СБОРНЫЙ ИНСТРУМЕНТ Российский патент 2010 года по МПК B23C5/26 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к сборному инструменту, включающему оправку и режущий инструмент для операций обработки металлов резанием, имеющий крепежную часть, одеваемую на посадочный выступ оправки и механически закрепляемую на нем.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В таких сборных инструментах выполняется зазор между крепежной частью режущего инструмента и посадочным выступом оправки с тем, чтобы инструмент мог скользить по посадочному выступу перед его окончательным закреплением на нем. Многие способы механического закрепления инструмента на оправке приводят в результате к несимметричному закреплению, посредством чего возникает несоосность между режущим инструментом и оправкой, вызывающая радиальное биение. Как хорошо известно, биение уменьшает точность обработки, увеличивает износ режущего инструмента и ухудшает качество обработанной поверхности заготовки.

Задачей настоящего изобретения является создание сборного инструмента, который значительно уменьшает или преодолевает вышеупомянутые недостатки.

Задачи изобретения достигаются посредством совокупности существенных признаков в соответствии с формулой изобретения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно одному аспекту настоящего изобретения предложен сборный инструмент, включающий оправку, имеющую ось, и режущий инструмент.

Оправка содержит корпус и центрирующий элемент. Корпус включает посадочный выступ с полостью на его переднем конце и периферийной поверхностью, коаксиальной с осью оправки, полость ограничена стенкой, коаксиальной с осью оправки, по крайней мере, одна часть стенки имеет первую направленную вперед наклонную поверхность. Центрирующий элемент имеет передний конец и задний конец и, по крайней мере, одна периферийная часть центрирующего элемента имеет направленную вперед вторую наклонную поверхность. Режущий инструмент имеет ось, определяющую направление спереди назад, и посадочное отверстие, ограниченное стенкой, коаксиальной с осью инструмента. Сборный инструмент выполнен с возможностью регулирования между начальным положением, в котором оправка и режущий инструмент отделены друг от друга, и закрепленным положением. В закрепленном положении режущий инструмент закреплен с возможностью удаления на переднем конце оправки; центрирующий элемент с возможностью освобождения удерживается в оправке, при этом первая направленная вперед наклонная поверхность контактирует со второй направленной вперед наклонной поверхностью; и, по крайней мере, часть поверхности посадочного выступа контактирует, по крайней мере, с частью стенки посадочного отверстия инструмента.

Центрирующий элемент может содержать кольцо со второй направленной вперед наклонной поверхностью и втулку, выполненную с внутренней резьбой. Полость оправки может быть выполнена открытой на передний конец посадочного выступа через выход, имеющий диаметр Da; кольцо может быть выполнено с максимальным диаметром dL, причем dL>Da. В закрепленном положении кольцо удерживается в полости оправки при контакте первой направленной вперед наклонной поверхности стенки оправки со второй направленной вперед наклонной поверхностью кольца.

Кольцо и втулка могут быть выполнены в виде отдельных деталей альтернативно, кольцо и втулка могут быть выполнены в виде одной детали.

Сборный инструмент может включать также крепежный винт, имеющий крепежную поверхность и резьбовую часть, проходящую от крепежной поверхности. Центрирующий элемент может включать полость, ограниченную стенкой, по крайней мере, часть которой образована внутренней резьбой, при этом режущий инструмент включает аксиально ориентированную крепежную часть с обращенной вперед поверхностью. В закрепленном положении стенка центрирующего элемента расположена коаксиально с осью оправки, резьбовая часть крепежного винта взаимодействует с внутренней резьбой, а крепежная поверхность крепежного винта контактирует с направленной вперед поверхностью крепежной части режущего инструмента.

Оправка может включать регулировочный винт, взаимодействующий с внутренней резьбой втулки центрирующего элемента, в полости оправки со стороны ее заднего конца может быть выполнена задняя поверхность. В закрепленном положении задний конец регулировочного винта контактирует с задней поверхностью полости оправки.

Полость центрирующего элемента может быть выполнена открытой на его передний и задний концы.

Режущий инструмент может иметь обращенную назад поверхность и аксиально ориентированную крепежную часть, проходящую от обращенной назад поверхности инструмента к ее обращенной вперед поверхности. Оправка может иметь обращенную вперед поверхность, при этом посадочный выступ оправки проходит вперед от этой поверхности. В закрепленном положении обращенная назад поверхность инструмента, по крайней мере, частично контактирует с обращенной вперед поверхностью оправки.

Поверхность посадочного выступа и стенка посадочного отверстия инструмента могут быть выполнены в виде периферийной цилиндрической поверхности, а первая и вторая наклонные поверхности могут быть выполнены в виде периферийной поверхности усеченного конуса.

Режущий инструмент может иметь аксиально ориентированную крепежную часть, проходящую к ее обращенной вперед поверхности, полость оправки может быть выполнена открытой на передний конец корпуса оправки, а посадочное отверстие режущего инструмента может быть выполнено открытым на обращенную вперед поверхность его крепежной части и обращенную назад поверхность режущего инструмента. По крайней мере, часть поверхности посадочного выступа может симметрично контактировать с, по крайней мере, частью стенки посадочного отверстия режущего инструмента.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения предложен способ сборки, описанного выше сборного инструмента. Этот способ включает следующие действия: берут оправку, имеющую корпус и центрирующий элемент, берут режущий инструмент, имеющий ось, определяющую направление спереди назад и имеющий посадочное отверстие, ограниченное стенкой, коаксиальной с осью инструмента, вставляют посадочный выступ оправки в посадочное отверстие режущего инструмента и воздействуют на центрирующий элемент в направлении вперед так, что первая наклонная поверхность взаимодействует со второй наклонной поверхностью и деформирует поверхность посадочного выступа наружу до контакта, по крайней мере, части его поверхности со стенкой посадочного отверстия режущего инструмента.

Способ может также включать вращение зажимного винта, имеющего резьбовую часть, взаимодействующую с внутренней резьбой, образованной в стенке, ограничивающей полость втулки центрирующего элемента для смещения его посредством этого вперед.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР

Для лучшего понимания настоящего изобретения и чтобы показать, как оно может быть выполнено на практике отсылки будут сделаны к приложенным фигурам, на которых:

на фиг.1 представлен вид в перспективе на сборный инструмент, показывающий режущий инструмент и крепежный винт, удаленными с оправки;

на фиг.2 представлен вид в перспективе в разобранном состоянии на сборный инструмент, показанный на фиг.1;

на фиг.3 частично представлено продольное сечение оправки плоскостью III-III, показанной на фиг.1;

на фиг.4 представлен вид в перспективе на вариант выполнения центрирующего элемента в виде одной детали;

на фиг.5 частично представлено продольное сечение, показанное на фиг.3, причем режущий инструмент установлен на оправке, а крепежный винт удален;

фиг.6 аналогична фиг.5, но центрирующий элемент в варианте, когда он выполнен из двух деталей, расположен в переднем положении; и

фиг.7 аналогична фиг.6, но крепежный винт взаимодействует с внутренней резьбой центрирующего элемента из двух деталей.

ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ

Вначале обратим внимание на фиг.1 и 2, показывающие сборный инструмент 10 в разделенном положении с режущим инструментом 12 и крепежным винтом 14, отделенными от оправки 16. Оправка 16 имеет корпус 18, установочный винт 20, предохраняющий от вращения, регулировочный винт 22 и центрирующий элемент 24, состоящий из втулки 26 и кольца 28. В сборе оправка 16 для установки с возможностью съема режущего инструмента 12 включает установленные на корпусе установочный винт 20, регулировочный винт 22 и центрирующий элемент 24.

Следует отметить, что включенные в описание и в формулу термины, обозначающие направление, например: «передний», «задний», «вперед», «назад» и т.п. (и производные от них), использованы с целью удобства различать положения различных элементов в сборном инструменте 10 и предназначены только для целей иллюстрации и не предназначены для ограничения объема притязаний, содержащегося в формуле изобретения.

Режущий инструмент 12, который может быть использован для операций торцового или концевого фрезерования, имеет ось А, определяющее направление спереди назад. Режущий инструмент 12 имеет корпус 29 с режущими пластинами 30 по периферии, в основном цилиндрическую крепежную часть 31, соединенную с корпусом 29, выборку 32, ограниченную передним концом инструмента и посадочное отверстие 34, ограниченное задним концом инструмента. Корпус 29 имеет обращенную назад поверхность 36, расположенную на заднем конце инструмента 12, и обращенную вперед поверхность корпуса 38. Выборка 32, которая имеет цилиндрическую внутреннюю поверхность, проходит в осевом направлении от поверхности 38 на переднем конце инструмента 12 к обращенной вперед поверхности 40, расположенной между поверхностью 38 и поверхностью инструмента 36. Посадочное отверстие 34 открывается наружу на поверхность 40 и поверхность инструмента 36 и ограничено цилиндрической стенкой 42, коаксиальной с осью инструмента А, имеющий диаметр Dt. Таким образом, посадочное отверстие 34 соединяется с выборкой 32. Крепежная часть 31 режущего инструмента 12 имеет два идентичных шпоночных паза 44, которые расположены симметрично через 180° вокруг оси режущего инструмента А.

Теперь обратим внимание на фиг.3. Корпус 18 оправки, установочный винт 20, предотвращающий вращение, регулировочный винт 22 и центрирующий элемент 24 будут описаны с учетом их взаимного положения на оправке 16 и относительно оси оправки В. Ось оправки В определяет направление спереди назад. Корпус 18 имеет обращенную вперед поверхность 46, две идентичные приводные шпонки 48, установочный выступ 50, полость 52 и поперечно направленное резьбовое отверстие 64. Приводные шпонки 48 расположены симметрично через 180° вокруг оси В и в сборном инструменте 10 они расположены в шпоночных пазах 44 режущего инструмента 12 для передачи на него крутящего момента.

Посадочный выступ 50 имеет цилиндрическую периферийную поверхность 54, коаксиальную с осью В оправки и проходящую от поверхности 46. Поверхность 54 установочного выступа имеет диаметр Dc. Полость 52 оправки открывается на передний конец установочного выступа 50 через выход 56, имеющий диаметр Da. Полость 52 имеет проходящую аксиально стенку 58 и обращенную вперед заднюю поверхность 60 на ее заднем конце. Передняя часть стенки 58 расположена на первой наклонной поверхности 62, которая наклонена вперед к выходу 56. Первая наклонная поверхность 62 образует периферийную поверхность воображаемого усеченного конуса. Резьбовое отверстие 64 имеет продольную ось С, которая расположена перпендикулярно к оси оправки В, открывается на периферийную поверхность корпуса 18 оправки вблизи установочного выступа 50 и соединяется с полостью 52.

Центрирующий элемент 24 проходит вдоль оси оправки В в направлении от ее заднего конца к ее переднему концу. Центрирующий элемент 24 имеет полость 66. Полость 66 (см. фиг.3) имеет стенку 68, которая коаксиальна с осью В оправки проходит через кольцо 28 и втулку 26 и открывается на передний и задний концы центрирующего элемента 24. Кольцо 28 имеет периферийную поверхность, которая включает две наклонные части 70 и две плоские части 72 (только одна плоская часть 72 может быть видна на фиг.2). Наклонные части 70 идентичны и расположены симметрично через 180° вокруг оси В оправки. Каждая плоская часть 72 расположена по периферии между наклонными частями 70 и противолежащими сторонами периферийной поверхности кольца 28. Плоские части 72 расположены параллельно друг к другу на расстоянии d1. Наклонные части 70 наклонены вперед от максимального диаметра dL к переднему концу центрирующего элемента 24 и лежат на второй наклонной поверхности 74, которая образует периферийную поверхность воображаемого усеченного конуса.

Втулка 26 имеет цилиндрическую периферийную поверхность с диаметром Db и внутреннюю резьбу 76, образованную на части стенки 68, ограничивающей сквозное отверстие. Паз 78, образованный на периферийной поверхности втулки 26, открывается на задний конец центрирующего устройства 24. Диаметр Db втулки выполнен меньше, чем диаметр выхода Da с тем, чтобы втулка 26 могла быть размещена в полости оправки 52 через выход 56. Однако максимальный диаметр dL выполнен больше, чем диаметр выхода Da. Чтобы разместить кольцо 28 в полости 52, первое расстояние dl фланца 28 выполнено меньше чем диаметр выхода Da с тем, чтобы кольцо 28 могло быть помещено в полость 52 через выход 56, когда кольцо ориентировано его боковой поверхностью таким образом, что его наклонные части 70 в основном пересекают ось В и его плоские части 72 в основном параллельны оси В оправки.

Центрирующий элемент 24, включающий кольцо 28 и втулку 26, может быть выполнено в виде одной детали и, следовательно, наклонная часть 70 кольца 28 может проходить вдоль всей его периферии (фиг.4). В таком случае посадочный выступ 50 должен быть выполнен из двух отдельных частей, соединенных друг с другом так, чтобы передняя часть посадочного выступа могла бы быть отделена от его задней части, чтобы дать возможность установить центрирующий элемент 24 в полости оправки 52.

Центрирующий элемент 24 устанавливается с зазором в полости 52 оправки. Вращение втулки 26 в направлении вокруг оси В оправки предотвращается посредством установочного винта 20, который размещен в резьбовом отверстии 64 корпуса 18 оправки и входит в паз 78 на втулке 26. Регулировочный винт 22 имеет цилиндрическую форму и установлен во внутренней резьбе 76 втулки 26.

Теперь рассмотрим фиг.5-7, чтобы показать, как режущий инструмент 12 устанавливается на оправке 16. Режущий инструмент 12 вначале размещается на оправке 16 так, что посадочный выступ 50 корпуса 18 расположен в посадочном отверстии 34 инструмента, каждая шпонка 48 расположена в соответствующем шпоночном пазу 44 (не показано), а торцовая поверхность 36 контактирует с поверхностью 46 оправки (фиг.5). Диаметр инструмента Dt выполнен слегка больше, чем диаметр посадочного выступа Dc, чтобы образовать зазор, который дает возможность посадочному выступу 50 легко войти в посадочное отверстие 34 режущего инструмента. Этот зазор может увеличить несоосность в сборном инструменте 10 между осью режущего инструмента А и осью оправки В и посредством этого увеличить износ режущих инструментов 12 и уменьшить качество обработанной поверхности заготовки. Регулировочный винт 22, который затем ввинчивается во внутреннюю резьбу 76 втулки 26, взаимодействует своим задним концом 23 с задней поверхностью 60 полости 52 оправки и смещает центрирующий элемент 24 вперед к переднему положению, которое переводит сборный инструмент 10 в закрепленное положение (фиг.6). В результате этого наклонные части 70 кольца 28, которые лежат на второй наклонной поверхности 74 контактируют и давят на переднюю часть полости 52 оправки, которая лежит на первой наклонной поверхности 62, и посредством этого вызывают упругую деформацию и симметричное расширение посадочного выступа 50 радиально наружу.

Это симметричное радиальное расширение будет продолжаться до тех пор пока не будет выбран зазор между поверхностью 54 посадочного выступа 50 и стенкой 42 посадочного отверстия режущего инструмента, и, по крайней мере, часть поверхности 54 посадочного выступа будет симметрично контактировать, по крайне мере, с частью стенки 42 посадочного отверстия режущего инструмента. Следует отметить, что симметричное радиальное расширение посадочного выступа 50 обеспечивает центрирование режущего инструмента 12 на оправке 16 и посредством этого увеличивается соосность между осью А режущего инструмента и осью В оправки. Крепежный винт 14 имеет головку 45 (лучше всего видную на фиг.1 и 2), имеющую обращенную назад крепежную поверхность 82, и цилиндрическую резьбовую часть 84, проходящую от крепежной поверхности 82. Резьбовая часть 84 вворачивается во внутреннюю резьбу втулки 26 до контакта крепежной поверхности 82 и поверхности 40. При дальнейшем закручивании резьбовой части 84 во внутреннюю резьбу 76 режущий инструмент 12 поджимается назад до контакта обращенной назад поверхности 36 инструмента и обращенной вперед поверхности 46 оправки, при этом центрирующий элемент 24 дополнительно поджимается вперед в переднее положение, вызывая посредством этого дополнительную упругую деформацию и радиальное расширение посадочного выступа 50 до достижения закрепленного положения сборного инструмента 10 (фиг.7).

Следует отметить, что, если использовано кольцо 28, показанное на фиг.2 (с двумя плоскими частями 72), тогда в закрепленном положении посадочный выступ 50 будет иметь форму эллипса, имеющего 180° симметрию вокруг оси А режущего инструмента, а если использовано кольцо 28, показанное на фиг.4, тогда в закрепленном положении посадочный выступ 50 будет иметь форму круга, симметричного вокруг оси А режущего инструмента.

Возможны ситуации, в которых не требуется использовать регулировочный винт 22 в дополнение к крепежному винту 14. В этих ситуациях крепежный винт 14 будет поджимать центрирующий элемент 24 вперед для радиального расширения посадочного выступа 50 до симметричного контакта его поверхности 54 со стенкой 42 посадочного отверстия режущего инструмента, и поджимать режущий инструмент назад до контакта его поверхности 36 и поверхности 46 оправки.

Хотя настоящее изобретение было описано с определенной степенью детализации следует понимать, что различные изменения и модификации могут быть выполнены без отхода существа изобретения, изложенного в приведенной ниже формуле.

Сборный инструмент включает режущий инструмент и оправку, имеющую ось, и корпус, имеющий посадочный выступ на его переднем конце и полость. Посадочный выступ имеет периферийную поверхность, коаксиальную с осью оправки, полость ограничена стенкой, коаксиальной с осью оправки, причем, по крайней мере, одна часть стенки имеет первую направленную вперед наклонную поверхность, центрирующий элемент, имеющий передний конец и задний конец, причем, по крайней мере, одна периферийная часть центрирующего элемента имеет направленную вперед вторую наклонную поверхность. При этом режущий инструмент имеет посадочное отверстие, ограниченное стенкой коаксиальной оси режущего инструмента, и крепежный винт, имеющий крепежную поверхность и резьбовую часть, проходящую от крепежной поверхности. Сборный инструмент выполнен с возможностью регулирования между начальным положением, в котором оправка и режущий инструмент отделены друг от друга, и закрепленным положением, в котором режущий инструмент закреплен с возможностью удаления на переднем конце оправки, центрирующий элемент с возможностью освобождения удерживается в оправке. При этом первая направленная вперед наклонная поверхность контактирует со второй направленной вперед наклонной поверхностью, и, по крайней мере, часть поверхности посадочного выступа контактирует, по крайней мере, с частью посадочного отверстия режущего инструмента. Для уменьшения радиального биения центрирующий элемент имеет полость, ограниченную стенкой, по крайней мере, на части которой выполнена внутренняя резьба. Режущий инструмент выполнен с ориентированной по оси крепежной частью, ограниченной обращенной вперед поверхностью, при этом в закрепленном положении стенка крепежного элемента расположена коаксиально с осью оправки, резьбовая часть крепежного винта взаимодействует с внутренней резьбой центрирующего элемента, а его крепежная поверхность контактирует с упомянутой обращенной вперед поверхностью режущего инструмента. 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Сборный инструмент, включающий режущий инструмент и оправку, имеющую ось, и корпус, имеющий посадочный выступ на его переднем конце и полость, посадочный выступ имеет периферийную поверхность, коаксиальную с осью оправки, полость ограничена стенкой, коаксиальной с осью оправки, причем, по крайней мере, одна часть стенки имеет первую направленную вперед наклонную поверхность, центрирующий элемент, имеющий передний конец и задний конец, причем, по крайней мере, одна периферийная часть центрирующего элемента имеет направленную вперед вторую наклонную поверхность, при этом режущий инструмент имеет ось, определяющую направление спереди назад, посадочное отверстие, ограниченное стенкой коаксиальной оси режущего инструмента и крепежный винт, имеющий крепежную поверхность и резьбовую часть, проходящую от крепежной поверхности, причем сборный инструмент выполнен с возможностью регулирования между начальным положением, в котором оправка и режущий инструмент отделены друг от друга, и закрепленным положением, в котором режущий инструмент закреплен с возможностью удаления на переднем конце оправки, центрирующий элемент с возможностью освобождения удерживается в оправке, при этом первая направленная вперед наклонная поверхность контактирует со второй направленной вперед наклонной поверхностью, и, по крайней мере, часть поверхности посадочного выступа контактирует, по крайней мере, с частью посадочного отверстия режущего инструмента, отличающийся тем, что центрирующий элемент имеет полость, ограниченную стенкой, по крайней мере, на части которой выполнена внутренняя резьба, режущий инструмент выполнен с ориентированной по оси крепежной частью, ограниченной обращенной вперед поверхностью, при этом в закрепленном положении стенка крепежного элемента расположена коаксиально с осью оправки, резьбовая часть крепежного винта взаимодействует с внутренней резьбой центрирующего элемента, а его крепежная поверхность контактирует с упомянутой обращенной вперед поверхностью режущего инструмента.

2. Сборный инструмент по п.1, в котором центрирующий элемент содержит кольцо со второй направленной вперед наклонной поверхностью и втулку, выполненную с внутренней резьбой.

3. Сборный инструмент по п.2, в котором полость оправки выполнена открытой на передний конец посадочного выступа через выход, имеющий диаметр Da, при этом кольцо выполнено с максимальным диаметром dL, причем dL>Da, в закрепленном положении кольцо удерживается в полости оправки при контакте первой направленной вперед наклонной поверхности стенки оправки со второй направленной вперед наклонной поверхностью кольца.

4. Сборный инструмент по п.2, в котором кольцо и втулка выполнены в виде отдельных деталей.

5. Сборный инструмент по п.2, в котором кольцо и втулка выполнены в виде одной детали.

6. Сборный инструмент по п.1, включающий регулировочный винт, взаимодействующий с внутренней резьбой втулки центрирующего элемента, при этом на заднем конце полости оправки выполнена задняя поверхность для взаимодействия в закрепленном положении с регулировочным винтом.

7. Сборный инструмент по п.1, в котором полость втулки центрирующего элемента выполнена открытой на ее передний и задний концы.

8. Сборный инструмент по п.1, в котором режущий инструмент включает аксиально ориентированную крепежную часть с обращенной вперед поверхностью, оправка имеет обращенную вперед поверхность, спереди по отношению к которой расположен посадочный выступ, при этом в закрепленном положении обращенная назад поверхность режущего инструмента, по крайней мере, частично контактирует с обращенной вперед поверхностью оправки.

9. Сборный инструмент по п.1, в котором поверхность посадочного выступа и стенка посадочного отверстия режущего инструмента выполнены в виде периферийной цилиндрической поверхности, а первая и вторая наклонные поверхности выполнены в виде периферийной поверхности усеченного конуса.

10. Сборный инструмент по п.1, в котором режущий инструмент имеет аксиально ориентированную крепежную часть с обращенной вперед поверхностью, полость оправки выполнена открытой на передний конец корпуса оправки, а посадочное отверстие режущего инструмента выполнено открытым на обращенную вперед поверхность крепежной части и обращенную назад поверхность режущего инструмента.

11. Сборный инструмент по п.1, в котором упомянутая, по крайней мере, часть поверхности посадочного выступа оправки симметрично контактирует с упомянутой, по крайней мере, частью стенки посадочного отверстия режущего инструмента.