РЕЖУЩАЯ ПЛАСТИНА ДЛЯ ВРАЩАЮЩИХСЯ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ Российский патент 2004 года по МПК B23C5/22 

Настоящее изобретение имеет отношение к созданию режущей пластины для вращающихся режущих инструментов, предназначенных для обработки металлов резанием на станке со снятием стружки. Указанные инструменты имеют кассету с гнездом, которое открыто радиально наружу и предназначено для приема режущей пластины, которая ограничена верхней стороной, в непосредственной близости от которой находятся одна или несколько режущих кромок, противоположно расположенным основаниям и одной или несколькими задними поверхностями, идущими между верхней стороной и стороной основания. Указанная режущая пластина выполнена с возможностью ее фиксации в гнезде при помощи зажимного элемента, который может быть прижат к ее верхней стороне, причем охватывающая выемка и/или охватываемый элемент образованы на стороне основания и предназначены для взаимодействия с соответствующим охватываемым элементом и/или охватывающей выемкой, предусмотренными на упомянутой кассете.

Такая пластина раскрыта в патенте США 5658101.

В технологии обработки металла на станке со снятием стружки при помощи вращающихся режущих инструментов существует тенденция развития, направленная на повышение скоростей вращения инструмента, что необходимо, в частности, для снижения времени, необходимого для проведения различных операций механической обработки. Так, например, в кругах профессионалов считают, что инструмент, например фрезы, сверла и т.п., должны работать на скоростях вращения в диапазоне от 20 000 до 30 000 об/мин. В современных режущих инструментах, используемых для механической обработки, применяют сменные режущие пластины, изготовленные из чрезвычайно твердых и износостойких материалов, таких как цементированный карбид, различные виды керамики, а также другие композиции, например, с включениями алмаза и кубического нитрида бора. В известных фрезах такие режущие пластины часто удерживаются на месте при помощи зажимных элементов, главным образом при помощи клиньев, а не винтов. В тех случаях, когда режущая пластина установлена в гнезде, открытом радиально наружу (то есть в том случае, когда используют торцовые фрезы с квадратным заплечиком или просто торцовые фрезы), тогда режущая пластина становится потенциальным источником опасности при работе инструмента на высокой скорости вращения, когда центробежная сила становится большой.

Задачей настоящего изобретения является устранение указанного риска, связанного с нарушением техники безопасности, и создание режущей пластины, которая надежно удерживается в соответствующем гнезде, даже если в некоторых экстремальных условиях существует тенденция ее вырывания наружу из гнезда и смещения относительно зажимного элемента. Другой задачей настоящего изобретения является создание режущей пластины, которая может быть изготовлена из твердых и иногда хрупких материалов без риска их разрушения (разлома) не только под действием больших центробежных сил, но также и высоких деформаций за счет воздействия зажимного элемента. Задачей настоящего изобретения является также создание режущей пластины с простой геометрической формой, которая может быть рационально изготовлена за счет использования известных способов производства.

Указанные задачи решаются настоящим изобретением благодаря тому, что в описанной выше пластине охватывающая выемка выполнена со всех сторон с большими размерами, чем охватываемый элемент, и не предназначена для взаимодействия с ним в нормальных условиях работы, при этом на верхней поверхности выполнено углубление в виде канавки с V-образным поперечным сечением, имеющей боковые поверхности и предназначенной для взаимодействия с выполненным на зажимном элементе выступом с клиновидным поперечным сечением. Угол между боковыми поверхностями канавки выбирается в пределах от 160 до 170^o.

Известные решения не обеспечивают достижения целей, реализуемых настоящим изобретение.

Так, в патенте США US 4396315 раскрыта режущая пластина, которая верхней стороной обращена к зажимному клину, который совершенно не имеет углублений, причем на стороне основания режущей пластины предусмотрена выемка конической формы для приема крепежного винта, который затягивают, пока он не дойдет до дна конической выемки. Задачей указанного крепежного винта является установка режущей пластины в заданное положение даже после многократной сошлифовки ее кромок. За счет того что винт вводят в выемку, он в своем рабочем положении не может быть меньше со всех сторон, чем размеры выемки, как это требуется в соответствии с настоящим изобретением.

В патенте США US 5558142 раскрыта режущая пластина, которая на верхней стороне имеет углубление, взаимодействующее с выступом на зажимном клине. Однако это углубление не имеет V-образную форму поперечного сечения, причем указанный выступ также не имеет форму клина для взаимодействия с наклонной фланцевой поверхностью, как это требуется в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.1 показан вид в перспективе в разобранном виде части фрезы, а более конкретно, торцовой фрезы с квадратным заплечиком, в которую входит ряд кассет и режущих пластин, изготовленных в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.2 показан вид в перспективе индивидуальной режущей пластины в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.3 показан вид сверху режущей пластины в соответствии с фиг.2.

На фиг.4 показан вид снизу той же режущей пластины в соответствии с фиг. 2.

На фиг.5 показан схематично частичный вид сбоку, где можно видеть кассету, режущую пластину и зажимной клин на первой стадии зажима.

На фиг.6 показан вид сбоку, аналогичный фиг.5, где можно видеть указанные компоненты на второй стадии зажима.

На фиг.7 показан вид сбоку, аналогичный фиг.5, где можно видеть указанные компоненты на третьей стадии зажима.

На фиг. 1 показана фреза, имеющая корпус 1, выполненный с возможностью вращения в направлении стрелки А вокруг центральной геометрической оси (не показана). Каждая из открытых наружу выемок 3, предусмотренных на наружной поверхности 2, предназначена для приема кассеты 4, двух зажимных клиньев 5, 5а и режущей пластины 6. Два зажимных клина 5, 5а взаимодействуют с винтами 7, которые имеют два резьбовых участка, один из которых плотно ввинчен в отверстие 8 на дне выемки 3, а другой входит в сквозное резьбовое отверстие 9 в зажимном клине. Кассета 4 имеет зубчатое соединение 10, которое входит во взаимодействие с соответствующим зубчатым соединением 10а на задней стенке индивидуальной выемки. На передней стороне кассеты предусмотрено гнездо 11, предназначенное для приема режущей пластины 6. Единственной задачей зажимного клина 5а является зажим кассеты 4, в то время как зажимной клин 5 выполняет две задачи и предназначен, с одной стороны, для содействия зажиму кассеты и, с другой стороны, для зажима режущей пластины 6 в гнезде 11.

Обратимся теперь к рассмотрению фиг.2-4, на которых показана режущая пластина 6, которая имеет верхнюю сторону 12, основание 13 и одну или несколько задних поверхностей 14, смежных с кромками или с режущими кромками 15.

В соответствии с настоящим изобретением на верхней стороне 12 режущей пластины предусмотрено первое углубление в виде канавки 16 с V-образным поперечным сечением, причем в данном примере эта канавка доходит до противоположных концов режущей пластины. Однако также может быть образовано углубление, которое меньше по длине, чем режущая пластина; в таком случае это углубление будет со всех сторон окружено плоской верхней поверхностью 12. Канавка 16 ограничена при помощи двух плоских боковых поверхностей 17, 17'. В соответствии с показанным примером угол между этими боковыми поверхностями составляет 164^o, причем на практике этот угол может лежать в диапазоне от 160 до 170^o. Следует также указать, что канавка 16 идет под некоторым ограниченным углом к кромкам или к режущим кромкам 15. В соответствии с показанным примером угол наклона канавки 16 относительно кромок 15 составляет около 4,5^o. Однако этот угол может быть как меньше, так и больше, причем он может доходить до 45^o.

На стороне основания 13 режущей пластины предусмотрена охватывающая выемка 18, которая преимущественно имеет базовую форму усеченного конуса. При установке режущей пластины в гнездо 11 в выемку 18 может быть введен охватываемый элемент 19. Охватываемый элемент 19 также преимущественно может иметь форму усеченного конуса, однако с размерами со всех сторон, меньшими размеров выемки. Другими словами, охватываемый элемент имеет меньший диаметр и меньшую высоту, чем выемка 18. Таким образом, в нормальных условиях создается свободный зазор между внешними поверхностями охватываемого элемента 19 и внутренними поверхностями выемки 18. Выемка 18 может иметь переменную глубину, которая на практике не должна превосходить половины толщины режущей пластины.

На фиг.5-7 показаны три различных стадии зажима зажимного клина 5, предназначенного для фиксации режущей пластины 6. На всех фиг.5-7 можно видеть, что зажимной клин 5 имеет выступ 20 с поперечным сечением в виде клина, который предназначен для взаимодействия с режущей пластиной.

На фиг. 5 показан зажимной клин 5 в исходном положении, в котором он не имеет контакта с кассетой 4, а также с режущей пластиной 6. На фиг.6 показано, что зажимной клин слегка втянут (введен) в выемку 3 при помощи винта 7. На этой стадии затянута (зажата) кассета 4, но не режущая пластина 6, так что выступ 20 может свободно проходить с зазором от боковой поверхности 17 канавки 16. На фиг.7 зажимной клин 5 показан в окончательно затянутом положении, в котором выступ 20 введен в контакт с боковой поверхностью 17' и прижат к ней, причем на этой стадии режущая пластина закреплена в гнезде 11 режущей пластины. Таким образом, создаются механические охватываемые/охватывающие соединения с двух противоположных сторон режущей пластины, при этом выступ 20 образует охватываемый элемент, который входит в охватывающее углубление или канавку 16, предусмотренную на верхней стороне режущей пластины. В то же самое время другой охватываемый элемент 19 входит в выемку 18, предусмотренную на основании режущей пластины. Однако так как охватываемый элемент 19 имеет меньшие размеры, чем размеры выемки 18, то образуется воздушный зазор между внешними поверхностями охватываемого элемента и внутренними поверхностями охватывающей выемки. Это означает, что в нормальных условиях эксплуатации охватываемый элемент 19 не имеет активного механического зацепления с выемкой 18 и поэтому не влияет на возможность точной установки режущей пластины в гнезде. Только при работе режущей пластины в экстремальных условиях, когда под действием высоких центробежных сил она начинает смещаться радиально наружу относительно зажимного клина и кассеты, охватываемый элемент 19 входит в контакт с внутренней поверхностью выемки 18 и препятствует радиальному вырыванию режущей пластины из гнезда.

Настоящее изобретение не ограничено только вариантом, который был описан выше со ссылкой на чертежи. Так, например, гнездо для режущей пластины может быть предусмотрено на других участках вращающегося режущего инструмента, а не только в кассете такого типа, которая показана на чертежах. Более того, режущая пластина и соответствующее гнездо могут быть использованы для другого вращающегося режущего инструмента, отличающегося от фрезы. Кроме того, для крепления режущей пластины в соответствующем гнезде могут быть использованы другие типы зажимных элементов, отличающиеся от зажимных клиньев. За рамки настоящего изобретения не выходит использование охватываемого элемента, который может быть введен в предусмотренную в кассете или на части инструмента охватывающую выемку большего размера, использованную вместо охватывающей выемки, предусмотренной на основании режущей пластины. Можно даже предусмотреть на основании режущей пластины как охватывающую выемку, так и охватываемый элемент, которые предназначены соответственно для входа в зацепление с охватываемым элементом и с охватывающей выемкой на части (на одной из деталей) инструмента.

Изобретение относится к области обработки металлов резанием сборным режущим инструментом. Режущая пластина ограничена верхней стороной, в непосредственной близости от которой расположены одна или несколько режущих кромок, противоположно расположенным основанием и одной или несколькими задними поверхностями, расположенными между верхней стороной и основанием, выполнена с возможностью фиксации в гнезде с помощью зажимного элемента, который может быть прижат к ее верхней стороне, и имеет на основании охватывающую выемку для взаимодействия с соответствующим охватываемым элементом на кассете или охватываемый элемент для взаимодействия с соответствующей охватывающей выемкой на упомянутой кассете или охватывающую выемку и охватываемый выступ для взаимодействия с соответствующими охватываемым выступом и охватывающей выемкой на упомянутой кассете. Для повышения надежности удержания режущей пластины в гнезде охватывающая выемка выполнена со всех сторон с большими размерами, чем охватываемый элемент, и не предназначена для взаимодействия с ним в нормальных условиях работы. При этом на верхней поверхности выполнено углубление в виде канавки с V-образным поперечным сечением, имеющей боковые поверхности и предназначенной для взаимодействия с выполненным на зажимном элементе выступом с клиновидным поперечным сечением. Угол между боковыми поверхностями канавки может быть выбран в пределах от 160 до 170^o. 1 з.п.ф-лы, 7 ил.

1. Режущая пластина для вращающихся режущих инструментов, предназначенных для обработки металла резанием на станке со снятием стружки, причем указанный инструмент содержит кассету с гнездом для установки режущей пластины, открытым радиально наружу, ограниченная верхней стороной, в непосредственной близости от которой расположены одна или несколько режущих кромок, противоположно расположенным основанием и одной или несколькими задними поверхностями, расположенными между верхней стороной и основанием, выполненная с возможностью фиксации в гнезде с помощью зажимного элемента, который может быть прижат к ее верхней стороне, и имеющая на основании охватывающую выемку для взаимодействия с соответствующим охватываемым элементом на кассете или охватываемый элемент для взаимодействия с соответствующей охватывающей выемкой на упомянутой кассете или охватывающую выемку и охватываемый выступ для взаимодействия с соответствующими охватываемым выступом и охватывающей выемкой на упомянутой кассете, отличающаяся тем, что охватывающая выемка выполнена со всех сторон с большими размерами, чем охватываемый элемент, и не предназначена для взаимодействия с ним в нормальных условиях работы, при этом на верхней поверхности выполнено углубление в виде канавки с V-образным поперечным сечением, имеющей боковые поверхности и предназначенной для взаимодействия с выполненным на зажимном элементе выступом с клиновидным поперечным сечением.2. Режущая пластина по п.1, отличающаяся тем, что угол между боковыми поверхностями канавки выбран в пределах от 160 до 170°.