ВРАЩАЮЩИЙСЯ РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ Российский патент 2010 года по МПК B23D77/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к вращающемуся режущему инструменту, имеющему режущую головку, закрепленную на нем вдоль оси посредством винта.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В таких режущих инструментах силы, действующие на режущую головку, в процессе операции обработки резанием могут привести к ослаблению затяжки винта и к уменьшению посредством этого надежности крепления режущей головки вдоль оси инструмента.

Кроме того, если такие вращающиеся режущие инструменты имеют внутренний осевой канал для подвода охлаждающей жидкости, этот канал, как правило, проходит через винт. Для режущего инструмента малого диаметра, имеющего небольшой диаметр винта, канал, проходящий через винт, может ослаблять его до такой степени, что он не сможет противостоять силам, воздействующим на него в процессе операции обработки резанием.

Задача настоящего изобретения состоит в создании вращающегося режущего инструмента, в котором были бы значительно уменьшены или преодолены вышеотмеченные недостатки.

Задача изобретения решается посредством совокупности признаков, содержащейся в формуле изобретения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с настоящим изобретением предложен вращающийся режущий инструмент с продольной осью вращения, включающий корпус, режущую головку и крепежный винт. Корпус имеет канал, проходящий вдоль оси. Режущая головка расположена на переднем конце корпуса и имеет на своем переднем конце торцовую поверхность, проходящий вдоль оси канал, и по крайней мере одну радиальную выборку, образованную на торцовой поверхности. Крепежный винт проходит вдоль оси через канал головки, удерживается в канале корпуса и имеет по крайней мере один крепежный выступ, расположенный поперечно к оси вращения в соответствующей радиальной выборке.

В соответствии с настоящим изобретением предложен также вращающийся режущий инструмент с продольной осью вращения, включающий корпус, режущую головку и крепежный винт. Корпус имеет канал, проходящий вдоль оси. Режущая головка расположена на переднем конце корпуса и имеет проходящий вдоль ее оси канал. Крепежный винт проходит вдоль оси через канал головки, удерживается в канале корпуса. По крайней мере один проход выполнен между крепежным винтом и режущей головкой.

Предпочтительно, по крайней мере один проход расположен радиально.

Как правило, режущая головка имеет торцовую поверхность, по крайней мере одну образованную на ней радиальную выборку, открытую в сторону торцовой поверхности, и по крайней мере один проход, образованный между режущей головкой и по крайней мере одной радиальной выборкой.

Как правило, режущая головка имеет множество режущих кромок на ее периферийной поверхности, по крайней мере одна радиальная выборка соединена с каналом головки и открыта на периферийную поверхность головки вблизи соответствующей режущей кромки.

Предпочтительно крепежный винт имеет расположенный вдоль оси стержень, по крайней мере, на части которого выполнена резьба, по крайней мере часть канала корпуса имеет внутреннюю резьбу, при этом режущий инструмент снабжен втулкой, взаимодействующей с упомянутой внутренней резьбой, при этом стержень крепежного винта взаимодействует с внутренней резьбой втулки.

Если необходимо, втулка имеет главный канал, открытый со стороны ее заднего конца, и по крайней мере один вспомогательный канал, отклоняющийся вперед и открытый на периферийную поверхность втулки.

Если необходимо, режущий инструмент выполнен в виде развертки.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг.1 представлен вид в перспективе на развертку в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг.2 представлен вид в перспективе на развертку в разобранном состоянии;

на фиг.3 частично представлен вид сбоку на крепежный винт;

на фиг.4 представлен вид сверху на крепежный винт;

на фиг.5 представлен вид снизу в перспективе на крепежный винт;

на фиг.6 представлен вид сверху в перспективе на режущую головку;

на фиг.7 представлено поперечное сечение режущей головки по линии VII-VII на фиг.6;

на фиг.8 представлен вид сверху на развертку;

на фиг.9 частично представлено поперечное сечение развертки по линии IХ-IХ на фиг.8; и

на фиг.10 представлено поперечное сечение развертки по линии Х-Х на фиг.8.

ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Рассмотрим фиг.1 и 2, показывающие развертку 10 с продольной осью вращения А, определяющей направление вращения R. Развертка 10 содержит крепежный винт 12, режущую головку 14, втулку 16 и корпус 18. В собранном состоянии все эти части имеют общую ось вращения А. Режущая головка 14 предпочтительно изготавливается путем фасонного прессования и спекания карбидного порошка, такого как карбид вольфрама. Крепежный винт 12 и корпус 18 выполнены из конструкционной стали или других твердых материалов. Настоящее изобретение будет описано с отсылками на развертку 10, однако для специалистов понятно, что то же самое может быть отнесено к различным вращающимся режущим инструментам, где требуется установка сменной режущей головки. Кроме того, каждая часть развертки 10 будет описана в соответствующем положении в собранном состоянии по отношению к оси вращения А. Следует отметить, что включенные в описание и формулу изобретения термины, определяющие направление, например: «передний», «задний» и т.д. (и производные от них) использованы только для целей иллюстрации и не предназначены для ограничения объема притязаний, изложенного в формуле изобретения.

Крепежный винт 12 имеет головку 20 и стержень 22. Как может быть видно дополнительно на фиг.3 и 5, головка 20 винта имеет центральную часть 24, три крепежных выступа 26 и базовую часть 28. Центральная часть 24 расположена вдоль оси и имеет цилиндрическую форму, а базовая часть 28 проходит назад от центральной части 24 и имеет периферийную опорную поверхность 30, которая лежит на периферийной поверхности обращенного назад усеченного конуса. Крепежные выступы 26 расположены симметрично вокруг оси вращения А и проходят радиально наружу от центральной части 24. Каждый крепежный выступ 26 имеет обращенную назад поверхность 32, крепежную стенку 34, обращенную в направлении вращения R, и некрепежную стенку 36, обращенную в направлении, противоположном направлению вращения R. Поверхность 32 каждого крепежного выступа 26 лежит на поверхности усеченного конуса опорной поверхности 30. Крепежная стенка 34 и некрепежная стенка 36 расположены радиально с противоположных сторон крепежного выступа 26.

Стержень 22 проходит назад от базовой части 28 и имеет резьбовую часть 38, образованную на его периферийной поверхности вблизи его заднего конца. По технологическим причинам крепежный винт 12 имеет несколько закругленных поверхностей 40, расположенных при соединении крепежного выступа 26 и центральной части 24.

Теперь обратим внимание на фиг.6 и 7. Режущая головка 14 имеет главную часть 42 и вспомогательную часть 44. Главная часть 42 головки на переднем конце имеет обращенную вперед торцовую поверхность 46, обращенную назад кольцевую поверхность 48 на заднем конце и проходящую в осевом направлении периферийную поверхность 50 между ними. Вспомогательная часть 44 головки имеет периферийную вспомогательную поверхность 52, проходящую назад от главной части 42 к обращенной назад вспомогательной поверхности 54. Вспомогательная поверхность 52 лежит на периферийной поверхности усеченного конуса, обращенного вершиной назад.

Шесть канавок 56 и шесть задних поверхностей 58 проходят назад от торцовой поверхности 46 головки к ее кольцевой поверхности 48 вдоль периферийной поверхности 50. Каждая канавка 56 расположена между парой соседних задних поверхностей 58 и включает переднюю поверхность 60, обращенную в направлении вращения R. Пересечение каждой задней поверхности 58 и смежной передней поверхности 60 в направлении вращения R образует режущую кромку 62.

Канал 64 проходит через режущую головку 14 вдоль оси вращения А. Канал 64 имеет расширенную часть 66, суженную часть 68 и коническую часть 70, расположенную между ними. Суженная часть 68 и расширенная часть 66 проходят вдоль оси и имеют цилиндрическую форму, а коническая часть 70 проходит вдоль оси и имеет форму усеченного конуса с обращенной назад вершиной. Суженная часть 68 открыта на вспомогательную поверхность 54 и имеет внутреннюю периферийную первую стенку 72 диаметром D1. Расширенная часть 66 открыта на торцовую поверхность 46 и имеет диаметр больше, чем первый диаметр D1.

На режущей головке 14 образованы шесть симметрично расположенных вокруг оси вращения А радиальных выборок 74, предназначенных для крепления режущей головки 14 к корпусу 18 и обеспечения прохода охлаждающей жидкости к режущим кромкам 62. Каждая радиальная выборка 74 имеет крепежную стенку 76, обращенную противоположно направлению вращения R, и некрепежную стенку 78, обращенную в направлении вращения R. Крепежная и некрепежная стенки 76, 78 проходят радиально и противолежат друг другу. Каждая радиальная выборка 74 соединена с расширенной 66, конической 70 и суженной 68 частями канала 64, открыта на торцовую поверхность 46 и на периферийную поверхность 50 вблизи соответствующей режущей кромки 62. Шесть опорных стенок 80 образованы на периферийной поверхности конической части 70. Каждая опорная стенка 80 расположена между парой соседних радиальных выборок 74.

Теперь рассмотрим фиг.10. Втулка 16 (см. также фиг.2) имеет главную часть 82 и упорную часть 84. Периферийная поверхность 86 главной части 82 проходит вдоль оси и имеет цилиндрическую форму с диаметром DMB. Наружная резьба 88 выполнена на поверхности втулки 86 со стороны ее заднего конца. Резьбовое отверстие 90 проходит вперед вдоль оси вращения А от задней оконечности 92 главной части 82 и открыто на передний конец втулки 16. Упорная часть 84 имеет четыре вытянутых выступа 94, симметрично расположенных вокруг оси вращения А (только три из них ясно видны). Каждый выступ 94 по периферии отделен от двух соседних выступов 94 и проходит назад от главной части 82 втулки к ее упорной поверхности 96. Упорная поверхность 96 лежит на периферийной поверхности усеченного конуса, обращенного вершиной назад вдоль оси вращения А. Втулка 16 имеет главный канал 98, который соединен с тремя вспомогательными каналами 100 (только два вспомогательных канала 100 могут быть видны). Главный канал 98 втулки открыт со стороны заднего конца втулки 16 и проходит вперед вдоль оси вращения А к ее передней оконечности 102. Каждый вспомогательный канал 100 отклоняется вперед и наружу от передней оконечности 102 и открыт на периферийную поверхность 86. Передняя оконечность 102 главного канала 98 расположена сзади по отношению к задней оконечности 92 резьбового отверстия 90.

Корпус 18 имеет на переднем конце обращенную вперед кольцевую поверхность 104 и канал 106, проходящий вдоль оси вращения А. Канал 106 открыт на кольцевую поверхность 104 и имеет посадочную часть 108, главную часть 110, крепежную часть 112 и корневую часть 114. Внутренняя периферийная поверхность 116 посадочной части 108 лежит на периферийной поверхности усеченного конуса, обращенного вершиной назад, и угол при вершине которого несколько меньше, чем угол при вершине главной вспомогательной поверхности 52. Главная часть 110 включает внутреннюю периферийную стенку 118, расположенную вдоль оси и имеющую цилиндрическую форму диаметром DSM, который больше, чем диметр DMB периферийной поверхности главной части втулки. Крепежная часть 112 проходит назад от главной части 110 и имеет проходящую вдоль оси внутреннюю стенку 120 с диаметром, близким к диаметру DMB главной части втулки. На цилиндрической поверхности крепежной части образована внутренняя резьба 122. На заднем конце стенки 120 выполнена упорная поверхность 124, расположенная на периферийной поверхности усеченного конуса, обращенного вершиной назад. Корневая часть 114 канала 106 проходит назад от крепежной части 112 канала 106.

Сборку развертки 10 выполняют путем размещения втулки 16 вперед ее упорной частью 84 в канале 106 корпуса 18 и начального ввинчивания резьбы 88 втулки в резьбу 122 корпуса. Втулка 16 затем вворачивается в резьбу 122 до контакта поверхностей 96 выступов с упорной поверхностью 124 канала 106 корпуса и небольшого их смещения радиально внутрь. Изгиб выступов 94 втулки 16 вызывает их давление на упорную поверхность 124 канала 106 и появление силы трения между ними. Сила трения действует против сил, приводящих к выкручиванию втулки 16 из резьбы 122 корпуса, например при замене режущей головки 14 развертки 10 (как будет описано ниже). В основном процесс сборки втулки 16, описанной выше, необходимо выполнить только один раз. В этом положении главный канал 98 втулки соединен с корневой частью 114 канала 106 корпуса, а вспомогательные каналы 100 втулки соединены с главной частью 100 канала 106 корпуса.

Установка режущей головки 14 на корпус 18 выполняется путем ее размещения на переднем конце корпуса, при этом вспомогательная часть 42 головки входит в установочную часть 108 канала 106 корпуса. В этом положении вставляется крепежный винт 12 вперед резьбовой частью 38 через канал 64 головки в канал 106 корпуса до взаимодействия его резьбовой части 38 с резьбовым отверстием 90 втулки 16. Режущая головка 14 затем поднимается рукой сборщика вперед до размещения в трех радиальных выборках 74 трех крепежных выступов 26 крепежного винта 12, при этом остаются свободными три радиальные выборки 74 (см. фиг.8). Затем режущая головка 14 удерживается вручную вместе с крепежной головкой 20 и поворачивается против направления вращения R до расположения головки 14 вблизи корпуса 18 и невозможности выхода крепежных выступов 26 из радиальных выборок 74, в которых они размещены.

Для закрепления режущей головки на корпусе 18 используется ключ (не показан), имеющий выступы, ответные трем свободным радиальным выборкам 74. С помощью ключа режущая головка 14 поворачивается в направлении против направления вращения R вокруг оси вращения А. Крепежные стенки 76 трех занятых радиальных выборок 74 взаимодействуют с крепежными выступами 34 крепежного винта 12 и поворачивают его против направления вращения R. Крепежный винт 12 вкручивается во втулку 16 до контакта опорной поверхности 30 крепежной головки 20 с опорными стенками 80 режущей головки 14 (см. фиг.9) и перемещает ее вдоль оси назад в направлении к корпусу 18. Вспомогательная часть 44 режущей головки 14 при этом упруго деформирует часть корпуса 18, окружающую установочную часть 108 канала 106 корпуса до контакта вспомогательной поверхности 52 головки и установочной поверхности 116 корпуса и контакта кольцевой поверхности 104 корпуса и кольцевой поверхности 48 головки. В этом положении режущая головка 14 полностью закреплена в развертке 10 и крепежная головка 20 полностью закреплена в канале 64 головки так, что нет части крепежного винта 12, которая выступала бы вперед за торцовую поверхность 46 режущей головки 14 и могла бы препятствовать операции обработки. В собранной теперь развертке 10 шесть проходов 126 (см. фиг.9 и 10) выполнены между опорной поверхностью 30 крепежного винта 12 и шестью радиальными выборками 74. Каждый проход 126 соединен с суженной частью 68 канала 64 головки и проходит радиально наружу при достижении концов соответствующей радиальной выборки 74. Три прохода 126 (см. расположенный слева проход 126 на фиг.9), соответствующие трем радиальным выборкам 74, занятым крепежными выступами 26, проходят радиально наружу вдоль опорной поверхности 30 и поверхности 32 выступа. Оставшиеся три прохода 126 (см. расположенный справа проход 126 на фиг.9) проходят радиально наружу по короткому расстоянию только вдоль опорной поверхности 30.

Чтобы снять режущую головку 14 с развертки 10, ее поворачивают, используя ключ, вокруг оси вращения А в направлении вращения R. Некрепежные стенки 78 занятых радиальных выборок 74 взаимодействуют с некрепежными стенками 36 выступов крепежного винта 12 и поворачивают его в направлении вращения R. Крепежный винт выворачивается из резьбового отверстия 90 втулки 16, которая при этом удерживается на месте силами трения между поверхностями 96 частей 84 выступов и упорной поверхностью 124 канала 106 корпуса.

Проход охлаждающей жидкости через собранную развертку 10 в процессе операции обработки резанием происходит следующим образом. Охлаждающая жидкость попадает в основной канал 98 втулки 16 через корневую часть 114 канала 106 корпуса. Затем она проходит вперед и наружу через три вспомогательных канала 100 втулки 16 в пространство между поверхностью 86 втулки и главной стенкой 118 канала 106 корпуса. Отсюда охлаждающая жидкость проходит вперед через установочную часть 108 канала 106 корпуса в суженную часть 68 канала 64 головки до опорной поверхности 30 крепежного винта 12 и направляется радиально наружу в радиальные выборки 74 вдоль проходов 126. Шесть потоков охлаждающей жидкости, проходящих радиально наружу через шесть проходов 126, достигают шести канавок 56 режущей головки 14 и соответствующих режущих кромок 62. Следует отметить, что на охлаждающую жидкость в дополнение к направлению радиально наружу посредством опорной поверхности 30 (как описано выше) также воздействуют центробежные силы, возникающие в развертке 10 в процессе операции развертывания.

Настоящее изобретение потенциально обеспечивает ряд преимуществ. Силы, действующие на режущую головку против направления вращения могут быть переданы на каждый крепежный выступ через соответствующую радиальную выборку и посредством этого затягивать крепежный винт и закреплять в осевом направлении режущую головку на корпусе. Втулка дает возможность сменной установки крепежного винта в канале корпуса, и вместе с тем направление потока охлаждающей жидкости через переферию, а не через винт сохраняет его прочность. Крепежный винт благодаря этому может быть использован в режущих инструментах меньшего диаметра с ограниченным пространством, в котором требуется внутреннее охлаждение. Охлаждающая жидкость попадает к режущим кромкам через проходы, минуя крепежные выступы, чтобы обеспечить их прочность при закреплении режущей головки на корпусе.

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

Режущий инструмент включает корпус, имеющий проходящий вдоль оси канал, режущую головку, установленную на переднем конце корпуса и включающую проходящий вдоль оси канал, торцовую поверхность на переднем конце и по крайней мере одну радиальную выборку, образованную на торцовой поверхности, и крепежный винт, удерживаемый в канале корпуса, закрепляющий на нем режущую головку и имеющий по крайней мере один крепежный выступ, расположенный поперечно к оси вращения в соответствующей радиальной выборке. По другому варианту режущий инструмент включает корпус, имеющий проходящий вдоль оси канал, режущую головку, установленную на переднем конце корпуса и включающую проходящий вдоль оси канал, и крепежный винт, проходящий вдоль оси через канал режущей головки и удерживаемый в канале корпуса. При этом по крайней мере один проход для подачи охлаждающей жидкости образован между крепежным винтом и режущей головкой. Технический результат: повышение прочности режущего инструмента малого диаметра. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Вращающийся режущий инструмент с продольной осью вращения, включающий корпус, имеющий проходящий вдоль оси канал, режущую головку, установленную на переднем конце корпуса и включающую проходящий вдоль оси канал, торцовую поверхность на переднем конце и по крайней мере одну радиальную выборку, образованную на торцовой поверхности, и крепежный винт, удерживаемый в канале корпуса, закрепляющий на нем режущую головку и имеющий по крайней мере один крепежный выступ, расположенный поперечно к оси вращения в соответствующей радиальной выборке.

2. Вращающийся режущий инструмент по п.1, в котором выполнен по крайней мере один проход для подачи охлаждающей жидкости, расположенный между крепежным винтом и режущей головкой.

3. Вращающийся режущий инструмент по п.2, в котором упомянутый по крайней мере один проход расположен радиально.

4. Вращающийся режущий инструмент по п.2, в котором упомянутый по крайней мере один проход образован в по крайней мере одной радиальной выборке.

5. Вращающийся режущий инструмент по п.1, в котором режущая головка имеет множество режущих кромок на ее периферийной поверхности и по крайней мере одну радиальную выборку, соединенную с ее каналом и открытую на периферийную поверхность вблизи соответствующей режущей кромки.

6. Вращающийся режущий инструмент по п.1, в котором крепежный винт закреплен в канале корпуса посредством установленной в нем резьбовой втулки.

7. Вращающийся режущий инструмент по п.6, в котором крепежный винт имеет проходящий вдоль оси стержень с резьбовой частью, предназначенной для взаимодействия с резьбовой втулкой, а по крайней мере часть канала корпуса имеет внутреннюю резьбу.

8. Вращающийся режущий инструмент по п.7, в котором резьбовая втулка имеет главный канал, открытый со стороны ее заднего конца, и по крайней мере один вспомогательный канал, отклоняющийся вперед и открытый на ее периферийную поверхность.

9. Вращающийся режущий инструмент по п.1, который выполнен в виде развертки.

10. Вращающийся режущий инструмент с продольной осью вращения, включающий корпус, имеющий проходящий вдоль оси канал, режущую головку, установленную на переднем конце корпуса и включающую проходящий вдоль оси канал, и крепежный винт, проходящий вдоль оси через канал режущей головки и удерживаемый в канале корпуса, при этом по крайней мере один проход для подачи охлаждающей жидкости образован между крепежным винтом и режущей головкой.

11. Вращающийся режущий инструмент по п.10, в котором упомянутый по крайней мере один проход расположен радиально.

12. Вращающийся режущий инструмент по п.11, в котором режущая головка имеет торцовую поверхность, по крайней мере одну радиальную выборку, открытую на торцовую поверхность, и по крайней мере один проход, образованный между крепежным винтом и по крайней мере одной радиальной выборкой.

13. Вращающийся режущий инструмент по п.12, в котором режущая головка имеет множество режущих кромок на ее периферийной поверхности, по крайней мере одна радиальная выборка соединена с каналом головки и открыта на периферийную поверхность вблизи соответствующей режущей кромки.

14. Вращающийся режущий инструмент по п.10, в котором крепежный винт закреплен в канале корпуса посредством установленной в нем резьбовой втулки.

15. Вращающийся режущий инструмент по п.14, в котором крепежный винт имеет проходящий вдоль оси стержень с резьбовой частью, предназначенной для взаимодействия с резьбовой втулкой, а по крайней мере часть канала корпуса имеет внутреннюю резьбу для взаимодействия с резьбовой втулкой.

16. Вращающийся режущий инструмент по п.15, в котором резьбовая втулка имеет главный канал, открытый со стороны ее заднего конца, и по крайней мере один вспомогательный канал, отклоняющийся вперед и открытый на ее периферийную поверхность.

17. Вращающийся режущий инструмент по п.10, который выполнен в виде развертки.