ДЕРЖАВКА РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА С УЗЛОМ ГРУЗИКА ДЛЯ ДЕМПФИРОВАНИЯ ВИБРАЦИЙ
CUTTING TOOL HOLDER WITH WEIGHT UNIT FOR VIBRATION DAMPING

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится вообще к державкам режущего инструмента и в частности к лопастям державки режущего инструмента с проемом для грузика и механизмами демпфирования вибрации.
Уровень техники
Державки режущего инструмента, в частности державка лопастного типа, содержат режущую пластину, расположенную в их переднем конце. Выполнение операций резания на переднем конце лопасти державки может вызывать нежелательные вибрации в режущем конце.
Державки режущего инструмента с механизмами демпфирования вибраций показаны, например, в JP2003062703A, JP2011042007A, US6113319 и KR101258519.
Задачей настоящего изобретения является создание державки режущего инструмента с усовершенствованным механизмом демпфирования вибраций.
Задачей настоящего изобретения является также создание державки режущего инструмента с усовершенствованным механизмом демпфирования вибраций, который можно легко снимать и заменять.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является создание державки режущего инструмента с усовершенствованным механизмом демпфирования вибраций, который можно отрегулировать в его собранном положении.
Сущность изобретения
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения описана державка режущего инструмента, содержащая:
корпус державки, имеющий продольную ось и содержащий:
противоположные первую и вторую боковые поверхности и верхнюю поверхность, продолжающуюся между ними;
участок закрепления режущей пластины, расположенный на переднем конце корпуса державки рядом с упомянутой верхней поверхностью;
проем для грузика, открывающийся к первой и второй боковым поверхностям и содержащий внутреннюю поверхность проема и ось проема, продолжающуюся поперек упомянутой продольной оси;
и
узел грузика, расположенный в упомянутом проеме для грузика и содержащий:
первую часть грузика;
вторую часть грузика;
демпфирующее кольцо, расположенное вдоль упомянутой внутренней поверхности проема; и
приводной элемент, связывающий и отжимающий упомянутые первую и вторую части грузика друг от друга, так что каждая часть грузика оказывает давление на демпфирующее кольцо в пределах проема для грузика.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, описана державка режущего инструмента, содержащая:
корпус державки, имеющий продольную ось и содержащий:
противоположные первую и вторую боковые поверхности;
верхнюю поверхность, продолжающуюся между первой и второй боковыми поверхностями и содержащую верхнюю опорную поверхность;
нижнюю поверхность, продолжающуюся между первой и второй боковыми поверхностями, противоположную упомянутой верхней поверхности и содержащую нижнюю опорную поверхность;
участок закрепления режущей пластины, расположенный на переднем конце корпуса державки рядом с упомянутой верхней поверхностью; и
проем для грузика, открывающийся к первой и второй боковым поверхностям и содержащий внутреннюю поверхность проема и ось проема, продолжающуюся поперек упомянутой продольной оси; причем
упомянутый проем для грузика по меньшей мере частично расположен в нижнем выступе, который продолжается вниз от упомянутой нижней опорной поверхности.
Краткое описание чертежей
Для лучшего понимания изобретение будет описано ниже, только в качестве примера, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых штрихпунктирные линии показывают границы разреза для частичных видов элемента и в которых:
Фиг.1 представляет собой перспективный вид державки режущего инструмента в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения;
Фиг.2 представляет собой перспективный вид с частичным пространственным разделением элементов державки режущего инструмента, показанной на фиг.1;
Фиг.3 представляет собой вид сбоку корпуса державки в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения;
Фиг.4 представляет собой вид сбоку державки режущего инструмента, показанной на фиг.1;
Фиг.5 представляет собой подробный вид державки режущего инструмента, показанной на фиг.4;
Фиг.6 представляет собой вид державки режущего инструмента, показанной на фиг.4, в разрезе по линии VI-VI;
Фиг.7 представляет собой вид державки режущего инструмента, показанной на фиг.4, в разрезе по линии VII-VII.
Подробное описание изобретения
В одном варианте осуществления, настоящее изобретение относится к державке 20 режущего инструмента, содержащей корпус 22 державки с преимущественно удлиненной формой и продольной осью А1, и проем 30 для грузика. Узел 24 грузика может быть закреплен в проеме 30 для грузика.
Как показано на фиг.1 и 2, корпус 22 державки содержит противоположные первую и вторую боковые поверхности 26а, 26b и верхнюю поверхность 28, продолжающуюся между ними, и с проемом 30 для грузика, открывающимся к первой и второй боковым поверхностям 26а, 26b. Узел 24 грузика расположен в проеме 30 для грузика.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, как показано на фиг.3, на виде сбоку корпуса 22 державки, проем 30 для грузика может иметь некруглую форму.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, как показано на фиг.3, на виде сбоку корпуса 22 державки, проем 30 для грузика может быть также иметь преимущественно форму параллелограмма.
Как показано на фиг.1-4, участок 32 для закрепления режущей пластины расположен на переднем конце 34 корпуса 22 державки рядом с верхней поверхностью 28.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, корпус 22 державки может включать нижнюю поверхность 36, продолжающуюся между первой и второй боковыми поверхностями 26а, 26b, противоположную верхней поверхности 28.
Как показано на фиг.3 и 4, верхняя и нижняя поверхности 28, 36 могут включать верхнюю и нижнюю опорные поверхности 38, 40, соответственно, продолжающиеся параллельно продольной оси А1, облегчающие сборку державки 20 режущего инструмента в удлиненный инструментальный блок (не показанный), содержащий параллельно продолжающиеся удерживающие канавки.
Как показано на фиг.2 и 3, проем 30 для грузика может быть расположен рядом с передним концом 34 корпуса 22 державки.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, проем 30 для грузика может быть по меньшей мере частично расположен в нижнем выступе 42, продолжающемся вниз от нижней опорной поверхности 40.
Как показано на фиг.3, на виде сбоку корпуса 22 державки, верхняя и нижняя опорные поверхности 38, 40 могут определять параллельные первую и вторую воображаемые прямые линии L1, L2, соответственно, и вторая воображаемая прямая линия L2 может пересекать проем 30 для грузика.
Наличие нижнего выступа 42 позволяет сделать проем 30 для грузика и участок 32 для закрепления режущей пластины достаточно разнесенными, так что удлиненный корпус 22 державки сохраняет достаточно высокий уровень жесткости.
Как показано на фиг.2 и 3, проем 30 для грузика содержит внутреннюю поверхность 44 проема и ось А2 проема, продолжающуюся поперек продольной оси А1.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, как показано на фиг.3, проем 30 для грузика может обладать зеркальной симметрией относительно первой плоскости Р1, содержащей ось А2 проема.
Как показано на фиг.3, на виде сбоку корпуса 22 державки, ось А2 проема может быть расположена ниже второй воображаемой линии L2.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, как показано на фиг.3, первая плоскость Р1 может образовывать острый угол α проема с продольной осью А1 и не пересекаться с верхней поверхностью 28.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, угол α проема может иметь величину больше 25° и меньше 65°.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, как показано на фиг.1, 2 и 4, узел 24 грузика содержит:
первую часть 46 грузика;
вторую часть 48 грузика;
демпфирующее кольцо 50, расположенное вдоль внутренней поверхности 44 проема; и
приводной элемент 52, связывающий и отжимающий первую и вторую части 46, 48 грузика друг от друга, к внутренней поверхности 44 проема, так что каждая часть 46, 48 грузика оказывает давление на демпфирующее кольцо 50 в пределах проема 30 для грузика.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, первая и вторая части 46, 48 грузика могут быть выполнены из более плотного материала, чем материал корпуса 22 державки.
Например, если корпус 22 державки выполнен из стали, то первая и вторая части 46, 48 грузика могут быть выполнены из твердого металла, вольфрама и т.п.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, демпфирующее кольцо 50 может быть выполнено из упругого сжимаемого материала, такого как каучук.
Как показано на фиг.1, 2 и 4, режущая пластина 54 удерживается в участке 32 для закрепления режущей пластины корпуса 22 державки для осуществления операций резания на обрабатываемой детали, например, обтачивания, нарезания канавок или разрезания.
Во время таких операций резания с длинными консольными частями, корпус 22 державки может подвергаться вибрациям и дребезжанию, что нарушает сцепление режущей пластины 54 с обрабатываемой деталью и может наносить ущерб операции резания или качеству поверхности обрабатываемой детали.
Для уменьшения или устранения таких нежелательных вибраций и дребезжания, узел 24 грузика действует как динамический поглотитель вибраций (Dynamic Vibration Absorber - DVA) или регулируемый амортизирующий грузик (Tuned Mass Damper - TMD) для корпуса 22 державки, посредством увеличения массы его переднего конца 34, при этом демпфирующее кольцо 50 действует как пружина, а части 46, 48 грузика действуют совместно как демпфирующая масса. Таким образом, узел 24 грузика может называться узлом 24 грузика, демпфирующего вибрации. Вибрации корпуса 22 державки передаются через демпфирующее кольцо 50 на части 46, 48 грузика, которые в свою очередь противодействуют так, чтобы демпфировать вибрации корпуса 22 державки.
Как показано на фиг.4 и 5, каждая из первой и второй частей 46, 48 грузика может обладать зеркальной симметрией относительно первой плоскости Р1. Отмечается, что первая и вторая части 46, 48 грузика необязательно могут быть одинаковыми и могут отличаться по массе или толщине.
Как показано на фиг.2, демпфирующее кольцо 50 может представлять собой уплотнительное кольцо, приспособленное для размещения вдоль внутренней поверхности 44 некруглого проема 30 для грузика.
Как показано на фиг.4, вторая плоскость Р2, перпендикулярная продольной оси А1, может пересекаться с режущей пластиной 54 и по меньшей мере одной из первой и второй частей 46, 48 грузика.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, вторая плоскость Р2 может пересекаться с режущей пластиной 54 и обеими из первой и второй частей 46, 48 грузика.
Размещение узла 24 грузика рядом с передним концом 34 корпуса 22 державки так, что вторая плоскость Р2 пересекается с по меньшей мере одной из первой и второй частей 46, 48 грузика, увеличивает массу переднего конца 34, что соответственно улучшает демпфирующие характеристики узла 24 грузика.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, приводной элемент 52 может быть выполнен вращающимся вокруг приводной оси А3, расположенной в первой плоскости Р1.
Как показано на фиг.4 и 5, приводная ось А3 может быть расположена перпендикулярно оси А2 проема.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, приводной элемент 52 может содержать центральную часть 56, расположенную между двумя цилиндрическими концевыми частями 58, 60.
Как показано на фиг.2, первая из двух концевых частей 58 может входить в зацепление с первым отверстием 62 в первой части 46 грузика, а вторая из двух концевых частей 60 может входить в зацепление с вторым отверстием 64 во второй части 48 грузика.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, приводная ось А3 может быть расположена коаксиально с первым и вторым отверстиями 62, 64.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере одна из первой и второй концевых частей 58, 60 может входить в зацепление посредством резьбы с соответствующим первым и вторым отверстиями 62, 64.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, две концевые части 58, 60 могут содержать резьбы противоположной направленности, и обе из первой и второй концевых частей 58, 60 могут входить в зацепление посредством резьбы с соответствующим первым и вторым отверстиями 62, 64.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, центральная часть 56 может включать паз 66 или другое средство вращения.
Когда приводной элемент 52 вращают в первом направлении D1 вокруг приводной оси А3, первая и вторая части 46, 48 грузика удаляются друг от друга и демпфирующее кольцо 50 упруго прижимается к внутренней поверхности 44 проема.
В данном затянутом положении, первая и вторая части 46, 48 грузика плавают в пределах проема 30 для грузика и не взаимодействуют с приводным элементом 52, первая и вторая части 46, 48 грузика находятся только в контакте с демпфирующим кольцом 50.
Как показано на фиг.4 и 5, первая и вторая части 46, 48 грузика не контактируют с внутренней поверхностью 44 проема.
Таким образом, демпфирующее кольцо 50 удерживается между первой и второй частями 46, 48 грузика и внутренней поверхностью 44 проема. Соответственно, весь узел 24 грузика удерживается в проеме 30 для грузика, предохраненный от выпадения из него.
Когда приводной элемент 52 вращают вокруг приводной оси А3 во втором направлении D2, противоположном первому направлению D1, первая и вторая части 46, 48 грузика перемещаются друг к другу и давление, оказываемое на демпфирующее кольцо 50, уменьшается.
Величина, на которую приводной элемент 52 вращают в первом и втором направлениях D1, D2 вокруг приводной оси А3, влияет на величину, в которой демпфирующее кольцо 50 подвергается упругому прижатию к внутренней поверхности 44 проема. Это также влияет на размер контакта между первой и второй частями 46, 48 грузика и демпфирующего кольца 50 и между демпфирующим кольцом 50 и внутренней поверхностью 44 проема. В DVA аспекте узла 24 грузика, данная точная регулировка определяет пружинную постоянную демпфирующего кольца 50.
Непрерывное вращение приводного элемента 52 во втором направлении D2 вокруг приводной оси А3 уменьшает расстояние между первой и второй частями 46, 48 грузика до тех пор, пока на демпфирующее кольцо 50 не будет оказываться давления, и первая и вторая части 46, 48 грузика и приводной элемент 52 могут быть легко извлечены из проема 30 для грузика и при необходимости заменены другими частями грузика. Такая эксплуатационная гибкость является преимуществом по сравнению с другими грузиками для демпфирования вибраций, которые прочно соединены с корпусом державки, например, посредством пайки или пайки твердым припоем, при отсутствии возможности разборки или замены грузиков.
Как показано на фиг.3, проем 30 для грузика может обладать зеркальной симметрией относительно третьей плоскости Р3, содержащей ось А2 проема и расположенной перпендикулярно первой плоскости Р1.
Как показано на фиг.4 и 5, первая и вторая части 46, 48 грузика могут быть целиком расположены на противоположных сторонах третьей плоскости Р3.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, внутренняя канавка 68 может непрерывно продолжаться вдоль внутренней поверхности 44 проема, и демпфирующее кольцо 50 может быть взаимодействует с внутренней канавкой 68.
Как показано на фиг.6 и 7, внутренняя канавка 68 может иметь V-образную форму, если смотреть в поперечном сечении, содержащем ось А2 проема.
Кроме того, как показано на фиг.6 и 7, внутренняя поверхность 44 проема может быть расположена под первым углом β1 наклона относительно оси А2 проема, чтобы облегчать удаление и замену узла 24 грузика.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, первый угол β1 наклона может иметь величину меньше 15°.
Как показано на фиг.5, на виде сбоку державки 20 режущего инструмента, обе из первой и второй частей 46, 48 грузика могут иметь треугольную форму, образованную тремя периферийными поверхностями 70а, 70b, 70с; 72а, 72b, 72с, продолжающимися между тремя углами 74а, 74b, 74с; 76а, 76b, 76с.
Кроме того, как показано на фиг.5, первая и вторая периферийные поверхности 70а, 70b; 72а, 72b, расходящиеся от соответствующих первых углов 74а, 76а первой и второй частей 46, 48 грузика, могут образовывать острые углы γ первых углов, и первая плоскость Р1 может разделять пополам каждый из первых углов 74а, 76а.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, каждый из первых углов 74а, 76а может содержать криволинейную угловую периферийную поверхность 78, 80, расположенную между соответствующими первой и второй периферийными поверхностями 70а, 70b; 72а, 72b.
Масса узла 24 грузика, и в частности масса каждой из первой и второй частей 46, 48 грузика, а также форма и размер первой и второй частей 46, 48 грузика образуются в соответствии с формой и размерами корпуса 22 державки и в соответствии с операциями резания, выполняемыми с использованием державки 20 режущего инструмента. Характеристики узла 24 грузика могут изменяться в разных державках режущего инструмента. Как вариант, державка 20 режущего инструмента может быть использована с разными узлами 24 грузика.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, первая и вторая внешние канавки 82а, 82b; 84а, 84b могут продолжаться вдоль первой и второй периферийных поверхностей 70а, 70b; 72а, 72b, соответственно, обеих из первой и второй частей 46, 48 грузика, и демпфирующее кольцо 50 может быть взаимодействует с каждой из первой и второй внешних канавок 82а, 82b; 84а, 84b.
Как показано на фиг.6 и 7, каждая из первой и второй внешних канавок 82а, 82b; 84а, 84b может иметь V-образную форму, если смотреть в поперечном сечении, содержащем ось А2 проема.
Кроме того, как показано на фиг.6 и 7, каждая из первой и второй периферийных поверхностей 70а, 70b; 72а, 72b может быть расположена под вторым углом β2 наклона относительно оси А2 проема.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, второй угол β2 наклона может быть равен первому углу β1 наклона.
MAX
MAX
MIN
Кроме того, как показано на фиг.6 и 7, каждая из первой и второй частей 46, 48 грузика может иметь максимальную толщину TW в направлении оси А2 проема, и максимальная толщина TW быть меньше или равна минимальной толщине TA корпуса 22 державки в проеме 30 для грузика, так что узел 24 грузика не выступает за пределы первой и второй боковых поверхностей 26а, 26b.
MAX
MAX
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, корпус 22 державки может иметь лопастную форму с максимальной толщиной ТВ корпуса между первой и второй боковыми поверхностями 26а, 26b, равной максимальной толщине ТАкорпуса 22 державки в проеме 30 для грузика.
Хотя настоящее изобретение описано со ссылкой на один или более конкретных вариантов осуществления, предполагается, что данное описание является пояснительным в целом и не должно толковаться как ограничивающее изобретение показанными вариантами осуществления. Следует понимать, что специалисты в данной области техники могут придумать различные модификации, которые, хотя и не показаны конкретно в данном документе, тем не менее, находятся в рамках объема изобретения.