ВРАЩАТЕЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ, В ЧАСТНОСТИ СВЕРЛИЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ Российский патент 2013 года по МПК B23B51/02 

Изобретение относится к вращательному режущему инструменту в частности, к сверлильному инструменту, содержащему приемную часть и переднюю часть, которые проходят вдоль центральной оси и разъемно соединены друг с другом поводковым соединением.

Такой режущий инструмент, выполненный как сверлильный инструмент, описан в WO 2007/107294 A1. Этот сверлильный инструмент представляет собой режущий инструмент модульной конструкции, который имеет сменную головку инструмента, которая может разъемно присоединяться к имеющему стружечные канавки телу сверлильного инструмента поводковым соединением. Поводковое соединение в этом случае содержит поводковую перемычку, расположенную на нижней стороне сверлильной головки и проходящую перпендикулярно продольной оси. Указанная поводковая перемычка вставляется в приемный карман, соответствующий по форме поводковой перемычке, тела сверлильного инструмента. Приемный карман в этом случае охватывает поводковую перемычку по всей окружности.

Поводковое соединение служит для передачи крутящего момента между двумя частями инструмента. В таких поводковых соединениях часто имеет место противоречие между как можно более жесткой поводковой перемычкой для передачи крутящего момента и как можно меньшим ослаблением тела сверлильного инструмента.

Инструмент согласно ограничительной части пункта 1 известен из патента США-А-2 259611. Недостатком в этом случае является высокая требуемая размерная и геометрическая точность соединительных пар, которая требуется для успешного функционирования инструмента.

Задачей изобретения является создание инструмента, упомянутого вначале рода, имеющего усовершенствованное поводковое соединение, которое предназначено для передачи высоких крутящих моментов и в то же время вызывает лишь небольшое ослабление приемной части, чтобы, таким образом, обеспечить устойчивый обратный ход инструмента.

Эта задача в соответствии с изобретением решается инструментом, имеющим признаки согласно пункту 1 формулы изобретения. Предлагаемый инструмент представляет собой вращательный инструмент для обработки заготовки резанием. Предлагаемый инструмент имеет многокомпонентную, в частности, двухкомпонентную конструкцию и содержит приемную часть и переднюю часть. В случае сверлильного инструмента приемной частью является тело сверлильного инструмента, а передней частью - сверлильная головка. В случае фрезерного инструмента приемной частью был бы хвостовик фрезы, а передней частью - фрезерная головка. Эти две части, проходящие вдоль центральной оси (аксиальное направление), разъемно соединены друг с другом поводковым соединением. Последнее имеет две соединительные пары, отдельные друг от друга и расположенные эксцентрично относительно центральной оси. Каждая из соединительных пар в этом случае образована двумя входящими друг в друга с зацеплением соединительными элементами, а именно: с одной стороны, поводковым пальцем и, с другой стороны, приемным карманом, полностью охватывающим указанный поводковый палец. Соединительные элементы служат, во-первых, для передачи крутящих усилий между этими двумя частями. Во-вторых, эти два соединительных элемента служат также для ориентации этих двух частей соосно между собой; т.е., эти две части соединительными элементами центрируются относительно друг друга и относительно центральной оси. С учетом этой двойной функции соединительные элементы имеют асимметричное выполнение и при увеличении расстояния от центральной оси расширяются - если смотреть в плоскости, перпендикулярной центральной оси. Благодаря асимметричной конфигурации достигается автоматическое центрирование этих двух частей, в частности, когда эти две части собраны вместе. В то же время, с расширением по мере увеличения радиального расстояния от центральной оси поводковое соединение выполнено особенно мощным в радиально наружных зонах, благодаря чему могут передаваться большие крутящие усилия.

Выражение «асимметричная конфигурация» соединительных элементов означает в данном случае, в частности, тот факт, что указанные соединительные элементы имеют поперечное сечение, которое ориентировано перпендикулярно центральной оси и не имеет симметрии ни относительно оси вращения, ни относительно плоскости.

Особое преимущество этой конфигурации заключается в том, что две соединительные пары отделены одна от другой, и каждая расположена эксцентрично относительно центральной оси. Поэтому в зоне самой центральной оси за счет поводкового соединения ни приемная часть, ни передняя часть не изменяются. Эти две части предпочтительно плоско прилегают друг к другу в зоне центральной оси не входя с зацеплением друг в друга в этой зоне. Таким образом, отдельные соединительные пары смещены в радиально внешнюю зону. Как следствие этому, сердцевина инструмента поводковым соединением не затрагивается.

Что касается необходимого самоцентрирования двух частей инструмента относительно друг друга, два соединительных элемента имеют для сборки зазор между ними, а также отличающиеся геометрии поперечного сечения, за счет чего между двумя соединительными элементами, вставленными один в другой, возможно небольшое относительное вращение. При этом относительном вращении соединительные элементы зажимаются один в другом. В этом случае изогнутые наружные поверхности прилегания предпочтительно упираются друг в друга. Поскольку два соединительных элемента опираются друг на друга в радиальном направлении наружными поверхностями прилегания, благодаря этому составляющая силы, направленная радиально внутрь, прикладывается к соответствующему поводковому пальцу. Поскольку это действие осуществляется в каждой соединительной паре, это приводит к необходимому автоматическому центрированию двух частей инструмента.

Результаты исследований показали, что такое конструктивное выполнение, имеющее две эксцентрические соединительные пары отдельно друг от друга, по сравнению с конструктивным выполнением, описанным в документе WO 2007/107294 A1, приводит к снижению напряжений в теле сверлильного инструмента, то есть, в приемной части. Нагрузка приемной части - при такой же или лучшей передаче крутящего момента - снижается примерно на 20%. Кроме того, за счет разнесенного расположения свободна центральная зона, в которой теперь без каких-либо проблем можно выполнять отверстия для смазочно-охлаждающей жидкости, зажимных винтов и т.п. Кроме того, увеличенное свободное пространство вокруг центральной оси обеспечивает более высокую гибкость проектирования в части конструктивного выполнения, в частности, стружечных канавок. Последние теперь можно намного приблизить к центральной оси.

В соответствии с целесообразным конструктивным выполнением, поводковый палец в этом случае выполнен как призма. Таким же образом приемный карман также выполнен как призматическое гнездо, согласованное с формой поводковых пальцев.

Выражение «выполнен как призма» означает, что эти два соединительных элемента каждый имеют приблизительно многоугольную площадь основания с боковыми стенками, предпочтительно проходящими параллельно центральной оси. В частности, площадь основания имеет 4 угловые зоны. Предпочтительно, угловые зоны в этом случае выполнены закругленными. Кроме того, соединение между отдельными угловыми зонами тоже не обязательно должно проходить прямолинейно.

Особое преимущество этой призматической конфигурации заключается в том, что соседние боковые стенки служат для автоматической фиксации или, соответственно, центрирования этих двух частей. Для максимально надежной конструкции протяженность соответствующего поводкового пальца в этом случае в радиальном направлении должна быть предпочтительно более 50% радиуса инструмента. Эти два соединительных элемента выполнены по отношению друг к другу предпочтительно симметричными относительно оси вращения, т.е. относительно центральной оси. Поэтому в предпочтительном конструктивном выполнении, имеющем две соединительные пары, соединительные элементы выполнены симметричными в относительно центральной оси при повороте на угол 180°. Альтернативно, в принципе, возможно выполнить соединительные элементы и асимметричными.

В соответствии с одним целесообразным конструктивным выполнением, каждый соединительный элемент содержит радиально наружные поверхности прилегания, в частности, изогнутые наружные поверхности прилегания, и дополнительные поводковые поверхности. В случае нагрузки, то есть, во время передачи крутящего момента, наружные поверхности прилегания и поводковые поверхности двух соединительных элементов, вставленных один в другой, прижимаются друг к другу. Наружные поверхности прилегания и поводковые поверхности в этом случае отделены. Предпочтительно, они образуют соседние боковые стороны призмы, посредством которых осуществляется самоцентрирование.

Поводковые поверхности в этом случае предпочтительно ориентированы по существу в радиальном направлении для обеспечения максимально возможной оптимальной передачи крутящего усилия. Выражение «ориентированы по существу в радиальном направлении» означает в данном случае, в частности, что поводковые поверхности ориентированы под углом не более +/-20°, предпочтительно, +/-10°, относительно радиального направления.

Предпочтительно, приемный карман имеет наружную перемычку, которая содержит наружную поверхность прилегания и расширяется в направлении той области наружной поверхности прилегания, которая нагружена в случае нагрузки. В этом случае наружная перемычка своей наружной стороной в то же время образует наружную сторону инструмента. При этом наружная поверхность прилегания, проходящая по существу концентрически с наружной боковой поверхностью инструмента, отклоняется, в соответствии с предпочтительным конструктивным выполнением, от концентрического расположения, и при этом ширина зоны стенки увеличивается в сторону нагруженных областей.

Приемный карман предпочтительно содержит по меньшей мере одну подобную перемычке упругую зону стенки. Последняя является достаточно тонкой и поэтому упругой, так что в случае нагрузки, когда возникают крутящие усилия, может происходить упругая деформация этой зоны стенки, и, следовательно, между упругой зоной стенки и относящейся к ней частью поверхности поводкового пальца образуется контакт по поверхности. За счет этого конструктивного выполнения осуществляется автоматическая компенсация допусков между двумя контактными поверхностями между поводковым пальцем и приемным карманом, чтобы добиться требуемой плоской поверхности прилегания для передачи крутящего момента. Эти неточности допусков вызваны, например, неточностями размеров при изготовлении приемного кармана и/или поводкового пальца. В этом случае следует учитывать, что приемная часть (тело сверлильного инструмента) рассчитана на много передних частей (головок сверлильного инструмента), являющихся изнашивающимися деталями.

Как правило, зоны стенки приемного кармана, которые окружают поводковый палец, представляют собой перемычкоподобную конструкцию, имеющую меньшую ширину по сравнению с поводковым пальцем.

Наружные поверхности прилегания двух соединительных элементов одной соединительной пары предпочтительно расположены эксцентрично относительно друг друга. Это означает, что наружные поверхности прилегания проходят по круговой траектории с определенным радиусом кривизны, причем центры окружностей смещены относительно друг друга. Кроме того, можно дополнительно предусмотреть и разные радиусы кривизны для наружных поверхностей прилегания.

В этом случае зазор предпочтительно выбирается таким образом, что два соединительных элемента имеют угол свободного вращения в пределах 1-5°; то есть, они могут поворачиваться относительно друг друга в ограниченных угловых пределах не более 1-5°.

Через поводковый палец проходит, по меньшей мере, одно проходящее по существу аксиально отверстие, совпадающее с соответствующим отверстием в приемном кармане. Это отверстие предпочтительно представляет собой отверстие для смазочно-охлаждающей жидкости или, кроме того, отверстие для приема крепежного средства, такого, как винт, например. В поводковом пальце предпочтительно предусмотрены два отверстия, а именно: одно для смазочно-охлаждающей жидкости и одно для крепежного средства, в частности, зажимного винта. Оба эти отверстия совпадают с соответствующими отверстиями в приемном кармане.

Отверстие, предусмотренное для приема зажимного винта, в этом случае предпочтительно ориентировано под углом к продольному направлению, а именно, таким образом, что когда зажимной винт затянут, два соединительных элемента зажаты между собой. Наклонное положение в этом случае выбирается таким образом, что зажимание предпочтительно осуществляется как в окружном, так и аксиальном направлениях. Продольная ось отверстия в этом случае несколько наклонена в окружном направлении, а именно, в направлении зажатия, в котором поводковый палец зажат в приемном кармане. Таким образом, продольная ось отверстия проходит приблизительно в касательной плоскости, а именно, в плоскости, определенной аксиальным направлением и направлением зажатия. Продольная ось отверстия, лежащая в этой плоскости, имеет угол наклона относительно аксиального направления более 1° в пределах между 3° и 20°, предпочтительно, равный примерно 10°.

В соответствии с одним целесообразным конструктивным выполнением, между приемным карманом и поводковым пальцем расположен компенсационный элемент, проходящий предпочтительно в аксиальном направлении, параллельном центральной оси, причем указанный компенсационный элемент в случае нагрузки прилегает по поверхности к поводковому пальцу и к приемному карману. Таким образом, в случае нагрузки усилие, прикладываемое поводковым пальцем, передается на приемный карман. Компенсационный элемент в этом случае в частности может свободно вращаться относительно своей продольной оси. Этот компенсационный элемент служит для компенсации допусков, чтобы сделать возможным требуемое прилегание поверхностей, участвующих в передаче усилия. Компенсационным элементом компенсируются неточности размеров, допущенные при изготовлении или, возможно, возникшие при эксплуатации.

Для этого компенсационный элемент предпочтительно имеет поперечное сечение типа сегмента круга. Таким образом, компенсационный элемент имеет приблизительно полуцилиндрическую конструкцию и частично цилиндрическую поверхность прилегания и плоскую поверхность прилегания. Кроме того, компенсационный элемент имеет цилиндрический крепежный хвостовик, которым он вставляется в гнездо для хвостовика, выполненное как отверстие, в приемном кармане, и в этом случае обеспечивается возможность вращения компенсационного элемента в гнезде для хвостовика. Компенсационный элемент в этом случае предпочтительно расположен в угловой зоне призматических соединительных элементов, а именно, в частности, в той угловой зоне, которая соединяет наружные поверхности прилегания с поводковыми поверхностями. Кроме того, для того чтобы обеспечить возможность свободного вращения, в соответствии с предпочтительным конструктивным выполнением приемный карман имеет угловое отверстие, а поводковый палец имеет лыску в соответствующей угловой зоне. За счет углового отверстия сделано возможным достаточное угловое перемещение компенсационного элемента.

В этом случае компенсационный элемент и по меньшей мере один из соединительных элементов предпочтительно выполнены из материалов разной твердости. Компенсационный элемент может быть мягче или также тверже, чем по меньшей мере один соединительный элемент.

Благодаря разной твердости материалов сделаны возможными дополнительная адаптация и дополнительная компенсация допусков за счет пластической деформации.

В соответствии с одним преимущественным конструктивным выполнением, для того чтобы обеспечить надежное закрепление этих двух частей в нужном положении, предусмотрено зажимное устройство, которое может приводиться в действие сбоку, и которым поводковый палец может зажиматься в приемном кармане. Термин «зажимать» в данном случае означает, в частности, зажимать как в окружном, так и в аксиальном направлениях, так что два соединительных элемента приводятся в их требуемое положение относительно друг друга. Это зажимное устройство предпочтительно используется как альтернатива уже описанному зажимному винту, который ориентирован по существу в аксиальном направлении и приводится в действие с торца. Боковое зажимное устройство, которое может, следовательно, приводиться в действие с боковой поверхности вращательного инструмента и ориентировано в радиальном направлении и, также, приблизительно в касательном направлении во вращательном инструменте, обладает тем преимуществом, что нет необходимости вносить изменения в переднюю часть.

Для выполнения зажимного устройства проходящий продольно зажимной палец предпочтительно расположен на поводковом пальце, причем указанный зажимной палец вставляется в гнездо для пальца приемного кармана. Кроме того, предусмотрен зажимной элемент, который действует сбоку на зажимной палец, чтобы зажать поводковый палец в приемном кармане. Благодаря дополнительной установке зажимного пальца, зажимное устройство не связано с поводковым пальцем. Следовательно, поводковый палец не ослабляется. Зажимной палец предпочтительно лежит без напряжения в гнезде для пальца, даже когда приемный карман и поводковый палец затянуты. И в зажатом состоянии зажимной палец имеет, таким образом, зазор относительно гнезда для пальца. Зажимной палец в этом случае предпочтительно расположен асимметрично и эксцентрично на нижней стороне поводкового пальца.

Как альтернатива конструктивному выполнению, имеющему зажимной палец, зажимное устройство предпочтительно имеет элемент, например, резьбовой элемент, такой, как установочный резьбовой штифт или болт, который с возможностью регулирования вставлен в один из соединительных элементов, причем этот элемент упирается одним из своих торцов в другой соединительный элемент для зажима. В конструктивном выполнении в виде установочного винта без головки, указанный установочный резьбовой штифт вкручивается в соответствующий соединительный элемент или выкручивается из него, пока резьбовой штифт не упрется в другой соединительный элемент, и, таким образом, зажимает эти два соединительных элемента между собой. Это зажимное устройство опять-таки выполнено таким образом, что зажимание осуществляется как в окружном, так и в аксиальном направлениях.

Этот элемент предпочтительно с возможностью регулирования устанавливается в сквозном отверстии одного соединительного элемента так, что этот элемент также может опираться своим вторым концом в другой соединительный элемент. Это служит для рассоединения поводкового соединения при зажатых соединительных элементах.

Ниже более подробно объясняются некоторые примеры вариантов осуществления изобретения со ссылками на фигуры. В графическом материале частично в схематичном изображении показано:

фиг.1 - вид с частичным разрезом в перспективном изображении модульного сверлильного инструмента,

фиг.2 - вид в перспективном изображении задней стороны сверлильной головки сверлильного инструмента по фиг.1, имеющей поводковые пальцы в соответствии с первым вариантом осуществления,

фиг.3 - вид в перспективном изображении переднего торца тела сверлильного инструмента по фиг.1, имеющего приемные карманы в соответствии с первым вариантом осуществления,

фиг.4а-с - схематический вид в плане поводкового соединения между телом сверлильного инструмента и сверлильной головкой (фиг.4а) в соответствии со вторым вариантом осуществления и виды с частичными разрезами по линиям 4b-4b и 4c-4c соответственно на фиг.4а,

фиг.5 - схематический вид в плане поводкового соединения в соответствии с первым вариантом осуществления,

фиг.6 - схематический вид в плане поводкового соединения, подобного показанному на фиг.4а и фиг.5, в соответствии с третьим вариантом осуществления,

фиг.7 - вид в перспективном изображении поводковой зоны сверлильной головки в соответствии с третьим вариантом осуществления,

фиг.8 - вид в плане в перспективном изображении поводковой зоны тела сверлильного инструмента в соответствии с третьим вариантом осуществления,

фиг.9a, b - вид в плане (фиг.9a) торца тела сверлильного инструмента и разрез сверлильной головки (фиг.9b), причем плоскость сечения определяется линией разреза 9b-9b на фиг.9a,

фиг.10 - вид в перспективном изображении поводкового соединения сверлильной головки в соответствии с четвертым вариантом осуществления,

фиг.11 - схематический вид в плане в перспективном изображении поводкового соединения в соответствии с пятым вариантом осуществления, который представляет собой комбинацию третьего и четвертого вариантов осуществления,

фиг.12 - вид в перспективном изображении поводковой зоны сверлильной головки в соответствии с шестым вариантом осуществления,

фиг.13 - схематический вид в плане поводкового соединения в соответствии с шестым вариантом осуществления,

фиг.14 - частичный разрез в зоне зажимного пальца в соответствии с шестым вариантом осуществления по линии 14-14 на фиг.13,

На фигурах детали, выполняющие одинаковую функцию, обозначены одинаковыми позициями. Поводковое соединение описывается ниже со ссылками на сверлильный инструмент в различных вариантах осуществления. Это поводковое соединение может применяться и для других режущих инструментов для соединения двух частей инструмента. Кроме того, отдельные отличительные признаки, описанные ниже в отношении различных вариантов осуществления и конструктивных выполнений, при условии, что они не являются взаимоисключающими, могут комбинироваться друг с другом.

Сверлильный инструмент 2, показанный на фиг.1, имеет модульную конструкцию и содержит сверлильную головку 4, которая образует переднюю часть и с возможностью замены крепится к телу 6 сверлильного инструмента, образующему приемную часть. Сверлильный инструмент 2 проходит в аксиальном или продольном направлении вдоль центральной оси 8. В этом примерном варианте осуществления сверлильная головка 4 имеет вершину 10, выполненную в виде режущей пластины, и двух режущих элементов 12, расположенных радиально наружу. На переднем торце сверлильной головки 4 можно видеть всего четыре отверстия 14 для смазочно-охлаждающей жидкости. Режущие элементы 12 ориентированы своей свободной плоской стороной в сторону стружечной канавки 15, которая начинается в сверлильной головке 4 и продолжается как винтовая стружечная канавка 15 в теле 6 сверлильного инструмента. Сверлильная головка 4 может прикручиваться к телу 6 сверлильного инструмента посредством зажимных винтов 16, которые проходят через сверлильную головку 4 с торца.

Сверлильная головка 4 и тело 6 сверлильного инструмента разъемно соединены друг с другом поводковым соединением.

Как можно видеть на фиг.2 и 3, поводковое соединение содержит два поводковых пальца 18, которые расположены на расстоянии друг от друга на нижней стороне сверлильной головки 4 и со смещением в стороны от центральной оси 8. В собранном состоянии поводковые пальцы входят в соответствующие приемные карманы 20 тела 6 сверлильного инструмента. Поводковые пальцы 18 выполнены как призматические выступы, начинающиеся с нижней плоской стороны сверлильной головки 4. Аналогичным образом приемные карманы 2 0 выполнены как призматические углубления, начинающиеся с плоского торца тела 6 сверлильного инструмента. Через каждый поводковый палец 18 проходят отверстие 22 для смазочно-охлаждающей жидкости и крепежное отверстие 24, которые совпадают с соответствующими отверстиями 22', 24' в плоской нижней поверхности приемного кармана 20. Смазочно-охлаждающая жидкость подается в отверстия 22, 22' для смазочно-охлаждающей жидкости из центрального прохода 26 для смазочно-охлаждающей жидкости. Детали подачи смазочно-охлаждающей жидкости не показаны и не описываются.

Каждый поводковый палец 18 имеет торец, лежащий в плоскости, параллельной центральной оси 8, и окружную или боковую поверхность, ориентированную параллельно центральной оси. Соответствующие приемные карманы 20 выполнены как ответные им.

Разнесенное выполнение двух поводковых пальцев 18 и полный, объемлющий со всех сторон охват их в приемных карманах 20 являются особенно важными. Поводковые пальцы 18 и приемные карманы 20 имеют специальную геометрию, подробнее объясняемую ниже. Площадь поперечного сечения - перпендикулярно центральной оси - каждого соединительного элемента 18, 20 характеризуется асимметрией. Это обеспечивает очень эффективную передачу крутящего момента поводковым соединением с наименьшим возможным напряжением тела 6 сверлильного инструмента в зоне приемных карманов 20. Вместе с тем, поводковые пальцы 18 выполнены и расположены в сочетании с приемными карманами 20 таким образом, что происходит автоматическое самоцентрирование этих двух частей 4, 6 инструмента относительно друг друга. Каждый из поводковых пальцев 18 образует с приемным карманом 20, связанным с ним, соединительную пару; поводковые пальцы 18 и приемные карманы 20 образуют соединительные элементы, которые выполнены, в основном, дополняющими друг друга, и которые - за исключением небольших отличий, описанных ниже, - имеют идентичные геометрии поперечного сечения.

Как можно видеть на фиг.4а, каждый соединительный элемент имеет приблизительно многоугольный контур поперечного сечения (если смотреть в плоскости, перпендикулярной центральной оси 8). В приведенных в качестве примера вариантах осуществления каждый соединительный элемент 18, 20 имеет четыре угловые зоны, каждая из которых закруглена. В этих вариантах осуществления соединительные элементы имеют практически трапецеидальное поперечное сечение. Между отдельными угловыми зонами выполнены соответствующие секции стенок. Фиг.4а представляет собой поводковое соединение в нагруженном состоянии, то есть, в состоянии, в котором отдельные соединительные элементы 18, 20 прилегают друг к другу для передачи крутящего момента. Как можно видеть на фиг.4а, в этом случае две соответствующие зоны стенок прилегают одна к другой. Одна зона стенки является радиально наружной зоной стенки, в которой соединительные элементы 18, 20 прилегают одна к другой через наружные поверхности 28 прилегания. Последние являются криволинейными и проходят - в варианте осуществления по фиг.4а - концентрично с наружной окружной стороной сверлильного инструмента 2. Кроме того, два соединительных элемента 18, 20 прилегают один к другому поводковыми поверхностями 30, соседними с поверхностями 28 прилегания. В варианте осуществления по фиг.4а указанные поводковые поверхности 30 расположены практически поперек центральной оси 8. Другие две зоны стенки соединительных элементов каждая имеет зазор относительно друг друга, так что поводковые пальцы 18 в целом входят с зазором в соответствующий приемный карман 20. Поэтому эти другие зоны стенки не выполняют какой-либо функции в части передачи крутящего момента, равно как не служат для центрирования этих двух частей 4, 6 инструмента относительно друг друга. В этом варианте осуществления эти зоны стенки ориентированы приблизительно перпендикулярно друг другу и проходят каждая параллельно (и на расстоянии от них) двум соответствующим плоскостям, которые так же расположены под прямым углом друг к другу, и каждая из которых включает центральную ось 8.

Как можно видеть на разрезе на фиг.4b, два соединительных элемента 18, 20 прилегают непосредственно друг к другу в зоне их поводковых поверхностей 30. Вместе с тем, можно видеть, что сверлильная головка 4 ее плоской нижней стороной плотно опирается на плоский торец тела 6 сверлильного инструмента. И напротив, нижняя сторона поводкового пальца 18 находится на расстоянии от нижней поверхности приемного кармана 20. Наконец, на фиг.4с можно видеть, что задние зоны стенки, не участвующие в передаче крутящего момента, двух соединительных элементов 18, 20, находятся на расстоянии друг от друга.

При установке сверлильной головки 4 на тело 6 сверлильного инструмента вначале в приемные карманы 20 вставляются поводковые пальцы 18. Затем сверлильная головка 4 слегка поворачивается относительно тела 6 сверлильного инструмента, и за счет этого относительного вращения сверлильная головка 4 и тело 6 сверлильного инструмента стягиваются друг с другом соединительными элементами 18, 20. На фиг.5 для объяснения этого действия соединительная пара на левой половине фигуры показана в незажатом состоянии, а на правой половине фигуры в зажатом состоянии. На фиг.5 показан вариант осуществления, который можно видеть и на фиг.2 и 3.

На фиг.5 показаны радиусы r₁, r₂ кривизны наружных поверхностей 28 прилегания поводкового пальца 18 (r₁) и приемного кармана 20 (r₂) соответственно. Как можно видеть, центры радиусов кривизны смещены относительно друг друга, так что поводковые пальцы 18 в целом расположены эксцентрично приемным карманам 20. Наружные поверхности 28 прилегания, соответствующие одна другой, во время поворотного движения зажимаются друг относительно друга. За счет 180°-ной симметрии двух соединительных пар в этом варианте осуществления, во время этого поворотного движения осуществляется автоматическое центрирование сверлильной головки 4 относительно тела 6 сверлильного инструмента. При этом соединительные элементы 18, 20 могут поворачиваться относительно друг друга на угол свободного вращения α, величина которого составляет несколько градусов, примерно 2° в этом варианте осуществления.

Если не считать это эксцентрическое конструктивное выполнение, два соединительных элемента 18, 20 являются идентичными, т.е., выполнены с одинаковой геометрией поперечного сечения. Для образования зазора, который хорошо виден на левой половине фиг.5, поводковые пальцы просто выполняются несколько меньшими, чем приемные карманы.

В то время как в варианте осуществления на фиг.4а поводковые поверхности 30 проходят вогнутой внутрь дугой в сторону радиально внутренней угловой зоны, поводковые поверхности 30 в варианте осуществления на фиг.5 проходят прямолинейно, отклоняясь на угол несколько градусов от радиальной линии, проходящей через центральную ось 8.

Третий вариант осуществления, показанный на фиг.6, основан на варианте осуществления, показанном на фиг.5. В этом случае также левая половина фигуры иллюстрирует незажатое состояние, а правая половина фигуры - зажатое состояние. В отличие от варианта осуществления на фиг.5, в угловой зоне, которая соединяет поводковые поверхности 30 с наружными поверхностями 28 прилегания, расположен компенсационный элемент 32. Компенсационный элемент 32 выполнен по типу установочного штифта, проходит параллельно центральной оси 8 и имеет зону, подобную сегменту круга, если смотреть в поперечном сечении. За счет компенсационного элемента 32 относящаяся к нему угловая зона поводкового пальца 18 имеет уплощенную конфигурацию, что лучше видно на фиг.7. На своем заднем конце компенсационный элемент 32 имеет цилиндрический крепежный хвостовик 34, которым он вставляется в цилиндрическое гнездо 36 для хвостовика (фиг.8) в дне приемного кармана 20. Компенсационный элемент 32 может вращаться в гнезде 36 для хвостовика относительно своей продольной оси.

Компенсационный элемент 32 расположен в нагруженной зоне соединительных элементов 18, 20, а именно между поводковыми поверхностями 30 и наружными поверхностями 28 прилегания. Поводковый палец 18 опирается своей уплощенной угловой зоной на плоскую сторону компенсационного элемента 32, а последний в свою очередь опирается своей приблизительно полуцилиндрической, закругленной боковой стороной на угловую зону приемного кармана. В этом случае угловая зона имеет тот же радиус, что и компенсационный элемент 32. За счет возможности вращения компенсационного элемента 32 и за счет конфигурации, уплощенной с одной стороны и закругленной с другой, компенсационный элемент автоматически приспосабливается к плоской стороне поводкового пальца 18, за счет чего между поводковым пальцем 18 и компенсационным элементом 32 образуется контакт по поверхности. За счет закругленной конфигурации стороны, которой компенсационный элемент 32 прилегает к стенке приемного кармана 20, в этом месте тоже образуется, главным образом, контакт по поверхности. Таким образом, в целом компенсационный элемент 32 служит для компенсации допусков, которые возникают при изготовлении, например, или в процессе эксплуатации. Для того чтобы предотвратить выпадение компенсационного элемента 32, указанный компенсационный элемент 32 можно фиксировать в гнезде 36 для хвостовика посредством крепежного лака, например. Сила фиксации подбирается таким образом, что в случае нагрузки и во время необходимого вращения для компенсации допусков компенсационный элемент 32 автоматически поворачивается в оптимальное положение.

Сверлильная головка 4 крепится к телу 6 сверлильного инструмента с помощью дополнительного зажимного механизма так, что сверлильная головка затянута с телом 6 сверлильного инструмента в определенном аксиальном положении и в определенном угловом положении в направлении зажатия или окружном направлении.

В соответствии с первым вариантом осуществления, объясняемым со ссылками на фиг.9а, 9b, зажимной винт 16 проходит через сверлильную головку 4 из переднего торца сверлильной головки 4, причем этот зажимной винт 16 проходит через крепежное отверстие 24 поводкового пальца 18 и может вкручиваться в соответствующее крепежное отверстие 24', выполненное как резьбовое отверстие, в приемном кармане 20. Крепежные отверстия 24, 24' расположены не параллельно центральной оси 8, а проходят наклонно. В этом случае центральная ось крепежного отверстия 24 проходит в некоторой плоскости. Эта плоскость определяется аксиальным направлением и направлением зажатия, показанным на фиг.9а стрелкой 37. Направление 37 зажатия в этом случае определяется направлением, в котором поводковый палец 18 зажат в приемном кармане 20. Направление зажатия в этом случае предпочтительно ориентировано перпендикулярно поводковой поверхности 30. Относительно линии, проходящей в этой плоскости параллельно центральной оси 8 (и, следовательно, относительно поводковых поверхностей 30), центральная ось крепежного отверстия наклонена под углом β>1° в пределах 3-20° и, предпочтительно, равного примерно 10°. За счет этой наклонной ориентации сверлильная головка 4 зажата в теле 6 сверлильного инструмента как в аксиальном направлении, так и в направлении 37 зажатия.

Как альтернатива этому зажатию, осуществляющемуся практически в продольном направлении через головку 4 инструмента посредством зажимного винта 16, в соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления предлагается боковое зажимное устройство. Указанное зажимное устройство может приводиться в действие с окружной стороны тела 6 сверлильного инструмента. Особое преимущество такого решения заключается в том, что нет необходимости выполнять сквозные отверстия, ослабляющие сверлильную головку 4, для зажимного винта 16. Это боковое зажимное устройство подробнее объясняется ниже со ссылками на фиг.10-14 в двух разных вариантах осуществления.

В первом варианте осуществления, который объясняется со ссылками на фиг.10 и 11, зажимное устройство содержит резьбовой штифт 38, который можно регулировать в соответствующем резьбовом отверстии в соответствующем поводковом пальце 18 с помощью инструмента 40. Для этого соответствующий поводковый палец 18 имеет сквозное отверстие 42 с внутренней резьбой (более подробно не показанное), по меньшей мере, в одной части. На своем заднем торце резьбовой штифт 38 имеет доступное снаружи гнездо 44 для инструмента 40, причем в этом примерном варианте осуществления (фиг.10) указанное гнездо 44 выполнено как шестигранное углубление. На его противоположном торце выполнен приформованный цилиндрический конец 46. Для зажатия двух соединительных элементов резьбовой штифт 38 слегка выкручивается из сквозного отверстия 40 так, что этот резьбовой штифт 38 опирается частью своего заднего торца в зону стенки приемного кармана 20 и, следовательно, зажимает поводковый палец 18 в нужном направлении. На своем заднем торце резьбовой штифт 38 выполнен приблизительно в форме сегмента сферы. Дополнительно этому, зона стенки приемного кармана 20 также выполнена в форме сегмента сферы, за счет чего в дополнение к зажиманию приблизительно в окружном направлении осуществляется зажимание и в аксиальном направлении.

Для замены сверлильной головки 4 резьбовой штифт 38 вкручивается, пока цилиндрический конец 46 не упрется в противоположную зону стенки приемного кармана 20, и, таким образом, соединительные элементы снова разожмутся, и сверлильную головку 4 можно снять.

Еще один отличительный признак, касающийся компенсационного элемента 32, можно дополнительно видеть на фиг.11. А именно - как можно видеть на левой половине этой фигуры - угловая зона, в которой расположен компенсационный элемент 32, образована угловым отверстием в приемном кармане 20 таким образом, что имеется максимальная возможность свободного вращения компенсационного элемента 32 для достижения наибольшего возможного контакта по поверхности между плоскими сторонами поводкового пальца 18 и компенсационного элемента 32.

Второй вариант осуществления зажимного устройства более подробно объясняется ниже со ссылками на фиг.12-14. На фиг.13 незажатое состояние двух соединительных элементов снова показано на левой половине фигуры, а зажатое - на правой половине. В этом варианте осуществления поводковый палец 18 дополнительно содержит соответствующий зажимной палец 48, который проходит в аксиальном направлении, начиная со стороны основания. В этом варианте осуществления зажимной палец 48 имеет приблизительно прямоугольно-эллиптический контур поперечного сечения и расположен эксцентрично на краевой стороне.

Зажимной палец 48 имеет приемное отверстие 50 в форме усеченного конуса, в которое входит зажимной элемент 52, выполненный как винт и имеющий конец тоже в форме усеченного конуса (фиг.13 и 14). За счет формы усеченного конуса, то есть, сужающейся формы приемного отверстия 50 и зажимного элемента 52 в дополнение к зажатию в окружном направлении одновременно создается аксиальная составляющая силы для зажатия сверлильной головки 4 в аксиальном направлении с телом 6 сверлильного инструмента.

Создание силы в аксиальном направлении за счет конфигураций в форме усеченного конуса можно снова отчетливо увидеть на фиг.14. Кроме того, на этой фигуре можно увидеть углубление 54 в форме шлица 54 на верхнем торце крепежного хвостовика 34 компенсационного элемента 32. Это углубление 54 в форме шлица позволяет использовать, например, отвертку, чтобы при начальной сборке повернуть компенсационный элемент 32 в нужное положение.

Список позиций

2 Сверлильный инструмент

4 Сверлильная головка

6 Тело сверлильного инструмента

8 Центральная ось

10 Вершина свела

12 Режущая пластина

14 Отверстие

15 Канавка

16 Зажимной винт

18 Соединительный элемент

20 Приемный карман

22, 22' Отверстия для смазочно-охлаждающей жидкости

24, 24' Крепежные отверстия

26 Проход для смазочно-охлаждающей жидкости

28 Наружная поверхность прилегания

30 Поводковые поверхности

32 Компенсационный элемент

34 Крепежный хвостовик

36 Гнездо для хвостовика

38 Резьбовой штифт

40 Инструмент

42 Сквозное отверстие

44 Гнездо

46 Цилиндрический конец

48 Зажимной палец

50 Приемное отверстие

52 Зажимной элемент

54 Углубление

62 Режущая сторона

65 Проход для смазочно-охлаждающей жидкости

66 Крепежные средства

67 Соединительная сторона головки

70 Соединительная сторона хвостовика

72 Центрирующее отверстие

73 Задняя поверхность

75 Опорный элемент

76 Сквозное отверстие

77 Выточка

78 Кольцевая зона

79 Приформованная часть

81 Направляющий элемент

82 Пружинный шлиц

83 Поперечное направление

r1, r2 радиус кривизны

α угол поворота

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при обработке отверстий сборным инструментом. Вращательный инструмент содержит приемную часть и переднюю часть, которые проходят вдоль центральной оси и могут разъемно соединяться между собой поводковым соединением, которое содержит по меньшей мере две соединительные пары, отделенные друг от друга и расположенные эксцентрично относительно центральной оси. Каждая соединительная пара образована входящими друг в друга с зацеплением соединительными элементами: приемным карманом и поводковым пальцем. Соединительные элементы выполнены таким образом, что приемная часть и передняя часть ориентированы соосно между собой посредством соединительных элементов при их сборе вместе. Соединительные элементы имеют асимметричное поперечное сечение, расширяются по мере увеличения расстояния от центральной оси и выполнены с образованием зазора между ними при монтаже и с различной геометрией поперечного сечения из условия зажима их один в другом при относительном вращении. Обеспечивается эффективная передача высокого крутящего момента. 15 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Вращательный инструмент для обработки резанием, в частности сверлильный инструмент (2), содержащий приемную часть (6) и переднюю часть (4), которые проходят вдоль центральной оси (8) и могут разъемно соединяться между собой поводковым соединением, причем поводковое соединение содержит по меньшей мере две соединительные пары, отделенные друг от друга и расположенные эксцентрично относительно центральной оси (8), причем каждая соединительная пара образована входящими друг в друга с зацеплением соединительными элементами (18, 20), а именно: приемным карманом (20) и поводковым пальцем (18), причем соединительные элементы (18, 20) выполнены таким образом, что приемная часть (6) и передняя часть (4) ориентированы соосно между собой посредством соединительных элементов (18, 20), когда эта приемная часть (6) и эта передняя часть (4) собраны вместе, отличающийся тем, что соединительные элементы (18, 20) имеют асимметричное поперечное сечение, расширяются по мере увеличения расстояния от центральной оси (8) и выполнены с образованием зазора между ними при монтаже и с различной геометрией поперечного сечения из условия зажима их один в другом при относительном вращении.

2. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что поводковый палец (18) выполнен в виде призмы.

3. Инструмент по п.1 или 2, отличающийся тем, что соединительные элементы (18, 20) содержат радиально наружные поверхности (28) прилегания и дополнительные поводковые поверхности (30).

4. Инструмент по п.3, отличающийся тем, что приемный карман (20) содержит наружную перемычку, которая имеет наружную поверхность (28) прилегания и расширяется в направлении тех областей наружной поверхности (28) прилегания, которые нагружены в случае нагрузки.

5. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что приемный карман (20) содержит по меньшей мере одну подобную перемычке упругую зону стенки, так что в случае нагрузки между упругой зоной стенки и относящейся к ней частью поверхности поводкового пальца (18) образуется контакт по поверхности.

6. Инструмент по п.5, отличающийся тем, что при относительном вращении наружные поверхности (28) прилегания упираются друг в друга.

7. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что упомянутый зазор выбран таким, что два соединительных элемента (18, 20) имеют угол свободного вращения (α) в пределах 1-5°.

8. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что поводковый палец (18) имеет по меньшей мере одно отверстие (22, 24), совпадающее с соответствующим отверстием (22', 24') в приемном кармане (20).

9. Инструмент по п.8, отличающийся тем, что по меньшей мере одно отверстие (24) предусмотрено для приема зажимного винта (16), причем отверстие (24), если смотреть в окружном направлении, ориентировано наклонно к линии, параллельной центральной оси (8), таким образом, что когда зажимной винт (16) затянут, два соединительных элемента (18, 20) зажаты между собой.

10. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что между приемным карманом (20) и поводковым пальцем (18) расположен компенсационный элемент (32), причем указанный компенсационный элемент (32) прилегает по поверхности как к поводковому пальцу (18), так и к приемному карману (20), причем компенсационный элемент (32) может вращаться относительно своей продольной оси.

11. Инструмент по п.10, отличающийся тем, что компенсационный элемент (32) имеет поперечное сечение, подобное сегменту круга.

12. Инструмент по п.10 или 11, отличающийся тем, что компенсационный элемент (32) имеет крепежный хвостовик (34) для установки в гнездо (36) для хвостовика в приемном кармане (20).

13. Инструмент по п.10, отличающийся тем, что компенсационный элемент (32) и по меньшей мере один из соединительных элементов (18, 20) выполнены из материалов разной твердости.

14. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что предусмотрено зажимное устройство (38, 42; 48, 52), которое может приводиться в действие сбоку относительно центральной оси (8) для зажима поводкового пальца (18) в приемном кармане (20).

15. Инструмент по п.14, отличающийся тем, что на поводковом пальце (18) расположен проходящий продольно зажимной палец (48), причем зажимной палец (48) вставляется в гнездо для пальца приемного кармана (20), причем предусмотрен зажимной элемент (52), который действует на зажимной палец (48), так что поводковый палец (18) зажат в приемном кармане (20).

16. Инструмент по п.14 или 15, отличающийся тем, что зажимное устройство имеет элемент (38), который с возможностью регулирования установлен в одном из соединительных элементов (18) и одним из своих торцов опирается на другой соединительный элемент (20) для зажатия.