ВРАЩАЮЩИЙСЯ РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ, ИМЕЮЩИЙ ДЕРЖАТЕЛЬ ИНСТРУМЕНТА С КОНИЧЕСКОЙ ВНУТРЕННЕЙ РЕЗЬБОЙ И СМЕННУЮ РЕЖУЩУЮ ГОЛОВКУ С ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ НАРУЖНОЙ РЕЗЬБОЙ, И УКАЗАННЫЙ ДЕРЖАТЕЛЬ ИНСТРУМЕНТА Российский патент 2020 года по МПК B23C5/26 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Объект настоящей заявки относится к вращающимся режущим инструментам, относящимся к типу, в котором сменная режущая головка, имеющая охватываемый соединительный элемент, удерживается с возможностью съема в охватывающем соединительном элементе держателя инструмента посредством резьбового соединительного механизма.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Вращающиеся режущие инструменты могут быть обеспечены резьбовым соединительным механизмом или «инструментальным соединением» для надежного удержания сменной режущей головки в держателе инструмента.

Сменная режущая головка может включать в себя охватываемый соединительный элемент, а держатель инструмента может включать в себя охватывающий соединительный элемент. Охватываемый соединительный элемент может включать в себя наружную резьбу. Охватывающий соединительный элемент может включать в себя внутреннюю резьбу, которая соответствует наружной резьбе на охватываемом соединительном элементе.

В некоторых таких вращающихся режущих инструментах обе внутренняя и наружная резьбы представляют собой цилиндрические резьбы. Пример такого вращающегося режущего инструмента раскрыт, например, в патенте США 6,485,220.

В других таких вращающихся режущих инструментах обе внутренняя и наружная резьбы представляют собой конические резьбы. Примеры такого вращающегося режущего инструмента раскрыты, например, в патентах США 7,611,311 и US 7,713,004.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с первым аспектом объекта настоящей заявки обеспечен вращающийся режущий инструмент, имеющий продольную ось и продолжающийся в направлении вперед-назад, содержащий:

держатель инструмента, имеющий продольную ось держателя и содержащий охватывающий соединительный элемент, имеющий внутреннюю резьбу, продолжающуюся назад от передней поверхности держателя, причем передняя поверхность держателя продолжается в поперечном направлении относительно продольной оси держателя; и

сменную режущую головку, имеющую продольную ось A головки, содержащую:

переднюю часть, образующую режущую часть; и

заднюю часть, образующую установочную часть, причем установочная часть содержит охватываемый соединительный элемент, имеющий наружную резьбу и выступающий назад от базовой поверхности головки, базовая поверхность головки продолжается в поперечном направлении относительно продольной оси головки и образует границу между режущей частью и установочной частью;

в котором:

наружная резьба охватываемого соединительного элемента представляет собой цилиндрическую резьбу;

внутренняя резьба охватывающего соединительного элемента представляет собой коническую резьбу; и

вращающийся режущий инструмент выполнен с возможностью регулирования между:

раскрепленным положением, в котором охватываемый соединительный элемент расположен снаружи охватывающего соединительного элемента, и внутренняя и наружная резьбы не соединены друг с другом по резьбе, и

закрепленным положением, в котором охватываемый соединительный элемент удерживается с возможностью съема в охватывающем соединительном элементе с внутренней и наружной резьбами, соединенными друг с другом по резьбе.

В соответствии с другим аспектом объекта настоящей заявки обеспечен держатель инструмента, имеющий продольную ось держателя, продолжающуюся в направлении вперед-назад, содержащий охватывающий соединительный элемент, имеющий внутреннюю резьбу, продолжающуюся назад от передней поверхности держателя, причем передняя поверхность держателя продолжается в поперечном направлении относительно продольной оси держателя, в котором:

внутренняя резьба охватывающего соединительного элемента представляет собой коническую резьбу;

внутренняя резьба содержит выступ внутренней резьбы, продолжающийся по винтовой линии вокруг оси внутренней резьбы и содержащий переднюю и заднюю боковые поверхности внутренней резьбы и верхнюю поверхность внутренней резьбы, продолжающуюся между ними;

причем передняя и задняя боковые поверхности внутренней резьбы в общем обращены в противоположных осевых направлениях и ограничивают винтовую канавку внутренней резьбы, которая содержит нижнюю поверхность внутренней резьбы;

по меньшей мере одно из выступа внутренней резьбы и канавки внутренней резьбы продолжается вокруг соответствующего конуса, имеющего угол конусности; и

угол конусности находится в диапазоне 0,02°≤γ≤1,6°.

В соответствии с еще одним аспектом объекта настоящей заявки обеспечен вращающийся режущий инструмент, имеющий продольную ось и продолжающийся в направлении вперед-назад, содержащий:

сменную режущую головку, имеющую продольную ось A головки, содержащую:

переднюю часть, образующую режущую часть; и

заднюю часть, образующую установочную часть, причем установочная часть содержит охватываемый соединительный элемент, имеющий наружную резьбу и выступающий назад от базовой поверхности головки, базовая поверхность головки продолжается в поперечном направлении относительно продольной оси головки и образует границу между режущей частью и установочной частью;

в котором:

наружная резьба охватываемого соединительного элемента представляет собой цилиндрическую резьбу; и

вращающийся режущий инструмент выполнен с возможностью регулирования между:

раскрепленным положением, в котором охватываемый соединительный элемент расположен снаружи охватывающего соединительного элемента, и внутренняя и наружная резьбы не соединены друг с другом по резьбе, и

закрепленным положением, в котором охватываемый соединительный элемент удерживается с возможностью съема в охватывающем соединительном элементе с внутренней и наружной резьбами, соединенными друг с другом по резьбе.

Следует понимать, что приведенное выше описание представляет собой сущность изобретения, и что признаки, описанные далее, могут быть применимы в любой комбинации к объекту настоящей заявки, например, любой из следующих признаков может быть применен к вращающемуся режущему инструменту и/или держателю инструмента:

Внутренняя резьба содержит выступ внутренней резьбы, продолжающийся по винтовой линии вокруг оси внутренней резьбы, и содержащий переднюю и заднюю боковые поверхности внутренней резьбы и верхнюю поверхность внутренней резьбы, продолжающуюся между ними, причем передняя и задняя боковые поверхности внутренней резьбы в общем обращены в противоположных осевых направлениях и ограничивают винтовую канавку внутренней резьбы, которая содержит нижнюю поверхность внутренней резьбы; и

в раскрепленном положении:

по меньшей мере одно из выступа внутренней резьбы и канавки внутренней резьбы продолжается вокруг соответствующего конуса, имеющего угол конусности; и

угол конусности может находиться в диапазоне 0,02°≤γ≤1,6°.

Угол конусности может быть равен точно 0,8°.

Только канавка внутренней резьбы может продолжаться вокруг соответствующего конуса.

На виде в сечении по осевой плоскости, содержащей ось внутренней резьбы, верхняя поверхность внутренней резьбы образует множество гребней внутренней резьбы, которые могут быть параллельны оси внутренней резьбы и коллинеарны друг другу, а нижняя поверхность внутренней резьбы образует множество впадин внутренней резьбы, которые параллельны оси внутренней резьбы и следуют рисунку уменьшения расстояния от нее в направлении назад.

Передняя и задняя боковые поверхности внутренней резьбы смещены от оси внутренней резьбы на расстояние, которое может уменьшаться по мере того, как выступ внутренней резьбы продолжается по винтовой линии вокруг оси внутренней резьбы в направлении назад.

Наружная резьба содержит выступ наружной резьбы, продолжающийся по винтовой линии вокруг оси наружной резьбы, и содержащий переднюю и заднюю боковые поверхности наружной резьбы и верхнюю поверхность наружной резьбы, продолжающуюся между ними, причем передняя и задняя боковые поверхности наружной резьбы в общем обращены в противоположных осевых направлениях и ограничивают винтовую канавку наружной резьбы, которая содержит нижнюю поверхность наружной резьбы;

передняя боковая поверхность наружной резьбы и передняя боковая поверхность внутренней резьбы обращены в направлении вперед, а задняя боковая поверхность наружной резьбы и задняя боковая поверхность внутренней резьбы обращены в направлении назад; и в закрепленном положении:

задняя боковая поверхность внутренней резьбы может опираться на переднюю боковую поверхность наружной резьбы.

В закрепленном положении передняя боковая поверхность внутренней резьбы может быть разнесена от задней боковой поверхности наружной резьбы. Верхняя поверхность внутренней резьбы может быть разнесена от нижней поверхности наружной резьбы. Нижняя поверхность внутренней резьбы может быть разнесена от верхней поверхности наружной резьбы.

На виде в сечении по осевой плоскости, содержащей ось наружной резьбы, верхняя поверхность наружной резьбы образует множество гребней наружной резьбы, которые могут быть параллельны оси наружной резьбы и коллинеарны друг другу, а нижняя поверхность наружной резьбы образует множество впадин наружной резьбы, которые параллельны оси наружной резьбы и коллинеарны друг другу.

На виде в сечении по осевой плоскости, содержащей продольную ось головки, наружная резьба образует форму наружной резьбы, которая может быть трапецеидальной.

На виде в сечении по осевой плоскости, содержащей продольную ось держателя, внутренняя резьба образует форму внутренней резьбы, которая может быть трапецеидальной.

Наружная резьба содержит выступ наружной резьбы, продолжающийся по винтовой линии вокруг оси наружной резьбы и содержащий переднюю и заднюю боковые поверхности наружной резьбы и верхнюю поверхность наружной резьбы, продолжающуюся между ними;

причем передняя и задняя боковые поверхности наружной резьбы в общем обращены в противоположных осевых направлениях и ограничивают винтовую канавку наружной резьбы, которая содержит нижнюю поверхность наружной резьбы;

передняя боковая поверхность наружной резьбы и передняя боковая поверхность внутренней резьбы обращены в направлении вперед;

задняя боковая поверхность наружной резьбы и задняя боковая поверхность внутренней резьбы обращены в направлении назад;

в закрепленном положении:

задняя боковая поверхность внутренней резьбы может опираться на переднюю боковую поверхность наружной резьбы;

передняя боковая поверхность внутренней резьбы может быть разнесена от задней боковой поверхности наружной резьбы;

верхняя поверхность внутренней резьбы может быть разнесена от нижней поверхности наружной резьбы; и

нижняя поверхность внутренней резьбы может быть разнесена от верхней поверхности наружной резьбы; и

фрикционное зацепление между наружной резьбой и внутренней резьбой может улучшаться в направлении от самого переднего витка наружной резьбы к самому заднему витку наружной резьбы.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Для лучшего понимания настоящего изобретения, и чтобы показать, как оно может быть осуществлено на практике, ниже будет сделана ссылка на сопровождающие чертежи, на которых:

Фиг. 1 представляет собой вид в перспективе в продольном сечении вращающегося режущего инструмента;

Фиг. 2 представляет собой разобранный вид в перспективе в продольном сечении вращающегося режущего инструмента, показанного на Фиг. 1;

Фиг. 3 представляет собой вид сбоку сменной режущей головки, показанной на Фиг. 1 и 2;

Фиг. 4 представляет собой фрагмент вида, показанного на Фиг. 3;

Фиг. 5 представляет собой вид в перспективе держателя инструмента, показанного на Фиг. 1 и 2;

Фиг. 6 представляет собой вид в продольном сечении охватывающего соединительного элемента, показанного на Фиг. 5;

Фиг. 7 представляет собой фрагмент вида в продольном сечении вращающегося режущего инструмента, показанного на Фиг. 1, при нахождении вращающегося режущего инструмента в закрепленном положении;

Фиг. 8 представляет собой схематический вид формы конической внутренней резьбы с формой цилиндрической внутренней резьбы и формой цилиндрической наружной резьбой, наложенными на нее; и

Фиг. 9 представляет собой четыре схемы, показывающие распределение контактных усилий на цилиндрических наружных резьбах, соединенных по резьбе с цилиндрическими и коническими внутренними резьбами соответственно при работе вращающегося режущего инструмента в собранном состоянии.

Следует понимать, что для простоты и ясности иллюстрации элементы, показанные на чертежах, не обязательно изображены в масштабе. Например, размеры некоторых элементов могут быть увеличены относительно других элементов для ясности, или несколько физических компонентов могут быть включены в один функциональный блок или элемент. При соответствующем рассмотрении ссылочные позиции могут повторяться на чертежах для обозначения соответствующих или подобных элементов.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В следующем далее описании будут описаны различные аспекты объекта настоящей заявки. В целях пояснения конкретные конфигурации и детали изложены достаточно подробно для обеспечения полного понимания объекта настоящей заявки. Однако специалисту в данной области техники также будет очевидно, что объект настоящей заявки может быть осуществлен на практике без конкретных конфигураций и деталей, представленных в данном документе.

Фиг. 1 и 2 показывают вращающийся режущий инструмент 20, относящийся к типу, используемому для операций фрезерования, в частности, для высокоскоростного торцевого фрезерования, в соответствии с некоторыми вариантами выполнения объекта настоящей заявки. Вращающийся режущий инструмент 20 имеет продольную ось L инструмента, вокруг которой вращается инструмент в направлении R вращения.

Вращающийся режущий инструмент 20 включает в себя сменную режущую головку 22, которая имеет продольную ось A головки, вокруг которой вращается сменная режущая головка 22 в направлении R вращения. Продольная ось A головки проходит в направлении вперед D_F-назад D_R. Сменная режущая головка 22 обычно может быть выполнена из цементированного карбида.

Вращающийся режущий инструмент 20 также включает в себя держатель 24 инструмента, имеющий продольную ось C держателя. Держатель 24 инструмента обычно может быть выполнен из стали. Сменная режущая головка 22 может удерживаться с возможностью съема в держателе 24 инструмента с помощью резьбового соединительного механизма. Такой резьбовой соединительный механизм может быть предпочтительным для других типов операций обработки резанием путем вращения, отличающихся от указанных выше, таких как, например, развертывание или сверление.

Следует понимать, что использование выражений «вперед» и «назад» во всем описании и формуле изобретения относится к положению сменной режущей головки 22 относительно держателя 24 инструмента собранного вращающегося режущего инструмента 20, как видно на Фиг. 1. Выражения «вперед» и «назад» также могут быть применены в направлении продольной оси A головки влево и вправо соответственно на Фиг. 3 и 4, а также в направлении продольной оси C держателя влево и вправо соответственно на Фиг. 5 и 6.

Далее сделана ссылку на Фиг. 3 и 4. Сменная режущая головка 22 имеет переднюю часть, которая образует режущую часть 26, и заднюю часть, которая образует установочную часть 28. В соответствии с некоторыми вариантами выполнения объекта настоящей заявки сменная режущая головка 22 может быть выполнена из единой цельной конструкции. Это обеспечивает преимущество в том, что сменная режущая головка 22 не имеет съемных режущих пластин (не показаны).

Со ссылкой на Фиг. 3 режущая часть 26 включает в себя по меньшей мере одну периферийную режущую кромку 30. В этом неограничивающем примере, показанном на чертежах, может быть ровно две периферийных режущих кромки. Каждая периферийная режущая кромка 30 образована на пересечении периферийной задней поверхности 32 и периферийной передней поверхности 34. Периферийная задняя поверхность 32 расположена при вращении позади периферийной режущей кромки 30, а периферийная передняя поверхность 34 расположена при вращении перед периферийной режущей кромкой 30, в обоих случаях относительно направления R вращения. Ориентация периферийной режущей кромки 30 обеспечивает выполнение операций по резанию металла.

В соответствии с некоторыми вариантами выполнения объекта настоящей заявки режущая часть 26 может включать в себя по меньшей мере одну канавку 36 для удаления стружки (не показана), которая производится во время операции резания. Одна канавка 36 связана с каждой периферийной режущей кромкой 30. Сменная режущая головка 22 может включать в себя одну или более торцевых режущих кромок 30b на торцевой поверхности 37 режущей части 26. В этом неограничивающем примере, показанном на чертежах, сменная режущая головка 22 может включать в себя ровно две торцевых режущих кромки 30b. Каждая из двух торцевых режущих кромок 30b может иметь соответствующую боковую режущую кромку 30a.

Со ссылкой на Фиг. 3 и 4 установочная часть 28 включает в себя охватываемый соединительный элемент 38, который выступает назад от базовой поверхности 40 головки. Базовая поверхность 40 головки продолжается в поперечном направлении относительно продольной оси A головки и образует границу между режущей частью 26 и установочной частью 28. То есть режущая часть 26 образована спереди от базовой поверхности 40 головки, а установочная часть 28 образована позади от базовой поверхности 40 головки. В соответствии с некоторыми вариантами выполнения объекта настоящей заявки охватываемый соединительный элемент 38 может быть жестким. Базовая поверхность 40 головки может быть перпендикулярной к продольной оси A головки. Базовая поверхность 40 головки предназначена для опоры на соответствующую поверхность на держателе 24 инструмента, когда вращающийся режущий инструмент 20 находится в закрепленном положении, как будет описано далее.

Охватываемый соединительный элемент 38 включает в себя наружную резьбу 42. Со ссылкой на Фиг. 4 наружная резьба 42 включает в себя выступ 44 наружной резьбы, который продолжается по винтовой линии вокруг оси B наружной резьбы. Ось B наружной резьбы совпадает с продольной осью A головки. Таким образом, участок 42 наружной резьбы и сменная режущая головка 22 являются соосными. Выступ 44 наружной резьбы включает в себя переднюю и заднюю боковые поверхности 46, 48 наружной резьбы и верхнюю поверхность 50 наружной резьбы, которая продолжается между ними. Передняя и задняя боковые поверхности 46, 48 наружной резьбы обращены в противоположных осевых направлениях D_F, D_R, причем передняя боковая поверхность 46 наружной резьбы обращена в направлении D_F вперед, а задняя боковая поверхность 48 наружной резьбы обращена в направлении D_R назад. Передняя и задняя боковые поверхности 46, 48 наружной резьбы ограничивают канавку 52 наружной резьбы. Канавка 52 наружной резьбы продолжается по винтовой линии вокруг оси B наружной резьбы и включает в себя нижнюю поверхность 54 наружной резьбы.

На виде в сечении по осевой плоскости (то есть по плоскости, которая содержит ось B наружной резьбы) верхняя поверхность 50 наружной резьбы образует множество гребней 56 наружной резьбы, а нижняя поверхность 54 наружной резьбы образует множество впадин 58 наружной резьбы. В соответствии с некоторыми вариантами выполнения объекта настоящей заявки множество гребней 56 наружной резьбы могут быть параллельны оси B наружной резьбы и коллинеарны друг другу. Множество впадин 58 наружной резьбы могут быть параллельны оси B наружной резьбы и коллинеарны друг другу.

На виде в сечении по осевой плоскости, содержащей ось B наружной резьбы, передняя и задняя боковые поверхности 46, 48 наружной резьбы могут быть наклонены под углом β наклона боковой стороны наружной резьбы относительно радиальной плоскости, перпендикулярной оси B наружной резьбы. Предпочтительно, угол β наклона боковой стороны наружной резьбы может составлять около 17°. Наружная резьба 42 образует форму 60 наружной резьбы, которая может быть трапецеидальной. Верхняя поверхность 50 наружной резьбы и нижняя поверхность 54 наружной резьбы могут плавно переходить в переднюю и заднюю боковые поверхности 46, 48 наружной резьбы соответственно с образованием радиуса. Альтернативно, форма 60 наружной резьбы может быть треугольной.

Верхняя поверхность 50 наружной резьбы и нижняя поверхность 54 наружной резьбы могут образовывать край. Множество гребней 56 наружной резьбы образуют наружный диаметр, а множество впадин 58 наружной резьбы образуют внутренний диаметр наружной резьбы 42 соответственно. Наружный диаметр минус внутренний диаметр поделить на два равно высоте H_E наружной резьбы 42. Высота H_E наружной резьбы может быть постоянной. В соответствии с некоторыми вариантами выполнения объекта настоящей заявки наружная резьба 42 может иметь приблизительно три витка.

Наружная резьба 42 представляет собой цилиндрическую резьбу. Следует понимать, что выражение «цилиндрическая резьба» во всем описании и формуле изобретения относится к резьбе, в которой выступ резьбы продолжается вокруг цилиндра, и, таким образом, гребни резьбы находятся на одинаковом расстоянии от оси резьбы. Подобным образом, следует понимать, что выражение «коническая резьба» во всем описании и формуле изобретения относится к резьбе, в которой выступ резьбы продолжается вокруг конуса, поверхность которого сужается радиально внутрь по направлению к оси резьбы в направлении назад, и, таким образом, уменьшается расстояние от гребней резьбы до оси резьбы в направлении назад.

Как показано на Фиг. 3 и 4, охватываемый соединительный элемент 38 включает в себя передний опорный участок 62. Передний опорный участок 62 расположен на передней стороне наружной резьбы 42. Передний опорный участок 62 включает в себя переднюю опорную поверхность 64 головки, которая сужается радиально внутрь по направлению к продольной оси A головки в направлении D_R назад. То есть передняя опорная поверхность 64 головки имеет коническую форму, обращенную радиально наружу. Отметим, что передняя опорная поверхность 64 головки предназначена для опоры на соответствующую поверхность на держателе 24 инструмента, когда вращающийся режущий инструмент 20 находится в закрепленном положении, как будет описано далее.

Следует понимать, что использование выражений «радиально внутренний/внутрь» и «радиально наружный/наружу» во всем описании и формуле изобретения относится к относительному положению в перпендикулярном направлении относительно продольной оси A головки и/или продольной оси C держателя по направлению и в сторону от соответствующей оси на Фиг. 3-4 и на Фиг. 6.

Со ссылкой на Фиг. 5 и 6 держатель 24 инструмента имеет продольную ось C держателя, которая продолжается в направлении вперед D_F-назад D_R. Держатель 24 инструмента включает в себя охватывающий соединительный элемент 68, который продолжается назад от передней поверхности 70 держателя. Передняя поверхность 70 держателя продолжается в поперечном направлении относительно продольной оси C держателя. В соответствии с некоторыми вариантами выполнения объекта настоящего изобретения передняя поверхность 70 держателя может быть перпендикулярной к продольной оси C держателя.

Охватывающий соединительный элемент 68 включает в себя внутреннюю резьбу 72. Как показано на виде в продольном сечении охватывающего соединительного элемента 68, содержащего ось D внутренней резьбы (т.е. на Фиг. 6), внутренняя резьба 72 включает в себя выступ 74 внутренней резьбы, который продолжается по винтовой линии вокруг оси D внутренней резьбы. Ось D внутренней резьбы совпадает с продольной осью C держателя. Таким образом, участок 72 внутренней резьбы является соосным с держателем 24 инструмента. Выступ 74 внутренней резьбы включает в себя переднюю и заднюю боковые поверхности 76, 78 внутренней резьбы и верхнюю поверхность 80 внутренней резьбы, которая продолжается между ними. Передняя и задняя боковые поверхности 76, 78 внутренней резьбы обращены в противоположных осевых направлениях D_F, D_R, причем передняя боковая поверхность 76 внутренней резьбы обращена в направлении D_F вперед, а задняя боковая поверхность 78 внутренней резьбы обращена в направлении D_R назад. Передняя и задняя боковые поверхности 76, 78 внутренней резьбы ограничивают канавку 82 внутренней резьбы.

Канавка 82 внутренней резьбы продолжается по винтовой линии вокруг оси D внутренней резьбы и включает в себя нижнюю поверхность 84 внутренней резьбы. На виде в сечении по осевой плоскости (то есть по плоскости, которая содержит ось D внутренней резьбы) верхняя поверхность 80 внутренней резьбы образует множество гребней 88 внутренней резьбы, а нижняя поверхность 84 внутренней резьбы образует множество впадин 90 внутренней резьбы. В соответствии с некоторыми вариантами выполнения объекта настоящей заявки множество гребней 88 внутренней резьбы могут быть параллельны оси D внутренней резьбы и коллинеарны друг другу. Множество впадин 90 внутренней резьбы могут быть параллельны оси D внутренней резьбы и следуют рисунку уменьшения расстояния от нее в направлении D_R назад.

На виде в сечении по осевой плоскости, содержащей ось D внутренней резьбы, передняя и задняя боковые поверхности 76, 78 внутренней резьбы могут быть наклонены под углом α наклона боковой стороны внутренней резьбы относительно радиальной плоскости, перпендикулярной оси D внутренней резьбы. Предпочтительно, угол α наклона боковой стороны внутренней резьбы может составлять около 17°. Внутренняя резьба 72 образует форму 86 внутренней резьбы, которая может быть трапецеидальной. Со ссылкой на Фиг. 8 боковые стороны трапеции могут быть не равны по длине. Верхняя поверхность 80 внутренней резьбы и нижняя поверхность 84 внутренней резьбы могут плавно переходить в переднюю и заднюю боковые поверхности 76, 78 внутренней резьбы соответственно с образованием радиуса. Альтернативно, форма 86 внутренней резьбы может быть треугольной.

Верхняя поверхность 80 внутренней резьбы и нижняя поверхность 84 внутренней резьбы могут образовывать край. Множество гребней 88 внутренней резьбы образуют внутренний диаметр, а множество впадин 90 внутренней резьбы образуют наружный диаметр внутренней резьбы 72 соответственно. Наружный диаметр минус внутренний диаметр поделить на два равно высоте H_I внутренней резьбы 72. Высота H_I внутренней резьбы может быть постоянной или увеличивается или уменьшается в направлении D_R назад в зависимости от того, что из выступа 74 внутренней резьбы и канавки 82 внутренней резьбы продолжается вокруг соответствующего конуса K. В этом неограничивающем примере, показанном на чертежах, высота H_I внутренней резьбы уменьшается в направлении назад. В соответствии с некоторыми вариантами выполнения объекта настоящей заявки внутренняя резьба 72 может иметь приблизительно три витка. Внутренняя резьба 72 представляет собой коническую резьбу. Следует понимать, что выражение «коническая резьба» во всем описании и формуле изобретения относится к резьбе, в которой по меньшей мере одно из выступа резьбы и канавки резьбы продолжается вокруг соответствующего конуса, поверхность которого сужается радиально внутрь по направлению к оси резьбы в направлении назад, и, таким образом, уменьшается расстояние от по меньшей мере одного из гребней резьбы и впадин резьбы от оси резьбы в направлении назад. Такая коническая резьба может быть образована путем нарезания резьбы в полом переднем конце цилиндрического стального стержня с помощью пластины для нарезания внутренней резьбы. Поскольку стальной стержень вращается и перемещается в осевом направлении для образования внутренней резьбы, он также перемещается радиально от «статической» режущей пластины, поэтому резьба имеет коническую конфигурацию. Конус и резьба являются соосными. В этом неограничивающем примере, показанном на Фиг. 8, конус образован точками, в которых нижняя поверхность 84 внутренней резьбы переходит в заднюю боковую поверхность 78 внутренней резьбы.

В соответствии с некоторыми вариантами выполнения объекта настоящей заявки по меньшей мере одно из выступа 74 внутренней резьбы и канавки 82 внутренней резьбы может продолжаться вокруг соответствующего конуса K, имеющего угол γ конусности. Угол γ конусности может находиться в диапазоне 0,02°≤γ≤1,6°. Предпочтительно, угол γ конусности может быть равен точно 0,8°. Только канавка 82 внутренней резьбы может продолжаться вокруг соответствующего конуса K. Более того, выступ 74 внутренней резьбы может продолжаться вокруг цилиндра Y. Также следует понимать, что использование выражения «угол конусности» во всем описании относится к углу, образованному коническими поверхностями конуса в продольном сечении. Следует отметить, что выражение «продольное сечение» относится к сечению по плоскости, содержащей продольную ось. Такое продольное сечение приводит к осевой плоскости, содержащей продольную ось.

Как показано на Фиг. 5 и 6, охватывающий соединительный элемент 68 включает в себя передний поддерживающий участок 92. Передний поддерживающий участок 92 расположен на передней стороне внутренней резьбы 72. Передний поддерживающий участок 92 включает в себя переднюю опорную поверхность 94 держателя, которая сужается радиально внутрь по направлению к продольной оси C держателя в направлении D_R назад. То есть передняя опорная поверхность 94 держателя имеет коническую форму, обращенную радиально внутрь.

Сборка вращающегося режущего инструмента 20 известна, например, из документа US 6,485,220 B2, который включен в данный документ путем ссылки во всей своей полноте. Следует отметить, что вращающийся режущий инструмент 20 выполнен с возможностью регулирования между раскрепленным положением и закрепленным (или собранным) положением.

В раскрепленном положении охватываемый соединительный элемент 38 расположен снаружи охватывающего соединительного элемента 68.

В закрепленном положении охватываемый соединительный элемент 38 удерживается с возможностью съема в охватывающем соединительном элементе 68. Также наружная и внутренняя резьбы 42, 72 соединяются друг с другом по резьбе. Со ссылкой на Фиг. 7 передняя опорная поверхность 64 головки опирается на переднюю опорную поверхность 94 держателя. В соответствии с некоторыми вариантами выполнения объекта настоящей заявки обращенная назад базовая поверхность 40 головки может опираться на обращенную вперед переднюю поверхность 70 держателя. Задняя боковая поверхность 78 внутренней резьбы может опираться на переднюю боковую поверхность 46 наружной резьбы. Передняя боковая поверхность 76 внутренней резьбы может быть разнесена от задней боковой поверхности 48 наружной резьбы. Верхняя поверхность 80 внутренней резьбы может быть разнесена от нижней поверхности 54 наружной резьбы. Нижняя поверхность 84 внутренней резьбы может быть разнесена от верхней поверхности 50 наружной резьбы.

Фиг. 8 показывает схематический вид формы 86 конической внутренней резьбы 72. С помощью штриховых линий воображаемая форма 96 цилиндрической внутренней резьбы и воображаемая форма 98 цилиндрической наружной резьбы, которые соединяются друг с другом по резьбе, наложены на нее. Следует отметить, что угол γ конусности внутренней резьбы 72, которая образует форму 86 внутренней резьбы, преувеличен, чтобы четко показать формы 86, 96 внутренней резьбы по отношению друг к другу, и, таким образом, расстояния не показывают истинные значения.

Каждый виток формы 86 внутренней резьбы смещен от оси D резьбы на расстояние, которое за счет того, что внутренняя резьба 72 является конической, уменьшается по мере того, как внутренняя резьба 72 продолжается по винтовой линии вокруг оси резьбы в направлении D_R назад. Таким образом, каждый участок выступа формы 86 внутренней резьбы продолжается за пределы (или, другими словами, имеет часть, которая «выступает над») соответствующего участка выступа воображаемой формы 96 внутренней резьбы так, что каждая задняя боковая поверхность 78 внутренней резьбы удалена от соответствующей воображаемой задней боковой поверхности 100 внутренней резьбы на расстояние E между боковыми поверхностями. Более того, расстояние E между боковыми поверхностями увеличивается в направлении D_R назад. То есть расстояние E между боковыми поверхностями увеличивается для последовательных витков резьбы в направлении D_R назад. Подобным образом, каждый участок выступа формы 86 внутренней резьбы продолжается так, что частично покрывает (т.е. перекрывает) соответствующий участок выступа воображаемой формы 98 наружной резьбы так, что каждая задняя боковая поверхность 78 внутренней резьбы удалена от соответствующей воображаемой передней боковой поверхности 102 наружной резьбы на такое же расстояние E между боковыми поверхностями. Таким образом, очевидно, что в собранном состоянии (т.е. при соединении по резьбе) фрикционное зацепление между наружной резьбой 42 и внутренней резьбой 72 улучшается в направлении от самого переднего витка наружной резьбы 42 к самому заднему витку.

Фиг. 9 показывает четыре схемы, показывающие распределение контактного усилия, прикладываемого к цилиндрическим наружным резьбам, которые соединяются по резьбе с цилиндрическими и коническими внутренними резьбами соответственно, при работе вращающегося режущего инструмента в собранном состоянии. Длины стрелок представляют собой величины контактных усилий. Можно заметить, что распределение контактных усилий при работе вращающегося режущего инструмента 20 в собранном состоянии на цилиндрической наружной резьбе, соединенной по резьбе с конической внутренней резьбой (две схемы справа), продолжается дальше в направлении D_R назад по сравнению с цилиндрической наружной резьбой, соединенной по резьбе с цилиндрической внутренней резьбой (две схемы слева). В частности, можно заметить, что при нахождении вращающегося режущего инструмента 20, имеющего коническую внутреннюю резьбу, в собранном состоянии практически отсутствуют какие-либо контактные усилия, расположенные в передней области A1 цилиндрической наружной резьбы. Более того, при работе указанного вращающегося режущего инструмента 20 в задней области A2 цилиндрической наружной резьбы возникают контактные усилия. Благодаря вышеупомянутому резьбовому зацеплению вращающийся режущий инструмент 20 обладает повышенной устойчивостью к боковым силам резания.

Хотя объект настоящей заявки был описан с определенной степенью конкретности, следует понимать, что могут быть выполнены различные изменения и модификации, не выходящие за рамки сущности или объема изобретения, определенного в приведенной ниже формуле изобретения.

Вращающийся режущий инструмент (20) включает сменную режущую головку (22) и держатель (24) инструмента. Сменная режущая головка (22) включает переднюю режущую часть (26) и заднюю установочную часть (28). Установочная часть (28) включает охватываемый соединительный элемент (38), который включает цилиндрическую наружную резьбу (42). Держатель (24) инструмента включает охватывающий соединительный элемент (68), который включает коническую внутреннюю резьбу (72). При нахождении вращающегося режущего инструмента (20) в закрепленном положении наружная резьба (42) зацепляется по резьбе с внутренней резьбой (72). Достигается повышение надежности закрепления режущей головки. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Вращающийся режущий инструмент (20), имеющий продольную ось (L), продолжающийся в направлении вперед (D_F) - назад (D_R) и содержащий:

держатель (24) инструмента, имеющий продольную ось (С) держателя, содержащий охватывающий соединительный элемент (68), имеющий внутреннюю резьбу (72), и продолжающийся назад от передней поверхности (70) держателя, причем передняя поверхность (70) держателя продолжается в поперечном направлении относительно продольной оси (С) держателя, и

сменную режущую головку (22), имеющую продольную ось (А) головки и содержащую:

переднюю часть, образующую режущую часть (26), и

заднюю часть, образующую установочную часть (28), причем установочная часть (28) содержит охватываемый соединительный элемент (38), имеющий наружную резьбу (42) и выступающий назад от базовой поверхности (40) головки, продолжающейся в поперечном направлении относительно продольной оси (А) головки и образующей границу между режущей частью (26) и установочной частью (28),

при этом:

наружная резьба (42) охватываемого соединительного элемента (38) выполнена в виде цилиндрической резьбы,

внутренняя резьба (72) охватывающего соединительного элемента (68) выполнена в виде конической резьбы,

при этом вращающийся режущий инструмент (20) выполнен с возможностью регулирования между:

раскрепленным положением, в котором охватываемый соединительный элемент (38) расположен снаружи охватывающего соединительного элемента (68), и внутренняя и наружная резьбы (42, 72) не соединены друг с другом по резьбе, и

закрепленным положением, в котором охватываемый соединительный элемент (38) удерживается с возможностью съема в охватывающем соединительном элементе (68) с внутренней и наружной резьбами (42, 72), соединенными друг с другом по резьбе.

2. Вращающийся режущий инструмент (20) по п. 1, в котором

внутренняя резьба (72) содержит выступ (74) внутренней резьбы, продолжающийся по винтовой линии вокруг оси (D) внутренней резьбы и содержащий переднюю и заднюю боковые поверхности (76, 78) внутренней резьбы и верхнюю поверхность (80) внутренней резьбы, продолжающуюся между ними,

причем передняя и задняя боковые поверхности (76, 78) внутренней резьбы в общем обращены в противоположных осевых направлениях (D_F, D_R) и ограничивают винтовую канавку (82) внутренней резьбы, которая содержит нижнюю поверхность (84) внутренней резьбы,

при этом в раскрепленном положении по меньшей мере одно из выступа (74) внутренней резьбы и канавки (82) внутренней резьбы продолжается вокруг соответствующего конуса (K), имеющего угол (γ) конусности, причем угол (γ) конусности выбран из диапазона 0,02°≤γ≤1,6°.

3. Вращающийся режущий инструмент (20) по п. 2, в котором угол (γ) конусности равен точно 0,8°.

4. Вращающийся режущий инструмент (20) по п. 2, в котором только канавка (82) внутренней резьбы продолжается вокруг соответствующего конуса (K).

5. Вращающийся режущий инструмент (20) по п. 4, в котором выступ (74) внутренней резьбы продолжается вокруг цилиндра (Y).

6. Вращающийся режущий инструмент (20) по п. 2, в котором на виде в сечении по осевой плоскости, содержащей ось (D) внутренней резьбы:

верхняя поверхность (80) внутренней резьбы образует множество гребней (88) внутренней резьбы, которые параллельны оси (D) внутренней резьбы и коллинеарны друг другу, а

нижняя поверхность (84) внутренней резьбы образует множество впадин (90) внутренней резьбы, которые параллельны оси (D) внутренней резьбы и следуют с уменьшением расстояния от нее в направлении (D_R) назад.

7. Вращающийся режущий инструмент (20) по п. 2, в котором

передняя и задняя боковые поверхности (76, 78) внутренней резьбы смещены от оси (D) внутренней резьбы на расстояние, которое уменьшается по мере того, как выступ (74) внутренней резьбы продолжается по винтовой линии вокруг оси (D) внутренней резьбы в направлении (D_R) назад.

8. Вращающийся режущий инструмент (20) по п. 2, в котором:

наружная резьба (42) содержит выступ (44) наружной резьбы, продолжающийся по винтовой линии вокруг оси (В) наружной резьбы и содержащий переднюю и заднюю боковые поверхности (46, 48) наружной резьбы и верхнюю поверхность (50) наружной резьбы, продолжающуюся между ними,

причем передняя и задняя боковые поверхности (46, 48) наружной резьбы в общем обращены в противоположных осевых направлениях (D_F, D_R) и ограничивают винтовую канавку (52) наружной резьбы, которая содержит нижнюю поверхность (54) наружной резьбы,

передняя боковая поверхность (46) наружной резьбы и передняя боковая поверхность (76) внутренней резьбы обращены в направлении (D_F) вперед,

задняя боковая поверхность (48) наружной резьбы и задняя боковая поверхность (78) внутренней резьбы обращены в направлении (D_R) назад,

при этом в закрепленном положении задняя боковая поверхность (78) внутренней резьбы опирается на переднюю боковую поверхность (46) наружной резьбы.

9. Вращающийся режущий инструмент (20) по п. 8, в котором в закрепленном положении:

передняя боковая поверхность (76) внутренней резьбы разнесена от задней боковой поверхности (48) наружной резьбы,

верхняя поверхность (80) внутренней резьбы разнесена от нижней поверхности (54) наружной резьбы, а

нижняя поверхность (84) внутренней резьбы разнесена от верхней поверхности (50) наружной резьбы.

10. Вращающийся режущий инструмент (20) по п. 8, в котором на виде в сечении по осевой плоскости, содержащей ось (В) наружной резьбы:

верхняя поверхность (50) наружной резьбы образует множество гребней (56) наружной резьбы, которые параллельны оси (В) наружной резьбы и коллинеарны друг другу, а

нижняя поверхность (54) наружной резьбы образует множество впадин (58) наружной резьбы, которые параллельны оси (В) наружной резьбы и коллинеарны друг другу.

11. Вращающийся режущий инструмент (20) по п. 1, в котором на виде в сечении по осевой плоскости, содержащей продольную ось (А) головки, наружная резьба (42) образует форму (60) наружной резьбы, которая является трапецеидальной.

12. Вращающийся режущий инструмент (20) по п. 1, в котором на виде в сечении по осевой плоскости, содержащей продольную ось (С) держателя, внутренняя резьба (72) образует форму (86) внутренней резьбы, которая является трапецеидальной.

13. Вращающийся режущий инструмент (20) по п. 1, в котором:

наружная резьба (42) содержит выступ (44) наружной резьбы, продолжающийся по винтовой линии вокруг оси (В) наружной резьбы и содержащий переднюю и заднюю боковые поверхности (46, 48) наружной резьбы и верхнюю поверхность (50) наружной резьбы, продолжающуюся между ними,

причем передняя и задняя боковые поверхности (46, 48) наружной резьбы в общем обращены в противоположных осевых направлениях (D_F, D_R) и ограничивают винтовую канавку (52) наружной резьбы, которая содержит нижнюю поверхность (54) наружной резьбы,

передняя боковая поверхность (46) наружной резьбы и передняя боковая поверхность (76) внутренней резьбы обращены в направлении (D_F) вперед,

задняя боковая поверхность (48) наружной резьбы и задняя боковая поверхность (78) внутренней резьбы обращены в направлении (D_R) назад,

при этом в закрепленном положении:

задняя боковая поверхность (78) внутренней резьбы опирается на переднюю боковую поверхность (46) наружной резьбы,

передняя боковая поверхность (76) внутренней резьбы разнесена от задней боковой поверхности (48) наружной резьбы,

верхняя поверхность (80) внутренней резьбы разнесена от нижней поверхности (54) наружной резьбы, и

нижняя поверхность (84) внутренней резьбы разнесена от верхней поверхности (50) наружной резьбы, и

фрикционное зацепление между наружной резьбой (42) и внутренней резьбой (72) улучшается в направлении от самого дальнего витка наружной резьбы (42) к самому ближнему витку наружной резьбы (42).

14. Держатель (24) инструмента, имеющий продольную ось (С) держателя, продолжающуюся в направлении вперед (D_F) - назад (D_R) и содержащий охватывающий соединительный элемент (68), имеющий внутреннюю резьбу (72), продолжающуюся назад от передней поверхности (70) держателя, причем передняя поверхность (70) держателя продолжается в поперечном направлении относительно продольной оси (С) держателя, в котором:

внутренняя резьба (72) охватывающего соединительного элемента (68) выполнена в виде конической резьбы,

внутренняя резьба (72) содержит выступ (74) внутренней резьбы, продолжающийся по винтовой линии вокруг оси (D) внутренней резьбы и содержащий переднюю и заднюю боковые поверхности (76, 78) внутренней резьбы, и верхнюю поверхность (80) внутренней резьбы, продолжающуюся между ними,

причем передняя и задняя боковые поверхности (76, 78) внутренней резьбы в общем обращены в противоположных осевых направлениях (D_F, D_R) и ограничивают винтовую канавку (82) внутренней резьбы, которая содержит нижнюю поверхность (84) внутренней резьбы,

по меньшей мере одно из выступа (74) внутренней резьбы и канавки (82) внутренней резьбы продолжается вокруг соответствующего конуса (K), имеющего угол (γ) конусности,

причем угол (γ) конусности выбран из диапазона 0,02°≤γ≤1,6°.

15. Держатель (24) инструмента по п. 14, в котором угол (γ) конусности равен точно 0,8°.

16. Держатель (24) инструмента по п. 14, в котором только канавка (82) внутренней резьбы продолжается вокруг соответствующего конуса (K).

17. Держатель (24) инструмента по п. 14, в котором выступ (74) внутренней резьбы продолжается вокруг цилиндра (Y).

18. Держатель (24) инструмента по п. 14, в котором на виде в сечении по осевой плоскости, содержащей ось (D) внутренней резьбы:

верхняя поверхность (80) внутренней резьбы образует множество гребней (88) внутренней резьбы, которые параллельны оси (D) внутренней резьбы и коллинеарны друг другу, а

нижняя поверхность (84) внутренней резьбы образует множество впадин (90) внутренней резьбы, которые параллельны оси (D) внутренней резьбы и следуют с уменьшением расстояния от нее в направлении (D_R) назад.

19. Держатель (24) инструмента по п. 14, в котором на виде в сечении по осевой плоскости, содержащей продольную ось (С) держателя, внутренняя резьба (72) образует форму (86) внутренней резьбы, которая является трапецеидальной.

20. Держатель (24) инструмента по п. 14, в котором передняя и задняя боковые поверхности (76, 78) внутренней резьбы смещены от оси (D) внутренней резьбы на расстояние, которое уменьшается по мере того, как выступ (74) внутренней резьбы продолжается по винтовой линии вокруг оси (D) внутренней резьбы в направлении (D_R) назад.