МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ Российский патент 2008 года по МПК B23B27/04 B23G5/02 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к металлорежущим инструментам для операций обточки, нарезания канавок, отрезки и нарезания резьбы, имеющим индексируемую пластину с множеством режущих кромок.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Металлорежущие инструменты этого типа хорошо известны специалистам. В патенте США №4,320,996 раскрыт инструмент, позволяющий выполнять узкие канавки. Инструмент состоит из державки, имеющей гнездо с одной боковой стороны, в котором режущая пластина установлена и закреплена посредством центрального винта, взаимодействующего по резьбе с державкой. Пластина выполнена треугольной с выступающей центральной треугольной частью, размещенной в гнезде, тогда как остальная пластина расположена сбоку державки для обработки канавок. Поскольку пластина имеет выступающую центральную часть, она является односторонней, т.е. если пластина была спроектирована для правостороннего инструмента, как показано в патенте США 4,320,996, то она может быть использована только с правосторонним инструментом.

В патенте США №4,169,690 раскрыта индексируемая пластина для тяжелых работ. Режущая пластина имеет множество частей с режущими кромками, расположенных снаружи от центральной части пластины. Пластина закрепляется в гнезде державки посредством прихвата сбоку или сверху. Наличие прихвата несколько усложняет конструкцию державки.

В патенте США №5,308,197 раскрыто обрабатывающее устройство, включающее державку с установленным на ней элементом, образующим гнездо, в котором удерживается режущая пластина. Пластина имеет установочную часть и множество выступов. Стороны установочной части взаимодействуют с парой базовых сторон элемента, образующего гнездо. Элемент, образующий гнездо, усложняет производство и эксплуатацию такого обрабатывающего устройства. К другим недостаткам относится наличие прихвата, ограничивающего глубину реза.

В патенте США 3,613,197 раскрыта индексируемая двухсторонняя пластина для нарезания резьбы или обработки канавок. Она имеет опору, расположенную со стороны нижней режущей кромки. Опора пластины ввинчивается в корпус инструмента и взаимодействует в процессе обработки с режущей частью, ограничивая глубину реза.

В патентной заявке США №2001/0022123 А1 в одном из вариантов (см. фиг.2) описан корпус, в котором на трех точках 10′, 10′′, 10′′′ установлен режущий элемент с четырьмя режущими кромками. Указано, что режущий элемент может в общем случае касаться четвертой точки 10′′′′ и что в процессе обработки сила воздействует на режущий элемент так, что он не будет опираться на точку 10′′′′. Это означает, что в общем случае режущий элемент не имеет стабильного базирования. Режущий элемент будет в одной позиции с 4 точками контакта перед обработкой и затем перейдет в другую позицию с 3 точками контакта в процессе обработки. Это очевидный недостаток, поскольку означает, что положение режущих кромок изменяется и, следовательно, не является определенным.

Задачей настоящего изобретения является создание нового металлорежущего инструмента в основном для операций обработки канавок, отрезки и обточки, содержащего индексируемую режущую пластину, имеющую множество режущих кромок, в котором режущая пластина может быть использована как для правосторонней, так и для левосторонней обработки и в котором вышеуказанные трудности и недостатки значительно уменьшены.

Другой задачей настоящего изобретения является создание металлорежущего инструмента, в котором режущая пластина установлена позитивно и имеет определенное базирование без необходимости использования наружного прихвата.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Режущий инструмент в соответствии с настоящим изобретением содержит:

индексируемую режущую пластину, имеющую две противоположные боковые поверхности и периферийную кромочную поверхность, расположенную между ними и имеющую ось поворотной симметрии, проходящую через боковые поверхности, периферийная кромочная поверхность имеет множество опорных участков, каждый из которых расположен на части стороны воображаемого правильного многоугольника, множество режущих частей, расположенных наружу от воображаемого многоугольника, число режущих частей равно числу сторон воображаемого многоугольника, каждая режущая часть имеет режущую кромку, каждый опорный участок расположен между двух режущих частей, и

державку, имеющую гнездо под пластину, в котором она удерживается при взаимодействии периферийной кромочной поверхности только с двумя опорными стенками, гнездо ограничено нижней опорной стенкой, взаимодействующей с первым опорным участком, и верхней опорной стенкой, взаимодействующей со вторым опорным участком, положение верхней и нижней стенок фиксировано относительно державки и они выполнены заодно с ней.

В соответствии с настоящим изобретением верхняя опорная стенка и нижняя опорная стенка расположены под острым углом α друг к другу.

В соответствии со специфическим выполнением острый угол α равен 36°.

В соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения режущие части выполнены в основном треугольными на виде сбоку на режущую пластину.

Предпочтительно, режущий инструмент по настоящему изобретению предназначен для точения, обработки канавок и отрезки.

В соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения режущая пластина имеет изменяющийся размер по ширине в направлении, параллельном ее оси.

Предпочтительно, режущая пластина имеет три размера по ширине, первый - D1 на режущих частях, второй - D2 на в основном центрально расположенном участке и третий - D3 на всех других ее частях.

Предпочтительно, второй размер по ширине D2 выполнен больше, чем первый размер по ширине D1, который больше третьего размера по ширине D3.

Предпочтительно также, в основном центрально расположенный участок режущей пластины, имеющий второй размер по ширине, выполнен в форме многоугольника на виде сбоку на режущую пластину, посредством чего на каждой боковой поверхности образуется выступающий многоугольник.

Как правило, воображаемый многоугольник имеет ось, совпадающую с осью пластины.

Если необходимо, выступающий многоугольник имеет угловое смещение по отношению к воображаемому многоугольнику относительно оси пластины.

В соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения воображаемый правильный многоугольник выполнен в виде правильного пятиугольника, режущая пластина имеет пять опорных участков, каждый из которых расположен на части боковой стороны воображаемого правильного пятиугольника, пять режущих частей расположены с равным шагом по отношению друг к другу, выступающие многоугольники выполнены в виде выступающих пятиугольников, каждый из которых имеет площадь меньше, чем площадь воображаемого пятиугольника и угловое смещение по отношению к нему.

В соответствии с настоящим изобретением гнездо под пластину ограничено базовой поверхностью, перпендикулярно которой расположены нижняя и верхняя опорные стенки, предназначенной для взаимодействия с данным выступающим многоугольником режущей пластины.

В соответствии с настоящим изобретением режущий инструмент содержит также винт для закрепления пластины в гнезде, проходящий через сквозное отверстие пластины и взаимодействующий с резьбовым отверстием на базовой поверхности, сквозное отверстие пластины расположено между двумя ее противоположными боковыми поверхностями.

В соответствии с настоящим изобретением сквозное отверстие пластины расположено между выступающими многоугольниками.

В соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения рабочие первый и второй опорные участки разделяют режущую пластину на два сектора.

В соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения первый сектор содержит рабочую режущую часть и две режущие части по ее сторонам, а второй сектор содержит две соседние режущие части.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

В качестве примера для лучшего понимания изобретение будет описано ниже со ссылками на прилагаемые рисунки, на которых:

на фиг.1 в перспективе показан режущий инструмент в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг.2 в перспективе показана державка в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг.3 показан вид сбоку на режущий инструмент, показанный на фиг.1; и

на фиг.4 на виде сверху на режущую часть показана режущая пластина на фиг.1.

ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Рассмотрим сначала фиг.1-3, показывающие металлорежущий инструмент 10 в соответствии с настоящим изобретением. Металлорежущий инструмент 10 содержит режущую пластину 12, с осью А, и державку 14, в которой режущая пластина 12 удерживается в гнезде 16 (16′, 16′′). Режущая пластина выполнена путем прессования и спекания из порошка карбида такого, как карбид вольфрама. Однако режущая пластина 12 может быть выполнена также путем инжекционного прессования. Державка 14 выполнена из конструкционной стали или других твердых материалов. Державка 14, показанная на фиг.2, имеет два гнезда, одно (16′, для правосторонних операций обработки и другое 16′′) для левосторонних операций обработки. Режущая пластина 12, которая детально будет описана ниже, может быть использована как для правосторонних, так и для левосторонних операций обработки, и соответственно, может быть установлена в любом из гнезд 16′, 16′′. Ось пластины А является осью поворотной симметрии, вокруг которой режущая пластина 12 имеет пятикратную поворотную симметрию.

Гнездо под пластину 16 ограничено базовой поверхностью 18, нижней опорной стенкой 20, расположенной в основном перпендикулярно к базовой поверхности 18, и верхней опорной стенкой 22, также расположенной в основном перпендикулярно к базовой поверхности 18. Верхняя опорная стенка 22 и нижняя опорная стенка 20 образуют между собой острый угол α. В соответствии со специфическим выполнением острый угол α равен 36° в пределах допусков на изготовление. Нижняя и верхняя стенки 20, 22 выполнены заодно с базовой поверхностью 18.

Рассмотрим дополнительно фиг.4. Режущая пластина 12 имеет две идентичные противоположные боковые поверхности 24 и периферийную кромочную поверхность 26, расположенную между ними. Поскольку боковые поверхности 24 идентичны, ниже будет описана только одна из них. При этом следует понимать, что другая боковая поверхность имеет идентичную структуру. Периферийная кромочная поверхность 26 имеет пять опорных участков 28 и пять расположенных с равным шагом режущих частей 32. Каждый из пяти опорных участков 28 расположен на части боковой стороны 34 воображаемого правильного пятиугольника 36 (показанного пунктирной линией на фиг.3) и отделен от другого данной режущей частью 32.

Каждая режущая часть 32 режущей пластины 12 имеет треугольную форму и расположена наружу от воображаемого правильного пятиугольника 36. На наиболее удаленном в радиальном направлении участке каждой режущей части 32 выполнена режущая кромка 38, образованная на пересечении передней поверхности 40 ведущей стороны 41 режущей части 32 и задней поверхности 42 ведомой стороны 43 режущей части 32. Ведущая и ведомая стороны 41, 43 режущей части 32 расположены нерадиально. Как можно видеть, режущие кромки 38 расположены радиально на большем расстоянии от оси А, чем опорные участки 28. Передняя и задняя поверхности 40 и 42 расположены на периферийной кромочной поверхности 26. Рабочая режущая часть 32′ выступает из торцовой поверхности 44 (показанной на фиг.3 коротким пунктиром) для обработки заготовки (не показана). Первый рабочий опорный участок 28′ взаимодействует с нижней опорной стенкой 20, а второй рабочий опорный участок 28′′ взаимодействует с верхней опорной стенкой 22. Понятно, что рабочие первый и второй опорные участки 28′, 28′′ образуют между собой угол, равный углу α. Кроме рабочих первого и второго опорных участков 28′, 28′′ никакая другая часть периферийной кромочной поверхности 26 не входит в контакт с державкой 14. Рабочие первый и второй опорные участки 28′, 28′′ разделяют режущую пластину 12 на два сектора. Первый сектор содержит рабочую режущую часть 32' и две режущие части 32 по ее сторонам. Второй сектор содержит две соседние режущие части 32.

Как можно видеть, каждая боковая поверхность 24 имеет центрально расположенный выступающий наружу участок в форме выступающего пятиугольника 46 с плоской поверхностью 50. Плоские поверхности 50 каждого выступающего пятиугольника 46 параллельны друг другу. Плоская поверхность 50 выступающего пятиугольника 46 меньше по площади, чем воображаемый пятиугольник 36. Поверхность 50 выступающего пятиугольника 46 взаимодействует с базовой поверхностью 18 гнезда под пластину 16. Выступающий пятиугольник 46 также имеет угловое смещение по отношению к воображаемому пятиугольнику относительно оси пластины А такое, что данная боковая сторона 52 выступающего пятиугольника 46 совпадает с торцом 44 державки 14. Это смещение делает максимальной площадку контакта между пластиной 12 и державкой 14 без уменьшения глубины реза.

Режущая пластина 12 имеет три размера по ширине. Первый размер по ширине D1 является шириной режущей части 32. В основном центрально расположенный участок режущей пластины 12 имеет второй размер по ширине D2 между плоскими поверхностями 50 двух выступающих пятиугольников 46. Третий размер по ширине D3 определяется всеми другими частями режущей пластины 12, не охваченными первым и вторым размерами по ширине D1, D2. Второй размер по ширине D2 больше первого размера по ширине D1, чем гарантируется, что режущая кромка 38 не касается базовой поверхности 18 гнезда под пластину 16. Следует отметить, что режущая часть 32 слегка скошена внутрь от режущей кромки 38. Это означает, что первый размер по ширине D1 слегка изменяется, имея максимальное значение на режущей кромке 38 и уменьшаясь внутрь в направлении к оси А. Такая конструкция гарантирует, что боковые стороны 24 режущих частей 32 скошены от заготовки в процессе обработки.

Сквозное отверстие 56 пластины проходит между плоскими поверхностями 50 выступающих пятиугольников 46 и его ось совпадает с осью пластины А. Сквозное отверстие 56 пластины с обоих сторон имеет фаски. Винт 54 проходит через сквозное отверстие 56 и взаимодействует с резьбовым отверстием 57 на базовой поверхности 18 гнезда под пластину 16.

Нижняя опорная стенка 20, верхняя опорная стенка 22 и базовая поверхность 18 державки 14 и винт 54 базируют и закрепляют режущую пластину 12 в гнезде 16. Относительное положение нижней опорной стенки 20 и верхней опорной стенки 22 таково, что силы резания, воздействующие на рабочую режущую часть 32' во время операций резания, воспринимаются максимально нижней опорной стенкой 20 и верхней опорной стенкой 22 и только минимально винтом 54. Это устраняет необходимость в дополнительных деталях таких, как прихват для закрепления режущей пластины, и ограничивает возможность разрушения от винта 54.

Хотя настоящее изобретение было описано с определенной степенью детализации, следует понимать, что различные изменения и модернизации могут быть выполнены без отхода от сущности или объема изобретения, изложенных в приведенной ниже формуле изобретения. Например, режущая пластина может иметь четыре или шесть, или более режущих частей вместо пяти. Размеры по ширине D1, D2 и D3 могут быть изменены в соответствии с различными выполнениями. Более того, следует отметить, что настоящее изобретение может также быть использовано в операциях нарезания резьбы. Угол α может быть изменен в соответствии с другими геометрическими конфигурациями. Рычажный или штифтовой механизм может быть использован вместо винта.

Изобретение относится к области обработки резанием, операциям обточки, нарезания канавок, отрезки и нарезания резьбы. Инструмент содержит державку и режущую пластину, имеющую ось ротационной симметрии, проходящую через боковые поверхности, множество опорных участков, каждый из которых расположен на части стороны воображаемого правильного многоугольника, множество режущих частей, расположенных наружу от воображаемого многоугольника, число режущих частей равно числу боковых сторон воображаемого многоугольника. Для расширения технологических возможностей каждая режущая часть имеет режущую кромку. Каждый опорный участок расположен между двумя режущими частями. Державка имеет гнездо под пластину, в котором режущая пластина устанавливается только по двум опорным участкам, гнездо ограничено нижней опорной стенкой, взаимодействующей с первым опорным участком, и верхней опорной стенкой, взаимодействующей со вторым опорным участком, положение нижней опорной стенки и верхней опорной стенки фиксировано относительно державки и они выполнены заодно с ней и образуют между собой острый угол. 15 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Металлорежущий инструмент (10), содержащий режущую пластину (12), имеющую две противоположные боковые поверхности (24) и периферийную кромочную поверхность (26), расположенную между ними и имеющую ось (А) ротационной симметрии, проходящую через боковые поверхности (24), периферийная кромочная поверхность (26) имеет множество опорных участков (28, 28′, 28′′), каждый опорный участок (28, 28′, 28′′) расположен на части стороны (34) воображаемого правильного многоугольника (36), множество режущих частей (32), расположенных наружу от воображаемого многоугольника, число режущих частей (32) равно числу боковых сторон (34) воображаемого многоугольника (36), каждая режущая часть имеет режущую кромку (38), каждый опорный участок (28, 28′, 28′′) расположен между двумя режущими частями (32), и державку (14), имеющую гнездо под пластину (16, 16′, 16′′), в котором режущая пластина (12) устанавливается только по двум опорным участкам (28′, 28′′) периферийной кромочной поверхности (26), гнездо под пластину (16, 16′, 16′′) ограничено нижней опорной стенкой (20), взаимодействующей с первым опорным участком (28′), и верхней опорной стенкой (22), взаимодействующей со вторым опорным участком (28′′), положение нижней опорной стенки (20) и верхней опорной стенки (22) фиксировано относительно державки (14) и они выполнены заодно с ней, причем верхняя опорная стенка (22) и нижняя опорная стенка (20) образуют между собой острый угол (α).2. Металлорежущий инструмент (10) по п.1, в котором острый угол (α) равен 36°.3. Металлорежущий инструмент (10) по п.1, в котором режущие части (32) имеют в основном треугольную форму на виде сбоку на режущую пластину (12).4. Металлорежущий инструмент (10) по п.1, предназначенный для нарезания канавок, отрезки и нарезания резьбы.5. Металлорежущий инструмент (10) по п.1, в котором режущая пластина (12) имеет различные размеры по ширине (D1, D2, D3) в направлении, параллельном оси пластины (А).6. Металлорежущий инструмент (10) по п.5, в котором режущая пластина (12) имеет три размера по ширине, первый размер по ширине (D1) относится к режущей части (32), второй размер по ширине (D2) относится к в основном центрально расположенному участку режущей пластины (12) и третий размер по ширине (D3) относится ко всем другим частям режущей пластины (12).7. Металлорежущий инструмент (10) по п.6, в котором второй размер по ширине (D2) выполнен больше, чем первый размер по ширине (D1), а первый размер по ширине (D1) - больше, чем третий размер по ширине (D3).8. Металлорежущий инструмент (10) по п.7, в котором расположенный в основном центрально участок режущей пластины (12), имеющий второй размер по ширине (D2), на виде сбоку на режущую пластину выполнен в форме многоугольника и образует выступающий многоугольник (46) на каждой боковой поверхности (24).9. Металлорежущий инструмент (10) по п.8, в котором воображаемый многоугольник (36) имеет ось, совпадающую с осью пластины (А).10. Металлорежущий инструмент (10) по п.9, в котором выступающий многоугольник (46) выполнен с угловым смещением по отношению к воображаемому многоугольнику (36) относительно оси пластины (А).11. Металлорежущий инструмент (10) по п.10, в котором правильный воображаемый многоугольник (36) выполнен в форме пятиугольника (36), режущая пластина имеет пять опорных участков (28, 28′, 28′′), каждый из которых расположен на части стороны (34) воображаемого правильного пятиугольника (36), пять режущих частей (32), расположенных с равным шагом одна от другой, и выступающие многоугольники (46), выполненные в виде выступающих пятиугольников (46), каждый из которых имеет площадь меньше, чем площадь воображаемого пятиугольника (36) и имеет угловое смещение по отношению к воображаемому пятиугольнику (36).12. Металлорежущий инструмент (10) по п.8, в котором гнездо под пластину (16, 16′, 16′′) ограничено базовой поверхностью (18), от которой в основном перпендикулярно выступают нижняя и верхняя опорные стенки (20, 22), базовая поверхность (18) взаимодействует с данным выступающим многоугольником (46) режущей пластины (12).13. Металлорежущий инструмент (10) по п.12, содержащий винт (54) для закрепления режущей пластины (12) в гнезде (16, 16′, 16′′), проходящий через сквозное отверстие режущей пластины (56) и взаимодействующий с резьбовым отверстием (57) на базовой поверхности (18), сквозное отверстие пластины (56) расположено между двумя противоположными боковыми поверхностями (24).14. Металлорежущий инструмент (10) по п.13, в котором сквозное отверстие пластины (56) расположено между выступающими многоугольниками (46).15. Металлорежущий инструмент (10) по п.11, в котором первый и второй опорные участки (28) разделяют режущую пластину на два сектора.16. Металлорежущий инструмент (10) по п.15, в котором первый сектор содержит рабочую режущую часть (32′) и две режущие части (32) по ее сторонам, а второй сектор содержит две соседние режущие части (32).