СИСТЕМА УДЕРЖАНИЯ ИНСТРУМЕНТА, ИМЕЮЩАЯ ЗАХВАТНЫЕ И НЕРАЗЪЕМНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ, СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И СБОРКИ И РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ Российский патент 2022 года по МПК B23B31/117 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к системам удержания инструмента в целом, и, в частности, к таким системам удержания инструмента, которые имеют части, выполненные с возможностью захватного и неразъемного взаимодействия, и, в частности, к таким частям, изготавливаемым посредством аддитивного производства.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Системы удержания инструмента могут быть оснащены зажимной частью, имеющей зажимное отверстие, выполненное с возможностью размещения в нем с зажатием режущей вставки. Обычно во вращающихся режущих инструментах зажимное отверстие образовано в зажимной втулке, которая испытывает радиальное смещение внутрь (т.е. диаметральное сжатие) и, тем самым, с зажатием взаимодействует с режущей вставкой, расположенной в этом зажимном отверстии. Радиальное смещение внутрь может быть инициировано при помощи затяжного элемента, такого как затяжная гайка.

В некоторых таких системах удержания инструмента указанное диаметральное сжатие может быть достигнуто посредством обеспечения эксцентриковой поверхности (поверхностей) на зажимной втулке, которые поджимаются радиально внутрь посредством затягивания затяжного элемента.

В некоторых таких системах удержания инструмента зажимная втулка может быть образована конической цангой, например стандартной цангой ER. Примеры таких систем удержания инструмента раскрыты, например, в US 4,699,388 и US 8,118,312. При необходимости, для обеспечения точного выравнивания цанги она может быть присоединена с возможностью отсоединения к цанговому посадочному кольцу, которое присоединено с возможностью вращения к затяжной гайке. Примеры таких систем удержания инструмента раскрыты, например, в US 5,522,605 и US 5,911,421, где цанговое кольцо присоединено с возможностью вращения к затяжной гайке с помощью шариковых подшипников.

Задача настоящего изобретения состоит в обеспечении новой и улучшенной системы удержания инструмента.

Другая задача настоящего изобретения состоит в обеспечении новой и улучшенной системы удержания инструмента с внутренним и внешним соединительными элементами, которые выполнены с возможностью захватного и неразъемного взаимодействия друг с другом.

Еще одна задача настоящего изобретения состоит в обеспечении нового и улучшенного режущего инструмента.

Еще одна задача настоящего изобретения состоит в обеспечении нового и улучшенного способа изготовления и сборки системы удержания инструмента.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно первому аспекту настоящей заявки предложена система удержания инструмента, имеющая центральную ось системы удержания инструмента, задающую противоположные переднее и заднее направления, причем система удержания инструмента содержит:

- зажимную часть, содержащую:

выполненный за одно целое цельный внутренний соединительный элемент, образующий по меньшей мере часть части зажимной втулки, имеющей зажимное отверстие, выполненное с возможностью размещения с зажатием режущей вставки, при этом зажимное отверстие открыто на переднем конце системы удержания инструмента, а указанный внутренний соединительный элемент имеет обращенную радиально наружу первую взаимодействующую поверхность; и

выполненный за одно целое цельный внешний соединительный элемент, имеющий обращенную радиально внутрь вторую взаимодействующую поверхность; и

- установочную часть, соединенную с одним из внутреннего и внешнего соединительных элементов; причем

внешний соединительный элемент расположен по окружности вокруг по меньшей мере части внутреннего соединительного элемента, при этом первая взаимодействующая поверхность обращена ко второй взаимодействующей поверхности;

внутренний и внешний соединительные элементы выполнены с возможностью захватного и неразъемного взаимодействия друг с другом; и

первая и вторая взаимодействующие поверхности выполнены с возможностью плавного перемещения по отношению друг к другу для регулировки внутреннего и внешнего соединительных элементов между фиксированным и высвобожденным положениями.

Согласно второму аспекту настоящей заявки предложен режущий инструмент, содержащий:

систему удержания инструмента описанного выше типа и

режущую вставку, расположенную в зажимном отверстии и с зажатием взаимодействующую с ним.

Согласно третьему аспекту настоящей заявки предложен способ изготовления и сборки системы удержания инструмента описанного выше типа, включающий:

- изготовление установочной части;

- изготовление посредством использования аддитивного производственного процесса части зажимной головки, содержащей:

внутренний и внешний соединительные элементы;

по меньшей мере одну соединительную часть, соединяющую внутренний и внешний соединительные элементы;

кольцевую разделительную полость, ограниченную внутренним и внешним соединительными элементами и указанной по меньшей мере одной соединительной частью; и

отверстие зажимной головки, открытое по меньшей мере на передней концевой поверхности указанной части зажимной головки;

- разделение части зажимной головки на внутренний и внешний соединительные элементы и

- соединение части зажимной головки с установочной частью.

Следует понимать, что все, приведенное выше, является раскрытием сущности изобретения, и что признаки, описанные в настоящем документе, могут быть применимы в любой комбинации к настоящему изобретению, например, любой из следующих признаков может быть применим к системе удержания инструмента или режущему инструменту или способу изготовления и монтажа.

Первая и вторая взаимодействующие поверхности могут проходить по окружности вокруг центральной оси системы удержания инструмента. Первая и вторая взаимодействующие поверхности могут быть выполнены с возможностью плавного перемещения по отношению друг к другу в окружном направлении вокруг центральной оси системы удержания инструмента.

Первая и вторая взаимодействующие поверхности могут быть выполнены с возможностью плавного перемещения по отношению друг к другу в указанном окружном направлении не более чем на 50°.

Первая взаимодействующая поверхность может содержать по меньшей одно взаимодействующее углубление, углубленное в нее. Вторая взаимодействующая поверхность может содержать по меньшей один взаимодействующий выступ, выступающий от нее. Каждый взаимодействующий выступ может быть расположен в соответствующем взаимодействующем углублении.

Указанный по меньшей мере один взаимодействующий выступ может содержать множество расположенных на расстоянии под углом взаимодействующих выступов, расположенных по меньшей мере в одном осевом ряду выступов. Указанное по меньшей мере одно взаимодействующее углубление может содержать множество расположенных на расстоянии под углом взаимодействующих углублений, расположенных по меньшей мере в одном осевом ряду углублений.

Каждое взаимодействующее углубление может содержать центральную нижнюю поверхность углубления. Каждая нижняя поверхность углубления может содержать поверхность зазора углубления и упорную поверхность углубления, смежную с ней в окружном направлении. Упорная поверхность углубления может быть расположена дальше от центральной оси системы удержания инструмента, чем поверхность зазора углубления.

Каждый взаимодействующий выступ может содержать центральную верхнюю поверхность выступа. Каждая верхняя поверхность выступа может иметь постоянное радиальное расстояние от центральной оси системы удержания инструмента.

Первая взаимодействующая поверхность может содержать по меньшей один взаимодействующий выступ, выступающий от нее. Вторая взаимодействующая поверхность может содержать по меньшей одно взаимодействующее углубление, углубленное в нее. Каждый взаимодействующий выступ может быть расположен в соответствующем взаимодействующем углублении.

Первая взаимодействующая поверхность может быть расположена на внутреннем соединительном элементе и может быть обращена радиально наружу. Вторая взаимодействующая поверхность может быть расположена на внешнем соединительном элементе и может быть обращена радиально внутрь.

Внешний соединительный элемент может образовывать затяжную гайку.

Внутренний соединительный элемент может быть соединен за одно целое с установочной частью с образованием корпуса инструмента, имеющего цельную конструкцию.

Внешний соединительный элемент может содержать обращенную радиально внутрь внешнюю резьбовую часть. Установочная часть может содержать обращенную радиально наружу установочную резьбовую часть. Внешняя резьбовая часть может резьбовым способом взаимодействовать с установочной резьбовой частью.

Внутренний соединительный элемент может целиком образовывать часть зажимной втулки.

Внутренний соединительный элемент может образовывать подвижное цанговое кольцо. Часть зажимной втулки может дополнительно содержать цангу, которая разъемно прикреплена к внутреннему соединительному элементу. Зажимное отверстие может быть расположено в цанге.

Система удержания инструмента может дополнительно содержать по меньшей мере один канал для охлаждающего вещества, открытый на переднем конце системы удержания инструмента.

Каждый канал для охлаждающего вещества может быть образован во внутреннем соединительном элементе и может проходить по всей его осевой длине.

Внутренний соединительный элемент может содержать по меньшей мере один проходящий в осевом направлении гребень для охлаждающего вещества. Каждый канал для охлаждающего вещества может быть расположен в гребне для охлаждающего вещества.

Первая взаимодействующая поверхность может содержать множество расположенных на расстоянии под углом взаимодействующих углублений. Элементы каждой пары смежных по окружности взаимодействующих углублений могут быть разделены соответствующим гребнем для охлаждающего вещества.

Внутренний соединительный элемент может содержать канавку для охлаждающего вещества, которая проходит по всей осевой длине этого внутреннего соединительного элемента. Каждый канал для охлаждающего вещества может быть образован посредством канавки для охлаждающего вещества и внешнего соединительного элемента.

Каждая верхняя поверхность выступа может упираться в соответствующую упорную поверхность углубления.

Способ может включать изготовление части зажимной головки так, что она имеет точно две соединительные части, соединяющие внутренний и внешний элементы таким образом, что разделительная полость может быть полностью закрыта.

Этап разделения части зажимной головки на внутренний и внешний соединительные элементы может включать удаление указанной по меньшей мере одной соединительной части.

Этап удаления указанной по меньшей мере одной соединительной части может включать:

i) в части зажимной головки, выполнение торцевой разделительной канавки, которая проходит к разделительной полости; или

ii) шлифование части зажимной головки к разделительной полости; или

iii) в части зажимной головки, выполнение наружной разделительной канавки, которая проходит к разделительной полости; или

iv) в отверстии зажимной головки, выполнение внутренней разделительной канавки, которая проходит к разделительной полости.

Способ может включать изготовление установочной части с помощью неаддитивного производственного процесса.

Способ может включать изготовление установочной части с помощью аддитивного производственного процесса.

Способ может включать соединение части зажимной головки с установочной частью посредством аддитивного изготовления части зажимной головки непосредственно на установочной части.

Способ может включать соединение части зажимной головки с установочной частью посредством изготовления установочной части и части зажимной головки вместе в ходе одного аддитивного производственного процесса.

Способ может включать раздельное изготовление установочной части и части зажимной головки; и последующее соединение части зажимной головки с установочной частью.

Способ может дополнительно включать:

разъемное прикрепление цанги к внутреннему соединительному элементу после разделения части зажимной головки на внутренний и внешний соединительные элементы;

соединение части зажимной головки с установочной частью включает резьбовое прикрепление внешнего соединительного элемента к установочной части после разъемного прикрепления цанги к внутреннему соединительному элементу.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Для лучшего понимания настоящей заявки и иллюстрации того, как указанный предмет может быть выполнен практически, ниже приведены сопроводительные чертежи, на которых:

на ФИГ. 1 показан перспективный вид режущего инструмента в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;

на ФИГ. 2 показан перспективный вид в частичном разрезе системы удержания инструмента в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;

на ФИГ. 3 показан перспективный вид внутреннего соединительного элемента, показанного на ФИГ. 2;

на ФИГ. 4 показан перспективный вид в частичном разрезе внешнего соединительного элемента, показанного на ФИГ. 2;

на ФИГ. 5 показан вид в осевом разрезе системы удержания инструмента, показанной на ФИГ. 2;

на ФИГ. 6а показан вид в поперечном сечении, перпендикулярном в осевом направлении и выполненном по линии VIa-VIa, показанной на ФИГ. 5, когда система удержания инструмента находится в высвобожденном положении;

на ФИГ. 6b показан вид, аналогичный изображенному на ФИГ. 6а, когда система удержания инструмента находится в фиксированном положении;

на ФИГ. 7 показан перспективный вид установочной части и раздельной части зажимной головки в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;

на ФИГ. 8 показан перспективный вид части зажимной головки, соединенной с установочной частью;

на ФИГ. 9 показан перспективный вид в частичном разрезе части зажимной головки, изображающий внутренний и внешний соединительные элементы до разделения;

на ФИГ. 10 показан вид, аналогичный изображенному на ФИГ. 9, после разделения внутреннего и внешнего соединительных элементов;

на ФИГ. 11 показан перспективный вид в частичном разрезе режущего инструмента в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения;

на ФИГ. 12 показан перспективный вид с секцией в частичном разрезе зажимной части системы удержания инструмента в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения;

на ФИГ. 13 показан перспективный вид внутреннего соединительного элемента, показанного на ФИГ. 12;

на ФИГ. 14 показан перспективный вид в частичном разрезе внешнего соединительного элемента, показанного на ФИГ. 12;

на ФИГ. 15 показан вид спереди зажимной части, показанной на ФИГ. 12;

на ФИГ. 16 показан вид в разрезе, выполненном по линии XVII-XVII, показанной на ФИГ. 15;

на ФИГ. 17 показан перспективный вид в частичном разрезе части зажимной головки, изображающий внутренний и внешний соединительные элементы до разделения;

на ФИГ. 18 показана деталь, на ФИГ. 17, обозначенная “XVIII”; и

на ФИГ. 19 показан вид, аналогичный изображенному на ФИГ. 17, после разделения внутреннего и внешнего соединительных элементов.

Следует понимать, что для простоты и ясности иллюстрации, элементы, изображенные на чертежах, необязательно изображены в масштабе. Например, размеры некоторых из указанных элементов для ясности могут быть преувеличены относительно других элементов, или несколько физических компонентов могут содержаться в одном функциональном блоке или элементе. Кроме того, там, где предполагается целесообразным, для указания на соответствующие или аналогичные элементы на чертежах могут повторяться ссылочные обозначения.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В последующем описании будут описаны различные аспекты предмета настоящей заявки. В целях объяснения для обеспечения глубокого понимания предмета настоящей заявки достаточно подробно изложены конкретные конфигурации и детали. Однако специалисту в данной области техники следует понимать, что предмет настоящей заявки может быть выполнен на практике без конкретных конфигураций и деталей, представленных в настоящем документе.

На ФИГ. 1 показан режущий инструмент 20, 120, для отвода стружки, представляющий аспект настоящего изобретения. В этом неограничивающем примере, показанном на чертежах, режущий инструмент 20, 120 представляет собой вращающийся режущий инструмент. В частности, вращающийся режущий инструмент представляет собой сверлильный инструмент для операций резки и сверления. Однако настоящее изобретение не ограничено только сверлильными режущими инструментами и также может быть применимо, например, среди прочего к фрезерным инструментам. Кроме того, режущий инструмент 20, 120 может представлять собой невращающийся режущий инструмент, такой как среди прочего токарный инструмент. Режущий инструмент 20, 120 имеет продольную ось С инструмента. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения режущий инструмент 20, 120 может быть выполнен с возможностью вращения в направлении R вращения вокруг продольной оси С инструмента. Режущий инструмент 20, 120 содержит систему 22, 122 удержания инструмента. Режущий инструмент 20, 120 также содержит режущую вставку 24, с зажатием взаимодействующую с системой 22, 122 удержания инструмента. Режущая вставка 24 выполнена с возможностью выполнения операций обработки металлов резанием и для этой цели имеет режущую кромку (не показана). В этом неограничивающем примере, показанном на чертежах, режущая вставка 24 представляет собой сверло.

На ФИГ. 2 показана система 22, 122 удержания инструмента, представляющая другой аспект настоящего изобретения. Система 22, 122 удержания инструмента имеет центральную ось А системы удержания инструмента. Центральная ось А системы удержания инструмента задает противоположные переднее и заднее направления D_F, D_R. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения центральная ось А системы удержания инструмента может быть соинцидентна продольной оси С инструмента.

Следует отметить, что использование терминов "передний" и "задний" на протяжении настоящих описания и формулы изобретения относится к относительному положению в направлении центральной оси А системы удержания инструмента в направлении налево или направо, соответственно, на ФИГ. 5 и 16. В настоящем раскрытии термин "передний" связан с режущим концом режущего инструмента 20, 120. Также следует отметить, что использование терминов "осевой" и "радиальный" на протяжении настоящих описания и формулы изобретения относится к центральной оси А системы удержания инструмента, если не указано иное.

Система 22, 122 удержания инструмента содержит установочную часть 26 и соединенную с ней зажимную часть 28. Например, в случае вращательных режущих инструментов для того, чтобы обеспечивать возможность вращения режущего инструмента 20, 120, установочная часть 26 выполнена с возможностью соединения с системой передачи крутящего момента (такой как шпиндель, не показан).

Со ссылкой на ФИГ. 2, зажимная часть 28 содержит выполненный за одно целое цельный внутренний соединительный элемент 36, 136. Зажимная часть 28 также содержит выполненный за одно целое цельный внешний соединительный элемент 38, 138. Внешний соединительный элемент 38, 138 расположен по окружности вокруг по меньшей мере части внутреннего соединительного элемента 36, 136.

Установочная часть 26 соединена с одним из внутреннего и внешнего соединительных элементов 36, 136; 38, 138. В соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения внутренний соединительный элемент 36 может быть соединен за одно целое с установочной частью 26 с образованием корпуса 39 инструмента, имеющего цельную конструкцию.

Далее со ссылкой на ФИГ. 3, внутренний соединительный элемент 36, 136 образует по меньшей мере часть части 30 зажимной втулки, которая содержит зажимное отверстие 32. Зажимное отверстие 32 выполнено с возможностью размещения с зажатием режущей вставки 24. Зажимное отверстие 32 открыто на переднем конце 34 системы 22, 122 удержания инструмента. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения внутренний соединительный элемент 36, 136 может содержать две противоположные (переднюю и заднюю) внутренние концевые поверхности 40, 41 и внутреннюю периферийную поверхность 42, проходящую между ними. Внутренняя периферийная поверхность 42 может проходить по окружности вокруг центральной оси А системы удержания инструмента. Внутренний соединительный элемент 36, 136 может содержать внутреннее отверстие 44, которое может открываться по меньшей мере к передней внутренней концевой поверхности 40. Внутреннее отверстие 44 может быть образовано посредством поверхности 46 стенки внутреннего отверстия. Отметим, что в конфигурации, где внутренний соединительный элемент 36 соединен за одно целое с установочной частью 36, задняя внутренняя концевая поверхность 41 представляет собой воображаемую поверхность, которая расположена там, где установочная часть 26 соединяется с внутренним соединительным элементом 36 (т.е. переходит в него).

В соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения внутренний соединительный элемент 36 может целиком образовывать часть 30 зажимной втулки. Другими словами, часть 30 зажимной втулки образована не из никаких других частей, за исключением внутреннего соединительного элемента 36. Преимущественно, это обеспечивает систему 22 удержания инструмента, которая имеет только две отдельные части и не требует сборки с дополнительными частями. В такой конфигурации внутреннее отверстие 44 может образовывать зажимное отверстие 32. Внутренний соединительный элемент 36 на своем заднем конце может содержать внутреннюю основную часть 49. Внутренняя основная часть 49 может задавать максимальный радиальный размер внутреннего соединительного элемента 36. Внешний соединительный элемент 38 может быть расположен по окружности вокруг части внутреннего соединительного элемента 36, который не содержит внутреннюю основную часть 49.

Теперь со ссылкой на ФИГ. 4, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения внешний соединительный элемент 38, 138 может содержать две противоположные (переднюю и заднюю) внешние концевые поверхности 48 и внешнюю периферийную поверхность 50, проходящую между ними. Внешняя периферийная поверхность 50 может проходить по окружности вокруг центральной оси А системы удержания инструмента. Внешний соединительный элемент 38, 138 может содержать внешнее сквозное отверстие 52, которое может проходить между двумя внешними концевыми поверхностями 48 и открываться к ним. Внешнее сквозное отверстие 52 может быть образовано посредством поверхности 53 стенки внешнего сквозного отверстия, которая обращена радиально внутрь. Внутренний соединительный элемент 36, 136 может быть расположен по меньшей мере частично во внешнем сквозном отверстии 52. Внешний соединительный элемент 38, 138 может образовывать затяжную гайку 54.

Со ссылкой на ФИГ. 3 и 4, внутренний соединительный элемент 36, 136 имеет обращенную радиально наружу первую взаимодействующую поверхность 56, 58, а внешний соединительный элемент 38, 138 имеет обращенную радиально внутрь вторую взаимодействующую поверхность 58. Первая и вторая взаимодействующие поверхности 56, 58 могут проходить вокруг всей окружной протяженности внутреннего или внешнего соединительного элемента 36, 136; 38, 138, на которой она расположена. Как показано на ФИГ. 2, внутренний и внешний соединительные элементы 36, 136; 38, 138 выполнены с возможностью захватного и неразъемного взаимодействия через первую и вторую взаимодействующие поверхности 56, 58, находящиеся во внутреннем взаимодействии. Первая и вторая взаимодействующие поверхности 56, 58 выполнены с возможностью плавного перемещения по отношению друг к другу для регулировки внутреннего и внешнего соединительных элементов между фиксированным и высвобожденным положениями.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения первая и вторая взаимодействующие поверхности 56, 58 могут проходить по окружности вокруг центральной оси А системы удержания инструмента. Первая и вторая взаимодействующие поверхности 56, 58 могут быть обращены друг к другу. Первая и вторая взаимодействующие поверхности 56, 58 могут быть выполнены с возможностью плавного перемещения по отношению друг к другу в окружном направлении S вокруг центральной оси А системы удержания инструмента. Таким образом, первая и вторая взаимодействующие поверхности 56, 58 могут быть выполнены с возможностью плавного вращения по отношению друг к другу. Окружное направление S и направление R вращения могут быть сонаправлены.

В соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения первая взаимодействующая поверхность 56 внутреннего соединительного элемента может содержать по меньшей одно взаимодействующее углубление 62, углубленное в нее. Вторая взаимодействующая поверхность 58 внешнего соединительного элемента может содержать по меньшей один обращенный радиально внутрь взаимодействующий выступ 60, выступающий от нее. Со ссылкой на ФИГ. 2 и 5, каждый взаимодействующий выступ 60 может быть расположен в соответствующем взаимодействующем углублении 62. Таким образом, первая и вторая взаимодействующие поверхности 56, 58 могут находиться во внутреннем взаимодействии.

Как видно из ФИГ. 3, в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения указанный по меньшей мере один взаимодействующий выступ 60 может содержать множество расположенных на расстоянии под углом взаимодействующих выступов 60, расположенных по меньшей мере в одном осевом ряду выступов. Указанное по меньшей мере одно взаимодействующее углубление 62 может содержать множество расположенных на расстоянии под углом взаимодействующих углублений 62, расположенных по меньшей мере в одном осевом ряду углублений. В неограничивающем примере, показанном на чертежах, выполнены точно два осевых ряда выступов и два осевых ряда углублений.

Каждое взаимодействующее углубление 62 может содержать две расположенные на расстоянии под углом боковые стенки 64 углубления и центральную нижнюю поверхность 66 углубления, проходящую между ними. Каждая нижняя поверхность 66 углубления может содержать поверхность 68 зазора углубления и упорную поверхность 70 углубления. Упорная поверхность 70 углубления может быть смежной поверхности 68 зазора углубления в окружном направлении S. Как видно из ФИГ. 3, 6а и 6b, упорная поверхность 70 углубления может быть расположена дальше от центральной оси А системы удержания инструмента, чем поверхность 68 зазора углубления в радиальном направлении. Каждое взаимодействующее углубление 62 может содержать две противоположные расположенные на расстоянии в осевом направлении осевые боковые стенки 65 углубления.

Как видно из ФИГ. 4, каждый взаимодействующий выступ 60 может содержать две расположенные на расстоянии под углом боковые стенки 72 выступа и центральную верхнюю поверхность 74 выступа, проходящую между ними. Каждая верхняя поверхность выступа 74 может иметь постоянное радиальное расстояние D от центральной оси А системы удержания инструмента. Каждый взаимодействующий выступ 60 может содержать две противоположные расположенные на расстоянии в осевом направлении осевые боковые стенки 73 выступа. Контакт между одной или более из осевых боковых стенок 65 углубления и одной или более из осевых боковых стенок 73 выступа препятствует осевому смещению внешнего соединительного элемента 38, 138 по отношению к внутреннему соединительному элементу 36, 136.

Снова со ссылкой на ФИГ. 3, в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения обращенная радиально наружу первая взаимодействующая поверхность 56 может быть расположена на внутренней периферийной поверхности 42 внутреннего соединительного элемента 36. И, как видно из ФИГ. 4, обращенная радиально внутрь вторая взаимодействующая поверхность 58 может быть расположена на поверхности 53 стенки внешнего сквозного отверстия внешнего соединительного элемента 38.

Со ссылкой на ФИГ. 2 и 5, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения система 22, 122 удержания инструмента может содержать по меньшей мере один канал 76 для охлаждающего вещества, который открыт на переднем конце 34 системы 22, 122 удержания инструмента. Канал 76 для охлаждающего вещества выполнен с возможностью обеспечения доставки охлаждающей текучей среды к режущей части режущей вставки 24.

В соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения каждый канал 76 для охлаждающего вещества может быть образован во внутреннем соединительном элементе 36 и может проходить по всей его осевой длине. Каждый канал 76 для охлаждающего вещества может открываться к передней внутренней концевой поверхности 40. Внутренний соединительный элемент 36 может содержать по меньшей мере один осевой гребень 78 для охлаждающего вещества. Каждый гребень 78 для охлаждающего вещества может проходить в осевом направлении. Каждый канал 76 для охлаждающего вещества может быть расположен в гребне 78 для охлаждающего вещества. Элементы каждой пары смежных по окружности взаимодействующих углублений 62 могут быть разделены соответствующим гребнем 78 для охлаждающего вещества.

Система 22, 122 удержания инструмента выполнена с возможностью регулировки между высвобожденным и фиксированным положениями. В высвобожденном положении системы 22, 122 удержания инструмента зажимное отверстие 32 имеет зазор для обеспечения возможности размещения в нем режущей вставки 24. В фиксированном положении системы 22, 122 удержания инструмента режущая вставка 24 расположена в зажимном отверстии 32 и взаимодействует с ним с зажатием с образованием режущего инструмента 20, 120.

В соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения для регулировки системы 22, 122 удержания инструмента между высвобожденным и фиксированным положением первая и вторая взаимодействующие поверхности 56, 58 могут быть плавно перемещены по отношению друг к другу в окружном направлении S вокруг центральной оси А системы удержания инструмента не более чем на 50°. Дальнейшее вращение может быть предотвращено при помощи контакта между боковыми стенками 72, 64 выступа и углубления. Альтернативно, вращение может быть предотвращено посредством прочного упора между верхней поверхностью 74 выступа и соответствующей упорной поверхностью 70 углубления.

Как было упомянуто выше в настоящем описании, в одном аспекте настоящее изобретение относится к режущему инструменту 20, 120, в котором режущая вставка расположена в зажимном отверстии 32 и взаимодействует с ним с зажатием. Когда система 22 удержания инструмента находится в фиксированном положении, в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения каждая верхняя поверхность 74 выступа может упираться в соответствующую упорную поверхность 70 углубления. Таким образом, часть 30 зажимной втулки поджимается в направлении радиально внутрь таким образом, что режущая вставка 24 с зажатием взаимодействует с зажимным отверстием 32.

В третьем аспекте настоящее изобретение включает способ изготовления и сборки системы 22, 122 удержания инструмента. Со ссылкой на ФИГ. 7 показана часть 80 зажимной головки и установочная часть 26 в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения, хотя указанный способ также применим для других вариантов осуществления. Способ включает изготовление установочной части 26. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения этап изготовления установочной части 26 может включать неаддитивный производственный процесс. Альтернативно, этап изготовления установочной части 26 может включать аддитивный производственный процесс.

Также дополнительно следует отметить, что использование термина "аддитивный производственный процесс" на протяжении настоящих описания и формулы изобретения относится к процессам, используемым для создания трехмерного объекта, в котором для создания объекта формируют слои материала. Примеры таких процессов среди прочего включают выборочную лазерную плавку (Selective Laser Melting, SLM), выборочное лазерное спекание (Selective Laser Sintering, SLS), прямое лазерное спекание металлов (Direct Metal Laser Sintering, DMLS), моделирование методом послойного наплавления (Fused Deposition Modeling, FDM) и 3Д печать.https://en.wikipedia.org/wiki/Three-dimensional_space

Способ включает этап изготовления части 80, 180 зажимной головки посредством использования аддитивного производственного процесса. Часть 80, 180 зажимной головки содержит переднюю и заднюю концевые поверхности 82, 84 зажимной головки и периферийную поверхность 86 зажимной головки, проходящую между ними. Часть 80, 180 зажимной головки содержит отверстие 88 зажимной головки, углубленное по меньшей мере в переднюю концевую поверхность 82 зажимной головки и открывающееся к ней. Отверстие 88 зажимной головки может открываться к передней и задней концевой поверхности 82, 84 зажимной головки. Отверстие 88 зажимной головки образовано посредством поверхности 90 стенки отверстия зажимной головки. Часть 80, 180 зажимной головки образована из внутреннего и внешнего соединительных элементов 36, 136; 38, 138, которые соединены посредством по меньшей мере одной соединительной части 92. Каждая соединительная часть 92 может быть кольцеобразной по форме. Каждая соединительная часть 92 может быть расположена на осевом конце (т.е. переднем или заднем конце) одного или обоих из внутреннего и внешнего соединительных элементов 36, 136; 38, 138. Отверстие 88 зажимной головки соответствует внутреннему отверстию 44. Периферийная поверхность 86 зажимной головки соответствует внешней периферийной поверхности 50 и, при необходимости, части внутренней периферийной поверхности 42.

Следует отметить, что за исключением случая, когда часть 80 зажимной головки изготавливается прямо на установочной части 26 (как описано в дальнейшем в настоящем описании), порядок выполнения двух этапов (т.е. изготовления установочной части 26 и части 80 зажимной головки) может быть изменен. Также следует отметить, что в таком случае одна из передних концевых поверхностей 82 зажимной головки представляет собой воображаемую поверхность, которая расположена там, где установочная часть 26 соединяется с частью 80 зажимной головки (т.е. переходит в нее).

Со ссылкой на ФИГ. 9, часть 80, 180 зажимной головки содержит кольцевую разделительную полость 94, ограниченную внутренним и внешним соединительными элементами 36, 136; 38, 138 и указанной по меньшей мере одной соединительной частью 92. Первая и вторая взаимодействующие поверхности 56, 58 расположены на расстоянии за счет разделительной полости 94. Таким образом, форма разделительной полости сбоку определена формой первой и второй взаимодействующих поверхностей 56, 58. При необходимости, внутренний и внешний соединительные элементы 36, 136; 38, 138 могут быть соединены посредством точно двух соединительных частей 92 таким образом, что разделительная полость 94 полностью закрыта. Разделительная полость 94 может иметь щелеобразную форму.

Со ссылкой на ФИГ. 10, способ включает разделение части 80, 180 зажимной головки на внутренний и внешний соединительные элементы 36, 136; 38, 138. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения этап разделения части 80, 180 зажимной головки может включать удаление указанной по меньшей мере одной соединительной части 92. Этап удаления указанной по меньшей мере одной соединительной части 92 может включать одно из следующего: i) в части 80, 180 зажимной головки, выполнение торцевой разделительной канавки 96, которая проходит к разделительной полости 94; или ii) шлифование части 80, 180 зажимной головки к разделительной полости 94; или iii) в части 80, 180 зажимной головки, выполнение наружной разделительной канавки 96, которая проходит к разделительной полости 94 ; или iv) в части 80, 180 зажимной головки, выполнение внутренней разделительной канавки 96, которая проходит к разделительной полости 94.

Способ дополнительно включает этап соединения части 80, 180 зажимной головки с установочной частью 26 либо i) во время или после этапа изготовления части 80, 80 зажимной головки, либо ii) после этапа разделения части 80, 180 зажимной головки.

Со ссылкой на ФИГ. 8, в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения этап соединения части 80, 180 зажимной головки с установочной частью 26 может быть выполнен во время этапа изготовления части 80 зажимной головки посредством аддитивного изготовления части 80 зажимной головки непосредственно на установочной части 26. Кроме того, при аддитивном изготовлении установочной части 26 установочная часть 26 и часть 80 зажимной головки могут быть изготовлены вместе в ходе одного аддитивного производственного процесса. Альтернативно, установочная часть 26 и часть 80 зажимной головки могут быть изготовлены раздельно. Этап соединения части 80 зажимной головки с установочной частью 26 может включать, например, пайку указанных частей вместе.

Второй вариант осуществления настоящего изобретения описан ниже. Как видно из ФИГ. 12, внешний соединительный элемент 138 может быть расположен по окружности вокруг всего внутреннего соединительного элемента 136. Со ссылкой на ФИГ. 13-16, указанное по меньшей мере одно взаимодействующее углубление 62 может содержать кольцевую канавку 108. Указанный по меньшей мере один взаимодействующий выступ 60 может содержать кольцевой гребень 110. Первая взаимодействующая поверхность 56 может быть расположена на внутреннем соединительном элементе 136 и может быть обращена радиально наружу. В частности, первая взаимодействующая поверхность 56 может быть расположена на внутренней периферийной поверхности 42. Вторая взаимодействующая поверхность 58 может быть расположена на внешнем соединительном элементе 138 и может быть обращена радиально внутрь. В частности, вторая взаимодействующая поверхность 58 может быть расположена на поверхности 53 стенки внешнего сквозного отверстия.

Со ссылкой снова на ФИГ. 12, внутренний соединительный элемент 136 может образовывать подвижное цанговое кольцо 102, которое выполнено с возможностью непосредственного плавного перемещения по отношению к затяжной гайке 54. Преимущественно, это не требует последующей сборки системы 22 удержания инструмента с дополнительными частями, такими как шариковые подшипники. В такой конфигурации внутреннее отверстие 44 может образовывать зажимное отверстие 32. Внутреннее отверстие 44 может открываться к обоим из двух противоположных внутренних концевых поверхностей 40, 41 с образованием сквозного отверстия 104 кольца. Зажимная часть 28 может дополнительно содержать цангу 106. Зажимное отверстие 32 может быть расположено в цанге 106. Цанга 106 может быть разъемно прикреплена к подвижному цанговому кольцу 102 на сквозном отверстии 104 кольца.

Как видно из ФИГ. 13, в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения внутренний соединительный элемент 136 может содержать канавку 114 для охлаждающего вещества, которая проходит по всей осевой длине этого внутреннего соединительного элемента 136. Например, канавка 114 для охлаждающего вещества может быть расположена во внутренней периферийной поверхности 42. Каждый канал 76 для охлаждающего вещества может быть образован посредством канавки 114 для охлаждающего вещества и внешнего соединительного элемента 138. Альтернативно, каждый канал 76 для охлаждающего вещества может быть образован посредством канавки 114 для охлаждающего вещества и режущей вставки 24.

В соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения для регулировки системы 122 удержания инструмента между высвобожденным и фиксированным положением цанга 106 поджимается в направлении радиально внутрь через коническое принимающее отверстие 112 посредством поворота затяжной гайки 54 (т.е. внешнего соединительного элемента 138) таким образом, что режущая вставка 24 взаимодействует с зажатием с зажимным отверстием 32, как показано на ФИГ. 11 (как известно из уровня техники).

Далее со ссылкой на ФИГ. 11. Внешний соединительный элемент 138 может содержать обращенную радиально внутрь внешнюю резьбовую часть 98. Установочная часть 26 может содержать обращенную радиально наружу установочную резьбовую часть 100. Способ может дополнительно включать разъемное прикрепление цанги 106 к внутреннему соединительному элементу 136 после разделения части 180 зажимной головки на внутренний и внешний соединительные элементы 136, 138. Этап соединения части 80 зажимной головки с установочной частью 26 может включать резьбовое прикрепление внешнего соединительного элемента 138 к установочной части 26 после этапа разъемного прикрепления цанги 106 к внутреннему соединительному элементу 136.

Следует отметить, что один признак настоящего изобретения состоит в том, что поскольку внутренний и внешний соединительные элементы 36, 136; 38, 138 выполнены с возможностью захватного и неразъемного взаимодействия, система 22, 122 удержания инструмента не содержит падающих частей, например, при замене режущей вставки 24 или цанги 106. Таким образом, в сущности, внутренний и внешний соединительные элементы не могут быть отделены друг от друга без повреждения по меньшей мере одного их этих элементов.

Из вышесказанного можно видеть, что в одном варианте осуществления указанное по меньшей мере одно взаимодействующее углубление 62 образовано на внутреннем соединительном элементе 36, в то время как в другом варианте осуществления указанное по меньшей мере одно взаимодействующее углубление 62 образовано на внешнем соединительном элементе 138, при этом указанный по меньшей мере один выступ 60 образован на другом соединительном элементе.

Несмотря на то, что настоящее изобретение было описано с некоторой степенью детализации, следует понимать, что различные изменения и модификации настоящего изобретения могут быть осуществлены без отступления от сущности или объема настоящего изобретения, как определено в прилагаемой формуле изобретения.

Группа изобретений относится к обработке материалов резанием и может быть использована для удержания режущего инструмента. Режущий инструмент содержит систему удержания инструмента, имеющую зажимную часть. Зажимная часть содержит выполненный за одно целое цельный внутренний соединительный элемент, по меньшей мере частично образующий часть зажимной втулки, имеющей зажимное отверстие, выполненное с возможностью размещения с зажатием режущей вставки. Зажимная часть содержит выполненный за одно целое цельный внешний соединительный элемент, который расположен по окружности вокруг по меньшей мере части внутреннего соединительного элемента. Система удержания инструмента имеет установочную часть, которая соединена с одним из внутреннего и внешнего соединительных элементов, выполненных с возможностью захватного и неразъемного взаимодействия друг с другом. Обеспечивается надежное удержание режущего инструмента. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 19 ил.

1. Система (22, 122) удержания инструмента, имеющая центральную ось (А) системы удержания инструмента, задающую противоположные переднее и заднее направления (D_F, D_R), причем система (22, 122) удержания инструмента содержит:

- зажимную часть (28), содержащую:

выполненный за одно целое цельный внутренний соединительный элемент (36, 136), образующий по меньшей мере часть части (30) зажимной втулки, имеющей зажимное отверстие (32), выполненное с возможностью размещения с зажатием режущей вставки (24), при этом зажимное отверстие (32) открыто на переднем конце (34) системы (22, 122) удержания инструмента, а указанный внутренний соединительный элемент (36, 136) имеет обращенную радиально наружу первую взаимодействующую поверхность (56), и

выполненный за одно целое цельный внешний соединительный элемент (38, 138), имеющий обращенную радиально внутрь вторую взаимодействующую поверхность (58), и

- установочную часть (26), соединенную с одним из внутреннего и внешнего соединительных элементов (36, 136; 38, 138), причем

внешний соединительный элемент (38, 138) расположен по окружности вокруг по меньшей мере части внутреннего соединительного элемента (36, 136), при этом первая взаимодействующая поверхность (56) обращена ко второй взаимодействующей поверхности (58);

внутренний и внешний соединительные элементы (36, 136; 38, 138) выполнены с возможностью захватного и неразъемного взаимодействия друг с другом через первую и вторую взаимодействующие поверхности (56, 58), находящиеся во внутреннем взаимодействии, и

первая и вторая взаимодействующие поверхности (56, 58) выполнены с возможностью плавного перемещения по отношению друг к другу.

2. Система (22, 122) удержания инструмента по п. 1, в которой:

первая и вторая взаимодействующие поверхности (56, 58) проходят по окружности вокруг центральной оси (А) системы удержания инструмента, и

первая и вторая взаимодействующие поверхности (56, 58) выполнены с возможностью плавного перемещения по отношению друг к другу в окружном направлении (S) вокруг центральной оси (А) системы удержания инструмента.

3. Система (22) удержания инструмента по п. 2, в которой:

первая и вторая взаимодействующие поверхности (56, 58) выполнены с возможностью плавного перемещения по отношению друг к другу в указанном окружном направлении (S) не более чем на 50°.

4. Система (22, 122) удержания инструмента по п. 1, в которой:

первая взаимодействующая поверхность (56) содержит по меньшей мере одно взаимодействующее углубление (62), углубленное в нее;

вторая взаимодействующая поверхность (58) содержит по меньшей мере один взаимодействующий выступ (60), выступающий от нее, и

каждый взаимодействующий выступ (60) расположен в соответствующем взаимодействующем углублении (62).

5. Система (22) удержания инструмента по п. 4, в которой:

указанный по меньшей мере один взаимодействующий выступ (60) содержит множество расположенных на расстоянии под углом взаимодействующих выступов (60), расположенных по меньшей мере в одном осевом ряду выступов, и

указанное по меньшей мере одно взаимодействующее углубление (62) содержит множество расположенных на расстоянии под углом взаимодействующих углублений (62), расположенных по меньшей мере в одном осевом ряду углублений.

6. Система (22) удержания инструмента по п. 4, в которой:

каждое взаимодействующее углубление (62) содержит центральную нижнюю поверхность (66) углубления,

каждая нижняя поверхность (66) углубления содержит поверхность (68) зазора углубления и упорную поверхность (70) углубления, смежную с ней в окружном направлении (S),

причем упорная поверхность (70) углубления расположена дальше от центральной оси (А) системы удержания инструмента, чем поверхность (68) зазора углубления в радиальном направлении.

7. Система (122) удержания инструмента по п. 1, в которой:

первая взаимодействующая поверхность (56) содержит по меньшей мере один взаимодействующий выступ (60), выступающий от нее;

вторая взаимодействующая поверхность (58) содержит по меньшей мере одно взаимодействующее углубление (62), углубленное в нее, и

каждый взаимодействующий выступ (60) расположен в соответствующем взаимодействующем углублении (62).

8. Система (122) удержания инструмента по п. 7, в которой:

указанное по меньшей мере одно взаимодействующее углубление (62) содержит кольцевую канавку (108), и

указанный по меньшей мере один взаимодействующий выступ (60) содержит кольцевой гребень (110).

9. Система (22) удержания инструмента по п. 1, в которой внутренний соединительный элемент (36, 136) соединен за одно целое с установочной частью (26) с образованием корпуса (39) инструмента, имеющего цельную конструкцию.

10. Система (122) удержания инструмента по п. 1, в которой:

внешний соединительный элемент (138) содержит обращенную радиально внутрь внешнюю резьбовую часть (98);

установочная часть (26) содержит обращенную радиально наружу установочную резьбовую часть (100),

причем внешняя резьбовая часть (98) выполнена с возможностью резьбового взаимодействия с установочной резьбовой частью (100).

11. Система (22) удержания инструмента по п. 1, в которой внутренний соединительный элемент (36) целиком образует часть (30) зажимной втулки.

12. Система (122) удержания инструмента по п. 1, в которой:

внутренний соединительный элемент (136) образует подвижное цанговое кольцо (102);

часть (30) зажимной втулки дополнительно содержит цангу (106), которая разъемно прикреплена к внутреннему соединительному элементу (136), и

зажимное отверстие (32) расположено в цанге (106).

13. Система (22, 122) удержания инструмента по п. 1, дополнительно содержащая по меньшей мере один канал (76) для охлаждающего вещества, открытый на переднем конце (34) системы (22, 122) удержания инструмента.

14. Система (22) удержания инструмента по п. 13, в которой каждый канал (76) для охлаждающего вещества образован во внутреннем соединительном элементе (36) и проходит по всей его осевой длине.

15. Система (22) удержания инструмента по п. 14, в которой:

внутренний соединительный элемент (36) содержит по меньшей мере один проходящий в осевом направлении гребень (78) для охлаждающего вещества,

причем каждый канал (76) для охлаждающего вещества расположен в гребне (78) для охлаждающего вещества.

16. Система (122) удержания инструмента по п. 13, в которой:

внутренний соединительный элемент (136) содержит канавку (114) для охлаждающего вещества, которая проходит по всей осевой длине этого внутреннего соединительного элемента (136), и

каждый канал (76) для охлаждающего вещества образован посредством канавки (114) для охлаждающего вещества и внешнего соединительного элемента (138).

17. Режущий инструмент (20, 120), содержащий:

систему (22, 122) удержания инструмента по п. 1 и

режущую вставку (24), расположенную в зажимном отверстии (32) и с зажатием взаимодействующую с ним.

18. Способ изготовления и сборки системы (22, 122) удержания инструмента по п. 1, включающий:

- изготовление установочной части (26);

- изготовление посредством использования аддитивного производственного процесса части (80, 180) зажимной головки, содержащей:

внутренний и внешний соединительные элементы (36, 136; 38, 138);

по меньшей мере одну соединительную часть (92), соединяющую внутренний и внешний соединительные элементы (36, 136; 38, 138);

кольцевую разделительную полость (94), ограниченную внутренним и внешним соединительными элементами (36, 136; 38, 138) и указанной по меньшей мере одной соединительной частью (92), и

отверстие (88) зажимной головки, открытое по меньшей мере на передней концевой поверхности (82) указанной части (80, 180) зажимной головки;

- разделение части (80, 180) зажимной головки на внутренний и внешний соединительные элементы (36, 136; 38, 138) и

- соединение части (80, 180) зажимной головки с установочной частью (26).

19. Способ по п. 18, включающий изготовление части (80, 180) зажимной головки так, что она имеет точно две соединительные части (92), соединяющие внутренний и внешний элементы (36, 136; 38, 138) таким образом, что разделительная полость (94) полностью закрыта.

20. Способ по п. 18, согласно которому этап разделения части (80, 180) зажимной головки на внутренний и внешний соединительные элементы (36, 136; 38, 138) включает удаление указанной по меньшей мере одной соединительной части (92).

21. Способ по п. 20, согласно которому этап удаления указанной по меньшей мере одной соединительной части (92) включает:

i) в части (80, 180) зажимной головки, выполнение торцевой разделительной канавки (96), которая проходит к разделительной полости (94), или

ii) шлифование части (80, 180) зажимной головки к разделительной полости (94), или

iii) в части (80, 180) зажимной головки, выполнение наружной разделительной канавки (96), которая проходит к разделительной полости (94), или

iv) в отверстии (88) зажимной головки, выполнение внутренней разделительной канавки (96), которая проходит к разделительной полости (94).

22. Способ по п. 18, дополнительно включающий:

разъемное прикрепление с возможностью отделения цанги (106) к внутреннему соединительному элементу (136) после разделения части (180) зажимной головки на внутренний и внешний соединительные элементы (136, 138), причем

соединение части (180) зажимной головки с установочной частью (26) включает резьбовое прикрепление внешнего соединительного элемента (138) к установочной части (26) после разъемного прикрепления цанги (106) к внутреннему соединительному элементу (136).