РЕЖУЩАЯ ПЛАСТИНА Российский патент 2015 года по МПК B23C5/20 

Область техники

Настоящее изобретение относится к двухсторонней индексируемой режущей пластине, используемой в процессе обработки материалов резанием, в частности для использования в режущем инструменте, как фреза.

Уровень техники

В патенте РФ RU 2454392 раскрыта режущая пластина многоугольной формы. Она включает противолежащие торцовые поверхности и расположенную между ними периферийную поверхность, среднюю плоскость, расположенную между торцовыми поверхностями, сквозное отверстие, проходящее между торцовыми поверхностями, режущую кромку, образованную на пересечении каждой торцовой поверхности периферийной поверхностью, режущая кромка разделена на идентичные режущие участки. Каждый участок включает главную и вспомогательную режущие кромки. Тангенциальная опорная поверхность расположена между режущей кромкой и сквозным отверстием. Главная задняя поверхность на периферийной поверхности проходит от каждой главной режущей кромки и образует внутренний тупой угол с плоскостью, проходящей через главную режущую кромку и параллельной средней плоскости режущей пластины. Вспомогательная задняя поверхность образует внутренний острый угол с плоскостью, проходящей через вспомогательную режущую кромку и параллельной средней плоскости режущей пластины. Причем главная и вспомогательная режущие кромки режущей пластины на виде сбоку выполнены поочередно выпуклыми и вогнутыми. Ввиду указанной конструкции режущая пластина устанавливается в гнездо корпуса режущего инструмента, боковые контактные поверхности которого выполнены в виде ласточкиного хвоста. Кроме того, тангенциальная опорная поверхность гнезда под режущую пластину разделена на три опорных участка.

Достоинством режущей пластины такого типа, как раскрыта в патенте РФ RU 2454302, является возможность ее использования для высокоскоростного фрезерования в сочетании с наклонным направлением движения подачи и улучшение при этом отвода стружки при наружном фрезеровании.

Недостатком режущей пластины и режущего инструмента, раскрытых в патенте РФ RU 2454302, является недостаточная стойкость при использовании их для обработки труднообрабатываемых материалов. Это обусловлено тем, что режущая пластина, закрепленная в гнезде режущего инструмента с боковыми контактными поверхностями в виде ласточкина хвоста и с идентичными тангенциальными поверхностями, не учитывающими угловое смещение противолежащих торцовых поверхностей, как при закреплении, так и при обработке материалов, находится в сложном напряженно-деформированном состоянии, отрицательно влияющем на стойкость ее режущих кромок. При этом разделение торцовой контактной поверхности гнезда режущего инструмента также не решает в полной мере снятие напряжений, возникающих в режущей пластине.

В патенте РФ RU 2422253 раскрыта режущая пластина и фрезерный инструмент. Режущая пластина имеет режущие кромки, расположенные на противоположных сторонах. При этом режущие кромки выступают за смежные с ними передние режущие поверхности, направленные вниз под положительным углом, а между ними расположены одна или несколько опорных плоскостей и центральное крепежное отверстие. Вокруг крепежного отверстия расположена по меньшей мере одна грань в форме усеченного конуса, при этом грань сходит на конус радиально вовнутрь в направлении к крепежному винту.

Достоинством режущей пластины такого типа, как раскрыта в патенте РФ RU 2422253, является возможность повышения ее эффективности за счет улучшенного контакта торцовых поверхностей режущей пластины с торцовыми поверхностями гнезда паза режущего инструмента. Однако такое расположение граней на опорной поверхности режущей пластины не учитывает сложное напряженно-деформированное состояние многоугольной формы режущей пластины и, тем самым, снижает эффективность известной конструкции.

В патенте РФ RU 2455128 раскрыта режущая пластина и режущий инструмент. Режущая пластина имеет многоугольную призматическую форму с двумя противолежащими торцовыми поверхностями. Режущая часть режущей пластины включает главную и вспомогательную режущие кромки, причем каждая из указанных режущих кромок на виде сбоку на режущую пластину имеет по три участка - прямолинейный, выпуклый и вогнутый.

Недостатком режущей пластины и режущего инструмента, раскрытых в патенте РФ RU 2455128, также является невозможность учесть сложное напряженно-деформированное состояние многоугольной формы режущей пластины, имеющей смещение одноименных вершин режущих кромок на противоположных торцовых поверхностях режущей пластины.

Задачей настоящего изобретения является создание улучшенной режущей пластины для ее использования при обработке труднообрабатываемых материалов путем снижения внутренних напряжений в режущей пластине, возникающих как в процессе ее закрепления, так и при обработке материалов.

Задачей настоящего изобретения является также создание режущего инструмента для закрепления такой режущей пластины.

Поставленная задача решается посредством совокупности признаков, приведенных в соответствующих пунктах формулы изобретения. В частности, предложена режущая пластина многоугольной формы, имеющая тангенциальные опорные поверхности с гранями в виде поверхностей второго порядка с зеркальной 180-градусной поворотной симметрией, учитывающей взаимное угловое смещение противолежащих торцовых поверхностей. В качестве одного из предпочтительных вариантов режущая пластина имеет положительный задний угол на главной режущей кромке. Также предложен режущий инструмент, имеющий продольную ось вращения и содержащий инструментодержатель, снабженный несколькими гнездами, при этом каждое гнездо имеет одну опорную плоскость и боковые контактные поверхности, а предложенную режущую пластину устанавливают в каждое гнездо.

Сущность изобретения

В соответствии с настоящим изобретением предложена режущая пластина, имеющая:

многоугольную форму с двумя противолежащими торцовыми поверхностями и периферийную поверхность, расположенную между ними, при этом средняя плоскость M, пересекающая режущую пластину, расположена между торцовыми поверхностями, сквозное отверстие, проходящее между торцовыми поверхностями;

режущую кромку, образованную на пересечении каждой торцовой поверхности с периферийной поверхностью, при этом режущая кромка содержит последовательно чередующиеся и сопряженные между собой и разделенные вершиной участки главной и вспомогательной режущих кромок, причем вершины режущих кромок попарно одна относительно другой смещены в плоскостях соответственно противолежащих торцовых поверхностей на плане сверху на режущую пластину на угол ά и β;

тангенциальные опорные поверхности расположены вокруг сквозного отверстия на каждой противолежащей торцовой поверхности и имеют грани в форме поверхностей второго порядка.

В соответствии с настоящим изобретением на каждой тангенциальной опорной поверхности режущей пластины выполнено по крайней мере три грани в форме поверхностей второго порядка с вершинами, расположенными симметрично относительно оси сквозного отверстия и направленными от его оси к периферии режущей пластины, и понижением, направленным по касательной к сквозному отверстию с выходом на него, так что на противолежащих тангенциальных поверхностях грани расположены со 180-градусной зеркальной симметрией, а на плане сверху на режущую пластину проекции осей понижений граней образуют треугольник, и вершины граней противолежащих тангенциальных опорных поверхностей взаимно смещены на острый угол ά1 или β1, равный соответственно углу ά или β взаимного смещения вершин режущих кромок противолежащих торцовых поверхностей режущей пластины.

В соответствии с одним предпочтительным вариантом грани выполнены в форме элементов конуса, или параболоида, или гиперболоида, или эллипсоида вращения, или цилиндра.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом вершины (38) и (40) граней (62) находятся на одной прямой, перпендикулярной средней плоскости M.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом главная задняя поверхность на периферийной поверхности проходит от каждой главной режущей кромки и образует внутренний острый угол γ с плоскостью P1, проходящей через главную режущую кромку и параллельной средней плоскости M.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом вспомогательная задняя поверхность на периферийной поверхности проходит от каждой вспомогательной режущей кромки и образует тупой угол θ относительно плоскости P2, проходящей через вспомогательную режущую кромку параллельной средней плоскости M.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом участок главной режущей кромки выполнен прямолинейным или выпуклым, или вогнутым, а участок вспомогательной режущей кромки на виде сбоку на режущую пластину выполнен прямым или выпукло-вогнутым.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом максимальная выпуклость находится на главной режущей кромке.

В соответствии с настоящим изобретением предложен режущий инструмент, в частности торцовая фреза, имеющая:

головку инструментодержателя с одним или нескольким гнездами, при этом каждое гнездо имеет одну опорную поверхность и боковые контактные поверхности для режущей пластины по одному из пунктов 1-8 формулы изобретения, установленной в каждом гнезде.

При этом вышеописанную режущую пластину устанавливают в каждое гнездо и крепят с помощью крепежного винта. Режущие пластины могут быть непосредственно или косвенно с помощью кассет установлены в гнездах.

Для лучшего понимания, но только в качестве примера, изобретение будет описано с отсылками к приложенным чертежам, на которых:

на фиг.1 показан вид в перспективе на режущую пластину в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг.2 показан вид сверху на режущую пластину, представленную на фиг.1;

на фиг.3 показан первый вариант увеличенного вида B на фиг.2;

на фиг.4 показан второй вариант увеличенного вида B на фиг.2;

на фиг.5 показан вид с боку на режущую пластину на фиг.1;

на фиг.6 частично показано поперечное сечение режущей пластины, представленной на фиг.1, по линии I-I фиг.2;

на фиг.7 частично показано поперечное сечение режущей пластины, представленной на фиг.1, по линии II-II фиг.2;

на фиг.8 частично показано поперечное сечение режущей пластины, представленной на фиг.1, по линии III-III фиг.2;

на фиг.9 показан общий вид режущего инструмента с использованием режущей пластины, представленной на фиг.1-8;

на фиг.10 показано увеличенное гнездо для крепления режущей пластины в корпусе режущего инструмента, представленного на фиг.9.

Детальное описание чертежей

Рассмотрим фиг.1-10, показывающие режущую пластину 10 и режущий инструмент 54, в котором используется эта пластина.

Режущая пластина 10 выполнена индексируемой. Ее предпочтительно изготавливают путем фасонного или инжекционного прессования и спекания порошков карбидов.

Режущая пластина 10 имеет многоугольную форму с двумя противолежащими торцовыми поверхностями 12.

Между противолежащими торцовыми поверхностями 12 расположена периферийная поверхность 14, средняя плоскость M, пересекающая режущую пластину 10, расположена между торцовыми поверхностями 12. Сквозное отверстие 16, предназначенное для закрепления режущей пластины 10 посредством винта в гнезде 58 режущего инструмента 54, проходит между торцовыми поверхностями 12.

На пересечении каждой торцовой поверхности 12 с периферийной поверхностью 14 образованы режущие кромки. Режущие кромки разделены на три идентичных режущих участка 18. Каждый участок режущей кромки 18 содержит последовательно чередующиеся и сопряженные между собой и разделенные вершиной 20 и 22 участки главной 24 и вспомогательной 26 режущих кромок.

Вершины режущих кромок 28 и 30, 20 и 22 попарно одна относительно другой смещены в плоскостях соответственно противолежащих торцовых поверхностей 12 на плане сверху на режущую пластину 10 соответственно на углы ά и β.

Тангенциальные опорные поверхности 32 и 34 расположены вокруг сквозного отверстия 16 на каждой противолежащей торцовой поверхности 12 и имеют грани в форме поверхностей второго порядка.

Согласно предлагаемой конструкции режущей пластины вокруг сквозного отверстия 16 режущей пластины 10 на каждой тангенциальной опорной поверхности 32 и 34 выполнено по крайней мере три грани 36 и 38 в форме поверхностей второго порядка с вершинами 40 и 42, расположенными симметрично относительно оси 44 сквозного отверстия 16 и направленными от его оси 44 к периферии режущей пластины 10.

Понижение граней 36 и 38 направлено по касательным к сквозному отверстию 16 с выходом на него, так что на противолежащих тангенциальных опорных поверхностях 32 и 34 грани 36 и 38 расположены со 180-градусной зеркальной симметрией, а на плане сверху на режущую пластину 10 проекции осей понижений граней образуют треугольник.

При этом вершины 40 и 42 граней 36 и 38, расположенных на противолежащих тангенциальных опорных поверхностях 32 и 34, также взаимно смещены на плане сверху на режущую пластину 10 на острый угол ά1 или β1, равный соответственно углу ά или β взаимного смешения вершин 28 и 30 или вершин 20 и 22 режущих кромок противолежащих торцовых поверхностей 12 режущей пластины 10.

Направление граней 36 и 38 может быть изменено на обратное изображенному в качестве примера на фиг.1 и 2, а угол смещения их вершин 40 и 42 может быть выбран равным углу ά1 или β1.

В качестве предпочтительного варианта поверхности граней 36 и 38 могут быть выполнены в форме элементов конуса, или параболоида, или гиперболоида, или эллипсоида вращения, или цилиндра. Выбор конкретной формы указанных поверхностей определяется в результате обычного инженерного решения при расчете напряженно-деформированного состояния режущей пластины 10 с учетом обеспечения беспрепятственного схода стружки.

В указанных выше конструктивных особенностях тангенциальных опорных поверхностей 32 и 34 режущей пластины 10 учтено взаимное угловое смещение (углы ά и β) противолежащих торцовых поверхностей 12 так, что фактически каждая тангенциальная опорная поверхность 32 и 34 перераспределяет как рабочую нагрузку от режущей кромки 18 противолежащей торцовой поверхности 12, так и нагрузку от закрепления пластины винтом в гнезде фрезы, с учетом снижения внутренних напряжений в пластине 10.

В целях обеспечения эффективности работы режущей пластины при обработке материалов с различными физико-механическими характеристиками расположение вершин 40 и 42 граней 36 и 38 на плане сверху на пластину 10 может совпадать и находиться на одной прямой, перпендикулярной средней плоскости M пластины 10.

В соответствии с одним наиболее предпочтительным вариантом главная задняя поверхность 46 на периферийной поверхности 14 проходит от каждой главной режущей кромки 24 и образует угол γ с плоскостью P1, проходящей через главную режущую кромку 24 и параллельной средней плоскости M пластины 10. Это обеспечивает с учетом снижения внутренних напряжений более широкое использование режущей пластины 10.

Вспомогательная задняя поверхность 48 проходит от каждой вспомогательной режущей кромки 26 на периферийной поверхности 14 от каждой вспомогательной режущей кромки 26 и образует внутренний тупой угол θ относительно плоскости P2, проходящей через вспомогательную режущую кромку 26 и параллельной средней плоскости M пластины 10.

Режущая пластина, изображенная на фиг.1-7, может иметь режущую кромку 18 с прямолинейными участками главной 24 и вспомогательной 26 режущих кромок.

Для обеспечения более широкого применения режущей пластины 10 главная режущая кромка 24 режущей пластины 10 также может быть выполнена выпуклой или вогнутой, а участок вспомогательной 26 режущей кромки на виде сбоку на режущую пластину 10 выполнен прямым или выпукло-вогнутым. При этом выпуклость 50 главной режущей кромки 24 может быть сопряжена как с вогнутой по одному варианту, так и с выпуклой по другому варианту частями вспомогательной режущей кромки 26. Кроме того, по другому предпочтительному варианту максимальная выпуклость 52 может быть расположена на выпуклой главной режущей кромке 24.

Режущий инструмент 54, изображенный на фиг.9, по одному из предпочтительных вариантов имеет продольную ось вращения A и содержит:

инструментодержатель 56, снабженный несколькими гнездами 58, при этом каждое гнездо 58 имеет одну опорную поверхность 60 и две боковые контактные поверхности 62. Через опорную поверхность 60 проходит резьбовое отверстие 64. Режущую пластину 10 устанавливают в каждое гнездо 58 и крепят винтом 66. Режущие пластины 10 могут быть установлены в гнезда инструментодержателя также с помощью кассет, в которых выполнены гнезда 58.

Указанные выше расположение и форма граней 36 и 38 режущей пластины 10, расположенных на противолежащих тангенциальных опорных поверхностях 32 и 34, а также форма и взаимное расположение режущих кромок 24 и 26 позволяют улучшить напряженно-деформированное состояние режущей пластины 10, возникающее как при ее закреплении в гнезде 58 режущего инструмента 54, так и при обработке труднообрабатываемого материала, тем самым, повысив ее стойкость и эффективность.

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

Режущая пластина имеет многоугольную форму с двумя противолежащими торцовыми поверхностями и периферийную поверхность, расположенную между ними, при этом средняя плоскость M, пересекающая режущую пластину, расположена между торцовыми поверхностями, сквозное отверстие, проходящее между торцовыми поверхностями, режущую кромку, образованную на пересечении каждой торцовой поверхности с периферийной поверхностью. При этом режущая кромка содержит последовательно чередующиеся и сопряженные между собой и разделенные вершиной участки главной и вспомогательной режущих кромок, причем вершины режущей кромки попарно одна относительно другой смещены в плоскостях соответственно противолежащих торцовых поверхностей на плане сверху на режущую пластину на углы ά и β, тангенциальные опорные поверхности расположены вокруг сквозного отверстия на каждой противолежащей торцовой поверхности и имеют грани в форме поверхностей второго порядка. Для снижения внутренних напряжений в режущей пластине на каждой тангенциальной опорной поверхности выполнено по крайней мере три грани в форме поверхностей второго порядка с вершинами, расположенными симметрично относительно оси сквозного отверстия и направленными от его оси к периферии режущей пластины, и понижением, направленным по касательной к сквозному отверстию с выходом на него, так что на противолежащих тангенциальных опорных поверхностях грани расположены со 180-градусной зеркальной симметрией, а на плане сверху на режущую пластину проекции осей понижений граней образуют треугольник, и вершины граней противолежащих тангенциальных опорных поверхностей взаимно смещены на острый угол ά1 или β1, равный соответственно углу ά или углу β взаимного смещения вершин режущих кромок противолежащих торцовых поверхностей режущей пластины. Режущий инструмент, в частности торцовая фреза, содержит головку инструментодержателя с одним или несколькими гнездами, при этом каждое гнездо имеет одну опорную поверхность и боковые контактные поверхности для описанной выше режущей пластины. Технический результат: повышение эффективности использования режущей пластины при обработке труднообрабатываемых материалов за счет снижения в ней внутренних напряжений. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Режущая пластина (10), имеющая многоугольную форму с двумя противолежащими торцовыми поверхностями (12) и периферийную поверхность (14), расположенную между ними, при этом средняя плоскость (M), пересекающая режущую пластину, расположена между торцовыми поверхностями, сквозное отверстие (16), проходящее между торцовыми поверхностями (12), режущую кромку (18), образованную на пересечении каждой торцовой поверхности (12) с периферийной поверхностью (14), при этом режущая кромка (18) содержит последовательно чередующиеся и сопряженные между собой и разделенные вершиной участки главной (24) и вспомогательной (26) режущих кромок, причем вершины (20, 22) и (28, 30) режущей кромки попарно одна относительно другой смещены в плоскостях соответственно противолежащих торцовых поверхностей (12) на плане сверху на режущую пластину (10) на углы ά и β, тангенциальные опорные поверхности (32) и (34) расположены вокруг сквозного отверстия (16) на каждой противолежащей торцовой поверхности (12) и имеют грани в форме поверхностей второго порядка, отличающаяся тем, что на каждой тангенциальной опорной поверхности (32, 34) режущей пластины (10) выполнено по крайней мере три грани (36) и (38) в форме поверхностей второго порядка с вершинами (40) и (42), расположенными симметрично относительно оси сквозного отверстия и направленными от его оси (44) к периферии режущей пластины (10), и понижением, направленным по касательной к сквозному отверстию (16) с выходом на него, при этом на противолежащих тангенциальных опорных поверхностях (32) и (34) грани (36), (38) расположены со 180-градусной зеркальной симметрией, а на плане сверху на режущую пластину (10) проекции осей понижений граней (36), (38) образуют треугольник, и вершины (40), (42) граней противолежащих тангенциальных опорных поверхностей взаимно смещены на острый угол ά1 или β1, равный соответственно углу ά или углу β взаимного смещения вершин (28, 30) и (20, 22) режущих кромок противолежащих торцовых поверхностей (12) режущей пластины (10).

2. Режущая пластина по п.1, отличающаяся тем, что грани (36, 38) выполнены в форме элементов конуса или параболоида, или гиперболоида, или эллипсоида вращения, или цилиндра.

3. Режущая пластина по п.1, отличающаяся тем, что вершины (40, 42) граней (36, 38) находятся на одной прямой, перпендикулярной средней плоскости M.

4. Режущая пластина по п.1, отличающаяся тем, что главная задняя поверхность (46) на периферийной поверхности (14) проходит от каждой главной режущей кромки (24) и образует внутренний острый угол γ с плоскостью P1, проходящей через главную режущую кромку (24) и параллельной средней плоскости (M).

5. Режущая пластина по п.1, отличающаяся тем, что вспомогательная задняя поверхность (48) проходит на периферийной поверхности (14) от каждой вспомогательной режущей кромки (26) и образует внутренний тупой угол θ относительно плоскости P2, проходящей через вспомогательную режущую кромку (26) и параллельной средней плоскости M.

6. Режущая пластина по п.1, отличающаяся тем, что участок (24) главной режущей кромки выполнен прямолинейным, выпуклым или вогнутым, а участок вспомогательной (26) режущей кромки на виде сбоку на режущую пластину выполнен прямым или выпукло-вогнутым.

7. Режущая пластина по п.6, отличающаяся тем, что максимальная выпуклость (52) находится на главной режущей кромке.

8. Режущий инструмент 54, в частности торцовая фреза, имеющая головку инструментодержателя 56 с одним или несколькими гнездами (58), отличающийся тем, что каждое гнездо (58) имеет одну опорную поверхность (60) и боковые контактные поверхности (62) для режущей пластины (10) по одному из пунктов 1-7, установленные в каждом гнезде.