РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ И РЕЖУЩАЯ ПЛАСТИНА ДЛЯ НЕГО
CUTTING TOOL AND CUTTING PLATE THEREFOR

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится в основном к режущему инструменту и режущей пластине для использования в процессах резания металла и для токарных операций в частности.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В области режущих инструментов, используемых в токарных операциях, много примеров режущих пластин, закрепляемых с возможностью удаления в принимающем гнезде под пластину державки. В некоторых случаях эти режущие инструменты сформированы так, что взаимодействующие поверхности режущей пластины и принимающего гнезда под пластину образованы выступами и выемками. В других случаях эти режущие инструменты сформированы так, что взаимодействующие поверхности режущей пластины и принимающего гнезда под пластину образованы сопряженными элементами охватываемого и охватывающего типа.
В патенте США 7,201,545 раскрыт режущий инструмент, имеющий державку, опорную пластину и индексируемую режущую пластину. Опорная пластина, имеющая по существу ромбоидальную форму с по существу параллельными верхней и нижней сторонами, установлена в гнезде державки. Режущая пластина, имеющая по существу ромбоидальную форму, аналогичную опорной пластине, установлена на опорной пластине, причем три из шести выступов на нижней стороне режущей пластины являются «активными» опорами на двух опорных поверхностях верхней стороны опорной пластины, при этом две выемки на верхней стороне опорной пластины обеспечивают зазор с тремя другими «пассивными» выступами. Индексирование режущей пластины на 180° приводит в результате к тому, что три «активных» выступа становятся «пассивными» и наоборот.
В патенте 7,387,474 раскрыт режущий инструмент, имеющий державку с гнездом под пластину и установленную в нем индексируемую режущую пластину ромбической базовой формы. Гнездо под пластину включает два охватываемого типа взаимодействующих участка в форме вытянутых гребней, ориентированных под 90° друг к другу и образующих Т-образную конфигурацию. Нижняя сторона режущей пластины включает два набора охватывающего типа взаимодействующих участков, каждый набор имеет две вытянутых канавки, ориентированных под 90° друг к другу. В каждом положении индексации режущей пластины один набор является активно взаимодействующим с двумя вытянутыми гребнями, а другой набор является неактивным.
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить улучшенный режущий инструмент.
Задача настоящего изобретения состоит также в том, чтобы обеспечить улучшенный режущий инструмент, имеющий индексируемую режущую пластину, съемно закрепленную в державке с высоким уровнем стабильности закрепления и сопротивления поперечным силам резания.
Другая задача настоящего изобретения состоит в обеспечении собственной жесткости и точности индексируемой режущей пластины.
Еще одна задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить державку, которая может быть эффективно изготовлена.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с настоящим изобретением предложена односторонняя индексируемая режущая пластина, содержащая:
противолежащие ромбовидные верхнюю и нижнюю поверхности и периферийную боковую поверхность, продолжающуюся между ними и имеющую чередующиеся поверхности тупого и острого угла, отделенные четырьмя задними поверхностями;
центральную ось, проходящую через верхнюю и нижнюю поверхности, вокруг которой режущая пластина является индексируемой; и
режущую кромку при вершине, образованную на пересечении верхней поверхности с каждой из двух поверхностей острого угла;
нижняя поверхность включает:
базовую поверхность; и
центральный выступ и строго два гребня зацепления, выступающих от базовой поверхности, при этом центральный выступ имеет выступающую торцовую поверхность, и каждый гребень зацепления включает пару параллельно продолжающихся боковых поверхностей, образующих V-образное поперечное сечение,
причем каждый гребень зацепления пересекает одну из двух поверхностей острого угла и продолжается от нее к центральной оси до пересечения с центральным выступом, при этом базовая поверхность разделена на по меньшей мере две отдельных базовых подповерхности.
Также в соответствии с настоящим изобретением предложена державка, содержащая:
основное тело с принимающим гнездом под пластину на его переднем конце, принимающее гнездо под пластину включает установочную поверхность, имеющую донную поверхность с единственной канавкой зацепления, углубленной в нее и строго двумя отдельными опорными уступами, выступающими от нее;
канавка зацепления включает пару параллельно продолжающихся боковых поверхностей, образующих V-образное поперечное сечение; и
каждый из двух опорных уступов имеет выступающую опорную поверхность;
причем две опорных поверхности являются копланарными и полностью расположены позади канавки зацепления.
Далее в соответствии с настоящим изобретением предложен режущий инструмент, содержащий:
державку, имеющую основное тело с принимающим гнездом под пластину, образованным на ее переднем конце, и режущую пластину, закрепленную с возможностью удаления в принимающем гнезде;
принимающее гнездо включает:
установочную поверхность, имеющую донную поверхность с единственной канавкой зацепления, углубленной в нее, и двумя отдельными опорными уступами, выступающими от нее;
канавка зацепления включает пару параллельно продолжающихся боковых поверхностей, образующих V-образное поперечное сечение, и каждый из двух опорных уступов имеет выступающую опорную поверхность,
причем две опорных поверхности являются копланарными, и
режущая пластина включает:
противолежащие ромбовидные верхнюю и нижнюю поверхности и периферийную боковую поверхность, продолжающуюся между ними и имеющую чередующиеся поверхности тупого и острого угла, отделенные четырьмя задними поверхностями;
центральную ось, проходящую через верхнюю и нижнюю поверхности, вокруг которой режущая пластина является индексируемой; и
режущую кромку при вершине, образованную на пересечении верхней поверхности с каждой из двух поверхностей острого угла;
нижняя поверхность включает базовую поверхность и строго два гребня зацепления, выступающих от базовой поверхности,
причем каждый гребень зацепления включает пару параллельно продолжающихся боковых поверхностей, образующих V-образное поперечное сечение и пересекает одну из двух поверхностей острого угла и продолжается от нее к центральной оси,
причем нижняя поверхность режущей пластины прижата к установочной поверхности принимающего гнезда только посредством:
пары боковых поверхностей гребня зацепления, расположенных наиболее близко к рабочей режущей кромке при вершине и вступающих в контакт с соответствующей парой боковых поверхностей единственной канавки зацепления; и
базовая поверхность вступает в контакт с двумя выступающими опорными поверхностями в двух опорных областях, полностью расположенных ближе к нерабочей режущей кромке при вершине, чем к рабочей режущей кромке при вершине.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для лучшего понимания, но только в качестве примера, изобретение теперь будет описано с отсылкой на приложенные чертежи, на которых штрихпунктирные линии представляют границы вырезов для частичных видов элемента и на которых:
Фиг. 1 представляет собой вид в перспективе на режущий инструмент в соответствии с некоторыми вариантами настоящего изобретения;
Фиг. 2 представляет собой вид в перспективе в разобранном состоянии на режущий инструмент, показанный на Фиг. 1;
Фиг. 3 представляет собой вид снизу на режущую пластину в соответствии с некоторыми вариантами настоящего изобретения;
Фиг. 4 представляет собой вид сбоку на режущую пластину, показанную на Фиг. 3;
Фиг. 5 представляет собой вид сверху на державку в соответствии с некоторыми вариантами настоящего изобретения;
Фиг. 6 представляет собой поперечное сечение державки, показанной на Фиг. 5, взятое вдоль линии VI-VI;
Фиг. 7 представляет собой вид сверху на режущий инструмент, показанный на Фиг. 1, с удаленным крепежным винтом;
Фиг. 8 представляет собой разрез режущего инструмента, показанного на Фиг. 7, взятый вдоль линии VIII-VIII;
Фиг. 9 представляет собой разрез режущего инструмента, показанного на Фиг. 7, взятый вдоль линии IX-IX; и
Фиг. 10 представляет собой разрез режущего инструмента, показанного на Фиг. 7, взятый вдоль линии Х-Х.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к режущему инструменту 20, содержащему державку 22, имеющую основное тело 24 с принимающим гнездом 26 под пластину, образованным на его переднем конце 28, и одностороннюю индексируемую режущую пластину 30, закрепленную с возможностью удаления в принимающем гнезде 26.
В некоторых вариантах настоящего изобретения, как показано на Фиг. 1 и 2, режущий инструмент 20 может быть в форме токарного инструмента, имеющего хвостовик 82 державки, продолжающийся от переднего конца основного тела 24.
Также в некоторых вариантах настоящего изобретения державка 22 может быть изготовлена из конструкционной стали, а режущая пластина 30 может быть предпочтительно изготовлена путем фасонного прессования и спекания твердого сплава такого, как карбид вольфрама, и может быть покрытой или непокрытой.
В соответствии с настоящим изобретением, как показано на Фиг. 3 и 4, режущая пластина 30 имеет противолежащие ромбовидные верхнюю и нижнюю поверхности 32, 34 и периферийную боковую поверхность 36, продолжающуюся между ними и имеющую чередующиеся поверхности 38, 40, отделенные четырьмя задними поверхностями 42.
Режущая кромка 44 при вершине образована на пересечении верхней поверхности 32 с каждой из двух поверхностей 40 острого угла.
В некоторых вариантах настоящего изобретения режущая пластина 30 может быть описана как позитивная с четырьмя задними поверхностями 42, наклоненными внутрь в направлении от верхней поверхности 32.
Также в некоторых вариантах настоящего изобретения четыре задние поверхности 42 могут быть плоскими.
В соответствии с настоящим изобретением, как показано на Фиг. 3 и 4, нижняя поверхность 34 включает базовую поверхность 46, центральная ось А1 проходит через верхнюю и нижнюю поверхности 32, 34, и режущая пластина 30 является индексируемой вокруг центральной оси А1.
В некоторых вариантах настоящего изобретения, как показано на Фиг. 4, базовая поверхность 46 может определять базовую плоскость Р1, и центральная ось А1 может быть перпендикулярна базовой плоскости Р1.
Также в некоторых вариантах настоящего изобретения, как показано на Фиг. 3, режущая пластина 30 может иметь двухкратную поворотную симметрию вокруг центральной оси А1.
Далее, в некоторых вариантах настоящего изобретения, как показано на Фиг. 3, продольная плоскость Р2, продолжающаяся вдоль длинного размера ромбовидные верхней и нижней поверхностей 32, 34 может содержать центральную ось А1 и делить пополам две поверхности 40 острого угла и две режущие кромки 44 при вершине. Режущая пластина 30 может иметь зеркальную симметрию относительно продольной плоскости Р2.
Как также видно на Фиг. 3, поперечная плоскость Р4, продолжающаяся вдоль короткого размера ромбовидные верхней и нижней поверхностей, может также содержать центральную ось А1 и делить пополам две поверхности 38 тупого угла. Таким образом продольная плоскость Р2 и поперечная плоскость Р4 могут быть перпендикулярны друг другу и пересекать центральную ось А1. Режущая пластина 30 может иметь зеркальную симметрию относительно поперечной плоскости Р4 в дополнение к плоскости Р2.
В соответствии с настоящим изобретением, как показано на Фиг. 3 и 4, строго два гребня 50 зацепления выступают из базовой поверхности 46, каждый гребень 50 зацепления включает пару параллельно продолжающихся боковых поверхностей 54, образующих V-образное поперечное сечение.
В некоторых вариантах настоящего изобретения, как показано на Фиг. 8 и 10, пара боковых поверхностей 54 каждого гребня 50 зацепления может образовывать тупой угол α зацепления. Угол α зацепления имеет предпочтительный диапазон 90-150°.
В других вариантах настоящего изобретения (не показаны) компоненты из двух поверхностей пары боковых поверхностей 54 каждого гребня 50 зацепления могут быть выпуклыми наружу.
В соответствии с настоящим изобретением, как показано на Фиг. 3 и 4, каждый гребень 50 зацепления пересекает одну из двух поверхностей 40 острого угла и продолжается от нее к центральной оси А1.
В некоторых вариантах настоящего изобретения, как показано на Фиг. 3 и 4, центральный выступ 48 может выступать от базовой поверхности 46 и иметь выступающую торцовую поверхность 52, и каждый гребень 50 зацепления может пересекать центральный выступ 48, разделяя посредством этого базовую поверхность 46 на по меньшей мере две отдельные базовые подповерхности 56, которые не соединяются друг с другом.
Следует отметить, что две поверхности 40 острого угла представляют две наиболее удаленные угловые поверхности, и два гребня 50 зацепления соединяются с центральным выступом 48, чтобы образовать единый структурный элемент, продолжающийся между этими двумя наиболее удаленными угловыми поверхностями 40. Этот единый структурный элемент улучшает жесткость режущей пластины 30 так, что деформации и неточности, возникающие в результате процесса спекания режущей пластины 30, уменьшены до минимума.
В некоторых вариантах настоящего изобретения, как показано на Фиг. 3, базовая поверхность 46 может иметь строго две идентичные базовые подповерхности 56.
Также в некоторых вариантах настоящего изобретения, как показано на Фиг. 4, центральный выступ 48 может выдаваться на первое расстояние D1 от базовой плоскости Р1, и два гребня 50 зацепления могут каждый выдаваться на второе расстояние D2 от базовой плоскости Р1, где D1 равно D2.
Следует отметить, что использование термина V-образный в описании и формуле изобретения не ограничивается парой боковых поверхностей, образующих форму «V» и пересекающихся в точке вершины (в поперечном сечении), но также включает дополнительную поверхность, разносящую пару боковых поверхностей.
В некоторых вариантах настоящего изобретения, как показано на Фиг. 3 и 4, каждый гребень 50 зацепления может включать промежуточную поверхность 58, разносящую его соответствующую пару боковых поверхностей 54, и торцовая поверхность 52 центрального выступа 48 и две промежуточных поверхности 58 могут быть копланарными и непрерывными. Таким образом, термин «V-образный» применим к каждому гребню 50 зацепления, имеющему такую промежуточную поверхность 58, разносящую его соответствующую пару боковых поверхностей 54.
Далее, в некоторых вариантах настоящего изобретения, как показано на Фиг. 3, каждая промежуточная поверхность 58 может иметь ширину W, где W больше, чем половина D2 и меньше, чем D2.
Следует отметить, что ширина W, меньшая, чем половина второго расстояния D2, обеспечивает каждому гребню 50 зацепления благоприятно компактный и прочный профиль. Следует также отметить, что ширина W, меньшая, чем второе расстояние D2, вызывает такую пару боковых поверхностей 54 гребня, чтобы продолжаться в плотной близости от соответствующей поверхности 40 острого угла, обеспечивая, таким образом, удовлетворительную опору для соответствующей режущей кромки 44 при вершине при обработке.
В соответствии с настоящим изобретением, как показано на Фиг. 5 и 6, принимающее гнездо 26 под пластину включает установочную поверхность 60, имеющую донную поверхность 62 с единственной канавкой 64 зацепления, углубленной в нее, и двумя раздельными опорными уступами 66, выступающими от нее.
Канавка 64 зацепления включает пару параллельно продолжающихся боковых поверхностей 68, образующих V-образное поперечное сечение, и каждый из двух опорных уступов 66 имеет выступающую опорную поверхность 70.
Как показано на Фиг. 8, V-образное поперечное сечение пары боковых поверхностей 68 канавки соответствует поперечному сечению боковых поверхностей 54 гребня 50 зацепления, расположенных наиболее близко к рабочей режущей кромке 44 при вершине. Однако промежуточная поверхность 58 гребня 50 зацепления, расположенная наиболее близко к рабочей режущей кромке 44 при вершине, не опирается на какую-либо поверхность канавки 64 зацепления.
Две опорные поверхности 70 являются копланарными и полностью расположены назад от канавки 64 зацепления.
Следует отметить, что использование термина «назад» и «позади» в описании и формуле изобретения относятся к направлению от переднего конца 28 державки к основному телу 24 державки. Это направление является направлением направо на Фиг. 5 и 7.
Следует отметить, что установочная поверхность 60, которой придана форма с единственной канавкой 64 зацепления и двумя копланарными опорными поверхностями 70, противопоставленная альтернативной форме с более чем одной канавкой или гребнем зацепления, дает возможность получения гнезда 26, которое может быть изготовлено с повышенной эффективностью.
В некоторых вариантах настоящего изобретения, как показано на Фиг. 5, биссекторная плоскость Р3 гнезда может в продольном направлении разделять пополам канавку 64 зацепления, и установочная поверхность 60 может иметь зеркальную симметрию относительно биссекторной плоскости Р3 гнезда.
Также в некоторых вариантах настоящего изобретения, как показано на Фиг. 5, пара боковых поверхностей 68 канавки может быть полностью расположена ближе к биссекторной плоскости Р3, чем две опорные поверхности 70.
В соответствии с настоящим изобретением, как показано на Фиг. 7-10, нижняя поверхность 34 режущей пластины 30 прижата к установочной поверхности 60 принимающего гнезда 26 только посредством:
пары боковых поверхностей 54 гребня 50 зацепления, расположенных наиболее близко к рабочей режущей кромке 44, входящих в контакт с парой боковых поверхностей 68 единственной канавки 64 зацепления; и
базовой поверхности 46, входящей в контакт с двумя выступающими опорными поверхностями 70 в двух опорных областях 72, полностью расположенных ближе к нерабочей режущей кромке 44 при вершине, чем к рабочей режущей кромке 44 при вершине.
В некоторых вариантах настоящего изобретения, как показано на Фиг. 2, две опорные области 72 могут быть расположены на двух базовых подповерхностях 56.
Также в некоторых вариантах настоящего изобретения, как показано на Фиг. 5 и 6, донная поверхность 62 может включать центральную выемку 74.
Как показано на Фиг. 9, центральная выемка 74 может обеспечивать зазор между центральным выступом 48 и принимающим гнездом 26 под пластину и, как показано на Фиг. 10, центральная выемка 74 может обеспечить зазор между нерабочим гребнем 50 зацепления и принимающим гнездом 26.
Также в некоторых вариантах настоящего изобретения, как показано на Фиг. 2 и 10, каждая из двух опорных областей 72 режущей пластины 30 может быть ограничена посредством различной одной из двух задних поверхностей 42, расположенной наиболее близко к нерабочей режущей кромке 44 при вершине.
Следует отметить, что нижняя поверхность 34 режущей пластины 30 эффективно прижата к установочной поверхности 60 принимающего гнезда 26 в трех угловых точках воображаемого треугольника, причем центральная ось А1 пересекает воображаемый треугольник по существу в центральном участке, чтобы определить оптимальную точку, через которую зажимное усилие может быть приложено, чтобы достичь высокого уровня стабильности закрепления.
Также, благодаря тому, что боковые поверхности 54, связанные с двумя гребнями 50 зацепления, и боковые поверхности 68, связанные с единственной канавкой 64 зацепления, имеют V-образное поперечное сечение, режущая пластина 30 имеет высокий уровень сопротивления поперечным силам резания в каждом положении индексации.
В некоторых вариантах настоящего изобретения, как показано на Фиг. 3 и 4, сквозное отверстие 76 может продолжаться соосно с центральной осью А1 и открываться как на верхнюю поверхность 32, так и на торцовую поверхность 52 выступа режущей пластины 30.
Также в некоторых вариантах настоящего изобретения, как показано на Фиг. 1 и 2, крепежный винт 78 может быть расположен в сквозном отверстии 76 и взаимодействовать по резьбе с резьбовым отверстием 80 на установочной поверхности 60, чтобы прикладывать зажимное усилие.
В других вариантах настоящего изобретения (не показаны) сквозное отверстие 76 может открываться только на верхнюю поверхность 32, и альтернативный крепежный элемент может взаимодействовать со сквозным отверстием 76, чтобы приложить зажимное усилие.
Следует отметить, что в дополнение к преимуществам, уже описанным выше, улучшенная жесткость режущей пластины 30, обеспечиваемая единым структурным элементом, образованным двумя гребнями 50 зацепления, соединяющимися с центральным выступом 48, также благоприятно уменьшает чувствительность режущей пластины 30 к поломке или деформации во время закрепления или операций резания.
В некоторых вариантах настоящего изобретения, как показано на Фиг. 5 и 6, принимающее гнездо 26 под пластину может включать опорный уступ 84 позади установочной поверхности 60, имеющий строго две опорные стенки 86, полностью расположенные дальше от канавки 64 зацепления, чем две опорные поверхности 70. Как показано на Фиг. 5, на виде сверху на державку 22, две опорные стенки 86 могут расходиться в направлении вперед.
Следует отметить, что использование термина «вперед» в описании и формуле изобретения относится к направлению, противоположному направлению назад. Направление вперед является направлением налево на Фиг. 5 и 7.
Также в некоторых вариантах настоящего изобретения, как на Фиг. 7, сквозное отверстие 76 и резьбовое отверстие 80 могут быть эксцентричны друг к другу так, что составляющая зажимного усилия может быть направлена назад.
Как показано на Фиг. 1, 2 и 7, в то время как нижняя поверхность 34 режущей пластины 30 прижата к установочной поверхности 60 принимающего гнезда 26 под пластину, периферийная боковая поверхность 36 режущей пластины 30 может быть одновременно прижата к опорному уступу 84 принимающего гнезда 26 только посредством:
каждой из двух задних поверхностей 42, расположенных наиболее близко к нерабочей режущей кромке 44 при вершине и вступающими в контакт с различной одной из двух опорных стенок 86.
Далее, в некоторых вариантах настоящего изобретения, как показано на Фиг. 7, продольная плоскость и биссекторная плоскость гнезда Р2, Р3 могут быть копланарными.