РЕЖУЩАЯ ПЛАСТИНА И РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ
INSERT AND CUTTING TOOL

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к режущей пластине, устанавливаемой на корпусе режущего инструмента, а также к режущему инструменту.
Уровень техники
Пример режущей пластины для установки на режущем инструменте со сменной кромкой раскрыт в Патентном документе 1. Согласно описанию в Патентном документе 1 режущая пластина (сменяемая деталь) выполнена с возможностью использования при обработке резанием в режимах от чистового прохода до малой и средней глубины резания. Режущая пластина обычно выполнена в форме ромбовидной пластины и включает в себя нижнюю поверхность, служащую в качестве установочной поверхности, устанавливаемой на корпусе режущего инструмента, и верхнюю поверхность, лежащую противоположно нижней поверхности. На остроугольной передней поверхности верхней поверхности образован носовой участок, а на этом носовом участке образована режущая кромка носового участка, соединенная с двумя прямолинейными режущими кромками. Носовой участок выступает от нижней поверхности в направлении увеличения расстояния от нижней поверхности. Режущая кромка носового участка выполнена в форме выступающей дуги окружности. Таким образом, передний угол изменяется с увеличением от концевой точки в направлении центральной точки режущей кромки носового участка и имеет наибольшую величину в центральной точке. Кроме того, на верхней поверхности образован стружколом, образованный верхней поверхностью, которая представляет собой плоскость, по существу параллельную нижней поверхности, при этом поверхность стенки стружколома поднимается от передней поверхности к верхней поверхности под наклоном.
Перечень источников
Патентные документы
PTL1: Опубликованная заявка на патент Японии № 2000-107911.
Раскрытие изобретения
В режущей пластине, описанной в Патентном документе 1, передняя поверхность вдоль режущих кромок, расположенная на удалении от противоположных концов режущей кромки носового участка, имеет малый передний угол. Таким образом, при резании с использованием режущей пластины стружка, образуемая на этих режущих кромках, обычно является толстой. Следовательно, стружка и режущие кромки нагреваются, при этом режущая пластина все более изнашивается, и ее срок службы может уменьшаться.
Кроме того, согласно описанию в Патентном документе 1, стружка, образуемая на режущих кромках, таких как режущая кромка носового участка, перемещается по поверхности режущей пластины, проскальзывая по передней поверхности и передней поверхности носового участка, и соударяется с поверхностью стенки стружколома. Следовательно, особенно если образуемая стружка является толстой, вероятность износа передней поверхности повышается. Таким образом, подобная режущая пластина создает проблемы в плане срока службы инструмента.
Настоящее изобретение разработано для решения вышеуказанных проблем. Задача настоящего изобретения заключается в увеличении срока службы инструмента.
В настоящем изобретении предложена режущая пластина с режущей кромкой, при этом режущая пластина включает в себя переднюю поверхность, продолжающуюся вдоль режущей кромки и имеющую положительный передний угол, при этом передняя поверхность включает в себя первую область и вторую область, расположенные по порядку в направлении увеличения расстояния от режущей кромки, причем передняя поверхность образована так, что передний угол во второй области больше переднего угла в первой области, и поднимающуюся поверхность стенки, продолжающуюся с образованием углубления вдоль режущей кромки совместно с передней поверхностью, причем поднимающаяся поверхность стенки образована так, чтобы быть разделенной на две области поверхностью продолжения, образованной для продолжения первой области на плоскости, образованной ортогонально режущей кромке.
Кроме того, в настоящем изобретении предложен режущий инструмент с режущей кромкой, при этом режущий инструмент включает в себя переднюю поверхность, продолжающуюся вдоль режущей кромки и имеющую положительный передний угол, при этом передняя поверхность включает в себя первую область и вторую область, расположенные по порядку в направлении увеличения расстояния от режущей кромки, причем передняя поверхность образована так, что передний угол во второй области больше переднего угла в первой области, и поднимающуюся поверхность стенки, продолжающуюся с образованием углубления вдоль режущей кромки совместно с передней поверхностью, причем поднимающаяся поверхность стенки образована так, чтобы быть разделенной на две области поверхностью продолжения, образованной для продолжения первой области на плоскости, образованной ортогонально режущей кромке.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет собой вид сверху режущей пластины по первому варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.2 представляет собой вид сбоку режущей пластины, представленной на фиг.1;
Фиг.3 представляет собой вид сбоку режущей пластины, представленной на фиг.1;
Фиг.4 представляет собой схематичный вид в разрезе по линии IV-IV на фиг.1;
Фиг.5 представляет собой схематичный вид в разрезе по линии V-V на фиг.1;
Фиг.6 представляет собой схематичный вид в разрезе части режущей пластины по второму варианту осуществления настоящего изобретения; и
Фиг.7 представляет собой схематичный вид в разрезе части режущей пластины по третьему варианту осуществления настоящего изобретения.
Описание вариантов осуществления изобретения
Изобретение будет описано ниже на основе вариантов осуществления и со ссылкой на чертежи.
Как показано на фиг.1-3, режущая пластина 10 по первому варианту осуществления настоящего изобретения по существу имеет форму ромбовидной пластины. Режущая пластина 10 включает в себя две противоположные концевые поверхности 12 и 14, а также периферийную боковую поверхность 16, проходящую между двумя концевыми поверхностями 12 и 14. В режущей пластине 10 определена ось A, проходящая через две концевые поверхности 12 и 14. Из двух концевых поверхностей 12 и 14 концевая поверхность 12 представляет собой верхнюю поверхность 18, а другая концевая поверхность 14 является нижней поверхностью 20 и выполнена с возможностью функционирования в качестве установочной поверхности, прилегающей к нижней поверхности установочного гнезда под режущую пластину, обеспеченного на корпусе (на чертежах не показан) режущего инструмента. Каждая из двух концевых поверхностей 12 и 14, в частности верхняя поверхность 18, соответствующая концевой поверхности 12, осесимметрична относительно оси A.
Режущая кромка 22 образована совместно с участками ребер остроугольного участка 18c верхней поверхности 18. Режущая пластина 10 включает в себя два остроугольных участка 18c на верхней поверхности 18 и, таким образом, имеет две режущие кромки 22. Две режущие кромки 22 имеют по существу одинаковую конфигурацию и выполнены с возможностью осесимметричного расположения относительно оси A, как ясно из вышеприведенного описания. А именно, эти две режущие кромки 22 являются индексируемыми, при этом режущая пластина 10 представляет собой индексируемую режущую пластину. Режущая пластина 10 далее будет описана в отношении любой из двух режущих кромок 22. В данном изобретении число режущих кромок, образованных применительно к одной концевой поверхности, не ограничивается. Применительно к одной концевой поверхности могут быть образованы одна или более кромок.
Режущая кромка 22 образована на пересечении между верхней поверхностью 18 и периферийной боковой поверхностью 16. Режущая кромка 22 проходит между передней поверхностью 24 на верхней поверхности 18 и задней поверхностью 26 на периферийной боковой поверхности 16. В этой связи, как следует из фиг.2 и фиг.3, задняя поверхность 26 образует по существу острый угол с концевой поверхностью 12, т.е. с верхней поверхностью 18, а значит, имеет положительный задний угол. Задний угол может составлять 20° или менее. В режущей пластине 10 согласно настоящему варианту осуществления задний угол составляет 7°.
При этом, однако, задний угол задней поверхности 26 может быть равен 0°. В этом случае каждая из противоположных концевых поверхностей 12 и 14 пересекает периферийную боковую поверхность 16 под прямым углом. Следовательно, в этом случае обе концевые поверхности 12 и 14 могут быть сконфигурированы одинаковым образом, так чтобы по выбору использоваться в качестве верхней поверхности 18. Каждая из концевых поверхностей режущей пластины, каждую из которых можно использовать, осесимметрична относительно оси A, при этом обе концевые поверхности режущей пластины могут быть осесимметричны относительно оси, ортогональной оси A.
Режущая кромка 22 образована по существу для продолжения в одной плоскости, ортогональной оси A. Режущая кромка 22 включает в себя дугообразную режущую кромку 22a и прямолинейные режущие кромки 22b. Дугообразная режущая кромка 22a образована на участке ребер остроугольного участка 18c верхней поверхности 18. Дугообразная режущая кромка 22a образует дугу окружности. В настоящем варианте осуществления дуга окружности, образующая дугообразную режущую кромку 22a, имеет радиус кривизны, равный 0,8 мм. Прямолинейные режущие кромки 22b проходят так, чтобы быть непрерывными с дугообразной режущей кромкой 22a. Прямолинейные режущие кромки 22b продолжаются от противоположных концов дугообразной режущей кромкой 22a. Это значит, что каждая режущая кромка 22 включает в себя две прямолинейные режущие кромки 22b. Дугообразная режущая кромка 22a и прямолинейные режущие кромки 22b образуют режущую кромку 22, которая приходит в контакт с заготовкой.
Режущая пластина 10 включает в себя образованное в ней установочное отверстие 28 для прохождения через обе концевые поверхности 12 и 14 в направлении их толщины. Центральная ось установочного отверстия 28 совпадает с осью A режущей пластины 10. На верхней поверхности 18 вокруг отверстия установочного отверстия 28 рассредоточены выступающие поверхности 30. Выступающие поверхности 30 расположены выше, чем дугообразная режущая кромка 22a и прямолинейные режущие кромки 22b, находясь в той же плоскости. А именно, если определена плоскость M (называемая далее промежуточной плоскостью), проходящая через периферийную боковую поверхность 16, пересекая ось A под прямым углом и разделяя режущую пластину 10 на две равные части в вертикальном направлении (см. фиг.2 и фиг.3), расстояние между каждой из выступающих поверхностей 30 и промежуточной плоскостью M превышает расстояние между промежуточной плоскостью M и режущей кромкой 22, включающей в себя дугообразную режущую кромку 22a и прямолинейные режущие кромки 22b. Все выступающие поверхности 30 продолжаются в плоскости, параллельной промежуточной плоскости M. Например, для режущих пластин с положительной геометрией промежуточная плоскость M может задаваться в промежуточной точке между верхней и нижней поверхностями.
Возвышающийся участок 32 стружколома образован на верхней поверхности 18 в области, находящейся внутри дугообразной режущей кромки 22a и прямолинейных режущих кромок 22b. Поверхность 32a поднимающегося участка 32 стружколома, обращенная к режущей кромке 22, разделяется на части и образует углубление 34 на верхней поверхности 18 совместно с передней поверхностью 24, так что углубление продолжается вдоль режущей кромки 22. Углубление 34 можно называть канавкой стружколома. Кроме того, поверхность 32a поднимающегося участка 32 стружколома представляет собой поверхность стенки, поднимающуюся от самого нижнего участка 34a участка 34 углубления, которую, следовательно, далее будем называть поднимающейся поверхностью стенки. Углубление 34 имеет сечение по существу V-образной формы. Передняя поверхность 24 и поднимающаяся поверхность 32a стенки продолжаются по существу вдоль всей режущей кромки 22, так чтобы создать углубление 34 в сечении, ортогональном режущей кромке 22, в любой ее части.
В углублении 34 поверхность стенки, продолжающаяся от дугообразной режущей кромки 22a и прямолинейных режущих кромок 22b в направлении самого низкого участка углубления 34, соответствует вышеописанной передней поверхности 24. Передняя поверхность 24 представляет собой наклонную поверхность, расположенную под углом так, чтобы постепенно опускаться вниз, т.е. так, чтобы приближаться к промежуточной плоскости M с увеличением расстояния во внутреннем направлении от режущей кромки 22. Таким образом, передняя поверхность 24 имеет положительный передний угол.
Передняя поверхность 24 образована по существу двумя поверхностями. Передняя поверхность 24 включает в себя первую переднюю поверхность 24a и вторую переднюю поверхность 24b, расположенные по порядку в направлении увеличения расстояния от режущей кромки 22, ортогональном режущей кромке 22. Первая передняя поверхность 24a представляет собой одну область передней поверхности 24, а именно первую область передней поверхности 24. Вторая передняя поверхность 24b представляет собой другую область передней поверхности 24, а именно вторую область передней поверхности 24.
В настоящем описании определена плоскость (которую далее будем называть первой плоскостью), проходящая так, чтобы пересекать режущую кромку 22 под прямым углом. В данном случае первая плоскость по существу параллельна оси A. Первая плоскость может быть определена на любом участке режущей кромки 22. В частности, одна из первых плоскостей, а именно первая плоскость, разделяющая дугообразную режущую кромку 22a на две равные части, совпадает с разделяющей пополам плоскостью B, показанной на фиг.1, и содержит ось A. В любой первой плоскости передняя поверхность 24 включает в себя первую переднюю поверхность 24a и вторую переднюю поверхность 24b, так что передний угол передней поверхности 24 изменяется с увеличением расстояния от режущей кромки 22. В данном случае передняя поверхность 24a непрерывна со второй передней поверхностью 24. Первая передняя поверхность 24a расположена на конце передней поверхности 24, расположенном со стороны режущей кромки, и продолжается от него. Вторая передняя поверхность 24b расположена на конце передней поверхности 24, расположенном со стороны поднимающейся поверхности стенки, и продолжается от него.
Передняя поверхность 24 далее будет описана со ссылкой на схематичные виды в разрезе на фиг.4 и фиг.5, где передний угол, т.е. угол наклона, и прочие углы представлены в преувеличенном виде. В данном случае определена плоскость, ортогональная оси A (которую далее будем называть второй плоскостью), т.е. плоскость, параллельная промежуточной плоскости M. В настоящем варианте осуществления вторая плоскость по существу параллельна нижней поверхности 20, функционирующей в качестве установочной поверхности, и может называться горизонтальной плоскостью. Углы наклона первой передней поверхности 24a и второй передней поверхности 24b ко второй плоскости могут быть определены как передние углы αa и αb. Передний угол αb второй передней поверхности 24b превышает передний угол αa первой передней поверхности 24a. Таким образом, передняя поверхность 24 в целом является выпуклой, так чтобы выступать в направлении верхней поверхности 18.
°
Как отмечено выше, передняя поверхность 24 образована так, что передний угол αb второй передней поверхности 24b превышает передний угол αa первой передней поверхности 24a. Передний угол αa первой передней поверхности предпочтительно больше или равен 10°, но не превышает 25°, предпочтительно больше или равен 18°, но не превышает 22°. В настоящем варианте осуществления передний угол αa первой передней поверхности составляет около 20°. Кроме того, передний угол αb второй передней поверхности предпочтительно больше или равен 15°, но не превышает 35. В настоящем варианте осуществления передний угол αb второй передней поверхности составляет около 30°.
Причина выбора вышеописанных установочных величин заключается в следующем. Из двух передних поверхностей 24, а именно первой и второй передних поверхностей 24a и 24b, на обтачивание заготовки в основном влияет первая передняя поверхность 24a. Режущая пластина, у которой первая передняя поверхность имеет передний угол αa менее 10°, недостаточно эффективна для получения тонкой стружки, чтобы снизить сопротивление резанию, вне зависимости от переднего угла αb второй передней поверхности. С другой стороны, режущая пластина, у которой первая передняя поверхность имеет передний угол αa более 25°, обладает пониженной прочностью режущей кромки, вне зависимости от переднего угла αb второй передней поверхности. Это повышает вероятность выкрашивания и дефектов при обработке резанием, например, углеродистой стали. Наоборот, в режущей пластине, у которой передний угол αb второй передней поверхности составляет менее 15°, а передний угол αa первой передней поверхности лежит в вышеуказанном диапазоне, различие углов, образуемых первой передней поверхностью и второй передней поверхностью, мало. Это по существу ослабляет эффект от образования второй передней поверхности. Кроме того, в режущей пластине, у которой передний угол αb второй передней поверхности составляет более 35°, а передний угол αa первой передней поверхности лежит в вышеуказанном диапазоне, толщина режущей пластины по периферии режущей кромки недостаточна, что может привести к существенным дефектам режущей пластины.
Кроме того, горизонтальное расстояние Wa от режущей кромки 22 до конечной точки первой передней поверхности 24a, т.е. до конца 24c со стороны поднимающейся поверхности стенки, меньше радиуса кривизны дугообразной режущей кромки 22a, образованной на угловом участке 18c. Как показано на фиг.4 и фиг.5, расстояние Wa определяется в направлении, ортогональном режущей кромке 22, если смотреть со стороны концевой поверхности и к оси A. В частности, расстояние Wa предпочтительно больше или равно 0,05 мм, но не превышает 0,30 мм, предпочтительно больше или равно 0,05 мм, но не превышает 0,20 мм. В настоящем варианте осуществления расстояние Wa составляет около 0,12 мм вдоль всей режущей кромки 22. Однако расстояние Wa не обязательно должно быть постоянным. А именно, расстояние Wa может иметь вышеуказанное значение рядом с угловым участком, а в других областях может иметь другое значение.
Кроме того, по аналогии с расстоянием Wa определено горизонтальное расстояние Wb от режущей кромки 22 до конечной точки второй передней поверхности 46, т.е. до конца 24d со стороны поднимающейся поверхности стенки, в направлении, ортогональном режущей кромке 22, если смотреть со стороны концевой поверхности и к оси A, как показано на фиг.4 и фиг.5. Расстояние Wd предпочтительно больше или равно 0,20 мм, но не превышает 0,70 мм, и в настоящем варианте осуществления составляет около 0,4 мм.
На фиг.1, где режущая пластина 10 показана в направлении верхней поверхности 18, поднимающийся участок 32 стружколома образован внутри пары дугообразных режущих кромок 22a. Поднимающаяся поверхность 32a стенки поднимающегося участка 32 стружколома проходит так, чтобы образовать углубление 34 на верхней поверхности 18 совместно с передней поверхностью 24. Поднимающаяся поверхность 32a стенки представляет собой поднимающуюся поверхность, поднимающуюся от самого нижнего участка 34a углубления 34, и продолжается так, чтобы подниматься постепенно вверх с увеличением расстояния от передней поверхности 24, при этом подъем начинается в точке соединения 32b с нижним участком 34a углубления 34. В данном случае поднимающаяся поверхность 32a стенки представляет собой плоскую поверхность и наклонена так, чтобы расстояние от промежуточной плоскости M постоянно возрастало с увеличением расстояния от дугообразной режущей кромки 22a и прямолинейных режущих кромок 22b.
Поднимающийся участок 32 стружколома включает в себя, в дополнение к поднимающейся поверхности 32a стенки, верхнюю поверхность 32c, соединенную с поднимающейся поверхностью 32a стенки и продолжающуюся по существу параллельно промежуточной плоскости M. Верхняя поверхность 32c представляет собой по существу плоскую поверхность. Верхняя поверхность 32c образована выше режущей кромки 22. Это означает, что если определена такая плоскость, которая пересекает ось A под прямым углом и проходит через режущую кромку 22, эта плоскость проходит так, чтобы пересечь поднимающуюся поверхность 32a стенки.
Угол β наклона поднимающейся поверхности 32a стенки ко второй плоскости, т.е. горизонтальной плоскости, превышает передний угол αb второй передней поверхности 24b. Угол β наклона предпочтительно составляет не менее 30°, но не более 60°. В настоящем варианте осуществления угол β наклона составляет около 45°. При угле β наклона менее 30°, на поднимающемся участке 32 стружколома возникает проблема деформирования стружки с приданием требуемого завивания, что приводит к чрезмерно толстой стружке. Если угол β наклона превышает 60°, стружка чрезмерно сильно соударяется со стружколомом, что может привести к увеличению сопротивления резанию. Следовательно, в этом случае велика вероятность вибраций, при этом с большой вероятностью образуется толстая стружка.
Поднимающаяся поверхность 32a стенки образована совместно с передней поверхностью 24 так, что поверхность S1 продолжения или линия L1 продолжения, являющаяся продолжением первой передней поверхности 24a, т.е. первой области, пересекает поднимающуюся поверхность 32a стенки и разделяет поверхность 32a на две области в плоскости, пересекающей режущую кромку 22 под прямым углом, т.е. в сечении, по отношению к которому режущая кромка 22 расположена под прямым углом. В данном случае, при соблюдении такой взаимосвязи, поднимающаяся поверхность 32a стенки соединена с нижней поверхностью канавки, т.е. нижней поверхностью углубления, продолжающейся на самом нижнем участке 34a углубления 34, которая соответствует канавке стружколома. В углублении 34 нижняя поверхность канавки расположена наиболее близко к промежуточной плоскости M. Как показано на фиг.4 и фиг.5, нижняя поверхность канавки проходит между передней поверхностью 24 и поднимающейся поверхностью 32a стенки. Таким образом, как показано на фиг.4 и фиг.5, участок подъема, т.е. точка соединения 32b, в которой поднимающаяся поверхность 32a стенки начинает подъем от нижней поверхности канавки, лежит ниже поверхности S1 продолжения или линии L1 продолжения первой передней поверхности 24a, т.е. ближе к промежуточной плоскости M (ближе к установочной поверхности), чем поверхность S1 продолжения или линия L1 продолжения, но выше, чем поверхность S2 продолжения или линия L2 продолжения второй передней поверхности 24b, т.е. дальше от промежуточной плоскости M (ближе к верхней поверхности 12), чем поверхность S2 продолжения или линия L2 продолжения.
Кроме того, по аналогии с расстояниями Wa и Wb определено горизонтальное расстояние Wc от режущей кромки 22 до участка подъема поднимающейся поверхности 32a стенки, в направлении, ортогональном режущей кромке 22, если смотреть со стороны концевой поверхности и к оси A, как показано на фиг.4 и фиг.5. Расстояние Wc предпочтительно больше или равно 0,70 мм, но не превышает 1,50 мм, и в настоящем варианте осуществления лежит в этом диапазоне.
В режущей пластине 10 согласно настоящему варианту осуществления поднимающаяся поверхность 32a стенки поднимается от нижней поверхности канавки, которая является по существу горизонтальной и небольшой по ширине и которая проходит с внутренней стороны от конечной точки 24d второй передней поверхности 24b. Нижняя поверхность канавки может отсутствовать. В этом случае поднимающаяся поверхность 32a стенки непрерывна со второй передней поверхностью 24b, так чтобы начинать подъем непосредственно от конечной точки 24d второй передней поверхности 24b. Следовательно, в данном случае точка соединения 32b, т.е. участок подъема поднимающейся поверхности 32a стенки, лежит на продленной поверхности S2, определяемой продолжением второй передней поверхности 24b.
Кроме того, верхняя поверхность 32c поднимающегося участка 32 стружколома проходит на том же уровне, что и вышеописанные выступающие поверхности 30, и выполнена в виде по существу плоской поверхности. Такая конфигурация в особенности эффективна, если режущие кромки 22 образованы на обеих концевых поверхностях 12 и 14. В режущей пластине, в которой одна из противоположных концевых поверхностей 12 и 14 избирательно используется в качестве вышеописанной верхней поверхности 18, другая концевая поверхность служит в качестве нижней поверхности. В данном случае верхняя поверхность стружколома и выступающие поверхности на другой концевой поверхности могут функционировать в качестве установочной поверхности, прилегающей к нижней поверхности установочного гнезда под режущую пластину, образованного на корпусе режущего инструмента.
Вышеописанная режущая пластина 10 съемным образом устанавливается в установочном гнезде под режущую пластину, образованном на корпусе режущего инструмента, хотя это не показано на чертежах. Режущая пластина 10 установлена в установочном гнезде под режущую пластину так, что нижняя поверхность 20, функционирующая в качестве установочной поверхности и, по меньшей мере, часть периферийной боковой поверхности 16 прилегают к нижней поверхности и поверхности стенки установочного гнезда под режущую пластину соответственно. В установочном гнезде под режущую пластину образовано резьбовое отверстие. Режущая пластина 10 съемным образом крепится к корпусу режущего инструмента с помощью винта, входящего в зацепление с установочным отверстием 28 в режущей пластине или проходящего через него в резьбовое отверстие в установочном гнезде под режущую пластину. Крепежный механизм или средство для установки режущей пластины 10 на корпусе режущего инструмента не ограничиваются вышеописанной конструкцией. Любые иные механические или химические механизмы или средства могут быть приняты в качестве крепежных механизмов или средств.
В двухсторонней режущей пластине, в которой каждая из противоположных концевых поверхностей может по выбору использоваться в качестве верхней поверхности, как описано выше, выступающие поверхности и верхняя поверхность стружколома на одной концевой поверхности могут прилегать к нижней поверхности установочного гнезда под режущую пластину.
Когда режущая пластина 10 установлена на корпусе режущего инструмента, верхняя поверхность 18 установлена в направлении резания в процессе обработки резанием. На этом этапе в пригодной для использования режущей кромке 22' на верхней поверхности 18 одна из прямолинейных режущих кромок 22b и часть дугообразной режущей кромки 22a, смежная этой прямолинейной режущей кромке 22b, работают в качестве боковой режущей кромки, обращенной в сторону направления подачи. Наоборот, в процессе обработки резанием в пригодной для использования режущей кромке 22' другая прямолинейная режущая кромка 22b и остальная часть дугообразной режущей кромки 22a, смежная другой прямолинейной режущей кромке 22b, которая не работает в качестве боковой режущей кромки, функционируют в качестве концевой режущей кромки, обращенной к обработанной поверхности заготовки. Пригодная для использования режущая кромка является частью режущих кромок 22, входящих в состав режущего инструмента с установленной на нем режущей пластиной 10, при этом данная часть врезается в заготовку, т.е. режущая кромка участвует в процессе резания.
Режущая пластина 10 используется для обтачивания наружной периферийной поверхности заготовки, вращающейся вокруг своей оси вращения, путем подачи режущей пластины 10, например, параллельно оси вращения заготовки. В этом случае боковая режущая кромка может полностью контактирует с заготовкой в направлении, нормальном к оси вращения (направление резания), и быть главным образом вовлеченной в резание. В этом случае концевая режущая кромка может контактировать с обработанной поверхностью заготовки и участвовать в формировании обработанной поверхности.
В вышеописанной обработке резанием стружка, образуемая главным образом на боковой режущей кромке режущей пластины 10, сходит от боковой режущей кромки в направлении поднимающейся поверхности 32a стенки. На этом этапе стружка проходит поверх первой передней поверхности 24a, контактируя с первой передней поверхностью 24a.
В режущей пластине согласно настоящему варианту осуществления расстояние Wa мало, а значит, первая передняя поверхность 24a является узкой. Следовательно, если говорить о передней поверхности в целом, участвующей в образовании стружки, на величину переднего угла в существенной степени влияет главным образом передний угол второй передней поверхности 24b. Таким образом, режущая пластина согласно настоящему варианту осуществления позволяет снизить сопротивление резанию и уменьшить толщину стружки.
Кроме того, поскольку передний угол второй передней поверхности явно превышает передний угол первой передней поверхности, как описано выше, стружка может удаляться, не входя в контакт со второй передней поверхностью 24b. В этом случае такая конфигурация передней поверхности вносит дополнительный вклад в снижение сопротивления резанию. Таким образом, можно ограничить образование тепла режущей пластиной и стружкой. Кроме того, в данном случае область контакта, в которой стружка контактирует с режущей пластиной, является узкой, что позволяет ограничить распространение тепла, образованного в стружке, на режущую пластину. Следовательно, можно не допустить повышения температуры поверхности режущей пластины.
Простое увеличение переднего угла передней поверхности, в общем, приводит к снижению прочности режущей кромки. Напротив, в режущей пластине 10 первая передняя поверхность 24a мала по размеру (расстояние от режущей кромки), при этом образована вторая передняя поверхность 24b, имеющая больший передний угол, смежная первой передней поверхности 24a, как описано выше. Таким образом, передний угол передней поверхности 24 в целом может иметь большее значение, при этом снижение прочности режущей кромки будет минимальным.
Стружка, проходящая по первой передней поверхности 24a, сходит на вторую переднюю поверхность 24b. Передний угол αb второй передней поверхности 24b превышает передний угол αa первой передней поверхности 24a. Другими словами, передняя поверхность 24 имеет выпуклую форму. Таким образом, стружка, сходящая с первой передней поверхности 24a на вторую переднюю поверхность 24b, не может входить в плотный контакт со второй передней поверхностью 24b. Это не допускает повышения температуры стружки и существенно ограничивает абразивное сопротивление между стружкой и передней поверхностью. Следовательно, срок службы режущей пластины может быть увеличен.
Однако при резании пластичных заготовок стружка легко вытягивается и пластически деформируется, а значит, может войти в контакт со второй передней поверхностью 24b. Но даже в этом случае, поскольку передний угол αb второй передней поверхности 24b представляет собой большой положительный угол, составляющий, по меньшей мере, 15°, но не более 35°, стружка может ломаться до того как ее толщина возрастет. Это не допускает повышения температуры стружки, дугообразной режущей кромки 22a, прямолинейных режущих кромок 22b, второй передней поверхности 24b, а также задней поверхности 26, вызванного контактом между стружкой и второй передней поверхностью 24b. Кроме того, эффективно ограничивается абразивное воздействие на вторую переднюю поверхность 24b. Следовательно, срок службы режущей пластины увеличивается.
Кроме того, как отмечено выше, расстояние Wa от режущей кромки до конечной точки первой передней поверхности меньше радиуса кривизны дугообразной режущей кромки 22a, образованной на угловом участке 18c. Поскольку горизонтальное расстояние Wa от режущей кромки до конечной точки первой передней поверхности удовлетворяет такому соотношению, расстояние Wa не оказывается чрезмерно большим по отношению к радиусу кривизны дугообразной режущей кромки 22a, что влияет на скорость f подачи (мм/об). Следовательно, режущая пластина 10 позволяет обеспечить резание с высокой скоростью подачи. Предпочтительно расстояние Wa от режущей кромки до конечной точки первой передней поверхности больше или равно 0,05 мм, но не превышает 0,30 мм.
Данные установочные значения выбраны для скорости f подачи (мм/об), установленной для обработки резанием с использованием режущей пластины, подобной той, что описана выше. Если расстояние Wa от режущей кромки до конечной точки первой передней поверхности лежит в данном диапазоне, подавляется увеличение толщины стружки, что обусловлено контактом между стружкой и первой передней поверхностью 24a. Это не допускает повышения температуры стружки, дугообразной режущей кромки 22a, прямолинейных режущих кромок 22b, первой передней поверхности 24a, а также задней поверхности 26, а также эффективно ограничивает абразивное воздействие на первую переднюю поверхность 24a. Это способствует спонтанному деформированию стружки с завиванием. Таким образом, срок службы инструмента дополнительно повышается.
Кроме того, как описано выше, если говорить о второй передней поверхности 24b, расстояние Wb от режущей кромки до конечной точки второй передней поверхности 24b больше или равно 0,20 мм, но не превышает 0,70 мм. Таким образом, ограничивается контакт стружки со второй передней поверхностью 46 в процессе обработки заготовки резанием, при которой образуется легко вытягиваемая стружка. Это позволяет не допустить увеличения температуры стружки и вышеописанных элементов, а также абразивного воздействия на вторую переднюю поверхность 24b.
Более того, во избежание контакта между стружкой и второй передней поверхностью 24b разность между передним углом αb второй передней поверхности и передним углом αa первой передней поверхности предпочтительно должна быть увеличена. Однако избыточный передний угол αb второй передней поверхности может снизить прочность режущей кромки. Следовательно, передний угол αb второй передней поверхности устанавливается так, чтобы быть больше или равным 15°, но не превышать 35°.
В направлении или в сечении, ортогональном режущей кромке, участок 32b подъема поднимающейся поверхности 32a стенки может лежать ниже поверхности S1 продолжения, определяемой продолжением первой передней поверхности, и при этом находиться на поверхности S2 продолжения, определяемой продолжением второй передней поверхности, или выше нее. Таким образом, стружка, сходящая по существу вдоль первой передней поверхности или проходящая по существу вдоль второй передней поверхности, плотно контактирует с поднимающейся поверхностью 32a стенки. Контакт приводит к быстрому изменению направления схода стружки, при этом стружка подвергается деформированию с завиванием, образуя криволинейную форму, или ломается. Это приводит к устойчивому удалению стружки.
Кроме того, поскольку угол наклона β поднимающейся поверхности 32a стенки превышает передний угол αb второй передней поверхности, стружка, контактирующая с поднимающейся поверхностью 32a стенки, существенно деформируется. Таким образом, стружка может надежно подвергаться деформированию с завиванием или ломаться.
Кроме того, поскольку угол наклона β превышает передний угол αb, стружка может быстро покидать поднимающуюся поверхность 32a, что снижает абразивное воздействие.
Кроме того, наивысшая часть поднимающейся поверхности 32a стенки находится выше дугообразной режущей кромки 22a и прямолинейных режущих кромок 22b. Таким образом, стружка, вытягиваемая вверх относительно первой передней поверхности 24a или спонтанно подвергаемая деформированию с завиванием, может надежно приходить в контакт с поднимающейся поверхностью 32a стенки. Это способствует удалению стружки.
Кроме того, расстояние Wc от режущей кромки до участка подъема поднимающейся поверхности стенки больше или равно 0,70 мм, но не превышает 1,50 мм. Это сделано для того, чтобы позволить стружке, спонтанно подвергаемой деформированию с завиванием, надежно приходить в контакт с поднимающейся поверхностью стенки. Вышеописанные установочные величины также служат подавлению увеличения сопротивления резанию, связанному с чрезмерно активным соударением вытянутой стружки с поднимающейся поверхностью стенки, когда стружка входит в контакт с поднимающейся поверхностью стенки. Вышеописанные установочные величины выбраны также для того, чтобы позволить стружке плавно подвергаться деформированию с завиванием или срезаться.
Далее будет описана режущая пластина 110 по второму варианту осуществления настоящего изобретения. Однако ниже будут описаны только основные отличия между режущей пластиной 110 и режущей пластиной 10 по вышеописанному первому варианту осуществления. Элементы режущей пластины 110, соответствующие уже описанным компонентам, обозначены соответствующими или теми же ссылочными позициями и далее рассматриваться не будут.
В сравнении с вышеописанной режущей пластиной 10 режущая пластина 110 отличается тем, что поднимающаяся поверхность 132a стенки включает в себя две поверхности. Форма поднимающейся поверхности 132a стенки по существу аналогична форме передней поверхности 24 и передней поверхности 124. На фиг.6 показан вид в разрезе режущей пластины 110, соответствующий виду в разрезе режущей пластины 10 на фиг.4.
Поднимающаяся поверхность 132a стенки образована по существу двумя поверхностями. В данном случае определены такие плоскости, которые ортогональны режущей кромке 122, т.е. вышеописанные первые плоскости. В данном случае первая плоскость по существу параллельна оси A, как описано выше. В любой первой плоскости поднимающаяся поверхность 132a стенки включает в себя две поверхности 132d и 132e, так что угол наклона поднимающейся поверхности 132a стенки изменяется с увеличением расстояния от режущей кромки 122. Первая поднимающаяся поверхность 132d стенки и вторая поднимающаяся поверхность 132e стенки расположены по порядку в направлении увеличения расстояния от режущей кромки 122. Первая поднимающаяся поверхность 132d стенки представляет собой одну область поднимающейся поверхности 132a стенки, а именно первую область поднимающейся поверхности стенки. Вторая поднимающаяся поверхность 132e стенки представляет собой другую область поднимающейся поверхности 132a стенки, а именно вторую область поднимающейся поверхности стенки. В данном случае первая поднимающаяся поверхность 132d стенки непрерывна со второй поднимающейся поверхностью 132e стенки. Первая поднимающаяся поверхность 132d стенки расположена на конце поднимающейся поверхности 132a стенки, расположенном со стороны режущей кромки, и продолжается от него. Вторая поднимающаяся поверхность 132e стенки расположена на конце поднимающейся поверхности стенки, расположенном со стороны верхней поверхности 132c, и продолжается от него.
Угол наклона βa первой поднимающейся поверхности 132d стенки относительно второй плоскости, а именно горизонтальной плоскости, превышает угол наклона βb поднимающейся поверхности 154 стенки относительно второй плоскости. Таким образом, поднимающаяся поверхность 132a стенки имеет по существу выпуклую форму в направлении верхней поверхности 118.
Как и вышеописанная верхняя поверхность 32c, верхняя поверхность 132c поднимающегося участка 132 стружколома образована выше режущей кромки 122. Более того, граничный участок или пересечение 132f между первой поднимающейся поверхностью 132d стенки и второй поднимающейся поверхностью 132e стенки находится выше режущей кромки 122, т.е. дальше от промежуточной плоскости M, чем режущая кромка 122, как показано на фиг.6. Следовательно, если определить плоскость, которая пересекает ось A под прямым углом и проходит через режущую кромку 122, такая плоскость пересечет первую поднимающуюся поверхность 132d стенки. Режущая пластина 110 вышеописанной конфигурации, в дополнение к вышеописанным предпочтительным функциональным особенностям и эффектам, обеспечивает следующие предпочтительные функциональные особенности и эффекты.
Поднимающаяся поверхность 132a стенки включает в себя первую поднимающуюся поверхность 132d стенки и вторую поднимающуюся поверхность 132e стенки, при этом угол наклона βa первой поднимающейся поверхности 132d стенки превышает угол наклона βb второй поднимающейся поверхности 132e. Таким образом, вторая поднимающаяся поверхность 132e стенки имеет существенный наклон в направлении увеличения расстояния от дугообразной режущей кромки 122a и прямолинейных режущих кромок 122b относительно первой поднимающаяся поверхность 132d стенки. Поднимающаяся поверхность 132a стенки имеет по существу выпуклую форму. Следовательно, когда стружка, контактирует с первой поднимающейся поверхностью 132d стенки, подвергается деформированию с завиванием и сходит вверх в направлении увеличения расстояния от дугообразной режущей кромки 122a и прямолинейных режущих кромок 122b, при этом контакт стружки со второй поднимающейся поверхностью 132e стенки ограничен. Это минимизирует область контакта, в которой поднимающаяся поверхность 132a стенки контактирует со стружкой, чтобы позволить плавно удалить стружку. Следовательно, можно достичь соответствующего удаления стружки. А именно, угол наклона второй поднимающейся поверхности стенки отличается от угла наклона первой поднимающейся поверхности стенки, так чтобы способствовать удалению стружки.
Кроме того, пересечение 132f между первой поднимающейся поверхностью 132d стенки и второй поднимающейся поверхностью 132e стенки лежит выше дугообразной режущей кромки 122a и прямолинейных режущих кромок 122b. Таким образом, стружка, проходящая вдоль первой передней поверхности 124a и второй передней поверхности 124b, может надежно поступать на первую поднимающуюся поверхность 132d стенки. Кроме того, стружка, подвергаемая деформированию с завиванием посредством контакта с первой поднимающейся поверхностью 132d стенки, может плавно удаляться, не входя в контакт со второй поднимающейся поверхностью 132e стенки.
Далее будет описана режущая пластина 210 по третьему варианту осуществления настоящего изобретения. Однако ниже будут описаны только основные отличия между режущей пластиной 210 и режущими пластинам 10 и 110 по вышеописанным первому и второму вариантам осуществления. Элементы режущей пластины 210, соответствующие уже описанным элементам, обозначены соответствующими или теми же ссылочными позициями и далее рассматриваться не будут.
В сравнении с вышеописанной режущей пластиной 10 режущая пластина 210 отличается тем, что поднимающаяся поверхность 232a стенки включает в себя две области, а именно две поверхности 232d и 232e. По сравнению с вышеописанными режущими пластинами 10 и 110 режущая пластина 210 отличается тем, что передняя поверхность 224 и поднимающаяся поверхность 232a стенки являются криволинейными. На фиг.7 показан вид в разрезе режущей пластины 210, соответствующий виду в разрезе режущей пластины 10 на фиг.4.
В данном случае передний угол и угол наклона первой и второй передних поверхностей, а также угол наклона первой и второй восходящих поверхностей стенки определяются в сочетании с фантомной линией или фантомной поверхностью. На виде в разрезе на фиг.7 первая передняя поверхность 224a, вторая передняя поверхность 224b, первая поднимающаяся поверхность 232d стенки, а также вторая поднимающаяся поверхность 232e стенки имеют криволинейную форму, выступающую в направлении стороны верхней поверхности 18. При этом каждый передний угол или угол наклона определяется углом между второй плоскостью или горизонтальной плоскостью и прямой или плоскостью (штрих-пунктирная линия с двумя точками на фиг.7), соединяющей один конец поверхности (например, конец со стороны режущей кромки или конец, расположенный ближе к режущей кромке 222) с другим концом (например, концом со стороны верхней поверхности 232c поднимающегося участка 232 стружколома или концом, расположенным дальше от режущей кромки 222). В частности, передний угол первой передней поверхности 224a определяется углом между горизонтальной плоскостью и линией L1 или поверхностью S1, соединяющей конец первой передней поверхности 224a, расположенный со стороны режущей кромки (передний конец), например, участка первой передней поверхности 224, соответствующего дугообразной режущей кромке 222a, с концом 224c, расположенным со стороны верхней поверхности (задним концом). Кроме того, передний угол второй передней поверхности 224b определяется углом между горизонтальной плоскостью и линией L2 или поверхностью S2, соединяющей передний конец 224c с задним концом 224d второй передней поверхности.
Режущая пластина 210 вышеописанной конфигурации обеспечивает те же предпочтительные функциональные особенности и эффекты, которые были обеспечены вышеописанными режущими пластинами 10 и 110.
По меньшей мере первая передняя поверхность, вторая передняя поверхность, первая поднимающаяся поверхность стенки или вторая поднимающаяся поверхность стенки может быть плоской или криволинейной. Кроме того, если какая либо из этих поверхностей является криволинейной, форма этой поверхности не ограничивается выступающей вверх, как в режущей пластине 210, но может выступать вниз, т.е. в направлении нижней поверхности.
Как описано выше, в режущих пластинах согласно вариантам осуществления настоящего изобретения передняя поверхность имеет положительный передний угол вдоль всей режущей кромки. Таким образом, толщина стружки может быть уменьшена. В частности, режущие пластины включают в себя первую переднюю поверхность и вторую переднюю поверхность, расположенные по порядку в направлении увеличения расстояния от режущей кромки, как описано выше. Передние углы передних поверхностей пошагово увеличиваются с расстоянием от режущей кромки. Следовательно, настоящее изобретение обеспечивает предпочтительные функциональные особенности и эффекты, способствующие сходу стружки и уменьшению толщины стружки. Это не допускает увеличения температуры режущей кромки, первой и второй передних поверхностей, а также задней поверхности, позволяя увеличить срок службы режущей пластины.
Кроме того, поскольку настоящее изобретение обеспечивает эффект уменьшения толщины стружки, имеется заметный перепад температур по толщине стружки между стороной поверхности среза (стороной, обращенной к передней поверхности) и противоположной стороной. Таким образом, различие температур заставляет стружку претерпевать деформирование с завиванием, что позволяет удалять стружку более подходящим образом. В дополнение к этому, уменьшение толщины стружки способствует уменьшению износа стружколома, вызванного контактом со стружкой. Это позволяет стабильно удалять стружку с поднимающейся поверхности стенки стружколома в течение длительного времени.
Кроме того, поскольку передний угол (угол наклона) второй передней поверхности к горизонтальной плоскости превышает передний угол (угол наклона) первой передней поверхности, стружка, прошедшая через первую переднюю поверхность, предпочтительно перемещается через вторую переднюю поверхность, не контактируя со второй передней поверхностью. Таким образом, стружка, режущая кромка, первая передняя поверхность и задняя поверхность могут нагреваться ограниченно. Это позволяет дополнительно повысить срок службы инструмента.
Выше были описаны режущие пластины согласно вариантам осуществления настоящего изобретения. Однако данные варианты осуществления могут претерпеть различные изменения. Форма верхней поверхности режущей пластины не ограничена ромбовидной формой и может быть изменена по существу на многоугольную, такую как квадратная, прямоугольная, форма параллелограмма или треугольника. Другими словами, режущая пластина может быть выполнена по существу в виде многоугольной пластины. Кроме того, режущая пластина может быть изготовлена с использованием различных материалов. По меньшей мере часть дугообразной режущей кромки и прямолинейной режущей кромки может быть выполнена из твердого материала, такого как цементированный карбид, цементированный карбид с покрытием, металлокерамика или керамические материалы, либо порошковый материал, спеченный под сверхвысоким давлением, такой как спеченный алмаз или спеченный кубический нитрид бора.
Режущие пластины 10, 110 и 210 по вышеописанным вариантам осуществления представляют собой режущие пластины для обтачивания наружной поверхности заготовки. Однако настоящее изобретение применимо к режущим пластинам, выполненным с возможностью обтачивания внутренней поверхности или концевой поверхности заготовки. Кроме того, настоящее изобретение применимо к режущим пластинам, предназначенным для использования при фрезеровании и сверлении.
Как отмечено выше, в настоящем описании представлены режущие пластины согласно вариантам осуществления настоящего изобретения. Однако настоящее изобретение применимо к режущим инструментам, отличным от режущих пластин. Настоящее изобретение также относится к режущему инструменту, включающему в себя краевой участок, обладающий характеристиками вышеописанной режущей пластины. Такой режущий инструмент может включать в себя концевой или краевой участок, установленный с ним заодно, и может иметь вышеописанные переднюю поверхность и поднимающуюся поверхность стенки, образованные вдоль режущей кромки краевого участка.
В вышеописанных вариантах осуществления передняя поверхность включает в себя две области (определенной протяженности). Однако передняя поверхность может включать в себя три или более областей. Одна область, смежная режущей кромке, может представлять собой первую область, как отмечено выше, а другие области могут представлять собой вторую область, третью область и т.д. Кроме того, поднимающаяся поверхность стенки также не ограничена одной или двумя областями, но точно так же может включать в себя три или более областей. Данные области предпочтительно включают в себя определенные граничные участки или точки соединения между областями, однако настоящее изобретение не ограничивается конкретными граничными участками или точками соединения. Кроме того, каждая область передней поверхности не ограничена плоской формой или простой криволинейной формой, но может иметь разнообразные формы, например, форму с весьма малыми углублениями и выступами, или рифленую форму. Это также относится к каждой из областей поднимающейся поверхности стенки.
В вышеописанных вариантах осуществления режущая кромка образована для продолжения по существу по одной плоскости, ортогональной оси A, однако режущая кромка может проходить так, чтобы пересекать эту плоскость. В этом случае часть режущей кромки, расположенная на наибольшем удалении от промежуточной плоскости M, может называться наивысшей точкой режущей кромки. Например, когда установлена взаимосвязь между режущей кромкой и поднимающейся поверхностью стенки, наивысшая точка режущей кромки может определяться как привязка к режущей кромке.
В вышеописанных вариантах осуществления и их измененных формах настоящее изобретение описано с приданием вполне конкретных черт. Однако настоящее изобретение не ограничивается этими вариантами осуществления и их измененными формами. Следует понимать, что в настоящее изобретение могут быть внесены многочисленные изменения в дополнения, не выходящие за рамки сущности и объема изобретения, определенного в формуле изобретения. А именно, настоящее изобретение включает в себя любые изменения, применения и эквиваленты, подпадающие под концепции настоящего изобретения, определяемые формулой изобретения.