение корпуса 157 стружколомающего элемента вверх. Каждый из направляющих винтов 174a, b лучше всего виден на фиг. 10А и содержит резьбовой конец 176, ввинчиваемый в отверстие 177, проходящее вниз от верхней поверхности 162 прямоугольной выемки 164. Верхний конец каждого из направляющих винтов 174a, b содержит цилиндрический хвостовик 178, который свободно проходит через отверстие 179, которое проходит как через опорную пластину 168, так и через корпус 157 стружколомающего элемента. Каждый из направляющих винтов 174a, b имеет головку 180, которая, как указывалось ранее, определяет верхнюю границу поворотного смещения корпуса 157 стружколомающего элемента.
Как показывают фиг. 10В, С, корпус 157 стружколомающего элемента крепится на опорной пластине 168 с помощью крепежного винта 183. Между двумя направляющими винтами 174a, b в державке 3 выполнено отверстие 185 для свободного размещения пружины 187. Пружина 187 имеет такие размеры, что она создает направленное вверх усилие поджима, которое постоянно действует на опорную пластину 168.
Работа пятого варианта выполнения инструмента 1 показана на фиг. 10В, С. Как и в случае четвертого варианта выполнения, показанного на фиг.7, 8А, В, тонкая стружка 188 не преодолевает усилия поджима, приложенного со стороны пружины 187, тем самым тонкая стружка 188 контактирует с нижней частью 189 стружколомающей поверхности 158, в то время как сравнительно толстая стружка 190 преодолевает усилие пружины 187, что в свою очередь вызывает поворотное смещение свободного конца 172 пластины 168. Поскольку такие поворотные смещения приводят к удлинению стружколомающей канавки, ограниченной направляющей ленточкой 21 и стружколомающей поверхностью 158, конструкция по данному варианту исполнения может обеспечить завивание, деформационное упрочнение и ломание стружки, имеющей широко различающуюся толщину, по тем же самым причинам, что были приведены в отношении четвертого варианта исполнения изобретения.
Фиг. 11, 12А, В показывают шестой вариант выполнения изобретения, который аналогично включает стружколомающий элемент 191, имеющий в основном прямоугольный корпус 192, который содержит одну скошенную боковую часть, определяющую стружколомающую поверхность 193. Аналогично рассмотренным ранее четвертому и пятому вариантам выполнения данный вариант выполнения включает механизм 195 крепления, который обеспечивает возможность поворотного смещения корпуса 192 стружколомающего элемента, когда стружка, толщина которой превысила определенную величину, входит в контакт со стружколомающей поверхностью 193. Механизм 195 крепления расположен над верхней поверхностью 197 прямоугольной выемки 199 на удаленном конце 7 державки 3. Механизм 195 крепления содержит установленный с возможностью поворота опорный элемент 201, имеющий опорную пластину 203. Пластина 203 служит опорой стружколомающему элементу 191, корпус 192 которого прикреплен к ней с помощью крепежного винта 204. Задний конец опорного элемента 201 установлен с возможностью смещения на державке 3 с помощью поворотного шарнира 206, в то время как передняя часть опорного элемента 201 содержит свободный конец 207, который поворачивается так, как показано на фиг. 12А, В.
Шарнир 206 включает вал 209, который выполнен за одно целое на заднем конце опорного элемента 201. Вал 209 входит с возможностью скольжения в отверстие 211, выполненное в верхней части державки 3. Отверстие 211 включает прорезь 213. Чтобы предотвратить выскальзывание вала 209 из отверстия 211, в центральной части отверстия 211 предусмотрены кольцевая выточка 215 и установочный винт 217. Удаленный конец установочного винта 217 расположен в кольцевой выточке 215, как показано, чтобы предотвратить выскальзывание вала 209 из отверстия 211. Верхняя поверхность 219 прорези 213 определяет верхний упор, который ограничивает поворотное смещение опорного элемента 201 вверх. Часть 221 верхней поверхности 197 прямоугольной выемки 199, примыкающая к режущей пластине 11, определяет нижний упор для опорного элемента 201. В державке 3 выполнено отверстие 223 для размещения пружины 224, которая создает направленное вверх усилие поджима, постоянно действующее на опорную пластину 203.
Работа конструкции по шестому варианту выполнения изобретения лучше всего видна из фиг. 12А, В, поскольку она в основном идентична функционированию конструкции как по четвертому, так и по пятому вариантам выполнения, которые описаны ранее.
На фиг. 13, 14А, В показан седьмой вариант выполнения металлорежущего инструмента 1 по изобретению. Этот вариант исполнения, как и все прочие, включает стружколом 231, имеющий корпус 232, который содержит скошенную боковую часть, определяющую стружколомающую поверхность 233. Однако механизм 235 крепления по данному варианту выполнения существенно отличается от ранее описанных механизмов крепления. Механизм 235 установлен над верхней поверхностью 237 прямоугольной выемки 239, как показано. Механизм 235 включает еще опорную пластину 241, к которой крепится корпус 232 стружколомающего элемента, с помощью крепежного винта 243. Однако вместо конструкции поворотного крепления, задний конец опорной пластины 241 консольно закреплен над прямоугольной выемкой 239 с помощью пластинчатой пружины 245. Передний конец пластины 241 остается свободным, как показано. Как и в случае пятого и шестого вариантов выполнения, нижний механический упор задается частью 249 верхней поверхности 237 прямоугольной выемки 239, примыкающей к режущей пластине 11. При желании элемент из эластомерного вспененного материала 251 (показан пунктирными линиями) или другой упругий материал может быть расположен в пространстве между нижней стороной опорной пластины 241 и верхней поверхностью 237 прямоугольной выемки 239 для увеличения прочности пластинчатой пружины 245.
Функционирование конструкции по седьмому варианту выполнения изобретения в целом показано на фиг. 14А, В. Стружка 255А создает небольшое направленное вниз усилие, действующее на стружколомающую поверхность 233 стружколомающего элемента 231, вызывая небольшое отклонение или не вызывая никакого отклонения пластинчатой пружины 245 механизма 235 крепления. Однако сравнительно толстая стружка 255c создает большее направленное вниз усилие, действующее на стружколомающий элемент 231, которое может заставить пластинчатую пружину 245 отклониться на максимальную величину, как показано на фиг. 14В. Такое смещение удлиняет стружколомающую канавку, ограниченную комбинацией направляющей ленточки 21 и стружколомающей поверхности 233, что, естественно, является более эффективным для завивания, деформационного упрочнения и ломания более толстой стружки 255c.
На фиг. 15А, В, С более подробно показано, как стружколомающая канавка, ограниченная между направляющей ленточкой 21 и стружколомающей поверхностью 233, удлиняется по мере того, как стружка большей толщины входит в контакт со стружколомающей поверхностью 233. Как показано на фиг.15А, сравнительно тонкая стружка 255a не может создать усилия, достаточного для того, чтобы вызвать какое-либо существенное смещение пластинчатой пружины 245. Соответственно такая тонкая стружка 255a скользит по направляющей ленточке и попадает на первую, нижнюю часть 260а стружколомающей поверхности 233. Однако, когда режущей кромкой 19 режущей пластины 11 создается более толстая стружка 255b, как показано на фиг.15В, направленные вниз усилия, которые приложены со стороны стружки 255b к стружколомающему элементу 231, увеличиваются, что в свою очередь вызывает большую степень отклонения пластинчатой пружины 245. Следовательно, такая стружка 255b средней толщины входит в контакт с центральной частью 260b стружколомающей поверхности 233 стружколомающего элемента 231. И в завершении, когда режущей кромкой 19 режущей пластины 11 воздается сравнительно толстая стружка 255c, усилия, приложенные к стружколомающему элементу 231, становятся достаточными для того, чтобы вызвать максимальное отклонение пластинчатой пружины 245, при этом свободный конец 247 опорной пластины 241 входит в контакт с поверхностью 249. Такое смещение в свою очередь заставляет толстую стружку 255c скользить над направляющей ленточкой 221 и входить в контакт с наиболее удаленной частью 260с стружколомающей поверхности 233, что создает эффект удлинения стружколомающей канавки, ограниченной между этими двумя поверхностями, в максимальной степени.
Хотя способность механизма крепления устанавливать соответствующий ему стружколомающий элемент в промежуточное положение, пригодное для ломания стружки промежуточной толщины, была подробно описана только для седьмого варианта исполнения изобретения, все остальные варианты исполнения изобретения также обладают такой способностью. Различные другие модификации, изменения и варианты исполнения изобретения станут очевидными для специалистов в данной области.
Изобретение относится к металлорежущим инструментам и предназначено для ломания металлической стружки в более широком диапазоне размеров. Инструмент содержит державку, режущую пластину, стружколомающий элемент и устройство для крепления последнего с возможностью смещения на державке. При этом указанное устройство содержит упругий элемент, предназначенный для автоматического регулирования расстояния между стружколомающей поверхностью и режущей кромкой в зависимости от толщины стружки. 2 с. и 22 з.п. ф-лы. 15 ил.
| DE, патент, 2043605, кл | |||
| Прибор для равномерного смешения зерна и одновременного отбирания нескольких одинаковых по объему проб | 1921 |
|
SU23A1 |
