КРЕПЕЖНЫЙ ЭЛЕМЕНТ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА, ИМЕЮЩИЙ ВНУТРЕННИЙ КАНАЛ ДЛЯ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ И СФЕРИЧЕСКУЮ УПОРНУЮ ПОВЕРХНОСТЬ ГОЛОВКИ Российский патент 2022 года по МПК B23B27/10 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[001] Настоящее изобретение относится к обрабатывающим или режущим инструментам. В частности, оно относится к соединению двух частей режущего инструмента с помощью крепежного элемента, имеющего внутренний канал для текучей среды.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[002] Многие распространенные токарные инструменты имеют режущую вставку для токарной обработки, закрепляемую в гнезде с помощью жесткого зажимного приспособления. Такие токарные инструменты имеют зажимной винт, который подтягивает и присоединяет указанный зажим к корпусу инструмента таким образом, что зажим, в свою очередь, закрепляет вставку в гнезде. Как правило, зажимной винт имеет головку с плоской нижней поверхностью головки и упругую шейку, которая изгибается для того, чтобы обеспечивать возможность поворотного смещения между зажимом и корпусом инструмента. Для улучшения соединения вставки поворотное смещение или движение является преимущественным. Это достигается с помощью перемещения в обратном направлении жесткого зажима при одновременном подтягивании вставки в клин гнезда, а также перемещения вниз к корпусу инструмента при одновременном проталкивании вставки к основной поверхности гнезда. Упругость (упругая деформация) шейки достигается благодаря относительно тонкой части шейки, которая проходит между головкой и резьбой зажимного винта. Однако в этих инструментах такая повторяющаяся упругая деформация достигается ценой уменьшения зажимающих сил по сравнению с зажимающими силами, получаемыми в случаях со "стандартными" зажимными винтами, от которых не требуется способность упруго изгибаться. Кроме того, в зажимном винте может развиваться пластическая деформация, которая обычно приводит к ускоренному износу. Кроме того, эти инструменты обычно не обеспечивают возможности проведения текучей среды (например, охладителя), главным образом вследствие сложного углового смещения и/или поворотного перемещения.

[003] В US 7273331 раскрыт токарный инструмент с режущей вставкой для токарной обработки, закрепленной в гнезде с помощью жесткого зажимного приспособления. Токарный инструмент имеет зажимной винт, который подтягивает и присоединяет указанный зажим к корпусу инструмента таким образом, что зажим подтягивает и закрепляет вставку в гнезде. Зажимной винт имеет плоскую нижнюю поверхность головки. Токарный инструмент также обеспечивает проведение текучей среды через зажимной винт и жесткий зажим. Однако жесткий зажим, раскрытый в US 7273331, не может прижимать вставку вниз и обеспечивать преимущественное зажимание, раскрытое выше.

[004] Таким образом, данные зажимные механизмы обеспечивают по меньшей мере два признака. Первый признак относится к свободе вращательного перемещения крепежного элемента, который после затягивания может принимать любое вращательное концевое положение. Второй признак относится к зажиманию вставки с помощью зажима, который требует поворотного или углового смещения между крепежным элементом и зажимом.

[005] В дополнение к приведенным выше признакам настоящее изобретение также обеспечивает проведение текучей среды, которое стало желательным признаком в постоянно усовершенствующейся области токарной обработки. Хотя это не является необходимым условием, настоящее изобретение также может обеспечивать проведение текучей среды под высоким давлением (как правило, выше 70 бар), что считается большим преимуществом.

[006] В настоящем изобретении предложены все три признака - свободное вращательное перемещение, поворотное смещение и проведение текучей среды при незначительном и почти отсутствующем компромиссе в отношении эффективности затрат и/или срока службы инструмента.

[007] Настоящее изобретение предназначено для того, чтобы соответственно преодолеть и решить упомянутые выше недостатки и задачи.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[008] Согласно первому аспекту настоящей заявки предложен крепежный элемент режущего инструмента, имеющий ось вращения и выполненный с возможностью скрепления вместе двух элементов режущего инструмента и установления пути для текучей среды между ними, одновременно также обеспечивающий между ними угловое и поворотное смещение, причем крепежный элемент содержит:

головку, содержащую периферийную поверхность головки, имеющую по меньшей мере одно отверстие головки для выпуска текучей среды; и

корпус, проходящий от головки и содержащий:

периферийную поверхность корпуса;

отверстие корпуса для приема текучей среды, подлежащей выпуску через указанное отверстие головки; и

внутренний канал крепежного элемента для текучей среды, проходящий по меньшей мере частично вдоль оси вращения и сообщающийся по текучей среде с отверстиями головки и корпуса;

причем:

периферийная поверхность головки содержит сферическую упорную поверхность головки, по меньшей мере часть которой обращена к корпусу,

сферическая упорная поверхность головки содержит нижнюю сферическую уплотняющую зону поверхности;

отверстие головки открывается к сферической упорной поверхности головки; и

нижняя сферическая уплотняющая зона поверхности расположена в осевом направлении между корпусом и отверстием головки.

[009] Согласно второму аспекту настоящей заявки предложен зажим режущего инструмента, содержащий:

удлиненную основную часть, имеющую периферийную поверхность зажима, проходящую между верхним концом зажима и нижним концом зажима, и содержащую:

принимающее углубление, открывающееся к периферийной поверхности зажима на верхнем конце зажима, и

крепежное отверстие, соединенное с принимающим углублением и открывающееся на нижнем конце зажима; и

удлиненную зажимную часть, проходящую поперек от удлиненной основной части, и содержащую:

передний конец зажима и

канал зажимной части, проходящий между впускным отверстием зажимной части, сообщающимся по текучей среде с принимающим углублением, и выпускным отверстием зажимной части на переднем конце зажима;

причем:

принимающее углубление содержит сферическую посадочную поверхность;

впускное отверстие зажимной части открывается к сферической посадочной поверхности; и

крепежное отверстие (88) открывается к сферической посадочной поверхности.

[0010] Согласно третьему аспекту настоящей заявки предложен токарный инструмент, содержащий:

корпус инструмента, имеющий углубление для зажима и гнездо для вставки;

зажим режущего инструмента, имеющий принимающее углубление;

режущую вставку для токарной обработки, закрепляемую в гнезде посредством указанного зажима; и

крепежный элемент режущего инструмента, размещаемый в принимающем углублении и прикрепляющий зажим режущего инструмента к корпусу инструмента.

[0011] Согласно четвертому аспекту настоящей заявки предложено соединение режущего инструмента с возможностью проведения текучей среды, содержащее:

первый элемент режущего инструмента;

второй элемент режущего инструмента, имеющий вогнутое принимающее углубление, содержащее сферическую посадочную поверхность; и

крепежный элемент, скрепляющий второй элемент режущего инструмента и первый элемент режущего инструмента друг с другом и одновременно устанавливающий между ними путь для текучей среды; причем:

сферическая упорная поверхность головки крепежного элемента упирается в сферическую посадочную поверхность второго элемента режущего инструмента; и

крепежный элемент и элементы режущего инструмента выполнены таким образом, что элементы режущего инструмента прикреплены друг к другу и между ними установлен путь для текучей среды по всему диапазону относительных угловых положений между этими двумя элементами режущего инструмента.

[0012] Согласно пятому аспекту настоящей заявки предложен токарный инструмент, содержащий:

корпус инструмента, имеющий углубление для зажима и гнездо для вставки;

зажим режущего инструмента, размещаемый в углублении для зажима;

режущую вставку для токарной обработки, закрепляемую в гнезде посредством указанного зажима; и

крепежный элемент режущего инструмента, размещаемый в принимающем углублении зажима и прикрепляющий указанный зажим к корпусу инструмента.

[0013] Согласно шестому аспекту настоящей заявки предложен зажимной узел режущего инструмента, содержащий в комбинации:

крепежный элемент режущего инструмента и зажим режущего инструмента.

[0014] Согласно седьмому аспекту настоящей заявки предложен токарный инструмент, содержащий:

корпус инструмента, имеющий углубление для зажима и гнездо для вставки;

крепежный элемент режущего инструмента;

зажим режущего инструмента, размещаемый в углублении для зажима; и

режущую вставку для токарной обработки, закрепляемую гнезде посредством зажима режущего инструмента;

причем:

крепежный элемент режущего инструмента размещен в принимающем углублении зажима и прикрепляет указанный зажим к корпусу инструмента;

сферическая упорная поверхность головки посажена на сферическую посадочную поверхность;

сферическая посадочная поверхность и сферическая упорная поверхность головки имеют одинаковый радиус; и

сферическая упорная поверхность головки, сферическая посадочная поверхность и область смещения в крепежном отверстии обеспечивают возможность углового смещения между крепежным элементом и зажимом, образуя тем самым шаровой шарнир.

[0015] Любые из последующих признаков, как поодиночке, так и в комбинации, могут быть применимы к любому из приведенных выше аспектов настоящей заявки.

[0016] Нижняя сферическая уплотняющая зона поверхности может проходить на 360 градусов вокруг оси вращения.

[0017] Сферическая упорная поверхность головки может содержать сборник головки для текучей среды; и указанное по меньшей мере одно отверстие головки опосредованно открывается к сферической упорной поверхности головки через сборник головки для текучей среды.

[0018] Сборник головки для текучей среды может проходить по окружности на 360 градусов вокруг периферийной поверхности головки.

[0019] Указанное по меньшей мере одно отверстие головки может открываться непосредственно к сферической упорной поверхности головки.

[0020] Крепежный элемент может представлять собой винт, который содержит наружную резьбу, образованную на периферийной поверхности корпуса, и проходит вдоль оси вращения; при этом головка имеет приводное приспособление.

[0021] Крепежный элемент дополнительно может содержать нерезьбовую шейку, проходящую между головкой и наружной резьбой вдоль оси вращения.

[0022] Сферическая упорная поверхность головки дополнительно может содержать верхнюю сферическую уплотняющую зону поверхности, расположенную над отверстием головки дальше от корпуса.

[0023] Верхняя сферическая уплотняющая зона поверхности может проходить на 360 градусов вокруг оси вращения.

[0024] Периферийная поверхность головки может содержать проходящую по окружности уменьшающую трение отводную поверхность, которая углублена внутрь от воображаемого сферического удлинения сферической упорной поверхности головки.

[0025] Уменьшающая трение отводная поверхность может быть соединена с верхней сферической уплотняющей зоной поверхности.

[0026] Уменьшающая трение отводная поверхность расположена над отверстием головки дальше от корпуса.

[0027] Головка дополнительно может содержать проходящее по окружности уплотняющее углубление, образованное в периферийной поверхности головки над отверстием головки дальше от корпуса; при этом уплотняющее углубление выполнено с возможностью размещения уплотняющего элемента для образования уплотнения.

[0028] Корпус может содержать точно одно отверстие корпуса.

[0029] Головка может содержать точно четыре отверстия головки.

[0030] Головка шире корпуса в направлении, перпендикулярном оси вращения.

[0031] Принимающее углубление может содержать сборник углубления для текучей среды.

[0032] Сферическая упорная поверхность головки и сферическая посадочная поверхность имеют одинаковый радиус.

[0033] Зажим режущего инструмента дополнительно может содержать:

проходящий по окружности сборник углубления для текучей среды, образованный в сферической посадочной поверхности и сообщающийся по текучей среде с впускным отверстием зажимной части.

[0034] На виде сверху принимающего углубления сборник углубления для текучей среды может проходить более чем на 180 градусов в направлении по окружности, при этом впускное отверстие зажимной части находится в его центре.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0035] Для лучшего понимания сущности настоящей заявки, а также для того, чтобы показать, как она может быть реализована на практике, ниже приведены сопутствующие чертежи, на которых:

на фиг. 1 показан вид в изометрии первого варианта осуществления крепежного элемента с уплотняющим углублением;

на фиг. 2 показан вид сбоку крепежного элемента по фиг. 1;

на фиг. 3 показан вид в разрезе, выполненном по линии III-III, показанной на фиг. 2;

на фиг. 4 показан вид в разрезе, выполненном по линии IV-IV, показанной на фиг. 2;

на фиг. 5 показан вид в изометрии второго варианта осуществления крепежного элемента со сборником для текучей среды;

на фиг. 6 показан вид сбоку крепежного элемента по. 5;

на фиг. 7 показан вид в разрезе, выполненном по линии VII-VII, показанной на фиг. 6;

на фиг. 8 показан вид в разрезе, выполненном по линии VIII-VIII, показанной на фиг. 6;

на фиг. 9 показан вид в изометрии третьего варианта осуществления крепежного элемента с уплотняющим углублением и отводной поверхностью;

на фиг. 10 показан вид сбоку крепежного элемента по 9; и на фиг. 10 показан увеличенный вид части по. 10;

на фиг. 11 показан вид в разрезе, выполненном по линии XI-XI , показанной на фиг. 10;

на фиг. 12 показан вид в разрезе, выполненном по линии XII-XII, показанной на фиг. 10;

на фиг. 13 показано изображение вида в разрезе, выполненном по линии XIII-XIII, показанной на фиг. 2, с уплотняющим углублением и удаленной штриховкой;

на фиг. 14 показан вид в изометрии токарного инструмента, который содержит крепежный элемент по 1 и зажим;

на фиг. 15 показан вид сверху токарного инструмента по фиг. 14;

на фиг. 16 показан вид в разрезе, выполненном по линии XVI-XVI, показанной на фиг.15;

на фиг. 17 показан вид в изометрии зажима по фиг. 14;

на фиг. 18 показан вид сверху зажима по. 17; и

на фиг. 19 показан вид в разрезе, выполненном по линии XIX-XIX, показанной на фиг. 18.

[0036] Там, где предполагается целесообразным, для указания на соответствующие или аналогичные элементы на чертежах ссылочные обозначения могут повторяться.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0037] 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 осуществлен на практике без конкретных конфигураций и деталей, представленных в настоящем документе.

[0038] Обратим внимание на фиг. 14-16. В соответствии с настоящим изобретением токарный инструмент 10 содержит режущую вставку 12 для токарной обработки, которая посажена в гнездо 14. Токарный инструмент 10 имеет соединение 96 режущего инструмента с обеспечением проведения текучей среды. Следует понимать, что проводимая текучая среда может быть в виде жидкости, такой как жидкий охладитель или жидкая смазка. Альтернативно, проводимая текучая среда может быть в виде газа, такого как сжатый воздух или MQL (Minimum Quantity Lubricant, смазка, применяемая в минимальном количестве). В соответствии с настоящим вариантом осуществления соединение 96 режущего инструмента содержит корпус 18 инструмента и зажим 16, который соединен с ним с помощью крепежного элемента 20. Режущая вставка 12 для токарной обработки закреплена в гнезде 14 с помощью жесткого зажима 16. Токарный инструмент 10 и, соответственно, соединение 96 режущего инструмента также содержит приспособление для проведения текучей среды через зажим 16, через крепежный элемент 20 и корпус 18 инструмента. В соответствии с настоящим вариантом осуществления крепежный элемент 20 выполнен с возможностью закрепления жесткого зажима 16, в то же время проводя внутри текучую среду и обеспечивая возможность углового (вращательного) и поворотного смещения между жестким зажимом 16 и корпусом 18 инструмента. Обеспечение возможности указанного углового и поворотного смещения при поддержании в то же время давления текучей среды и минимизации или предотвращения утечки достигается с помощью сферического взаимодействия между крепежным элементом 20 и зажимом 16.

[0039] Обратим внимание на фиг. 1-13. Крепежный элемент 20 является удлиненным и имеет головку 22 и корпус 24 крепежного элемента, который проходит от головки 22. Крепежный элемент 20 имеет ось А вращения, которая проходит в направлении удлинения.

[0040] Головка 22 содержит периферийную поверхность 26 головки, которая проходит между корпусом 24 крепежного элемента и верхней поверхностью 28 головки.

[0041] Периферийная поверхность 26 головки имеет сферическую упорную поверхность 30 головки, которая служит в качестве уплотняющей поверхности при посадке крепежного элемента 20 на дополняющую сферическую посадочную поверхность 92 зажима 16, как дополнительно обсуждается ниже. Следует отметить, что при использовании для описания поверхностей на протяжении настоящего текста термин "сферический" относится к форме сферы. Другими словами, указанный термин относится к поверхностям, которые лежат на воображаемой сфере (см. опорную окружность С на фиг. 13) и следуют в пределах производственных допусков сферической форме этой сферы. Также следует отметить, что эти сферические поверхности не являются полными сферами, а только частями сферы, поскольку, например, сферическая упорная поверхность 30 головки имеет по меньшей мере одно отверстие, а также может иметь канавку.

[0042] По меньшей мере часть сферической упорной поверхности 30 головки проходит на 360 градусов вокруг оси А вращения. Головка 22 шире корпуса 24. Другими словами, в любом разрезе, выполненном по оси А вращения, головка 22 имеет больший размер в направлении, перпендикулярном оси А вращения. Сферическая упорная поверхность 30 головки является выпуклой наружу. По меньшей мере часть сферической упорной поверхности 30 головки обращена к корпусу 24 крепежного элемента.

[0043] Согласно первому варианту осуществления (Фиг. 1-4) периферийная поверхность 26 головки содержит верхнюю сферическую уплотняющую поверхность 38, которая служит в качестве уплотняющих средств и, в частности, в качестве первичного уплотнения, как будет объяснено ниже. Периферийная поверхность 26 головки дополнительно содержит уплотняющее углубление 32, расположенное по оси над уплотняющей поверхностью 38 и выполненное с возможностью размещения уплотняющего элемента 33. Например, уплотняющий элемент 33 может представлять собой уплотнительное кольцо (фиг. 16), которое может быть выполнено из упруго деформируемого материала, например, резины. Уплотняющее углубление 32 открывается к сферической поверхности 26 головки. В целом, уплотняющий элемент 33 служит в качестве уплотняющих средств, которые могут быть выполнены либо с возможностью предотвращения утечки в том случае, когда используются в качестве первичного уплотнения, либо с возможностью способствования в предотвращении незначительных дополнительных утечек в том случае, когда используются в качестве дополнительного или вторичного уплотнения. В соответствии с первым вариантом осуществления уплотняющее углубление 32 и уплотняющий элемент 33 служат в качестве вторичного уплотнения. Уплотняющее углубление 32 расположено дальше от корпуса 24 над сферической упорной поверхностью 30 головки.

[0044] Согласно второму варианту осуществления (Фиг. 5-8) головка 22 не содержит уплотняющее углубление 32 и уплотняющий элемент 33. Периферийная поверхность 26 головки содержит верхнюю сферическую уплотняющую поверхность 38, которая служит в качестве первичного уплотнения, и отводную поверхность 42, как будет обсуждено ниже.

[0045] Головка 22 содержит по меньшей мере одно отверстие 34 головки, которая в соответствии с первым вариантом осуществления представляет собой выпускное отверстие 34 головки, через которое выходит текучая среда. В соответствии с настоящими вариантами осуществления головка 22 имеет точно четыре выпускных отверстия 34 головки. В ходе экспериментов было обнаружено, что четыре выпускных отверстия 34 обеспечивают хорошее равновесие между потоком передаваемой текучей среды (например, жидкого охладителя) и целостностью/жесткостью конструкции для крепежного элемента 20 испытанных размеров.

[0046] В первом варианте осуществления по фиг. 1-4 выпускное отверстие 34 головки открывается непосредственно к сферической упорной поверхности 30 головки. В этом варианте осуществления сферическая упорная поверхность 30 головки полностью окружает выпускное отверстие 34 головки.

[0047] Во втором варианте осуществления по фиг. 5-8 выпускные отверстия 34 головки открываются непосредственно в сборник 36 головки для текучей среды, образованный в сферической упорной поверхности 30 головки. Следовательно, каждое выпускное отверстие 34 головки открывается опосредованно к сферической упорной поверхности 30 головки. Сборник 36 головки для текучей среды содержит канавку, образованную в периферийной поверхности 26 головки, и выполнен с возможностью временного накопления или сбора текучих сред.

[0048] Сферическая упорная поверхность 30 головки может содержать верхнюю сферическую уплотняющую зону 38 поверхности и нижнюю сферическую уплотняющую зону 40 поверхности, которые расположены над и под (в осевом направлении, параллельном оси А вращения или вдоль нее) выпускными отверстиями 34 головки, соответственно. Верхняя и нижняя сферические уплотняющие зоны 38, 40 поверхности могут быть расположены на расстоянии в осевом направлении от выпускных отверстий 34 головки. Каждая из верхней и нижней сферических уплотняющих зон 38, 40 поверхности лежит на сферической поверхности и выполнена с возможностью действия в качестве так называемого упорного буфера, который обеспечивает уплотнение по текучей среде, когда крепежный элемент 20 уплотнен и туго прижат к корпусу 24 крепежного элемента, и приходит в упорный контакт с соответствующей вогнутой сферической поверхностью зажима 16, как будет дополнительно обсуждено ниже. Верхняя и нижняя сферические уплотняющие зоны 38, 40 поверхности проходят на 360 градусов вокруг оси А вращения.

[0049] Периферийная поверхность 26 головки дополнительно может содержать отводную поверхность 42, которая в соответствии с первым и вторым вариантами осуществления расположена в осевом направлении над верхней сферической уплотняющей зоной 38 поверхности и может соединяться с ней. Отводная поверхность 42 может проходить по окружности, то есть проходить на 360° вокруг оси А вращения. Отводная поверхность 42 не выполнена с возможностью обеспечения уплотнения по текучей среде. В тех вариантах осуществления, где головка 22 не содержит уплотняющее углубление 32, вследствие сил упора отводная поверхность 42 может быть выполнена с возможностью действия в качестве своего рода границы, которая определяет, где начинается/заканчивается уплотнение по текучей среде, например, на краю верхней сферической уплотняющей зоны 38 поверхности или уплотняющего углубления 32. Отводная поверхность 42 выполнена с возможностью уменьшения трения во время посадки крепежного элемента 20, как будет дополнительно обсуждено ниже. В первом варианте осуществления, как показано на фиг. 13, отводная поверхность 42 углублена внутрь от опорной окружности С, которая представляет воображаемое сферическое удлинение, на котором лежат верхняя и нижняя сферические уплотняющие зоны 38, 40 поверхности. Хотя это может не выглядеть так на фиг. 13, в реальности отводная поверхность 42 выполнена таким образом, что она расположена немного дальше внутрь, чем верхняя и нижняя сферические уплотняющие зоны 38, 40 поверхности. Во втором варианте осуществления, как лучше всего видно из фиг. 6, отводная поверхность 42 также углублена внутрь от опорной окружности С. Таким образом, отводная поверхность 42 углублена внутрь относительно воображаемого сферического удлинения С смежной сферической уплотняющей зоны поверхности, с которой соединена отводная поверхность 42. В третьем варианте осуществления, как видно из фиг. 10 и 12, отводная поверхность 42 может иметь цилиндрический контур, хотя вместо этого она может следовать любой другой форме. В третьем варианте осуществления отводная поверхность соединена с нижним краем уплотняющего углубления 32.

[0050] Обратим внимание на фиг. 5-8. Во втором варианте осуществления выпускные отверстия 34 головки открываются непосредственно в сборник 36 головки для текучей среды, образованный в сферической упорной поверхности 30 головки и открывающийся к ней. Сборник 36 для текучей среды может содержать канавку, которая проходит вокруг по меньшей мере части периферийной поверхности 26 головки в направлении, перпендикулярном оси А вращения, но на высоте под самой широкой частью головки 20 на виде, перпендикулярном оси А вращения. Следовательно, в этом примере верхняя и нижняя уплотняющие зоны 38, 40 поверхности расположены где-нибудь над и под сборником 36 головки для текучей среды в направлении, параллельном оси А вращения. Сборник 36 головки для текучей среды может проходить по меньшей мере по сектору в 90 градусов в разрезе, перпендикулярном оси А вращения сферической упорной поверхности 30 головки (фиг. 13). В соответствии с настоящим примером сборник 36 головки для текучей среды проходит на 360 градусов и, следовательно, содержит проходящую по окружности канавку вокруг периферийной поверхности 26 головки.

[0051] В первом и втором вариантах осуществления для того, чтобы поддерживать уплотнение по текучей среде между крепежным элементом 20 и зажимом 16, выпускные отверстия 34 головки и/или сборник 36 головки для текучей среды полностью расположены в пределах сферической упорной поверхности 30 головки, которая посажена на соответствующую сферическую посадочную поверхность 92 зажима 16 и взаимодействует с ней под давлением, как будет дополнительно обсуждено ниже. Другими словами, в соответствии с первым и вторым вариантами осуществления выпускные отверстия 34 головки и/или сборник 36 головки для текучей среды открывается только к сферической упорной поверхности 30 головки.

[0052] Обратим внимание на фиг. 9-12, на которых показан третий вариант осуществления. В соответствии с третьим вариантом осуществления периферийная поверхность 26 головки не содержит верхнюю сферическую уплотняющую зону 38 поверхности над выпускными отверстиями 34 головки так, как это видно в первых двух вариантах осуществления. В третьем варианте осуществления периферийная поверхность 26 головки содержит уплотняющее углубление 32, выполненное с возможностью размещения соответствующего уплотняющего элемента 33, и они служат в качестве первичного уплотнения над выпускным отверстием 34 головки. В осевом направлении вдоль оси А вращения отводная поверхность 42 проходит между выпускным отверстием 34 головки и уплотнительным углублением 32. Отводная поверхность 42 в соответствии с третьим вариантом осуществления выполнена с возможностью способствования вращению крепежного элемента 20 в некоторых случаях. Иначе говоря, могут развиваться большие силы трения, которые будут препятствовать надлежащему затягиванию крепежного элемента 20 к сферической посадочной поверхности 92 зажима 16. Например, в некоторых вариантах для снижения производственных затрат либо любая из сферической посадочной поверхности 92 и сферической упорной поверхности 30 головки, либо они обе, могут быть изготовлены с относительно низким качеством поверхности. В других вариантах также для улучшения эффективности затрат эти поверхности производят с относительно большими производственными допусками. Как лучше всего видно из фиг. 9, 10 и 10А, отводная поверхность 42 углублена внутрь от воображаемого сферического удлинения, или опорной окружности С, и от сферической упорной поверхности 30 головки, с которой она соединена. И хотя отводная поверхность 42 на фиг. 9 и 10 показана как имеющая цилиндрический контур, следует понимать, что вместо этого контур может следовать некоторой другой форме.

[0053] Обратим внимание на фиг. 13. Для того, чтобы проиллюстрировать возможные местоположения, а также количественно определить область диапазонов признаков головки 22 (например, выпускного отверстия 34 головки) по оси А вращения и через одно из выпускных отверстий 34 головки был выполнен схематический разрез крепежного элемента 20. Крепежный элемент 20, показанный на фиг. 13, представляет версию первого варианта осуществления, показанного на фиг. 1-4, который выполнен без уплотняющего углубления 32. Для целей ясности изображения с этого разреза была удалена штриховка. Кроме того, для представления сферической упорной поверхности 30 головки была изображена опорная сфера, дополненная или продленная до полной сферы. В этом разрезе опорная сфера имеет вид полной опорной окружности С. Прямая поперечная (горизонтальная) ось Х перпендикулярно пересекает ось А вращения в центре SC опорной окружности С. На фиг. 13 поперечная ось Х и ось А вращения делят опорную окружность С на четыре равных квадранта или сектора по 90 градусов. В соответствии с настоящими вариантами осуществления по меньшей мере часть сферической упорной поверхности 30 головки расположена под поперечной осью Х или по меньшей мере в нижней половине опорной окружности С.

[0054] В качестве примера, следующие абзацы относятся к нижнему левому квадранту опорной окружности С в разрезе, показанном на фиг. 13.

[0055] В соответствии с некоторыми настоящими вариантами осуществления выпускное отверстие 34 головки выглядит как две точки на опорной окружности С. Следовательно, выпускное отверстие 34 головки представлено сектором, заданным двумя радиусами опорной окружности С, каждый из которых пересекается с ней в соответствующей точке. Следовательно, выпускное отверстие 34 головки здесь задано углом θ выпускного отверстия головки этого сектора. Угол θ выпускного отверстия головки может находиться в диапазоне от 5 до 70 градусов. Угол θ выпускного отверстия головки предпочтительно составляет 22 градуса.

[0056] Аналогично, в указанном разрезе вся сферическая упорная поверхность 30 головки представлена сектором, заданным углом β сферической поверхности головки. Угол β сферической поверхности головки находится в диапазоне от 15 до 65 градусов. Угол β сферической поверхности головки предпочтительно составляет 43 градуса.

[0057] Аналогично, отводная поверхность 42 задана двумя точками сектора, который задан отводным углом α1.Первая точка может быть расположена на поперечной оси Х. Отводной угол α1 составляет по меньшей мере 3 градуса. Предпочтительно, отводной угол α1 равен 5 градусам. На верхний конец диапазона отводного угла α1 влияют размеры сектора других признаков в этом квадранте.

[0058] Аналогично, верхняя сферическая уплотняющая зона 38 поверхности задана двумя точками сектора, который задан верхним уплотняющим углом α2. В соответствии с испытаниями для получения надлежащего уплотнения верхний уплотняющий угол α2 составляет по меньшей мере 5 градусов. Предпочтительно, верхний уплотняющий угол α2 составляет 11 градусов. На верхний конец диапазона верхнего уплотняющего угла α2 влияют размеры сектора других признаков в этом квадранте.

[0059] Аналогично, нижняя сферическая уплотняющая зона 40 поверхности задана двумя точками сектора, который задан нижним уплотняющим углом α3. Для получения надлежащего уплотнения нижний уплотняющий угол α3 составляет по меньшей мере 5 градусов. Предпочтительно, нижний уплотняющий угол α3 составляет 11 градусов. На верхний конец диапазона нижнего уплотняющего угла α3 влияют размеры сектора других признаков в этом квадранте.

[0060] Аналогично, сектор половинной ширины корпуса крепежного элемента задан двумя точками сектора, который задан углом γ половинной ширины корпуса. Угол γ половинной ширины корпуса представляет половину ширины указанного корпуса. Нижняя точка расположена на оси А вращения. Угол γ половинной ширины корпуса составляет по меньшей мере 15 градусов для получения надежного корпуса 24 крепежного элемента, одновременно также обеспечивающего проведение через него текучей среды. Предпочтительно, угол γ половинной ширины корпуса составляет 35 градусов. На верхний конец диапазона угла γ половинной ширины корпуса влияют размеры сектора других признаков в этом квадранте.

[0061] Верхняя поверхность 28 головки может быть плоской. Верхняя поверхность 28 головки может содержать геометрическую форму для передачи крутящего момента или приводное приспособление 44. Верхняя поверхность 28 головки может содержать принимающее гаечный ключ приводное углубление с приводной геометрической формой, такой как Torx или Allen.

[0062] Корпус 24 крепежного элемента имеет периферийную поверхность 46 корпуса. Периферийная поверхность 46 корпуса может проходить от головки 22 и может заканчиваться на нижней поверхности 48 корпуса. Периферийная поверхность 46 корпуса проходит от периферийной поверхности 26 головки. В частности, нижняя сферическая уплотняющая зона 40 сферической упорной поверхности 30 головки может соединяться с периферийной поверхностью 46 корпуса через вогнутую периферийную переходную поверхность. Нижняя поверхность 48 корпуса содержит отверстие 50 корпуса, которое открывается в нее. В соответствии с настоящими вариантами осуществления отверстие 50 корпуса представляет собой впускное отверстие 50 корпуса, а нижняя поверхность 48 корпуса содержит точно одно впускное отверстие 50 корпуса.

[0063] Крепежный элемент 20 может содержать наружную резьбу 52. Наружная резьба 52 может проходить по периферийной поверхности 46 корпуса от нижней поверхности 48 корпуса к головке 22. Наружная резьба 52 может быть соосна с осью А вращения.

[0064] Периферийная поверхность 46 корпуса может содержать шейку 54. Шейка 54 может быть цилиндрической и соосной с осью А вращения. Шейка 54 может проходить от наружной резьбы 52 к периферийной поверхности 26 головки. Шейка 54 лишена резьбы.

[0065] Крепежный элемент 20 содержит ограниченный или внутренний канал 56 крепежного элемента для текучей среды, который проходит между впускным отверстием 50 корпуса и выпускным отверстием 34 головки и сообщается с ними по текучей среде. В отличие от "внешнего" канала для текучей среды такого типа, который образован в виде канавки на внешней поверхности элемента инструмента, внутренний канал для текучей среды содержит полость, образованную внутри элемента инструмента. Соединение 96 режущего инструмента выполнено с возможностью обеспечения проведения текучей среды под высоким давлением (как правило, выше 70 бар).

[0066] Корпус 18 инструмента имеет периферийную поверхность 58 инструмента и углубление 60 для зажима, которое открывается к периферийной поверхности 58 инструмента и выполнено с возможностью размещения по меньшей мере части зажима 16, как будет дополнительно объяснено ниже. Углубление 60 для зажима имеет периферийную поверхность 62 углубления для зажима, которая может быть цилиндрической. Углубление 60 для зажима больше/шире зажима 16, что обеспечивает возможность перемещения зажима 16 во время затягивания крепежного элемента 20. Углубление 60 для зажима дополнительно имеет нижнюю поверхность 64 углубления для зажима, которая соединена с периферийной поверхностью 62 углубления для зажима. В настоящем примере крепежный элемент 20 представляет собой винт. Следовательно, углубление 60 для зажима имеет отверстие 66 с внутренней резьбой, в которую ввинчивается крепежный элемент 20. Отверстие 66 с внутренней резьбой открывается к нижней поверхности 64 углубления для зажима.

[0067] Дополнительные преимущества указанного сферического взаимодействия относятся к инженерной психологии. В настоящих вариантах осуществления крепежный элемент 20 представляет собой винт, и, следовательно, указанное угловое смещение может быть получено в любой вращательной ориентации вокруг оси А вращения. Другими словами, количество оборотов винта является независимым от углового смещения. Следовательно, для получения указанного углового смещения оператор не должен контролировать количество оборотов винта.

[0068] В этом отношении еще одно преимущество, которое также относится к инженерной психологии, как будет дополнительно раскрыто ниже, состоит в том, что проведение текучей среды между винтом 20 и зажимом 16 также независимо от количества оборотов винта. Хотя для обеспечения уплотнения требуется надлежащее затягивание крепежного элемента 20. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления при условии, что для предотвращения утечек винт 20 надлежащим образом затянут, текучая среда, такая как жидкий охладитель или жидкая смазка, доставляется к режущей вставке и/или заготовке через винт 20 и зажим 16 независимо от углового положения винта 20 относительно зажима 16.

[0069] Обратим внимание на фиг. 17-19. На виде сбоку зажим 16 может иметь перевернутую L-образную форму. Зажим 16 имеет удлиненную зажимную часть 68, которая соединена с удлиненной основной частью 70. Зажим 16 имеет передний конец 72 зажима на зажимной части 68. Основная часть 70 имеет периферийную поверхность 76 зажима, верхний конец 73 зажима и нижний конец 74 зажима. Основная часть 70 также имеет принимающее углубление 77, которое открывается к периферийной поверхности 76 зажима на верхнем конце 73 зажима. Как лучше всего видно из фиг. 19 и дополнительно обсуждается ниже, принимающее углубление 77 содержит сферическую посадочную поверхность 92, дополняющую сферическую упорную поверхность 30 головки.

[0070] Зажимная часть 68 проходит поперек основной части 70. Зажимная часть 68 выполнена с возможностью взаимодействия со вставкой 12 в гнезде 14 и подтягивания ее - в результате закрепляя вставку 12 в гнезде 14. Для этого передний конец 72 зажима имеет крюкообразную форму, которая взаимодействует с зажимным отверстием 78 вставки. Зажимная часть 68 также выполнена с возможностью доставки текучей среды к вставке 12. Зажимная часть 68 имеет выпускное отверстие 80 зажимной части, которое открывается на переднем конце 72 зажима. Зажимная часть 68 также имеет канал 82 зажимной части, который проходит от выпускного отверстия 80 зажимной части к впускному отверстию 84 зажимной части, как будет дополнительно раскрыто ниже.

[0071] Основная часть 70 может содержать поворотные выступы 86 на нижнем конце 74 зажима или вблизи него. Поворотные выступы 86 выполнены с возможностью обеспечения указанного углового смещения между зажимом 16 и корпусом 18 инструмента вокруг поворотных выступов 86, в то время как крепежный элемент 20 затянут, и вставка 12 зажата/закреплена.

[0072] Основная часть 70 дополнительно содержит крепежное отверстие 88, которое открывается на нижнем конце 74 зажима. Крепежное отверстие 88 имеет ось Н крепежного отверстия. Крепежное отверстие 88 выполнено с возможностью размещения крепежного элемента 20. В частности, крепежное отверстие 88 шире крепежного элемента 20 и выполнено с возможностью обеспечения указанного углового смещения таким образом, что крепежный элемент 20 может перемещаться и изменять ориентацию в зажиме 16 по отношению к крепежному отверстию 88. В частности, крепежное отверстие 88 содержит в целом кольцевую область 90 смещения вокруг шейки 54 крепежного элемента для обеспечения указанного углового смещения.

[0073] Принимающее углубление 77 является вогнутым наружу. Принимающее углубление 77 содержит сферическую посадочную поверхность 92, на которую садится сферическая упорная поверхность 30 головки, когда инструмент собран. Сферическая посадочная поверхность 92 предпочтительно имеет площадь поверхности, которая по меньшей мере такая же большая, как и нижняя часть сферической упорной поверхности 30 головки. Сферическая посадочная поверхность 92 предпочтительно имеет тот же радиус, что и сферическая упорная поверхность 30 головки. Таким образом, сферическая упорная поверхность 30 головки, сферическая посадочная поверхность 92 и область 90 смещения в крепежном отверстии 88, которые предусматривают угловое смещение, вместе приводят к тому, что крепежный элемент 20 и зажим 16 образуют шаровой шарнир.

[0074] Впускное отверстие 84 зажимной части открывается к сферической посадочной поверхности 92 и имеет по меньшей мере ту же площадь поверхности и, предпочтительно, большую площадь поверхности, чем выпускное отверстие 34 головки. Крепежное отверстие 88 открывается к сферической посадочной поверхности 92. В соответствии с настоящим вариантом осуществления принимающее углубление 77 содержит сборник 94 углубления для текучей среды, который открывается к сферической посадочной поверхности 92. На виде сверху сферической посадочной поверхности 92 (фиг. 18) сборник 94 углубления для текучей среды может проходить более чем на 180 градусов в направлении по окружности, при этом впускное отверстие 84 зажимной части находится в его центре.

[0075] В дополнение к так называемому поворотному перемещению зажима 16 относительно корпуса 18 инструмента зажим 16 также перемещается в обратном направлении, в направлении от вставки 12, и вниз к нижней поверхности 64 углубления для зажима.

[0076] В соответствии с вариантом осуществления, показанным на фиг. 16, крепежный элемент 20 содержит сборник 36 головки для текучей среды, расположенный под уплотняющим углублением 32, занимаемым уплотняющим элементом 33. В закрепленном положении вставки 12 для крепежного элемента 20 и зажима 16 - как показано стрелками направления потока - текучая среда проходит от корпуса 18 инструмента через впускное отверстие 50 корпуса, канал 56 крепежного элемента для текучей среды, выпускное отверстие 34 головки в сборник 36 головки для текучей среды, через впускное отверстие 84 зажимной части, канал 82 зажимной части и, наконец, выходит из выпускного отверстия 80 зажимной части.

[0077] В закрепленном положении крепежный элемент 20 соответствующим образом затянут. Сферическая упорная поверхность 30 головки посажена на сферическую посадочную поверхность 92, прочно упирается в нее и обеспечивает требуемое уплотнение по меньшей мере под выпускными отверстиями 34 головки.

[0078] Зажимной узел режущего инструмента, содержащий в комбинации зажим (16) режущего инструмента и крепежный элемент (20) режущего инструмента, подходит для замены соответствующих комбинаций, состоящих из зажима и крепежного элемента, предшествующего уровня техники в некоторых существующих корпусах токарного инструмента. Таким образом, в настоящем изобретении предлагаются настоящие зажим (16) и крепежный элемент (20), объединенные в комплект и/или продаваемые вместе.

[0079] Несмотря на то, что настоящее изобретение было описано до определенной степени подробно, 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.

Крепежный элемент режущего инструмента, имеющий ось вращения и выполненный с возможностью скрепления вместе двух элементов режущего инструмента и установления пути для текучей среды между ними, одновременно также обеспечивающий между ними угловое и поворотное смещение. Крепежный элемент содержит головку по меньшей мере с одним отверстием головки для выпуска текучей среды и корпус, который проходит от головки и имеет отверстие корпуса для приема текучей среды, подлежащей выпуску через указанное отверстие головки. Головка имеет сферическую упорную поверхность головки с нижней сферической уплотняющей зоной поверхности. По меньшей мере часть сферической упорной поверхности головки обращена к корпусу, а отверстие головки открывается к сферической упорной поверхности головки. Нижняя сферическая уплотняющая зона поверхности расположена в осевом направлении между корпусом и отверстием головки. Достигается подвод текучей среды в зону обработки, в том числе под высоким давлением. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 19 ил.

1. Крепежный элемент (20) режущего инструмента, имеющий ось (А) вращения и выполненный с возможностью скрепления вместе двух элементов (16, 18) режущего инструмента и установления пути для текучей среды между ними, одновременно также обеспечивающий между ними угловое и поворотное смещение, причем крепежный элемент (20) содержит:

головку (22), содержащую периферийную поверхность (26) головки, имеющую по меньшей мере одно отверстие (34) головки для выпуска текучей среды, и

корпус (24), проходящий от головки (22) и содержащий:

периферийную поверхность (46) корпуса;

отверстие (50) корпуса для приема текучей среды, подлежащей выпуску через указанное отверстие (34) головки; и

внутренний канал (56) крепежного элемента для текучей среды, проходящий по меньшей мере частично вдоль оси (А) вращения и сообщающийся по текучей среде с отверстиями (34, 50) головки и корпуса; и

верхние уплотняющие средства (38, 32, 33), выполненные с возможностью обеспечения уплотнения по текучей среде и расположенные у головки (22) по оси над отверстием (34) головки дальше от корпуса (24);

причем:

периферийная поверхность (26) головки содержит сферическую упорную поверхность (30) головки, по меньшей мере часть которой обращена к корпусу (24);

сферическая упорная поверхность (30) головки содержит нижнюю сферическую уплотняющую зону (40) поверхности;

отверстие (34) головки открывается к сферической упорной поверхности (30) головки; и

нижняя сферическая уплотняющая зона (40) поверхности расположена в осевом направлении между корпусом (24) и отверстием (34) головки.

2. Крепежный элемент (20) по п. 1, в котором:

сферическая упорная поверхность (30) головки содержит сборник (36) головки для текучей среды; и

указанное по меньшей мере одно отверстие (34) головки опосредованно открывается к сферической упорной поверхности (30) головки через сборник (36) головки для текучей среды.

3. Крепежный элемент (20) по п. 2, в котором:

сборник (36) головки для текучей среды проходит по окружности на 360 градусов вокруг периферийной поверхности (26) головки.

4. Крепежный элемент (20) по п. 1, в котором указанное по меньшей мере одно отверстие (34) головки открывается непосредственно к сферической упорной поверхности (30) головки.

5. Крепежный элемент (20) по п. 1, в котором:

крепежный элемент (20) представляет собой винт, который содержит наружную резьбу (52), образованную на периферийной поверхности (46) корпуса, и проходит вдоль оси (А) вращения; и

головка (22) имеет приводное приспособление (44).

6. Крепежный элемент (20) по п. 5, дополнительно содержащий нерезьбовую шейку (54), проходящую между головкой (22) и наружной резьбой (52) вдоль оси (А) вращения.

7. Крепежный элемент (20) по п. 1, в котором:

указанные уплотняющие средства (38, 32, 33) содержат верхнюю сферическую уплотняющую зону (38) поверхности, образованную в сферической упорной поверхности (30) головки.

8. Крепежный элемент (20) по п. 7, в котором:

периферийная поверхность (26) головки дополнительно содержит проходящую по окружности уменьшающую трение отводную поверхность (42), соединенную с верхней сферической уплотняющей зоной (38) поверхности; и

отводная поверхность (42) углублена внутрь от воображаемого сферического удлинения (С) сферической упорной поверхности (30) головки.

9. Крепежный элемент (20) по п. 1, в котором:

периферийная поверхность (26) головки дополнительно содержит проходящую по окружности уменьшающую трение отводную поверхность (42), расположенную над указанным отверстием (34) головки дальше от корпуса (24); причем отводная поверхность (42) углублена внутрь от воображаемого сферического удлинения (С) сферической упорной поверхности (30) головки.

10. Крепежный элемент (20) по п. 1, в котором:

указанные уплотняющие средства (38, 32, 33) содержат проходящее по окружности уплотняющее углубление (32), образованное в периферийной поверхности (26) головки и содержащее уплотняющий элемент (33).

11. Крепежный элемент (20) по п. 1, в котором:

корпус (24) содержит точно одно отверстие (50) корпуса; и

головка (22) содержит точно четыре отверстия (34) головки.

12. Крепежный элемент (20) по п. 1, в котором головка (22) шире корпуса (24) в направлении, перпендикулярном оси (А) вращения.

13. Токарный инструмент (10), содержащий:

корпус (18) инструмента, имеющий углубление (60) для зажима и гнездо (14) для вставки;

зажим (16) режущего инструмента, имеющий принимающее углубление (77);

режущую вставку (12) для токарной обработки, закрепляемую в гнезде (14) посредством указанного зажима (16); и

крепежный элемент (20) режущего инструмента по любому из пп. 1-12, размещаемый в принимающем углублении (77) и прикрепляющий зажим (16) режущего инструмента к корпусу (18) инструмента.

14. Токарный инструмент (10), содержащий:

корпус (18) инструмента, имеющий углубление (60) для зажима и гнездо (14) для вставки;

крепежный элемент (20) режущего инструмента по любому из пп. 1-12;

зажим (16) режущего инструмента, размещаемый в углублении (60) для зажима;

режущую вставку (12) для токарной обработки, закрепляемую в гнезде (14) посредством зажима (16) режущего инструмента;

причем:

крепежный элемент (20) режущего инструмента размещен в принимающем углублении (77) зажима и прикрепляет указанный зажим (16) к корпусу (18) инструмента;

сферическая упорная поверхность (30) головки посажена на сферическую посадочную поверхность (92);

сферическая посадочная поверхность (92) и сферическая упорная поверхность (30) головки имеют одинаковый радиус; и

сферическая упорная поверхность (30) головки, сферическая посадочная поверхность (92) и область (90) смещения в крепежном отверстии (88) обеспечивают возможность углового смещения между крепежным элементом (20) и зажимом (16), образуя тем самым шаровой шарнир.