РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ С ВЫДВИЖНЫМ СОПЛОМ Российский патент 2014 года по МПК B23B27/10 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к режущему инструменту, содержащему элемент для подачи охлаждающего средства, который подает охлаждающую текучую среду в зону резания, причем элемент для подачи охлаждающего средства содержит выдвижное сопло.

Уровень техники

Во время выполнения трудоемких операций резания металла, например, во время токарной обработки твердых металлов, режущая пластина, выполняющая операцию, накапливает избыточные количества тепла в результате непрерывного взаимодействия с обрабатываемой на станке деталью. Без средства для отвода избыточного тепла режущая пластина постепенно рискует, например, деформироваться и со временем повредить обрабатываемую деталь.

Общеизвестное решение вышеупомянутой проблемы включает в себя обеспечение непрерывного потока охлаждающей текучей среды в зону резания во время операции резания. Охлаждающая текучая среда может подаваться в зону резания, например, с использованием элемента для подачи охлаждающего средства, который может быть выполнен или за одно целое с корпусом режущего инструмента, или включать в себя отдельный элемент, который прикрепляется с наружной стороны к корпусу режущего инструмента. Элемент для подачи охлаждающего средства обычно включает в себя сопло, которое выступает из корпуса элемента для подачи охлаждающего средства, проходя над режущей пластиной, например, в окрестность режущей кромки, для направления и впрыскивания охлаждающей текучей среды, обычно непосредственно и точно в зону резания. Наличие охлаждающей текучей среды в таком элементе для подачи охлаждающего средства обеспечивает, например, эффективный отвод больших количеств тепла, накопленных в зоне резания, и дополнительно обеспечивает заданное измельчение стружки обрабатываемой детали, образуемой во время операции резания, улучшая качество поверхности обрабатываемой на станке детали.

Однако, посредством прохождения над режущей пластиной сопло блокирует доступ к зажимному элементу, который закрепляет режущую пластину на месте, и препятствует отсоединению зажимного элемента, таким образом, усложняя индексирование или замену режущей пластины.

Следовательно, для получения доступа к зажимному элементу, закрепляющему режущую пластину на месте, некоторые режущие инструменты, например, которые включают в себя отдельный элемент для подачи охлаждающего средства, который съемно прикреплен к режущему инструменту, требуют разборки и полного удаления элемента для подачи охлаждающего средства из своего рабочего положения. Другие режущие инструменты, например, включающие в себя элемент для подачи охлаждающего средства, выполненный за одно целое с ними, содержат специальные приспособления для закрепления режущей пластины на месте, которые обеспечивают удобный доступ к зажимному элементу при наличии элемента для подачи охлаждающего средства. Однако эти зажимные приспособления не обеспечивают соответствующего закрепления режущей пластины и могут быть неподходящими, например, для трудоемких операций резания, для которых требуется более надежное закрепление режущей пластины.

Задачей настоящего изобретения является создание режущего инструмента и его элемента для подачи охлаждающего средства, которые значительно уменьшают или устраняют вышеупомянутые недостатки.

Раскрытие изобретения

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения включают в себя режущий инструмент с хвостовиком, головку, содержащую гнездо под режущую пластину, имеющее режущую пластину, съемно удерживаемую в нем, причем режущий инструмент включает в себя элемент для подачи охлаждающего средства, который подает охлаждающую текучую среду, например, непосредственно и точно в зону взаимодействия режущей пластины и обрабатываемой на станке детали («зона резания»). Элемент для подачи охлаждающего средства может быть выполнен или за одно целое с корпусом режущего инструмента, или включать в себя отдельный съемный элемент, прикрепленный с наружной стороны к корпусу режущего инструмента.

В некоторых вариантах осуществления элемент для подачи охлаждающего средства включает в себя корпус элемента с выполненным внутри него каналом для текучей среды для приема и подачи охлаждающей текучей среды. Элемент для подачи охлаждающего средства дополнительно включает в себя выдвижное сопло, зацепленное с корпусом элемента, для приема охлаждающей текучей среды из канала для текучей среды, подачи охлаждающей текучей среды через внутренний канал, образованный в нем, и впрыска охлаждающей текучей среды через одно или более выпускных отверстий сопла, образованных, например, на его переднем конце. Сопло имеет продольную ось A и задний участок, канал для текучей среды содержит впускное отверстие для приема охлаждающей текучей среды в канал для текучей среды, а по меньшей мере нижний участок задней поверхности, образованной на заднем участке, образует острый угол с продольной осью A.

В некоторых вариантах осуществления корпус элемента содержит основание и установочный участок, съемно соединенный с ним, а сопло зацеплено по меньшей мере с установочным участком.

В некоторых вариантах осуществления сопло выполнено с возможностью перемещения относительно корпуса элемента между первым, выдвинутым положением и вторым, втянутым положением.

В первом положении сопло выступает и проходит наружу от корпуса элемента, например, в окрестность зоны резания. В этом положении, например, по меньшей мере часть сопла проходит через зажимной элемент, который закрепляет режущую пластину на месте. Сопло принимает первое положение, например, во время операции резания, например, когда элемент для подачи охлаждающего средства подает охлаждающую текучую среду в зону резания. Сопло может быть устойчивым в этом положении, например, исключительно за счет непрерывного потока охлаждающей текучей среды, выталкивающего сопло наружу и вперед от корпуса элемента при прохождении к одному или более выпускным отверстиям сопла.

Во втором, втянутом положении сопло по меньшей мере частично размещается в канале для текучей среды корпуса элемента, т.е. по меньшей мере часть сопла, которая проходит наружу от корпуса элемента в первом положении, размещается в канале для текучей среды во втором положении. Второе положение может быть принято, например, когда режущий инструмент находится в состоянии покоя, и охлаждающая текучая среда не проходит через элемент для подачи охлаждающего средства. Во втором положении, например, никакая часть сопла не проходит через зажимной элемент, например, для обеспечения соответствующего доступа к нему. Таким образом, втянутое сопло обеспечивает удобное индексирование или замену режущей пластины, например, без необходимости в разборке или полном удалении элемента для подачи охлаждающего средства из режущего инструмента и без необходимости обеспечения соответствующего закрепления режущей пластины.

Краткое описание чертежей

Чтобы лучше понять настоящее изобретение и показать, как оно может быть осуществлено на практике, будет сделана ссылка на сопроводительные чертежи, на которых

Фиг.1 представляет собой вид в перспективе режущего инструмента, содержащего элемент для подачи охлаждающего средства для подачи охлаждающей текучей среды в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения;

Фиг.2 представляет собой вид в перспективе головки режущего инструмента, включающего в себя элемент для подачи охлаждающего средства для подачи охлаждающей текучей среды, в котором элемент для подачи охлаждающего средства выполнен за одно целое с корпусом режущего инструмента в соответствии с другими вариантами осуществления настоящего изобретения;

Фиг.3 представляет собой вид сбоку головки режущего инструмента, содержащего элемент для подачи охлаждающего средства для подачи охлаждающей текучей среды, причем элемент для подачи охлаждающего средства включает в себя основание и установочный участок в соответствии с другими вариантами осуществления настоящего изобретения;

Фиг.4 представляет собой вид в перспективе сверху головки режущего инструмента по фиг.1, в котором сопло элемента для подачи охлаждающего средства находится в первом, выдвинутом положении в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения;

Фиг.5 представляет собой вид в перспективе сверху головки на фиг.4, в котором сопло элемента для подачи охлаждающего средства находится во втором, втянутом положении;

Фиг.6 представляет собой вид в перспективе спереди сопла, показанного на фиг.4;

Фиг.7 представляет собой вид сзади сопла, показанного на фиг.6;

Фиг.8 представляет собой вид сверху элемента для подачи охлаждающего средства, показанного на фиг.4;

Фиг.9 представляет собой вид в разрезе элемента для подачи охлаждающего средства, показанного на фиг.8, по линии IX-IX на фиг.8;

Фиг.10 представляет собой вид сверху корпуса элемента для подачи охлаждающего средства, показанного на фиг.8, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения; и

Фиг.11 представляет собой вид в разрезе корпуса элемента, показанного на фиг.10, по линии XI-XI на фиг.10, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

Следует понимать, что для простоты и ясности иллюстрации элементы, изображенные на чертежах, не обязательно должны быть выполнены точно или в масштабе. Например, размеры некоторых элементов могут быть сильно увеличены относительно других элементов для ясности, или несколько физических элементов может быть включено в один функциональный блок или элемент. Кроме того, при рассмотрении соответствующие ссылочные позиции могут повторяться на чертежах для обозначения соответствующих или подобных элементов.

Подробное описание изобретения

В нижеследующем описании будут описаны различные аспекты настоящего изобретения. Для объяснения конкретные конфигурации и элементы описаны для обеспечения полного понимания настоящего изобретения. Однако, специалисту в данной области техники следует понимать, что настоящее изобретение может быть осуществлено на практике без конкретных элементов, представленных в данном документе. Кроме того, общеизвестные признаки могут быть опущены или упрощены для того, чтобы не затруднять понимание настоящего изобретения.

Хотя некоторые чертежи в данном документе иллюстрируют токарный резец, настоящее изобретение не ограничивается в этом отношении. Например, варианты осуществления настоящего изобретения могут относиться к другим режущим инструментам, например, канавочным резцам, отрезным резцам или к другим инструментам для резания металла, содержащим одну или более режущих пластин, съемно удерживаемых в них.

Кроме того, хотя некоторые чертежи в данном документе иллюстрируют режущую пластину, имеющую по существу ромбическую форму, настоящее изобретение не ограничивается в этом отношении. Например, варианты осуществления настоящего изобретения могут включать в себя или могут относиться к режущим пластинам, имеющим по существу треугольную, квадратную, прямоугольную форму или форму параллелограмма, по существу многоугольную форму, по существу круглую форму или другие формы.

Ссылка сделана на фиг.1, иллюстрирующую режущий инструмент 10 в соответствии с некоторыми вариантами осуществления.

В некоторых вариантах осуществления режущий инструмент 10 имеет передний конец 12, задний конец 14, корпус 16 инструмента, хвостовик 18 и головку 20, причем головка 20 включает в себя режущий участок 22. Режущий участок 22 включает в себя гнездо 24 под режущую пластину, содержащее режущую пластину 26, съемно удерживаемую в нем. Режущая пластина 26 включает в себя режущую кромку 28 и центральное отверстие 30, причем центральное отверстие 30 содержит зажимной элемент 32, например, винт с кольцевой вставкой, вставляемый в него для закрепления режущей пластины 26 в гнезде 24 под режущую пластину.

Режущий инструмент 10 включает в себя элемент 34 для подачи охлаждающего средства для подачи охлаждающей текучей среды, например, в зону резания для отвода избыточного тепла, накопленного в нем. Элемент 34 для подачи охлаждающего средства включает в себя корпус 36 элемента для приема и подачи охлаждающей текучей среды через канал 38 для текучей среды, образованный внутри него. Корпус 36 элемента может подавать охлаждающую текучую среду в сопло 40, подвижно зацепленное с ним, например, как описано подробно ниже.

Ссылка сделана на фиг.2-11, иллюстрирующее множество участков режущего инструмента 10 в соответствии с множеством вариантов осуществления настоящего изобретения.

В некоторых вариантах осуществления, например, как показано на фиг.2, корпус 36 элемента выполнен за одно целое с корпусом 16 инструмента. В других вариантах осуществления, например, как показано на фиг.1, 4 и 5, элемент 34 для подачи охлаждающего средства является отдельным элементом, съемно прикрепленным к корпусу 16 инструмента, например, с использованием одного или более крепежных винтов или других средств зацепления. В еще одних вариантах осуществления, например, как показано на фиг.3, корпус 36 элемента включает в себя основание 44 и установочный участок 46, съемно соединенный с ним, причем основание 44 выполнено или за одно целое с корпусом 16 инструмента или отдельным элементом, прикрепленным с наружной стороны к корпусу 16 инструмента. В данных вариантах осуществления канал 38 для текучей среды может быть образован или только на установочном участке 46 или проходить как через установочный участок 46, так и основание 44. В соответствии с некоторыми из данных вариантов осуществления установочный участок 46 является съемным с основания 44, например, для обеспечения замены установочного участка 46 другим, например, для удовлетворения требованиям к охлаждению или другим требованиям, предусмотренным выполняемой конкретной операцией резания. Корпус 36 элемента может подавать охлаждающую текучую среду в сопло 40, и сопло 40 может подвижно зацепляться с установочным участком 46.

В некоторых вариантах осуществления, например, как показано на фиг.7, сопло 40 включает в себя внутренний канал 48, образованный внутри него для подачи охлаждающей текучей среды из канала 38 для текучей среды в одно или более выпускных отверстий 50 сопла, причем одно или более выпускных отверстий 50 сопла образованы, например, на переднем конце сопла 40, для впрыска охлаждающей текучей среды, например, непосредственно в зону резания. Сопло 40 проходит вдоль продольной оси A, определяющей направление от передней стороны к задней стороне, например, как показано на фиг.4, 5 и 8. Сопло 40 подвижно зацеплено с корпусом 36 элемента и выполнено с возможностью перемещения относительно него, например, вдоль оси A, между первым, выдвинутым положением и вторым, втянутым положением, как описано подробно ниже. Корпус 36 элемента имеет продольную ось B, которая также определяет направление от передней стороны к задней стороне, и сопло 40 перемещается вдоль продольной оси B, когда оно перемещается между первым положением и вторым положением. В некоторых вариантах осуществления продольная ось A сопла совпадает с продольной осью B корпуса элемента по меньшей мере когда сопло 40 находится в первом, выдвинутом положении.

В некоторых вариантах осуществления в первом положении, например, показанном на фиг.4, сопло 40 выступает по существу наружу и вперед от корпуса 36 элемента, например, на по существу максимальное расстояние, располагая одно или более выпускных отверстий 50 сопла по существу рядом с зоной резания. Сопло 40 может принимать первое положение, например, когда режущий инструмент 10 выполняет операцию резания, и охлаждающая текучая среда подается через него. Сопло 40 может быть устойчивым в первом положении, например, только за счет непрерывного потока охлаждающей текучей среды, проходящей через него к одному или более выпускным отверстиям 50 сопла, как описано ниже.

Сопло 40 включает в себя, например, внутреннюю переднюю поверхность 52, образованную на переднем конце внутреннего канала 48, и обращенную назад заднюю поверхность 54, образованную на заднем участке 56 сопла 40. Впускное отверстие 51 сопла образовано на задней поверхности 54. Непрерывный поток охлаждающей текучей среды, проходящий через канал 38 для текучей среды во внутренний канал 48 через впускное отверстие 51 сопла оказывает по существу напорное давление на внутреннюю переднюю поверхность 52 и на заднюю поверхность 54, причем обе поверхности являются по существу перпендикулярными общему направлению потока охлаждающей текучей среды на соответствующих контактных поверхностях с ней.

Корпус 36 элемента имеет переднюю поверхность 57, содержащую переднее отверстие 59, образованное на ней. Переднее отверстие 59 сообщается с полостью 60 внутри корпуса 36 элемента. В некоторых вариантах осуществления сопло 40 имеет форму, которая обеспечивает его введение в полость 60 через переднее отверстие 59, в то время как в других вариантах осуществления сопло 40 можно вставлять через заднее отверстие 61 корпуса элемента. В некоторых вариантах осуществления, в которых корпус 36 элемента является съемным с оставшейся части режущего инструмента 10, сопло 40 может располагаться в соответствующем местоположении на корпусе 16 инструмента и корпусе 36 элемента, расположенного над ним и закрепленного на корпусе 16 инструмента.

В некоторых вариантах осуществления корпус 36 элемента включает в себя обращенную назад внутреннюю переднюю поверхность 58, которая используется в качестве ограничителя для прекращения движения вперед сопла 40, когда охлаждающее средство проходит через него. В некоторых вариантах осуществления периметр заднего участка 56 сопла больше, например, переднего отверстия 59, например, для предотвращения отсоединения сопла 40 от корпуса 36 элемента при принятии первого положения. Таким образом, в первом положении охлаждающая текучая среда, выталкивающая сопло 40 вперед, толкает обращенную вперед периферийную поверхность 62, образованную на заднем участке 56, для прилегания к обращенной назад внутренней передней поверхности 58, например, как показано на фиг.9. Периферийная поверхность 62 и передняя поверхность 58 принимают, например, ответные формы усеченного конуса или другие соответствующие формы для прилегания друг к другу и получения по существу герметичного зацепления между ними. Такое по существу герметичное зацепление может по существу предотвращать нежелательную утечку охлаждающей текучей среды через полость 60.

В некоторых вариантах осуществления во втором, втянутом положении, например, как показано на фиг.5, сопло 40 по меньшей мере частично размещено в участке 64 для вмещения сопла канала 38 для текучей среды. Например, по меньшей мере часть сопла 40, которая выступает и проходит от корпуса 36 элемента в первом положении, размещается на участке 64 для вмещения сопла во втором положении. Второе, втянутое положение может приниматься, например, когда режущий инструмент 10 не выполняет операцию резания, и охлаждающая текучая среда не проходит через элемент 34 для подачи охлаждающего средства или проходит с очень низкой скоростью, например, такой, что усилие, приложенное охлаждающим средством, является недостаточным для удержания сопла 40 в выдвинутом положении.

Во втором положении сопло 40 может или по существу полностью вдвигаться в участок 64 для вмещения сопла или только частично, например, на расстояние, обеспечивающее соответствующий доступ к зажимному элементу 34. В некоторых вариантах осуществления задний участок 56 и участок 64 для вмещения сопла обычно имеют ответные формы для обеспечения скольжения сопла 40 через участок 64 для вмещения сопла, например, между выдвинутым положением и втянутым положением. Когда охлаждающая текучая среда не проходит через элемент 34 для подачи охлаждающего средства или проходит с очень низкой скоростью, сопло 40 может прижиматься внутрь для принятия втянутого положения, например, с использованием одного или более пальцев.

В некоторых вариантах осуществления, например, когда сопло 40 находится во втянутом положении, охлаждающая текучая среда, начинающая проходить через канал 38 для текучей среды, выталкивает сопло 40 для скольжения вперед через участок 64 для вмещения сопла для принятия выдвинутого положения. В некоторых вариантах осуществления, например, как показано на фиг.9, канал 38 для текучей среды включает в себя впускной участок 66 для приема охлаждающей текучей среды в канал 38 для текучей среды. Охлаждающая текучая среда, выходящая из впускного участка 66, входит во внутренний канал 48 сопла 40 через впускное отверстие 51 сопла.

В некоторых вариантах осуществления впускной участок 66 проходит по существу перпендикулярно продольным осям A и B, например, впуская охлаждающую текучую среду обычно в направлении вверх в корпус 36 элемента, перпендикулярно продольным осям A сопла 40 и B корпуса 36 элемента. Следовательно, например, для обеспечения начального потока охлаждающей текучей среды с впускного участка 66 в сопло 40, когда оно находится во втянутом положении, в некоторых вариантах осуществления по меньшей мере нижний участок 68 задней поверхности 54 наклонен относительно продольной оси A, например, образуя острый угол α с ней, например угол в 45є, или другой соответствующий угол. Это обеспечивает прохождение начальной части охлаждающей текучей среды от впускного участка 66 через впускное отверстие 51 сопла, образованное по меньшей мере частично на нижнем участке 68 задней поверхности 54, и вхождение во внутренний канал 48, например, когда сопло находится во втянутом положении. В других вариантах осуществления впускной участок 66 по существу выровнен с соплом 40, например, если охлаждающая текучая среда подается в элемент 34 для подачи охлаждающего средства обычно сзади.

Хотя настоящее изобретение описано со ссылкой на один или более конкретных вариантов осуществления, описание должно восприниматься в целом как поясняющее и не должно толковаться как ограничивающее изобретение показанными вариантами осуществления. Для специалистов в данной области техники могут быть очевидными различные модификации, хотя специально не показанные в данном документе, но находящиеся в пределах объема изобретения.

Режущий инструмент содержит хвостовик, головку, содержащую гнездо, режущую пластину, съемно удерживаемую в гнезде, и элемент для подачи охлаждающего средства, расположенный рядом с головкой и содержащий корпус, выполненный с возможностью приема и подачи охлаждающей текучей среды через образованный в нем канал, и сопло, зацепленное с корпусом и выполненное с возможностью перемещения относительно корпуса элемента между первым положением, в котором сопло проходит наружу и вперед от корпуса элемента для по меньшей мере частичного прохождения над зажимным элементом, который закрепляет режущую пластину на месте, и вторым положением, в котором сопло втянуто в канал для текучей среды, так что по меньшей мере часть сопла, которая проходит наружу из корпуса элемента в первом положении, размещается в канале для текучей среды во втором положении и не проходит над зажимным элементом, причем сопло устойчиво в первом положении за счет непрерывного потока охлаждающей текучей среды, выталкивающего сопло наружу и вперед от корпуса элемента. Технический результат: расширение технологических возможностей. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Режущий инструмент (10), содержащий
хвостовик (18),
головку (20), содержащую гнездо (24) под режущую пластину, имеющее режущую пластину (26), съемно удерживаемую в нем, и
элемент (34) для подачи охлаждающего средства, расположенный рядом с головкой, для подачи охлаждающей текучей среды в зону резания, причем элемент для подачи охлаждающего средства содержит
корпус (36) элемента, выполненный с возможностью приема и подачи охлаждающей текучей среды через канал (38) для текучей среды, образованный в нем, и
сопло (40), зацепленное с корпусом элемента, для подачи и впрыска охлаждающей текучей среды, полученной из канала для текучей среды, при этом сопло выполнено с возможностью перемещения относительно корпуса элемента между:
первым положением, в котором сопло проходит наружу и вперед от корпуса элемента для по меньшей мере частичного прохождения над зажимным элементом (32), который закрепляет режущую пластину на месте, и
вторым положением, в котором сопло втянуто в канал для текучей среды, так что по меньшей мере часть сопла, которая проходит наружу из корпуса элемента в первом положении, размещается в канале для текучей среды во втором положении и не проходит над зажимным элементом, причем сопло устойчиво в первом положении за счет непрерывного потока охлаждающей текучей среды, выталкивающего сопло наружу и вперед от корпуса элемента.

2. Инструмент по п.1, содержащий корпус (16) инструмента, имеющий головку и хвостовик, при этом корпус (36) элемента (34) для подачи охлаждающего средства выполнен за одно целое с корпусом инструмента.

3. Инструмент по п.1, содержащий корпус (16) инструмента, имеющий головку и хвостовик, при этом корпус (36) элемента (34) для подачи охлаждающего средства является отдельным элементом, съемным по отношению к корпусу инструмента.

4. Инструмент по п.1, в котором
корпус (36) элемента содержит основание (44) и установочный участок (46), съемно соединенный с ним, а
сопло зацеплено по меньшей мере с установочным участком (46).

5. Инструмент по п.1, в котором
сопло содержит продольную ось (А) и задний участок (56),
канал для текучей среды содержит впускной участок (66) для приема охлаждающей текучей среды в канал для текучей среды, а
по меньшей мере нижний участок (68) задней поверхности (54), образованной на заднем участке, образует острый угол с продольной осью (А).

6. Элемент (34) для подачи охлаждающего средства режущего инструмента, содержащий
корпус (36) элемента, выполненный с возможностью приема и подачи охлаждающей текучей среды через канал (38) для текучей среды, образованный в нем, и
сопло (40), подвижно зацепленное с корпусом элемента, для подачи и впрыска охлаждающей текучей среды, полученной из канала для текучей среды, при этом сопло выполнено с возможностью перемещения относительно корпуса элемента между:
первым положением, в котором сопло проходит наружу и вперед от корпуса элемента, когда охлаждающая текучая среда проходит через него; и
вторым положением, в котором сопло втянуто в канал для текучей среды, так что по меньшей мере часть сопла, которая проходит наружу из корпуса элемента в первом положении, размещается в канале для текучей среды во втором положении,
причем сопло устойчиво в первом положении за счет непрерывного потока охлаждающей текучей среды, выталкивающего сопло наружу и вперед от корпуса (36) элемента.

7. Элемент (34) по п.6, в котором
сопло содержит задний участок (56),
канал для текучей среды содержит впускной участок (66) для приема охлаждающей текучей среды в канал для текучей среды, а
по меньшей мере нижний участок (68) задней поверхности (54) заднего участка образует острый угол с продольной осью (А) сопла.