ВРАЩАЮЩАЯСЯ РЕЖУЩАЯ ГОЛОВКА, ИМЕЮЩАЯ РЕЖУЩИЕ КРОМКИ, ПРОХОДЯЩИЕ ЗА ПРЕДЕЛЫ ПРИВОДИМОЙ В ДЕЙСТВИЕ КЛЮЧОМ ЧАСТИ Российский патент 2024 года по МПК B23C5/10 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к сменной фрезерной головке, имеющей встроенные приводимые в действие ключом части, в общем для использования в процессах резки металла и, в частности, для операций фрезерования.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известно, что во вращающихся режущих инструментах, в частности, со сменными фрезерными головками, некоторые инструменты имеют фиксирующие поверхности на сменной фрезерной головке. Известно, что некоторые фиксирующие поверхности расположены в неподвижных положениях на фиксирующей части.

Патент США 9,925,602 раскрывает сменную режущую головку, снабженную частью режущего лезвия, фиксирующей частью и прикрепляющей частью. Внешняя периферия основной части головки снабжена множеством проходящих вдоль оси первых выемок отвода стружки и вторых выемок отвода стружки, причем вторые выемки отвода стружки имеют более узкую ширину вдоль направления по окружности. Режущие лезвия проходят вдоль первых и вторых выемок отвода стружки. Пара фиксирующих граней образована путем срезания внешней периферии фиксирующей части с обеспечением плоской формы, и они расположены на стороне основания выемок отвода стружки и режущих лезвий, при этом по меньшей мере одна грань из пары фиксирующих граней соединяется с частью основания вторых выемок отвода стружки. В фиксирующих гранях вырезаны выемки отвода стружки с целью повышения эффективности отвода стружки, уменьшения длины режущей головки и предотвращения вибрационных колебаний.

Цель изобретения по настоящей заявке состоит в увеличении длины резания режущей головки, тем самым обеспечивая аналогичную длину резания при меньшей длине режущей головки, снижая расход материала и уменьшая вибрационные колебания.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с настоящим изобретением предусмотрена сменная фрезерная головка, выполненная с возможностью вращения в направлении резания вокруг продольной центральной оси, определяющей направление вперед и противоположное направление назад, при этом фрезерная головка содержит: режущую часть, содержащую: опорную поверхность, обращенную в направлении назад и проходящую по кругу вокруг центральной оси; периферийную поверхность, проходящую вперед от опорной поверхности; множество канавок схода стружки, проходящих вдоль периферийной поверхности; множество режущих кромок, каждая из которых проходит вдоль соответствующей канавки схода стружки; и первую и вторую приводимые в действие ключом части, выполненные на радиально противоположных сторонах периферийной поверхности; причем каждая из первой и второй приводимых в действие ключом частей содержит: обращенный назад верхний уступ; обращенный вперед нижний уступ, расположенный позади верхнего уступ; и упорную поверхность, проходящую в диапазоне от верхнего уступа до нижнего уступа; причем фрезерная головка дополнительно содержит резьбовую соединительную часть, проходящую назад от опорной поверхности; при этом: по меньшей мере одна режущая кромка имеет активную заднюю часть режущей кромки, расположенную в осевом направлении позади по меньшей мере одного из верхних уступов.

Также в соответствии с настоящим изобретением каждая упорная поверхность может быть разделена на переднюю поверхность и заднюю поверхность, которые охватывают с двух сторон часть одной из канавок схода стружки.

Также в соответствии с настоящим изобретением осевая длина приводимой в действие части проходит параллельно центральной оси от одного из верхних уступов до соответствующего нижнего уступа, дополнительное режущее расширение проходит параллельно центральной оси от одного из верхних уступов до крайней задней в осевом направлении точки соответствующей задней части режущей кромки, при этом соотношение между дополнительным режущим расширением и осевой длиной приводимой в действие части может удовлетворять условию: .

Также в соответствии с настоящим изобретением задний диаметр сердцевины, имеющийся сзади от по меньшей мере одного из верхних уступов и измеряемый как диаметр вписанной окружности фрезерной головки при виде спереди, может равняться или быть больше, чем передний диаметр сердцевины, находящийся спереди от верхних уступов и измеряемый как диаметр вписанной окружности фрезерной головки при виде сзади.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Чтобы понять изобретение и увидеть, как его можно реализовать на практике, далее будет описан предпочтительный вариант осуществления только в качестве неограничивающего примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1 представляет собой вид сбоку режущего инструмента в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 2 представляет собой первый вид сбоку фрезерной головки режущего инструмента по Фиг. 1;

Фиг. 3 представляет собой второй вид сбоку фрезерной головки режущего инструмента по Фиг. 1;

Фиг. 4 представляет собой вид спереди фрезерной головки по Фиг. 2;

Фиг. 5 представляет собой вид сзади фрезерной головки по Фиг. 2;

Фиг. 6 представляет собой вид фрезерной головки по Фиг. 2 в зацеплении с ключом; и

Фиг. 7 представляет собой вид сзади фрезерной головки по Фиг. 2 в зацеплении с ключом.

Следует понимать, что для простоты и ясности иллюстрации проиллюстрированные на фигурах элементы не обязательно показаны в масштабе. Например, размеры некоторых элементов могут быть преувеличены по отношению к другим элементам для ясности, или в один функциональный блок или элемент может быть включено несколько физических компонентов. Кроме того, если это считается уместным, ссылочные позиции могут повторяться на фигурах для обозначения соответствующих или аналогичных элементов.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В последующем описании будут описаны различные аспекты настоящего изобретения. В целях пояснения конкретные конфигурации и детали изложены для того, чтобы обеспечить полное понимание настоящего изобретения. Однако специалисту в данной области также будет очевидно, что настоящее изобретение может быть реализовано на практике без конкретных подробностей, представленных в данном документе. Кроме того, хорошо известные признаки могут быть опущены или упрощены, чтобы не затруднять понимание настоящего изобретения.

Обратимся к Фиг. 1, на которой схематический чертеж режущего инструмента 1 согласно настоящему изобретению показан в виде сбоку. Режущий инструмент 1 включает в себя хвостовик 46 инструмента и сменную фрезерную головку 10, выполненную с возможностью вращения в направлении RD резания вокруг продольной центральной оси S. Центральная ось S определяет направление F вперед и противоположное направление R назад. Фрезерная головка 10 включает в себя режущую часть 20, проходящую вперед от обращенной назад кольцевой опорной поверхности 22, при этом хвостовик 46 проходит назад от опорной поверхности 22.

В некоторых вариантах осуществления сменная фрезерная головка 10 используется для операций фрезерования уступов.

Обратимся к Фиг. 2, на которой первый вид сбоку фрезерной головки 10 показывает, что фрезерная головка 10 дополнительно включает в себя резьбовую соединительную часть 40. Резьбовая соединительная часть 40 проходит назад от опорной поверхности 22 и съемно прикрепляет фрезерную головку 10 к хвостовику 46.

Режущая часть 20 фрезерной головки 10 включает в себя опорную поверхность 22 и периферийную поверхность 24, проходящую вперед от опорной поверхности 22. Режущая часть 20 также включает в себя множество канавок 26 схода стружки, проходящих по спирали вдоль периферийной поверхности 24. Режущая кромка 28 проходит вдоль каждой канавки 26 схода стружки.

В описанном в данном документе варианте осуществления фрезерная головка 10 имеет четыре канавки 26 схода стружки, а именно первую канавку 26a схода стружки, вторую канавку 26b схода стружки, третью канавку 26c схода стружки и четвертую канавку 26d схода стружки. Соответственно, фрезерная головка 10 имеет четыре режущие кромки 28, а именно первую режущую кромку 28а, вторую режущую кромку 28b, третью режущую кромку 28с и четвертую режущую кромку 28d.

В некоторых вариантах осуществления канавки 26 схода стружки могут проходить вдоль периферийной поверхности 24 не по спирали.

Как показано на Фиг. 3, Фиг. 6 и Фиг. 7 режущая часть 20 дополнительно включает в себя первую приводимую в действие ключом часть 32a и вторую приводимую в действие ключом часть 32c. Первая и вторая приводимые в действие ключом части 32a, 32c выполнены на радиально противоположных сторонах периферийной поверхности 24 и прерывают, соответственно, первую и третью режущие кромки 28a, 28c. Ключ 42 зацепляется с первой и второй приводимыми в действие ключом частями 32a, 32c для прикрепления и снятия фрезерной головки 10 с хвостовика 46.

В некоторых вариантах осуществления приводимые в действие ключом части 32a, 32c примыкают к, находятся на расстоянии от, и находятся спереди от опорной поверхности 22.

Каждая из первой и второй приводимых в действие ключом частей 32a, 32c имеет обращенный назад верхний уступ 34a, 34c, обращенный вперед нижний уступ 36a, 36c, расположенный позади верхнего уступа 34a, 34c, и упорную поверхность 38a, 38c, проходящую между верхним уступом 34a, 34c и нижним уступом 36a, 36с.

По меньшей мере одна из режущих кромок 28 имеет активную заднюю часть 30 режущей кромки, которая расположена позади верхних уступов 34а, 34с. Наличие фрезерной головки 10 с по меньшей мере одной активной частью 30 режущей кромки позволяет использовать более длинную режущую кромку 28 для аналогичной фрезерной головки 10 или позволяет использовать фрезерную головку 10 меньшего размера. В варианте осуществления, описанном в данном документе, фрезерная головка 10 имеет четыре задние части 30 режущей кромки, а именно первую заднюю часть 30a режущей кромки, вторую заднюю часть 30b режущей кромки, третью заднюю часть 30c режущей кромки и четвертую заднюю часть 30d режущей кромки.

Как видно на Фиг. 2, осевая длина SL приводимой в действие части проходит параллельно центральной оси S от одного из верхних уступов 34a, 34c до соответствующего нижнего уступа 36a, 36c. В некоторых вариантах осуществления некоторые или все верхние уступы 34а, 34с и нижние уступы 36а, 36с могут иметь осевое расширение (не показано).

В вариантах осуществления, в которых по меньшей мере один из верхних уступов 34а, 34с имеет осевое расширение, осевая длина SL приводимой в действие части проходит от крайней задней части одного из верхних уступов 34а, 34с до соответствующего заднего уступа 36а, 36с.

В вариантах осуществления, в которых по меньшей мере один из нижних уступов 36а, 36с имеет осевое расширение, осевая длина SL приводимой в действие части проходит от одного из верхних уступов 34а, 34с до крайней спереди части соответствующего нижнего уступа 36а, 36с.

Наличие осевого расширения обеспечивает легкий доступ ключа 42 к приводимым в действие ключом частям 32а, 32с. Наличие осевого расширения также может усиливать режущие кромки 28, примыкающие к верхним уступам 34а, 34с, и режущие кромки 28, примыкающие к нижним уступам 36а, 36с.

По меньшей мере одна активная задняя часть 30 режущей кромки может проходить на по меньшей мере 50% осевой длины SL приводимой в действие части в направлении R назад. По меньшей мере одна активная задняя часть 30 режущей кромки может проходить в осевом направлении назад от упорных поверхностей 38а, 38с. По меньшей мере одна активная задняя часть 30 режущей кромки может проходить в осевом направлении назад от нижних уступов 36а, 36с. По меньшей мере одна активная задняя часть 30 режущей кромки может проходить до опорной поверхности 22.

Верхние уступы 34a, 34c и нижние уступы 36a, 36c приводимых в действие ключом частей 32a, 32c ограничивают перемещение ключа 42 вдоль центральной оси S. Когда фрезерная головка 10 прикрепляется к или снимается с хвостовика 46, упорные поверхности 38a, 38c непосредственно примыкают к ключу 42, обеспечивая возможность вращательного прикрепления и снятия фрезерной головки 10 к/с хвостовика 46.

Возвращаясь к Фиг. 2, первая и третья канавки 26а, 26с схода стружки пересекаются с верхними уступами 34а, 34с, нижними уступами 36а, 36с и упорными поверхностями 38а, 38с. Каждая из пересекаемых упорных поверхностей 38а, 38с разделена на переднюю поверхность 39L и заднюю поверхность 39Т. Передняя поверхность 39L расположена на конце приводимых в действие ключом частей 32a, 32c в направлении RD резания. Задняя поверхность 39T расположена на конце приводимых в действие ключом частей 32a, 32c, противоположном направлению RD резания. Как видно на Фиг. 1 передняя и задняя поверхности 39L, 39T охватывают с двух сторон часть первой канавки 26a схода стружки между верхним уступом 34a и нижним уступом 36a.

В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере одна канавка 26 схода стружки может пересекать по меньшей мере один из верхних уступов 34a, 34c и его соответствующую упорную поверхность 38а, 38с, оставляя нижние уступы 36а, 36с целыми. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере одна канавка 26 схода стружки может проходить на по меньшей мере 50% осевой длины SL приводимой в действие части в направлении R назад. По меньшей мере одна из канавок 26a, 26c схода стружки может дополнительно пересекать по меньшей мере один из нижних уступов 36а, 36с. В некоторых вариантах осуществления все четыре канавки 26 схода стружки могут пересекать опорную поверхность 22.

В некоторых вариантах осуществления приводимые в действие ключом части 32a, 32c могут быть заключены между двумя соседними канавками 26 схода стружки, оставляя упорные поверхности 38a, 38c целыми.

Фрезерная головка 10 может иметь четыре канавки 26 схода стружки и четыре режущие кромки 28. Наличие меньшего числа режущих кромок 28 позволяет разместить не более одной задней части 30 режущей кромки сзади от верхних уступов 34а, 34с и спереди от нижних уступов 36а, 36с. В таком случае износ одной задней части 30 режущей кромки будет больше по сравнению с фрезерной головкой 10, имеющей большее число режущих кромок 28. В последнем случае, по меньшей мере две задние части 30 режущей кромки расположены сзади от верхних уступов 34а, 34с и спереди от нижних уступов 36а, 36с.

Наличие более четырех канавок 26 схода стружки уменьшает площадь поверхности задних поверхностей 39T и передних поверхностей 39L. Когда ключ 42 используется для прикрепления фрезерной головки 10 к хвостовику 46, он упирается в задние поверхности 39T. Когда ключ 42 используется для открепления фрезерной головки 10 от хвостовика 46, он упирается в передние поверхности 39L. Уменьшение площади поверхности передних поверхностей 39L приводит к большей нагрузке на передние поверхности 39L при снятии фрезерной головки 10 с хвостовика 46. Аналогично, уменьшение площади поверхности задних поверхностей 39T приводит к большей нагрузке на задние поверхности 39T при прикреплении фрезерной головки к хвостовику 46. Большая нагрузка может привести к трещинам на фрезерной головке 10 и даже поломке при прикреплении и снятии фрезерной головки 10 с хвостовика 46.

В некоторых вариантах осуществления задняя поверхность 39T может иметь большую площадь поверхности, чем ее соответствующая передняя поверхность 39L, что обеспечивает лучшее вращательное прикрепление между фрезерной головкой 10 и хвостовиком 46. Альтернативно, передняя поверхность 39L и задняя поверхность 39T могут быть одинакового размера.

Дополнительное режущее расширение CL проходит параллельно центральной оси S от одного из верхних уступов 34a, 34c до крайней задней в осевом направлении точки 31 одной из задних частей 30 режущей кромки.

В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере один из верхних уступов 34а, 34с может иметь осевое расширение. В этом случае дополнительная длина CL резания проходит от крайней спереди части одного из верхних уступов до крайней задней в осевом направлении точки 31. В показанном в данном документе варианте осуществления имеется четыре крайние задние в осевом направлении точки 31, а именно первая крайняя задняя в осевом направлении точка 31а, вторая крайняя задняя в осевом направлении точка 31b, третья крайняя задняя в осевом направлении точка 31с и четвертая крайняя задняя в осевом направлении точка 31d.

В некоторых вариантах осуществления дополнительное режущее расширение CL и осевая длина SL приводимой в действие части удовлетворяют условию: . Дополнительное режущее расширение CL и осевая длина SL приводимой в действие части могут дополнительно удовлетворять условию: .

Как показано на Фиг. 4 передний диаметр D_f сердцевины проходит вперед от верхних уступов 34a, 34c, перпендикулярен центральной оси S и измеряется как диаметр вписанной в сердцевину окружности I_c фрезерной головки 10 при виде спереди.

Как показано на Фиг. 5 задний диаметр D_r сердцевины проходит назад от по меньшей мере одного из верхних уступов 34a, 34c, перпендикулярен центральной оси S и измеряется как диаметр вписанной в сердцевину окружности I_c фрезерной головки 10 при виде сзади.

В некоторых вариантах осуществления задний диаметр D_r сердцевины больше или равен переднему диаметру D_f сердцевины. Преимущественно задний диаметр D_r сердцевины может составлять от 1,05 до 1,15 переднего диаметра D_f сердцевины, т. е. D_f * 1,05 ≤ D_r ≤ D_f * 1,15.

В настоящем изобретении назначение канавок 26 схода стружки, проходящих назад от верхних уступов 34а, 34с, состоит в том, чтобы продлить активные режущие кромки 28 назад от верхних уступов 34а, 34с. Чтобы обеспечить надлежащее образование стружки во время обработки, необходима минимальная глубина канавки, а это означает, что для обеспечения активных режущих кромок 28 должна поддерживаться минимальная глубина канавки, что указывается задним диаметром D_r сердцевины и передним диаметром D_f сердцевины.

Хотя предмет настоящей заявки был описан с определенной степенью конкретности, следует понимать, что могут быть сделаны различные изменения и модификации без отступления от сущности или объема заявленного ниже изобретения.

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано на операциях фрезерования. Сменная фрезерная головка (10), вращаемая в направлении (RD) резания вокруг продольной центральной оси (S), определяющей направление (F) вперед и противоположное направление (R) назад, имеет переднюю режущую часть (20) и заднюю резьбовую соединительную часть (40) для соединения с хвостовиком (46). Режущая часть (20) включает в себя две или более приводимых в действие ключом частей (32a, 32c), которые облегчают установку фрезерной головки (10) на хвостовик (46). Режущая часть (20) включает в себя множество спиральных канавок (26) для стружки, чередующихся с режущими кромками (28). По меньшей мере одна или более режущих кромок (28) и канавок (26) проходят в осевом направлении назад от по меньшей мере части приводимых в действие ключом частей (32a, 32c). Снижаются вибрации при обработке. 15 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Сменная фрезерная головка (10), выполненная с возможностью вращения в направлении (RD) резания вокруг продольной центральной оси (S), определяющей направление (F) вперед и противоположное направление (R) назад, содержащая:

режущую часть (20), содержащую:

опорную поверхность (22), обращенную в направлении (R) назад и проходящую по кругу вокруг центральной оси (S);

периферийную поверхность (24), проходящую вперед (F) от опорной поверхности (22);

множество канавок (26) схода стружки, проходящих вдоль периферийной поверхности (24);

множество режущих кромок (28), каждая из которых проходит вдоль соответствующей канавки (26) схода стружки; и

первую и вторую приводимые в действие ключом части (32а, 32с), выполненные на радиально противоположных сторонах периферийной поверхности (24), причем каждая из первой и второй приводимых в действие ключом частей (32а, 32с) содержит:

обращенный назад верхний уступ (34а, 34с);

обращенный вперед нижний уступ (36а, 36с), расположенный позади верхнего уступа (34а, 34с); и

упорную поверхность (38а, 38с), проходящую между верхним уступом (34а, 34с) и нижним уступом (36а, 36с);

и

резьбовую соединительную часть (40), проходящую назад (R) от опорной поверхности (22);

при этом

по меньшей мере одна из канавок (26) схода стружки пересекает по меньшей мере один из нижних уступов (36а, 36с),

по меньшей мере одна режущая кромка (28) имеет активную заднюю часть (30) режущей кромки, расположенную в осевом направлении позади по меньшей мере одного из верхних уступов (34а, 34с).

2. Сменная фрезерная головка (10) по п.1, в которой по меньшей мере одна из канавок (26) схода стружки пересекает по меньшей мере один из верхних уступов (34а, 34с).

3. Сменная фрезерная головка (10) по любому из пп.1 или 2, в которой по меньшей мере одна из канавок (26) схода стружки пересекает по меньшей мере одну из упорных поверхностей (38а, 38с).

4. Сменная фрезерная головка (10) по любому из пп.1-3, в которой

осевая длина (SL) приводимой в действие части проходит параллельно центральной оси S от одного из верхних уступов (34а, 34с) до соответствующего нижнего уступа (36а, 36с), и

по меньшей мере одна из канавок (26) схода стружки проходит на по меньшей мере 50% осевой длины (SL) приводимой в действие части в направлении (R) назад.

5. Сменная фрезерная головка (10) по любому из пп.1-4, в которой по меньшей мере одна активная задняя часть (30) режущей кромки пересекает опорную поверхность (22).

6. Сменная фрезерная головка (10) по любому из пп.1-5, в которой по меньшей мере одна активная задняя часть (30) режущей кромки проходит в осевом направлении назад от по меньшей мере одного из нижних уступов (36а, 36с).

7. Сменная фрезерная головка (10) по любому из пп.1-6, в которой

осевая длина (SL) приводимой в действие части проходит параллельно центральной оси S от одного из верхних уступов (34а, 34с) до соответствующего нижнего уступа (36а, 36с), и

по меньшей мере одна активная задняя часть (30) режущей кромки проходит на по меньшей мере 50% осевой длины (SL) приводимой в действие части в направлении (R) назад.

8. Сменная фрезерная головка (10) по любому из пп.1-7, в которой число канавок (26) схода стружки равно четырем и число режущих кромок (28) равно четырем.

9. Сменная фрезерная головка (10) по любому из пп.1-8, в которой каждая упорная поверхность (38а, 38с) разделена на переднюю поверхность (39L) и заднюю поверхность (39Т), которые охватывают с двух сторон часть одной из канавок (26) схода стружки.

10. Сменная фрезерная головка (10) по любому из пп.1-9, в которой

дополнительное режущее расширение (CL) проходит параллельно центральной оси (S) от одного из верхних уступов (34а, 34с) до крайней задней в осевом направлении точки (31) соответствующей задней части (30) режущей кромки,

осевая длина (SL) приводимой в действие части проходит параллельно центральной оси (S) от одного из верхних уступов (34а, 34с) до соответствующего нижнего уступов (36а, 36с), и

соотношение между дополнительным режущим расширением (CL) и осевой длиной (SL) приводимой в действие части удовлетворяет условию:

11. Сменная фрезерная головка (10) по любому из пп.1-10, в которой

задний диаметр (D_r) сердцевины находится сзади от по меньшей мере одного из верхних уступов (34а, 34с) и измеряется как диаметр вписанной окружности (I_c) фрезерной головки (10) при виде спереди, и

передний диаметр (D_f) сердцевины находится спереди от верхних уступов (34а, 34с) и измеряется как диаметр вписанной окружности (I_c) фрезерной головки (10) при виде сзади, и при этом

задний диаметр (D_r) сердцевины равен или больше переднего диаметра (D_f) сердцевины.

12. Сменная фрезерная головка (10) по любому из пп.1-11, в которой канавки (26) схода стружки проходят вдоль периферийной поверхности (24) по спирали.

13. Сменная фрезерная головка (10) по п.11, в которой задний диаметр (D_r) сердцевины на 5-15% больше, чем передний диаметр (D_f) сердцевины.

14. Сменная фрезерная головка (10) по п.8, в которой только две канавки (26а, 26с) схода стружки пересекают верхние уступы (34а, 34с), нижние уступы (36а, 36с) и упорные поверхности (38а, 38с).

15. Сменная фрезерная головка (10) по п.8 или 14, в которой все четыре канавки (26) схода стружки пересекают опорную поверхность (22).

16. Сменная фрезерная головка (10) по п.11, в которой соотношение между дополнительным режущим расширением (CL) и осевой длиной приводимой в действие части (SL) удовлетворяет условию: