ДЕРЖАВКА ДЛЯ ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ ОБРАБОТКИ РЕЗАНИЕМ, В ЧАСТНОСТИ ДЛЯ ПРОХОДНОГО ТОКАРНОГО РЕЗЦА
TOOL CUTTING TOOL HOLDER, IN PARTICULAR FOR A STRAIGHT-THROUGH LATHE CUTTER

[0001] Настоящее изобретение относится к державке для инструмента для обработки резанием заготовки. Кроме того, настоящее изобретение относится к инструменту, имеющему такую державку и режущую пластину, закрепляемую на ней с возможностью замены. В частности, предлагаемый изобретением инструмент относится к токарному резцу, предпочтительно к так называемому проходному токарному резцу.
[0002] В области своего переднего конца предлагаемая изобретением державка имеет гнездо под режущую пластину для приема режущей пластины, а в области своего противоположного заднего конца - зажимной участок для зажима державки в станке. Гнездо под режущую пластину задано верхней зажимной губкой и нижней зажимной губкой. Кроме того, державка имеет верхнюю часть, на которой расположена верхняя зажимная губка. Державка также имеет нижнюю часть, на которой расположена нижняя зажимная губка.
[0003] Державка рассматриваемого типа уже известна из EP 2282859 B1.
[0004] Как правило, токарные резцы вышеназванного типа состоят из стальной державки, имеющей по существу форму бруска, и режущей пластины из твердого сплава, закрепленной на ней с возможностью замены. В большинстве случаев режущая пластина закрепляется на державке при помощи винта или другого крепежного средства. Таким образом, режущая пластина, как изнашиваемая деталь, требующая относительно частой замены, может быть относительно легко снята с державки и заменена новой режущей пластиной.
[0005] При токарной обработке вращательно-симметричных деталей часто приходится работать очень близко к шпинделю. Это имеет место, в частности, в случае так называемых токарных станков продольного точения, так как в этом случае движение подачи происходит в результате перемещения шпинделя. По этой причине инструменты (так называемые проходные токарные резцы) в этих станках обычно располагаются непосредственно на шпинделе. Обычно на шпинделе одновременно располагается несколько таких инструментов разных типов, чтобы в зависимости от требуемой токарной обработки можно было попеременно переключаться с одного инструмента на другой. Для экономии места в токарных станках продольного точения инструменты часто бывают зажаты в так называемых блоках линейных перемещений, в которых непосредственно друг над другом расположено несколько инструментов или, соответственно, державок. Если державки оснащены заменяемыми режущими пластинами, то замена режущих пластин нередко затруднена, так как в большинстве случаев доступ к ослабляемым крепежным средствам (чаще всего - к винтам) весьма ограничен. Поэтому, чтобы заменить режущую пластину, часто державку необходимо полностью снимать с блока линейных перемещений. Это неудобно и приводит к большим затратам времени на настройку.
[0006] Чтобы решить вышеназванную проблему, уже был предложен целый ряд самых разных решений. Из EP 2282859 B1 известны разные решения, в которых винт, служащий в качестве крепежного средства, может вставляться в державку с разных сторон, так что в зависимости от установочного положения может быть выбрано соответствующее решение с подходящим положением винта.
[0007] Кроме того, из EP 2379260 B1 известен инструмент, в котором зажимной винт, применяемый для крепления режущей пластины, может быть вставлен в державку с двух разных сторон, так что в зависимости от установочного положения зажимной винт может быть закреплен в державке либо с одной, либо с другой стороны.
[0008] В основе настоящего изобретение лежит задача предложить державку для инструмента вышеназванного типа, благодаря которой режущая пластина может быть закреплена на державке как можно проще даже в стесненных условиях установки. В частности, по сравнению с вышеназванными, уже известными решениями альтернативным образом должна быть разработана конструкция для затяжки и ослабления режущей пластины.
[0009] Исходя из державки вышеуказанного типа, в соответствии с настоящим изобретением эта задача решается благодаря тому, что верхняя часть и нижняя часть державки соединены друг с другом только посредством перемычки, проходящей между первой разделительной канавкой и второй разделительной канавкой, причем обе разделительные канавки проходят между верхней частью и нижней частью державки и расположены на противоположных сторонах перемычки так, что посредством перемычки верхняя часть выполнена с возможностью поворота наподобие рычага относительно нижней части, причем первая разделительная канавка проходит в передней области державки между гнездом под режущую пластину и перемычкой, а вторая разделительная канавка проходит в средней области державки между перемычкой и зажимным участком, причем державка также имеет воздействующий элемент, который взаимодействует с верхней частью в средней области державки и выполнено с возможностью расширения второй разделительной канавки для перемещения верхней зажимной губки к нижней зажимной губке и зажима режущей пластины между верхней зажимной губкой и нижней зажимной губкой.
[0010] Таким образом, предлагаемая изобретением державка выполнена так, что между верхней частью, на которой расположена верхняя зажимная губка, и нижней частью, на которой расположена нижняя зажимная губка, существует только одно механическое соединение, а именно через указанную перемычку. В результате возникает своего рода рычаг, причем соединительная перемычка между верхней частью и нижней частью действует, как, так сказать, шарнир указанного рычага. Несмотря на это, разумеется, речь при этом идет не только о действительном шарнире или опоре, но и о прочном механическом соединении между верхней частью и нижней частью, которое благодаря незначительной ширине обеспечивает по меньшей мере частично упругий поворот верхней части. Чтобы обеспечить указанный поворот, к обеим сторонам перемычки примыкают разделительные канавки, отделяющие верхнюю часть от нижней части. Таким образом, благодаря разделительным канавкам с обеих сторон перемычки между верхней частью и нижней частью возникает своего рода промежуток, который не заполнен, то есть в котором находится воздух.
[0011] Воздействующий элемент, в случае которого речь идет предпочтительно о винте, взаимодействует с верхней частьь, чтобы отжать верхнюю часть кверху в ее задней области, расположенной над второй разделительной канавкой. Благодаря предлагаемому изобретением механизму качания верхней части движение задней части верхней части вверх, в результате которого расширяется вторая разделительная канавка, вызывает перемещение верхней зажимной губки к нижней зажимной губке. Таким образом, следовательно, уменьшается высота гнезда под режущую пластину, так что режущая пластина зажимается в нем.
[0012] Ослабление воздействующего элемента вызывает противоположное перемещение, а именно, поворот верхней части в прежнее положение, при котором верхняя зажимная губка движется в направлении от нижней зажимной губки, и гнездо под режущую пластину раздвигается. После этого режущую пластину предпочтительно можно отсоединить вручную.
[0013] Это полностью решает вышеуказанную задачу.
[0014] В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения державка имеет хвостовик, который проходит по существу вдоль продольной оси, образует зажимной участок и выполнен соединенным за одно целое с нижней частью, причем воздействующее средство представляет собой винт, взаимодействующий с резьбой, выполненной в нижней части и проходящей вдоль оси резьбы, ориентированной по существу перпендикулярно продольной оси державки. При этом ось резьбы предпочтительно проходит параллельно первому и/или второй разделительной канавке, причем разделительные канавки предпочтительно проходят по всей ширине державки и, следовательно, образуют между верхней частью и нижней частью своего рода плоскость. Другими словами, ось резьбы предпочтительно проходит параллельно перемычке, проходящей от первой продольной стороны державки до противоположной второй продольной стороны державки.
[0015] Итак, винт, применяемый в качестве воздействующего средства, ввинчивается в державку сбоку. Это дает то преимущество, что в отличие от винтов, ввинчиваемых спереди или под углом относительно передней стороны на торцевом конце державки, этот винт легкодоступен, в частности в автоматах фасонно-продольного точения.
[0016] В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения винт имеет коническую головку винта, взаимодействующую с верхней частью для расширения второй разделительной канавки. Точнее говоря, предпочтительно коническая периферийная поверхность головки винта взаимодействует с верхней частью державки, чтобы расширить вторая разделительная канавка.
[0017] Благодаря конической головке винта при ввинчивании винта в заднюю часть, находящуюся над второй разделительной канавкой, верхняя часть державки автоматически перемещается вверх, вследствие чего вторая разделительная канавка расширяется. Как сказано выше, благодаря механизму качания расширение второй разделительной канавки приводит на другой стороне перемычки к уменьшению или, соответственно, сжатию первой разделительной канавки и примыкающего к ней гнезда под режущую пластину. Чем дальше ввинчивается винт в державку, тем больше верхняя зажимная губка перемещается к нижней зажимной губке и зажимает режущую пластину между указанными двумя зажимными губками.
[0018] Согласно еще одному варианту осуществления на первой продольной стороне державка имеет первую выемку для приема головку винта, причем резьба и вторая разделительная канавка переходят в указанную первую выемку, причем первая выемка по меньшей мере частично ограничена контактной поверхностью, которая расположена на верхней части и которая взаимодействует с головкой винта. Контактная поверхность на верхней части державки, аналогично головке винта, предпочтительно также имеет коническую форму.
[0019] В последнем варианте осуществления, в частности является предпочтительным, чтобы между конической контактной поверхностью, предусмотренной на верхней части державки, и осью резьбы заключался первый угол, который меньше или равен второму углу, заключенному между конической периферийной поверхностью головки винта и продольной осью винта. Является особенно предпочтительным, чтобы два названных угла имели одинаковую величину.
[0020] Кроме того, в последнем варианте осуществления является предпочтительным, чтобы первая выемка по меньшей мере частично ограничивалась нижней ограничивающей поверхностью, расположенной на нижней части, причем первое расстояние между осью резьбы и расположенной на верхней части конической контактной поверхностью меньше второго расстояния между осью резьбы и нижней ограничивающей поверхностью, причем полудиаметр головки винта меньше второго расстояния, но равен или больше первого расстояния.
[0021] Преимущество вышеназванных размеров заключается в том, что нижняя ограничивающая поверхность первой выемки при ввинчивании винта остается свободной, так что головка винта взаимодействует только с конической контактной поверхностью, расположенную на верхней части державки, но не касается нижней ограничивающей поверхности выемки.
[0022] В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления верхняя зажимная губка и нижняя зажимная губка примыкают ко второй продольной стороне державки, лежащей напротив первой продольной стороны, на которой расположена первая выемка.
[0023] Итак, винт предпочтительно ввинчивается в державку с той стороны, которая лежит напротив гнезда под режущую пластину, то есть напротив первой зажимной губки и второй зажимной губки. Этот тип расположения улучшает механическую устойчивость гнезда для режущей пластины или, соответственно, зажима режущей пластины в державке.
[0024] Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения на второй продольной стороне державка имеет вторую выемку для приема головки винта, причем резьба и вторая разделительная канавка переходят во вторую выемку так, что обеспечена возможность введения винта в резьбу по выбору - как с первой продольной стороны или, соответственно, первой выемки, так и со второй продольной стороны или, соответственно, второй выемки.
[0025] Две эквивалентные выемки, расположенные на противоположных сторонах державки, позволяют, в зависимости от необходимости и установочного положения инструмента в станке, вкручивать винт в державку как с одной, так и с противоположной, другой стороны, чтобы закрепить режущую пластину на державке.
[0026] Согласно еще одному варианту осуществления вторая разделительная канавка имеет два участка. Первый участок второй разделительной канавки примыкает к перемычке. Второй участок второй разделительной канавки примыкает к свободному концу второй разделительной канавки. Первый участок и второй участок предпочтительно расположены под острым углом друг к другу.
[0027] Благодаря острому углу часть хвостовика державки выступает за заднюю часть верхней части. Между выступающей частью хвостовика державки и задней частью верхней части державки проходит второй участок второй разделительной канавки. Это дает то преимущество, что предотвращается перекручивание или, соответственно, опрокидывание механизма качания, так как при слишком сильном расширении первого участка второй разделительной канавки верхняя часть упирается в выступающую часть хвостовика державки и предотвращает дальнейшее опрокидывание верхней части державки.
[0028] Первая разделительная канавка предпочтительно переходит в гнездо под режущую пластину между верхней зажимной губкой и нижней зажимной губкой. В отличие от верхней зажимной губки и нижней зажимной губки, которые примыкают ко второй продольной стороне державки и расположены только на этой стороне державки, первая разделительная канавка (как и вторая разделительная канавка) проходит по всей ширине державки.
[0029] В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения державка имеет внутренний канал для охлаждающей среды, причем выход для охлаждающей среды канала для охлаждающей среды расположен на верхней зажимной губке, причем участок канала для охлаждающей среды проходит внутри перемычки от нижней части в верхнюю часть державки.
[0030] Таким образом, охлаждающая среда может быть подана непосредственно на режущую пластину или, соответственно, ее режущую кромку, несмотря на тот факт, что верхняя часть державки и нижняя часть державки соединены друг с другом только посредством перемычки. Так как перемычка предпочтительно проходит по всей ширине державки, из-за указанной интеграции участка канала для охлаждающей среды перемычка слишком сильно в механическом отношении не ослабляется.
[0031] Разумеется, не выходя за рамки настоящего изобретения, вышеназванные признаки и признаки, которые будут пояснены ниже, могут применяться не только в каждый раз указанной комбинации, но и в других комбинациях, или отдельно.
[00032] Примеры осуществления изобретения представлены на чертежах и поясняются более подробно в нижеследующем описании. На чертежах изображено следующее:
ФИГ. 1 - вид в перспективе одного из примеров осуществления предлагаемого изобретением инструмента;
ФИГ. 2 - вид в перспективе показанного на ФИГ. 1 примера осуществления предлагаемого изобретением инструмента, если смотреть на него с противоположной стороны;
ФИГ. 3 - вид сбоку детали предлагаемого изобретением инструмента;
ФИГ. 4 - вид сбоку показанной на ФИГ. 3 детали, причем в отличие от ФИГ. 3 воздействующий элемент не показан;
ФИГ. 5 - вид сбоку показанной на ФИГ. 3 и 4 детали, если смотреть на нее с противоположной стороны;
ФИГ. 6 - продольный разрез показанного на ФИГ. 1 примера осуществления предлагаемого изобретением инструмента;
ФИГ. 7 - еще один продольный разрез детали предлагаемого изобретением инструмента;
ФИГ. 8 - поперечный разрез державки предлагаемого изобретением инструмента;
ФИГ. 9 - продольный разрез примера осуществления воздействующего элемента, применяемого в предлагаемом изобретением инструменте;
ФИГ. 10 - еще один вид в поперечном разрезе державки предлагаемого изобретением инструмента, обозначенный на ФИГ. 5.
[0033] На ФИГ. 1 и 2 при помощи видов в перспективе с разных сторон показан пример осуществления предлагаемого изобретением инструмента. Здесь инструмент в целом имеет ссылочное обозначение 10.
[0034] Инструмент 10 имеет державку 12, часто также называемую резцедержателем 12, и режущую пластину 14. Режущая пластина 14 закреплена на державке 12 с возможностью отсоединения, то есть неотъемлемой частью державки 12 она не является. Державка 12 предпочтительно изготовлена из стали. Напротив, режущая пластина 14 предпочтительно изготовлена из твердого сплава. В случае режущей пластины 14, речь предпочтительно идет о так называемой поворотной (неперетачиваемой) режущей пластине, в соответствии с показанным на ФИГ. 1 и 2 примером осуществления имеющей две одинаковые режущие головки 16 или, соответственно, 16', причем каждая из двух режущих головок имеет одну или более режущих кромок, при помощи которых при применении инструмента 10 заготовка обрабатывается резанием. Тем не менее, разумеется, в предлагаемом изобретением инструменте 10 также могут применяться режущие пластины, имеющие только одну режущую головку 16 или более двух режущих головок 16 или, соответственно, 16'.
[0035] В области своего переднего конца 18 резцедержатель 12 имеет гнездо 20 под режущую пластину, служащее для приема режущей пластины 14. Гнездо 20 под режущую пластину образуется нижней зажимной губкой 22 и верхней зажимной губкой 24. Режущая пластина 14 зажимается между нижней зажимной губкой 22 и верхней зажимной губкой 24. В случае верхней зажимной губки 24 речь идет о поворотной зажимной губке, тогда как в случае нижней зажимной губки 22 речь идет о неподвижной зажимной губке.
[0036] В области своего заднего конца 26 державка 12 имеет хвостовик 28, по существу имеющий форму бруска. Хвостовик 28 образует зажимной участок 30, при помощи которого державка 12 может быть зажата в станке. Хвостовик 28 проходит по существу вдоль продольной оси 32 (см., например, ФИГ. 6) и предпочтительно имеет прямоугольное поперечное сечение.
[0037] Характерным для предлагаемого изобретением инструмента 10 является тип крепления режущей пластины 14 в державке 12. Для этого державка 12 разделена на верхнюю часть 34 и нижнюю часть 36. Верхняя зажимная губка 24 расположена на верхней части 34. Верхняя часть 34 и нижняя часть 36 отделены друг от друга посредством двух разделительных канавок 38, 40 (см. в частности ФИГ. 3-5). Таким образом, в пространственном отношении обе разделительные канавки 38, 40 проходят между верхней частью 34 и нижней частью 36 державки 12. Первая разделительная канавка 38 предпочтительно переходит в гнездо 20 под режущую пластину, вторая разделительная канавка 40 расположено в средней области державки 12, которое по сравнению с первой разделительной канавкой 38 расположено ближе к зажимному участку 30 или, соответственно, к заднему концу 26 державки 12. Вторая разделительная канавка 40 проходит предпочтительно по всей ширине державки 12.
[0038] Между двумя разделительными канавками 38, 40 расположена перемычка 42. Перемычка 42 также проходит предпочтительно по всей ширине державки 12. Перемычка 42 служит в качестве соединительной перемычки между верхней частью 34 и нижней частью 36 державки 12. Точнее говоря, верхняя часть 34 и нижняя часть 36 соединены друг с другом только посредством перемычки 42. Другого непосредственного соединения между верхней частью 34 и нижней частью 36 не существует.Таким образом, возникает своего рода механизм качания верхней части 34, так как верхняя часть 34 может поворачиваться наподобие рычага относительно нижней части 36. При этом перемычка 42 служит в качестве своего рода шарнира. Тем не менее, разумеется, вследствие того факта, что державка 12 изготовлена из стали, возможность поворота верхней части 34 сравнительно низка.
[0039] Кроме того, для приведения в действие вышеназванного механизма качания верхней части 34 державка 12 имеет воздействующий элемент 44. В случае воздействующего элемента 44, речь предпочтительно идет о винте с конической головкой 46 винта (см. ФИГ. 9). Винт 44 входит в зацепление с резьбой 48, проходящей в поперечном направлении державки, перпендикулярно продольной оси 32. Резьба 48 предпочтительно ориентирована параллельно первой и/или второй разделительной канавке 38, 40. Резьба 48 расположена в неподвижной нижней части 36 державки 12. Однако в ввинченном состоянии винт 44 своей головкой 46 взаимодействует с верхней частью 34 державки 12. Благодаря конической форме головки 46 винта с увеличением глубины ввинчивания винта 44 задний конец или, соответственно, конец верхней части 34, расположенный со стороны державки, отжимается вверх, вследствие чего вторая разделительная канавка 40 постепенно расширяется. При этом, благодаря вышеупомянутому соединению между верхней частью 34 и нижней частью 36 посредством перемычки 42, передний конец или, соответственно, конец верхней части 34, расположенный со стороны заготовки, поворачивается вниз или, соответственно, к нижней части 36. Таким образом, с увеличением глубины ввинчивания винта 44 верхняя зажимная губка 24 постепенно поворачивается к нижней зажимной губке 22, так что высота гнезда 20 под режущую пластину уменьшается, и режущая пластина 14 зажимается между верхней и нижней зажимными губками 24, 22.
1
1
2
2
1
1
2
[0040] Если смотреть со стороны гнезда 20 под режущую пластину, винт 44 ввинчивается в державку 12 предпочтительно с противоположной стороны державки (см. ФИГ. 1 и 2). Для этого на первой продольной стороне 50 державки 12 предусмотрена первая выемка 52 под головку 46 винта 44 (см. ФИГ. 4). Первая выемка 52 предпочтительно выполнена в виде по существу чашеобразной выемки. В первую выемку 52 переходит как резьба 48, так и вторая разделительная канавка 40. В радиальном направлении первая выемка 52 сверху задана контактной поверхностью 54, а снизу - ограничивающей поверхностью 56, которая в данном случае обозначается, как нижняя ограничивающая поверхность 56 (см. ФИГ. 4). Контактная поверхность 54 расположена на верхней части 34 державки 12. Напротив, нижняя ограничивающая поверхность 56 расположена на нижней части 36 державки 12. Контактная поверхность 54 и ограничивающая поверхность 56 отделены друг от друга второй разделительной канавкой. Контактная поверхность 54 предназначена для прилегания конической периферийной поверхности 58, имеющейся на головке 46 винта 44 (см. ФИГ. 9). На ФИГ. 10 показан обозначенный на ФИГ. 5 поперечный разрез, на котором также видна первая выемка 52. Контактная поверхность 54, расположенная на верхней части 34 державки 12, предпочтительно наклонена под углом α к оси 60 резьбы 48 (см. ФИГ. 10). Угол α предпочтительно равен углу α, заключенному между конической периферийной поверхностью 58 головки 46 винта и осью 62 винта 44 (см. ФИГ. 9). В принципе, второй угол α также может быть больше первого угла α. Однако особенно предпочтительно, два угла α и α имеют одинаковую величину.
[0041] Кроме того, как видно из ФИГ. 10, расстояние между контактной поверхностью 54 и осью 60 резьбы меньше расстояния между осью 60 резьбы и нижней ограничивающей поверхностью 56. Последнее расстояние между осью 60 резьбы и нижней ограничивающей поверхностью 56 также больше полудиаметра головки 46 винта 44. Благодаря этому при ввинчивании винта 44 в державку 12 он контактирует или, соответственно, воздействует только на контактную поверхность 54, расположенную на верхней части 34 державки 12, напротив, нижняя ограничивающая поверхность 56, предусмотренная на нижней части 36 державки 12, при этом остается свободной.
[0042] Хотя, как сказано выше, предпочтительным является ввинчивание винта 44 в державку 12 с ее первой продольной стороны 50, в показанном здесь примере осуществления предлагаемого изобретением инструмента 10 винт 44 можно ввинчивать в державку 12 также с ее противоположной, второй продольной стороны 64. Это возможно благодаря тому, что в показанном здесь примере осуществления на второй продольной стороне 64 державки 12 также предусмотрена выемка 66 под головку 46 винта 44 (см. ФИГ. 2, 5 и 10). Эта выемка 66 имеет форму, эквивалентную первой выемке 52, а также эквивалентную первой выемке 52 контактную поверхность 54' и нижнюю ограничивающую поверхность 56' (см. ФИГ. 5 и 10). Здесь выемка 66 обозначается, как вторая выемка 66. Таким образом, в зависимости от установочного положения и имеющегося свободного пространства винт 44 может быть введен, а затем ввинчен в резьбу 48, как с первой продольной стороны 50 в первую выемку 52, так и со второй продольной стороны 64 во вторую выемку 66.
[0043] Кроме того, предлагаемая изобретением державка 12 имеет внутренний канал 68 для охлаждающей среды. По каналу 68 для охлаждающей среды можно через державку 12 направлять охлаждающую среду до области режущей пластины 14. Канал 68 для охлаждающей среды имеет несколько участков, которые видны на ФИГ. 6, 7 и 8. В конце концов, канал 68 для охлаждающей среды переходит в выход 70 для охлаждающей среды, расположенный в верхней зажимной губке 24. Охлаждающая среда может вводиться на первый участок 72, предусмотренный в хвостовике 28, либо сбоку, либо с заднего конца 26. Оттуда охлаждающая среда течет на второй участок 74. Этот второй участок 74 соединяет первый участок 72 с третьим участком 76, расположенным в верхней зажимной губке 24. Второй участок 74 проходит через внутреннюю часть перемычки 42, от нижней части 36 в верхнюю часть 34 державки.
[0044] Кроме того, из ФИГ. 6 видно, что вторая разделительная канавка 40 по существу имеет V-образную форму и два участка - первый участок 78 и второй участок 80. Два участка 78, 80 второй разделительной канавки 40 заключают между собой острый угол. Первый участок 78 проходит между перемычкой 42 и вторым участком 80. Второй участок 80 проходит между первым участком 78 и свободным концом 82 второй разделительной канавки 40. Благодаря указанной V-образной форме второй разделительной канавки 40 предотвращается перекручивание верхней части 34 при ввинчивании зажимного винта 44, так как верхняя часть 34 в области второго участка 80 наталкивается на хвостовик 28, если первый участок 78 расширяется слишком сильно или, соответственно, слишком сильно наклоняется верхняя часть 34.