РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ Российский патент 2011 года по МПК B23B27/08 

Уровень техники

Настоящее изобретение относится к режущим инструментам, имеющим режущие пластины, которые с возможностью раскрепления закреплены на корпусе инструмента.

В таких режущих инструментах режущие пластины могут контактировать с корпусом в нескольких опорных участках. Со стороны этих опорных участков на режущую пластину в процессе операции обработки резанием действуют силы реакции. Эти силы реакции могут быть использованы для лучшего закрепления режущей пластины в корпусе.

Сущность изобретения

Приведенный вариант и его аспекты описаны и иллюстрированы в связи с системами, инструментами и способами, которые приведены в качестве примера и не предназначены для ограничения объема притязаний.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предложена режущая пластина, имеющая ось (В) и пятикратную поворотную симметрию относительно нее. Режущая пластина имеет две идентичные противолежащие торцовые поверхности, цилиндрическое сквозное отверстие, проходящее вдоль оси пластины (В) и соединяющее две идентичные противолежащие торцовые поверхности, и периферийную боковую поверхность, расположенную между торцовыми поверхностями и включающую пять идентичных сегментов. Каждый сегмент проходит между торцовыми поверхностями и расположен между двумя смежными сегментами; каждый сегмент имеет режущую часть, расположенную между передней стенкой, расположенной на передней поверхности, и задней стенкой, расположенной на задней поверхности; задняя поверхность одного сегмента и смежная передняя поверхность смежного сегмента сопрягаются в углу, который образует радиально внутреннюю часть периферийной боковой поверхности; и задняя поверхность одного сегмента и смежная передняя поверхность смежного сегмента расходятся наружу от угла в направлении от оси пластины (В).

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложен режущий инструмент, содержащий режущую пластину описанного выше типа, закрепленную на корпусе инструмента. Корпус имеет переднюю крепежную часть и заднюю часть. Передняя крепежная часть имеет базовую и крепежную поверхности, крепежная поверхность включает первую опору, вторую опору и третью опору, которая проходит поперечно к базовой поверхности. По крайней мере часть первой опоры контактирует с по крайней мере частью задней стенки первого сегмента режущей пластины; по крайней мере часть второй опоры контактирует с по крайней мере частью передней стенки второго сегмента режущей пластины, второй сегмент является смежным по отношению к первому сегменту; по крайней мере часть третьей опоры контактирует с по крайней мере частью задней стенки третьего сегмента режущей пластины, третий сегмент является смежным по отношению ко второму сегменту; и задняя стенка третьего сегмента режущей пластины обращена в основном вверх.

В соответствии с еще одним аспектом предложен режущий инструмент, включающий режущую пластину и корпус; режущая пластина имеет первую стенку, вторую стенку, третью стенку и по крайней мере одну режущую часть; по крайней мере одна режущая часть включает режущую кромку, расположенную между передней поверхностью и задней поверхностью; передняя поверхность проходит назад от режущей кромки, а задняя поверхность проходит вниз от режущей кромки и от передней поверхности. Следовательно, силы резания, действующие на по крайней мере одну режущую часть в процессе операции обработки резанием направлены в основном в направлении к передней поверхности и вниз.

Корпус имеет переднюю крепежную часть и заднюю часть; крепежная часть включает первую опору, вторую опору и третью опору; по крайней мере часть первой опоры контактирует с по крайней мере частью первой стенки вдоль первого опорного участка, по крайней мере часть второй опоры контактирует с по крайней мере частью второй стенки вдоль второго опорного участка и по крайней мере часть третьей опоры контактирует по крайней мере с частью третьей стенки вдоль третьего опорного участка, при этом первый и второй опорные участки расходятся вниз, а второй и третий опорные участки расходятся назад.

Первая, вторая и третья опоры корпуса реагируют на режущую силу, воздействующую на по крайней мере одну режущую часть посредством приложения силы реакции к режущей пластине в направлениях, перпендикулярных первому, второму и третьему опорным участкам соответственно. Следовательно, расходящиеся назад второй и третий опорные участки прикладывают сходящиеся силы реакции по отношению к корпусу и от по крайней мере одной режущей части, что способствует закреплению режущей пластины в корпусе.

Приведенный выше вариант обеспечивает также преимущества, связанные с тем, что крепежная часть является жестким неупругим телом, которое в основном не деформируется под действием усилий и, следовательно, может обеспечить большие силы реакций, приложенные к режущей пластине со стороны первого, второго и третьего опорных участков.

В дополнение к аспектам и варианту, описанным выше, другие аспекты и варианты будут разъяснены путем отсылки к приложенным рисункам и изучения следующих за ними детальных описаний.

Краткое описание рисунков

Типовые варианты иллюстрированы на приложенных рисунках. Предполагается, что представленные варианты и фигуры предназначены для целей иллюстрации, а не ограничения. Однако описание как организации, так и способов обработки вместе с их задачами, особенностями, преимуществами может быть понятно наилучшим образом путем отсылки последующего детального описания к приложенным рисункам, на которых:

на фиг.1 представлен вид в перспективе на режущий инструмент в соответствии с настоящим изобретением, показывающий режущую пластину, закрепленную на корпусе;

на фиг.2 представлен вид в перспективе на режущую пластину;

на фиг.3 представлен вид сбоку на режущую пластину;

на фиг.4 представлен вид в перспективе на корпус;

на фиг.5 представлен вид сбоку на корпус;

на фиг.6 представлен вид сбоку на режущий инструмент, показывающий режущую пластину, расположенную в корпусе; и

на фиг.7 представлен вид сбоку на режущий инструмент, показывающий режущую пластину, закрепленную в корпусе.

Следует отметить, что для простоты и ясности иллюстрации элементы, показанные на чертежах, не обязательно изображены в соответствующем масштабе. Например, размеры некоторых элементов для ясности могут быть увеличены относительно других элементов. Кроме того, в соответствующих случаях номера позиций на рисунках могут повторяться для одинаковых элементов.

Детальное описание

Вначале обратим внимание на фиг.1, показывающую правый режущий инструмент 10 с продольной осью А, определяющей направление спереди назад. Режущий инструмент 10, который может быть использован для операций прорезания канавок, отрезки и токарных операций, содержит режущую пластину 12, расположенную на переднем конце корпуса 14. Одна и та же режущая пластина 12 может быть использована как для правосторонних, так и для левосторонних операций обработки резанием и может быть частью правого режущего инструмента 10 (фиг.1) или левого режущего инструмента (не показан). Дальнейшее описание будет относиться к правому режущему инструменту 10, а также к режущей пластине 12 и корпусу 14, поскольку они содержатся в правом режущем инструменте 10, но может также относиться к левому режущему инструменту.

Режущая пластина 12 может быть выполнена путем прессования и/или спекания из карбидных порошков, таких как карбид вольфрама, или любых других подходящих материалов, таких как керамические материалы или им подобные, описанным в «World Directory and Handbook of Hardmetals», 5-e издание, опубликованное «International Carbide Data», приведенном здесь в качестве ссылки. Однако режущая пластина 12 может быть также изготовлена путем инжекционного прессования. Корпус 14 может быть выполнен из конструкционной стали или других твердых материалов. Представленный вариант будет описан по отношению к невращающемуся режущему инструменту, однако для специалиста в данной области техники будет понятно, что он может быть также применен для вращающихся режущих инструментов, на которых режущая пластина закреплена с возможностью раскрепления. Следует отметить, что использованные в описании и формуле изобретения термины, обозначающие направление, такие как «вперед», «назад», «вверх», «вниз» и им подобные (и производные от них), приведены только в целях иллюстрации и не предназначены для ограничения объема притязаний, содержащегося в формуле изобретения. Кроме того, следует отметить, что термины «вниз», «внизу», «ниже» (и производные от них) определяют идентичные направления.

Теперь обратим внимание на фиг.2. Режущая пластина 12 имеет ось В, две идентичные противолежащие торцовые поверхности 16 (только одна из них видна на фиг.2) и периферийную боковую поверхность 18, которая расположена между торцовыми поверхностями 16. Каждая торцовая поверхность 16 имеет плоскую опорную поверхность 20 (одна из их видна на фиг.2), которая расположена перпендикулярно к оси В и выступает в осевом направлении над торцовой поверхностью 16. Цилиндрическое отверстие 22 режущей пластины 12 проходит вдоль оси В и открыто на каждую опорную поверхность 20. Режущая пластина 12 имеет пятикратную поворотную симметрию относительно оси В, на которой определены позитивное направление Р и противолежащее негативное направление N.

Теперь дополнительно рассмотрим фиг.3, на которой показан вид сбоку на режущую пластину. Боковая поверхность 18 разделена на пять идентичных сегментов 24 (а-е). Каждый сегмент 24 проходит между торцовыми поверхностями 16 и расположен между парой смежных сегментов 24, которые сопрягаются в закругленных углах 33, образующих радиально внутренние части периферийной боковой поверхности 18. Например, сегмент 24а расположен между сегментами 24b и 24е. Каждый сегмент 24 (а-е) имеет режущую часть 26 (а-е) соответственно, которая расположена между плоской передней стенкой 28 (а-е) соответственно и плоской задней стенкой 30 (а-е) соответственно. Каждая передняя стенка 28 (а-е) обращена в позитивном направлении Р и расположена вблизи позитивного конца сегмента 24 (а-е). Каждая задняя стенка 30 (а-е) обращена в негативном направлении N и расположена вблизи негативного конца сегмента 24. Каждая режущая часть 26 (см., например, фиг.2) имеет режущую кромку 32, которая расположена между передней поверхностью 34 и задней поверхностью 36. Каждая режущая кромка 32 проходит между торцовыми поверхностями 16, передняя поверхность 34 в основном обращена в позитивном направлении Р. Каждая задняя стенка 30 расположена на воображаемой задней поверхности 31, а каждая передняя стенка 28 расположена на воображаемой передней поверхности 29 (обозначены только одна воображаемая задняя поверхность 31 и одна воображаемая передняя поверхность 29). Передняя поверхность 29 одного сегмента и задняя поверхность 31 смежного сегмента сопрягаются в одном из углов 33 (а-е), которые являются радиально внутренними частями периферийной поверхности 18 режущей пластины. От угла 33 (а-е) задняя и передняя поверхности 31, 29 смежных сегментов 24 расходятся наружу в направлении от оси В.

Теперь обратим внимание на фиг.4 и 5, на которых показаны вид в перспективе и вид сбоку на корпус соответственно. Корпус 14 имеет переднюю поверхность 38 и пару противолежащих параллельных боковых поверхностей, включающую первую боковую поверхность 40 и вторую боковую поверхность 42 (только первая боковая поверхность 40 может быть видна). Первая и вторая боковые поверхности 40, 42 проходят вдоль оси инструмента А, а передняя поверхность 38 расположена на переднем конце корпуса 14. Корпус 14 содержит также переднюю крепежную часть 44 и заднюю часть 46. Крепежная часть 44 имеет базовую поверхность 48, резьбовое отверстие 50 и крепежную поверхность 52. Базовая поверхность 48 параллельна первой и второй боковым поверхностям 40 и 42, а отверстие 50, которое образовано в крепежной части 44, проходит вдоль оси Н корпуса и открыто на базовую поверхность 48. Ось корпуса Н расположена перпендикулярно к его оси А, а крепежная поверхность 52 проходит вверх от базовой поверхности 48 вдоль оси Н к первой боковой поверхности 40.

Базовая поверхность 48 и крепежная поверхность 52 ограничивают гнездо 54, которое открыто на переднюю поверхность 38 на переднем конце корпуса 14 и на первую боковую поверхность 40. Крепежная часть 44 имеет нижний выступ 56 и верхний выступ 58. Нижний выступ 56 имеет ножку 60, от которой он выступает в основном вверх и слегка вперед и назад в гнездо 54 вдоль нижней опорной части 62 крепежной поверхности 52. Ось G выступа, имеющая направление X, которое определено ниже, расположена вблизи ножки 60 нижнего выступа 56. Ось G выступа параллельна оси корпуса Н и расположена в основном ниже оси Н. Верхний выступ 58 выступает вперед в гнездо 54 вдоль верхней опорной части 64 крепежной поверхности 52.

Крепежная поверхность 52 имеет переднюю первую опору 66 и заднюю вторую опору 68 на ее нижней опорной части 62. Направление Х оси выступа G в основном проходит от второй опоры 68 вдоль нижней опорной части 62 к первой опоре 66. Обращенная в основном вниз третья опора 70 крепежной поверхности 52 расположена на верхней опорной части 64. Первая опора 66 расположена на воображаемой первой поверхности 67 (фиг.5), вторая опора 68 расположена на воображаемой второй поверхности 69 (фиг.5), а третья опора 70 расположена на воображаемой третьей поверхности 71 (фиг.5). Воображаемые первая и вторая поверхности 67, 69 расходятся вниз в направлении от третьей опоры 70, а воображаемые вторая и третья поверхности 69, 71 расходятся назад.

Теперь обратим внимание на фиг.6, чтобы показать начальное собранное положение режущего инструмента 10. Режущая пластина 12 размещена в гнезде 54 таким образом, что одна из ее опорных поверхностей 20 (не показана) обращена в основном к базовой поверхности 48 (которая может быть видна на фиг.4 и 5) корпуса 14, а один из ее сегментов 24 (как видно на фиг.3) является рабочим сегментом 25, который имеет рабочую режущую часть 27, расположенную на переднем конце режущего инструмента 10. На рабочей режущей части 27 передняя поверхность 34 обращена вверх и проходит назад от режущей кромки 32, а задняя поверхность 36 проходит вниз от режущей кромки 32 и от передней поверхности 34.

В режущем инструменте 10 сегмент, смежный с рабочим сегментом 25, в позитивном направлении Р будет обозначен как сегмент S1, а остающиеся три сегмента, следующие в позитивном направлении Р, будут соответственно обозначены как сегменты S2, S3 и S4. Задняя стенка 30 сегмента S2, передняя стенка 28 сегмента S3 и задняя стенка 30 сегмента S4 будут соответственно обозначены как третья стенка 76, вторая стенка 74 и первая стенка 72.

Первая, вторая и третья стенки 72, 74, 76 режущей пластины 12 соответственно обращены к первой, второй и третьей опорам 66, 68, 70 корпуса 14 в начальном собранном положении режущего инструмента 10. Первая и вторая опоры 66, 68 расходятся вниз, а вторая и третья опоры 68, 70 расходятся назад. Кроме того, в начальном собранном положении режущего инструмента 10 отверстие 50 (не показано) корпуса 14 расположено эксцентрично по отношению к отверстию 22 режущей пластины 12. Эксцентриситет выполнен таким, что ось корпуса Н расположена спереди и снизу по отношению к оси В пластины. Воображаемая плоскость I, которая включает оси Н, В, проходит спереди от оси G выступа, т.е. часть плоскости I расположена спереди по отношению к оси G выступа.

Рассмотрим теперь дополнительно фиг.7, показывающую окончательно собранное положение режущего инструмента 10. Чтобы закрепить режущую пластину 12 на корпусе 14, крепежный элемент в виде винта 78 режущего инструмента 10 размещается через отверстие 22 и ввинчивается в отверстие 50 (которое может быть видно на фиг.4 и 5). Вследствие эксцентриситета отверстия 22 и отверстия 50 при ввинчивании винта 78 в отверстие 50 возникает сдвигающая сила F_B, приложенная к режущей пластине 12 в направлении от оси пластины В через ось корпуса Н вдоль плоскости I. Сдвигающая сила F_B вначале перемещает режущую пластину 12 в промежуточное собранное положение, в котором режущая пластина контактирует соответственно с первой и второй опорами нижней опорной части 62 первой стенкой 72 и второй стенкой 74. Дальнейшее ввинчивание винта 78 в отверстие 50 прикладывает дополнительное сдвигающее усилие ФВ, которое смещает режущую пластину вперед и вниз и посредством этого образует нагружающий момент, который воздействует на режущую пластину 12, чтобы повернуть ее вокруг оси G выступа в направлении Х до контакта третьей стенки 76 режущей пластины 12 с верхней опорной частью 64.

В окончательно собранном положении режущего инструмента 10 часть первой стенки 72 контактирует и опирается на часть первой опоры 66 вдоль первого опорного участка 80, часть второй стенки 74 контактирует и опирается на часть второй опоры 68 вдоль второго опорного участка 82, а часть третьей стенки 76 контактирует и опирается на часть третьей опоры 70 вдоль третьего опорного участка 84. Первая 66, вторая 68 и третья 70 опоры являются опорными поверхностями между крепежной поверхностью 52 передней крепежной части 44 и периферийной боковой поверхностью 18 режущей пластины 12.

В соответствии с изложенным со стороны корпуса 14 к режущей пластине 12 приложена первая сила реакции R1 в направлении, перпендикулярном первому опорному участку 80, вторая сила реакции R2 в направлении, перпендикулярном второму опорному участку 82, и третья сила реакции R3 в направлении, перпендикулярном третьему опорному участку 84. Вторая и третья силы реакции R2, R3 сходятся к точке позади оси В в направлении к части 46 корпуса и, следовательно, способствуют удерживанию режущей пластины 12 в крепежной части 44.

Следует отметить, что в окончательно закрепленном положении режущего инструмента 10 образуется зазор 59 между режущей пластиной 12 и передней частью верхнего выступа 58, расположенной на его переднем конце и обращенной вперед.

В процессе операции обработки резанием рабочая режущая часть 27 нагружена, например, в основном направленной вниз силой резания F_C, расположенной в воображаемой рабочей плоскости О, которая предпочтительно проходит спереди по отношению к оси G выступа в направлении вперед, т.е. часть рабочей плоскости О расположена спереди по отношению к оси G выступа. Следовательно, сила резания F_C предпочтительно дополнительно поджимает режущую пластину 12 к нижней опорной части 62 и создает нагружающий момент, стремящийся повернуть режущую пластину вокруг оси G выступа в направлении Х и посредством этого дополнительно поджимающий ее к верхней опорной части 64. Сила резания F_C, следовательно, предпочтительно увеличивает, например, вторую и третью силы реакции R2, R3, которые способствуют удержанию режущей пластины 12 в крепежной части 44 в процессе операции обработки резанием.

Сдвигающая сила F_B и предпочтительно так же, как сила резания F_C, воспринимаются образованием первого, второго и третьего опорных участков 80, 82, 84. Другими словами, сдвигающая сила F_B перемещает режущую пластину к ее положению в режущем инструменте в процессе операции обработки резанием. Следовательно, сдвигающая сила F_B может рассматриваться как предварительно нагружающая сила, стабилизирующая положение рабочей режущей части 27 в режущем инструменте 10 в процессе операции обработки резанием. Это в свою очередь увеличивает точность обработки.

Для того чтобы противостоять силе резания F_C, действующей на режущую пластину в процессе операции обработки резанием, и обеспечить первую, вторую и третью силы реакции R1, R2, R3, крепежная часть может иметь единую монолитную жесткую и неупругую конструкцию. Это означает, что верхний выступ 58 и нижний выступ 56 могут быть выполнены в виде единой неупругой части крепежной части 44.

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

Режущий инструмент содержит режущую пластину и корпус. Режущая пластина - периферийную боковую поверхность, включающую первую стенку, вторую стенку, третью стенку и по крайней мере одну рабочую режущую часть. Корпус включает переднюю крепежную часть и заднюю часть. Передняя крепежная часть включает базовую поверхность и крепежную поверхность, включающую первую опору, вторую опору и третью опору, расположенные поперечно к базовой поверхности. По крайней мере часть первой опоры контактирует с по крайней мере частью первой стенки вдоль первого опорного участка, по крайней мере часть второй опоры контактирует с по крайней мере частью второй стенки вдоль второго опорного участка и по крайней мере часть третьей опоры контактирует с по крайней мере частью третьей стенки вдоль третьего опорного участка, причем первый и второй опорные участки расходятся вниз. Для лучшего закрепления режущей пластины в корпусе второй и третий опорные участки расходятся в направлении назад, а третья стенка обращена в основном вверх. 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Режущий инструмент (10), имеющий ось (А), определяющую направление спереди назад, и содержащий режущую пластину (12) и корпус (14), при этом режущая пластина (12) имеет ось (В) и периферийную боковую поверхность (18), включающую первую стенку (72), вторую стенку (74), третью стенку (76) и по крайней мере одну рабочую режущую часть (27), а корпус (14) включает переднюю крепежную часть (44) и заднюю часть (46), при этом передняя крепежная часть включает базовую поверхность (48) и крепежную поверхность (52), включающую первую опору (66), вторую опору (68) и третью опору (70), расположенные поперечно к базовой поверхности (48), причем по крайней мере часть первой опоры (66) контактирует с по крайней мере частью первой стенки (72) вдоль первого опорного участка (80), по крайней мере часть второй опоры (68) контактирует с по крайней мере частью второй стенки (74) вдоль второго опорного участка (82) и по крайней мере часть третьей опоры (70) контактирует с по крайней мере частью третьей стенки (76) вдоль третьего опорного участка (84), при этом первый и второй опорные участки (80, 82) расходятся вниз, отличающийся тем, что второй и третий опорные участки (82, 84) расходятся в направлении назад, а третья стенка (76) обращена в основном вверх.

2. Режущий инструмент (10) по п.1, отличающийся тем, что по крайней мере одна рабочая режущая часть (27) включает режущую кромку (32), расположенную между передней поверхностью (34) и задней поверхностью (36), при этом передняя поверхность (34) проходит назад от режущей кромки (32), а задняя поверхность (36) проходит вниз от режущей кромки (32) и от передней поверхности (34).

3. Режущий инструмент (10) по п.1, отличающийся тем, что крепежная часть (44) выполнена жесткой и неупругой.

4. Режущий инструмент (10) по п.1, отличающийся тем, что крепежная часть дополнительно включает отверстие (50), образованное на базовой поверхности (48), проходящее вдоль оси (Н) корпуса и открытое на базовую поверхность (48), при этом режущая пластина включает противолежащие торцовые поверхности (16), периферийную боковую поверхность (18), расположенную между торцовыми поверхностями (16), и отверстие (22), проходящее вдоль ее оси (В) между торцовыми поверхностями (16), при этом режущий инструмент (10) снабжен крепежным элементом (78), расположенным в отверстиях (22) и (50).

5. Режущий инструмент (10) по п.1, отличающийся тем, что периферийная боковая поверхность (18) режущей пластины включает пять идентичных сегментов (24 а-е), при этом каждый сегмент расположен между торцовыми поверхностями (16) и между парой смежных сегментов, каждый сегмент (24 а-е) имеет режущую часть (26 а-е), расположенную между передней стенкой (28 а-е) на передней поверхности (29) сегмента и задней стенкой (30 а-е), расположенной на задней поверхности (31) сегмента.

6. Режущий инструмент (10) по п.5, отличающийся тем, что передняя поверхность (29) и задняя поверхность (31) относятся к смежным сегментам, сопрягающимся в углу (33), образующем радиально внутреннюю часть периферийной боковой поверхности (18), при этом передняя поверхность (29) и задняя поверхность (31), относящиеся к смежным сегментам, расходятся наружу от угла (33) в направлении от оси (В) режущей пластины.

7. Режущий инструмент (10) по п.6, отличающийся тем, что передняя стенка (72) выполнена в виде задней стенки (30е) первого сегмента (24е), вторая стенка (74) выполнена в виде передней стенки (28d) второго сегмента (24d), смежного с первым сегментом (24е), а третья стенка (76) выполнена в виде задней стенки (30с) третьего сегмента (24с), смежного со вторым сегментом (24d).