ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ С УДАЛЕНИЕМ СТРУЖКИ И УДЕРЖИВАЮЩИЙ ПЛАСТИНУ ВСТАВНОЙ РЕЗЕЦ, А ТАКЖЕ КЛЮЧ ДЛЯ НЕГО
TOOL FOR CHIP REMOVING MACHINING AND INSERT-HOLDING BLADE, AS WELL AS KEY THEREFORE

Область техники, к которой относится изобретение
В первом аспекте, настоящее изобретение относится к инструменту, предназначенному для механической обработки с удалением стружки и типа, который содержит вставной резец, в котором образовано гнездо, которое предназначено для размещения сменной режущей пластины и ограничено между нижней опорой и упруго эластичным зажимающим пальцем, который разнесен от остальной части вставного резца посредством щели, ограниченной посредством верхней и нижней поверхностей взаимодействия и проходящей от гнезда, причем щель открывается в отверстии под ключ для размещения эксцентрикового тела, которое включено в ключ и имеет целью отклонение наружу зажимающего пальца, при этом расширяя гнездо, более конкретно против действия присущей упругости материала вставного резца, при этом отверстие под ключ включает в себя верхнее и нижнее углубления, которые образованы краевыми поверхностями, в которые включены вогнутые, дугообразные поверхности скольжения, вдоль которых круглые, выпуклые угловые поверхности на эксцентриковом теле могут перемещаться между положениями, в которых гнездо расширено или сужено, соответственно.
Во втором аспекте, изобретение относится, по существу, к удерживающему пластину резцу, и в третьем аспекте, к рассматриваемому ключу для инструмента.
Предпосылки создания изобретения
Инструменты типа, в общем упомянутые выше, обычно используются для механической обработки с удалением стружки или резанием заготовок из металла или тому подобных материалов, например композитов. Обычный способ механической обработки представляет собой токарную обработку, прежде всего, в виде операций нарезания канавки или отрезания, во время которых режущая пластина подается радиально в заготовку, вращающуюся на центральной оси, при этом образуя кольцевую канавку в ней. При нарезании канавки, режущая пластина внедряется на небольшую глубину в заготовку, при этом отрезание требует, чтобы режущая пластина внедрялась до области вблизи центральной оси. Однако, инструмент также может монтироваться во вращаемые фрезы, имеющие целью обеспечение прямых пазов в, например, плоской поверхности заготовки. В обоих случаях, однако, требуется, чтобы вставной резец, служащий в качестве держателя для режущей пластины, имел толщину, которая меньше, чем ширина передней главной режущей кромки режущей пластины, которая определяет толщину канавки, так как иным образом вставной резец не имел бы зазора от образованных поверхностей, которые ограничивают канавку. Как следствие из их практического применения, рассматриваемые инструменты обычно называются «отрезными инструментами».
В связи с этим, следует отметить, что сменная режущая пластина обычно изготавливается из цементированного карбида или некоторого эквивалентного материала, имеющего большое сопротивление износу, при этом удерживающий вставной резец изготавливается из стали подходящего качества. Последний упомянутый материал имеет - в противоположность цементированному карбиду - определенную присущую упругость, которая может использоваться для зажатия режущей пластины в гнезде вставного резца.
Отрезные инструменты рассматриваемого типа подвергались на протяжении длительного времени прогрессивному развитию, что привело к большому количеству конструкционных решений, некоторые из которых используют самонатягивающиеся зажимающие или затягивающие пальцы (см., например, US 5803675, US 6241429, US 5921724 и US 6579044). В таких инструментах, присущая упругость стали вставного резца используется посредством удерживания, в активном состоянии инструмента, режущей пластины, упруго прижатой к нижнему поддерживающему элементу, т.е. без помощи какого-либо конкретного блокирующего элемента. Для того, чтобы сделать зажимающий палец самонатягивающимся, гнездо образовано с заниженным размером относительно толщины режущей пластины, при этом завышенный размер устанавливается посредством зажимающего пальца, побуждающегося отклоняться наружу во внешнее положение, в котором режущая пластина освобождается. На практике, указанные заниженный размер и завышенный размер, соответственно, могут быть очень небольшими и по-прежнему гарантировать жесткую фиксацию режущей пластины, а также беспрепятственные смены пластины. Таким образом, на практике, заниженный размер может находиться в диапазоне 0,1-0,2 мм, при этом не требуется, чтобы завышенный размер был больше нескольких сотых миллиметра. Как следствие инструментов, не основывающихся на конкретных блокировочных элементах, таких как винты, удерживание режущей пластины становится надежным, например, посредством того факта, что они не становятся чувствительными к вибрациям.
Конструкция настоящих инструментов с самонатягивающимися зажимающими пальцами, влечет за собой, однако, тонкую грань между несколькими, наиболее часто противоречащими требованиями и потребностями. С одной стороны, сила упругости зажимающего пальца должна быть достаточно большой для надежного зажатия режущей пластины в правильном, заданном положении, но, с другой стороны, сила упругости не должна быть такой большой, чтобы смена режущей пластины была слишком трудной. Более того, является необходимым, чтобы вставной резец держателя имел долгий срок службы. По этой причине, зажимающий палец должен сохранять свою силу упругости также после множества смен пластин. Таким образом, на практике должно быть возможно, по меньшей мере, от 80 до 100 смен без потери силы упругости. Никакой зажимающий палец не должен, во взаимосвязи со сменами пластины, подвергаться такому большому отклоняющему наружу усилию, что превышается предел прочности стали, так как в таком случае деформация стали может стать пластической, нежели чем упругой. Другой фактор, заслуживающий внимания, представляет собой так называемую ослабленную секцию вставного резца, т.е секцию вдоль вставного резца, которая имеет наименьший момент инерции и которая, следовательно, наиболее легко деформируется под действием нагрузки посредством сил резания. Если материал вставного резца был бы уменьшен на слишком большую величину в ослабленной секции, например как следствие неправильного задания размера и/или смещенного отверстия, ослабленная секция будет в опасной степени ослабленной. Участок материала, в котором сталь деформируется для установки упругого затягивающего усилия, должен быть ни слишком слабым (= слабое затягивающее усилие), ни слишком сильным (= чрезмерное усилие отклонения). Другими словами, не только гнездо и щель/отверстие под ключ, но также возможная задняя щель для ослабляющего материал отверстия, должны иметь оптимизированную (т.е. ни слишком большую, ни слишком маленькую) площадь, а также оптимизированное расположение в резце. Дополнительное - и для пользователя существенное требование - заключается в том, чтобы ключ, необходимый для смен пластины, и взаимодействующее отверстие под ключ, должны иметь такое свойство, что открывание и блокировка, соответственно, положений ключа должны быть возможными восприниматься тактильным и/или слуховым образом, нежели чем визуальным. Таким образом, на практике, в настоящей окружающей среде, для оператора является трудным или невозможным увидеть невооруженным глазом, повернулся ли ключ, например, на 90° между открывающим и блокирующим положениями, в частности, если окружающая среда инструмента занята скрывающими объектами.
Предшествующий уровень техники
В вышеупомянутом US 5803675, раскрыт инструмент первоначально в общем упомянутого типа, более конкретно в виде токарного инструмента, имеющего самонатягивающийся зажимающий палец, который может отклоняться наружу в открывающее положение посредством ключа, имеющего эксцентриковое тело, которое является вставляемым в отверстие под ключ в резце. Эксцентриковое тело ключа имеет заметно удлиненную или подобную прямоугольнику форму поперечного сечения (также описанную «эллиптической» в публикации), которая образована двумя плоскими и параллельными длинными сторонами и двумя короткими сторонами, имеющими выпуклую форму. В отверстие под ключ включено верхнее углубление, которое ограничено передней, вогнутой поверхностью скольжения, а также центральной вогнутой промежуточной поверхностью, имеющей меньший радиус кривизны, которая проходит между двумя острыми краями. Когда эксцентриковое тело ключа поворачивается на 90° из первоначального положения, одна из двух выпуклых контактных поверхностей будет прилегать к его острым краям, более конкретно с целью удерживания ключа в открывающем состоянии.
Один из нескольких недостатков инструмента, известного из US 5803675, заключается в том, что взаимодействие между ключом и отверстием под ключ является плохим. Таким образом, удлиненная форма поперечного сечения эксцентрикового тела ключа ограничена большой осью, которая значительно больше, чем его малая ось. В приведенной геометрии отверстия под ключ и эксцентрикового тела, соответственно, это означает, что достаточное отклонение зажимающего пальца становится требующим очень большого усилия (если вообще возможным). Другими словами, существует очевидный риск того, что деформация зоны сгибания зажимающего пальца будет пластической, нежели чем упругой. Другой недостаток существует вследствие острых краев на обеих сторонах центральной промежуточной поверхности в верхнем углублении отверстия под ключ. Когда эксцентриковое тело поворачивается повторяющимся образом между открывающим и блокирующим положениями, эти края приводят к быстрому износу не только примыкающей выпуклой поверхности на эксцентриковом теле, но также надлежащих краев. Следовательно, если размеры эксцентрикового тела были бы - гипотетически - модернизированы, например посредством укорачивания указанной большой оси, для того, чтобы сделать реалистичный заниженный размер при открывании (менее 1% или 0,05-0,1 мм), острые края в верхнем углублении отверстия под ключ будут быстро изменять небольшие разницы размеров, которые требуются для сохранения небольшой завышенной или открывающей величины во время множества смен пластины. Другими словами, взаимодействующий вставной резец инструмента и ключ получают ограниченный срок службы. В связи с этим, следует отметить, что рынок требует, по меньшей мере, 80 смен пластины без существенного нарушения работы.
Цели и признаки изобретения
Настоящее изобретение стремится устранить вышеупомянутые недостатки известного инструмента и обеспечить усовершенствованный инструмент рассматриваемого типа. Следовательно, одна из целей изобретения заключается в обеспечении инструмента, который обеспечивает возможность мягкого взаимодействия между отверстием под ключ в резце инструмента и ключом, который используется для регулирования зажимающего пальца между блокирующим и открывающим положениями, все с целью обеспечения инструменту длительного срока службы. В связи с этим, оператору необходимо получить явное тактильное и/или слуховое восприятие того, что ключ занимает его открывающее положение. Более того, ключ должен быть способным надежно оставаться в его открывающем положении во время периода смены пластины. Из открывающего положения, ключ, более того, должен быть способным приводиться обратно в его блокирующее положение посредством сознательного движения со стороны оператора, причем также блокирующее движение должно быть ясно воспринимаемым слуховым или тактильным образом. Дополнительная цель заключается в обеспечении инструмента, который требует минимальной затраты энергии при регулировании зажимающего пальца, но не смотря на это гарантирует надежное зажатие режущей пластины в соответствующем гнезде. Также, изобретение стремится обеспечить инструмент, который обеспечивает возможность того, что эксцентриковое тело ключа может применяться в разных положениях в отверстии под ключ и поворачиваться в нескольких разных направлениях во взаимосвязи с регулированием зажимающего пальца.
В соответствии с основным признаком изобретения, самая важная из вышеупомянутых целей достигается посредством того факта, что, по меньшей мере, одна из вогнутых поверхностей скольжения отверстия под ключ примыкает к плоской упорной поверхности, которая имеет ширину, которая меньше, чем радиус кривизны отдельной поверхности скольжения, и к которой плоская заплечиковая поверхность эксцентрикового тела, примыкающая к выпуклой угловой поверхности, может прижиматься в расширенном состоянии зажимающего пальца.
Посредством того факта, что взаимодействующие поверхности на эксцентриковом теле и в отверстии под ключ представляют собой выпуклые поверхности, которые примыкают к плоским поверхностям - без каких-либо острых краев - мягкие относительные движения получаются между поверхностями, при этом уменьшая до минимума риск повреждения, вызываемого износом на них. Более того, посредством взаимодействия между плоской упорной поверхностью в отверстии под ключ и также плоской заплечиковой поверхностью на эксцентриковом теле ключа, ключ может надежно удерживаться в его открывающем положении во взаимосвязи со сменами пластины.
В одном варианте осуществления, краевая поверхность, по меньшей мере, одного углубления в отверстии под ключ включает в себя две вогнутые поверхности скольжения с идентичной, хотя симметричной формой на обеих сторонах упорной поверхности, и эксцентриковое тело включает в себя две выпуклые угловые поверхности с идентичной, хотя симметричной формой на обеих сторонах плоской заплечиковой поверхности, при этом выпуклая форма угловых поверхностей образована дугами окружности, средние точки которых разнесены от геометрического центра, вокруг которого эксцентриковое тело является вращаемым. Таким образом, эксцентриковое тело может поворачиваться, по меньшей мере, на 180° - и, предпочтительно, 360° - посредством чего ключ может применяться в нескольких разных положениях в отверстии под ключ.
В дополнительном варианте осуществления, не только одна, а обе краевые поверхности углублений отверстия под ключ включают в себя плоскую упорную поверхность и две вогнутые поверхности скольжения, которые расположены на обеих ее сторонах и имеют идентичную, хотя симметричную форму, и эксцентриковое тело имеет удлиненную или прямоугольную в сечении основную форму, которая образована большой осью, которая проходит между двумя короткими сторонами, имеющими заплечиковые поверхности, и малой осью, которая проходит между двумя длинными сторонами, при этом указанные оси пересекаются друг с другом в центре, от которого все четыре, выпуклые угловые поверхности эквидистантно удалены, и расстояние между плоскими заплечиковыми поверхностями вдоль коротких сторон, с одной стороны, больше, чем расстояние между двумя упорными поверхностями отверстия под ключ, когда зажимающий палец не нагружен, но, с другой стороны, меньше, чем расстояние между двумя концевыми точками на диагонали, где эксцентриковое тело имеет его наибольшую протяженность в сечении. В этом варианте осуществления, эксцентриковое тело - независимо от того с какой стороны вставного резца оно применяется в отверстии под ключ - может если требуется занимать одно из четырех положений, помимо чего получается четко воспринимаемый «щелчок» в резце, когда зажимающий палец, из максимально открывающего положения, определенного посредством указанной диагонали, переключается в положение покоя, когда заплечиковая поверхность упирается в упорную поверхность и, когда величина открывания гнезда отчасти меньше, чем максимальная.
В последнем упомянутом варианте осуществления, длина большой оси между двумя противоположными заплечиковыми поверхностями может быть не больше, чем на 20% больше длины малой оси между длинными сторонами. Таким образом, площадь поперечного сечения эксцентрикового тела и тем самым размер отверстия под ключ уменьшены до абсолютного минимума, без того, что требуемая сила упругости зажимающего пальца по этой причине становится слишком маленькой.
В том же варианте осуществления, длина диагонали, предпочтительно, может быть не больше, чем на 5 % больше длины большой оси. Таким образом, максимальная величина открывания будет только совсем немного больше, чем величина открывания в положении покоя, в котором может выполняться смена пластины.
В дополнительном варианте осуществления, отверстие под ключ переходит, посредством второй, задней щели, в круглое отверстие, имеющее целью ослабление вставного резца в области, в которой должно происходить сгибание зажимающего пальца, при этом средняя точка отверстия расположена на более высоком уровне, чем центр отверстия под ключ. Таким образом, посредством расположения ослабляющего отверстия сравнительно высоко в резце, вставной резец сохраняет хорошую прочность в его ослабленной секции.
Во втором аспекте, изобретение также относится, по существу, к удерживающему пластину резцу. Уникальные признаки указанного вставного резца ясны из независимого пункта 7 формулы изобретения, а также связанных, зависимых пунктов 8-10 формулы изобретения.
В третьем аспекте, изобретение также относится, по существу, к ключу. Уникальные признаки ключа ясны из независимого пункта 11 формулы изобретения, а также зависимых пунктов 12-16 формулы изобретения.
Краткое описание прилагаемых чертежей
На чертежах:
Фиг. 1 представляет собой вид в перспективе с разнесением деталей, показывающий инструмент, образованный в соответствии с изобретением во взаимосвязи с точением канавки в заготовке,
Фиг. 2 представляет собой секционный вид сбоку вставного резца в соответствии с изобретением, служащего в качестве держателя пластины,
Фиг. 3 представляет собой увеличенный вид в перспективе с разнесением деталей, показывающий переднюю часть вставного резца-держателя, а также сменную режущую пластину и ключ,
Фиг. 4 представляет собой вид сбоку с разнесением деталей передней части вставного резца-держателя, а также режущей пластины,
Фиг. 5 представляет собой увеличенное, схематичное изображение, показывающее геометрическую форму отверстия под ключ в ненагруженном состоянии,
Фиг. 6 представляет собой поперечный разрез, показывающий форму поперечного сечения эксцентрикового тела, включенного в ключ,
Фиг. 7 представляет собой вид сбоку, показывающий отверстие под ключ, а также круглое отверстие, размещенное позади него, имеющее целью ослабление вставного резца в области зоны сгибания зажимающего пальца,
Фиг. 8-12 представляют собой последовательность изображений, показывающих эксцентриковое тело в разных ротационных положениях относительно отверстия под ключ.
Подробное описание предпочтительного варианта осуществления изобретения
На Фиг. 1, инструмент 1 в соответствии с изобретением показан во взаимосвязи с механической обработкой заготовки 2. Инструмент имеет форму токарного инструмента, основная составная часть которого состоит из вставного резца 3, который служит в качестве держателя или основного корпуса для сменной режущей пластины 4. Заготовка 2 является цилиндрической и вращаемой в направлении R вращения. Посредством подачи в продольном направлении инструмента 1 в направлении F подачи во время одновременного вращения заготовки, в ее внешней поверхности, может быть обеспечена кольцевая канавка 5, ширина которой определяется шириной главной режущей кромки, включенной в режущую пластину 4, при этом ее глубина определяется тем, насколько глубоко вставной резец и его режущая пластина подаются в заготовку.
Способ механической обработки, показанный на Фиг. 1, представляет собой операцию нарезания канавки.
На Фиг. 2, показано как удерживающий пластину вставной резец 3 в примере имеет удлиненную, прямоугольную основную форму, будучи ограниченным двумя продольными параллельными боковыми краями 6 и двумя поперечными боковыми краями 7, которые образуют концы вставного резца. В двух диагонально противоположных углах, образованы гнезда 8, в которых режущая пластина 4 может быть смонтирована съемным образом. Причина того, почему вставной резец в этом случае включает в себя два гнезда, заключается в том, что он должен быть устанавливаемым в блок (не показан) и поворачиваться таким образом, что либо одно, либо другое гнездо принимает рабочее состояние, которое показано на Фиг. 1. Отдельное гнездо 8 ограничено между нижней опорой 9 и зажимающим или затягивающим пальцем, в целом обозначенным 10 (см. также Фиг. 3 и 4). Внутренняя упорная грань 11 служит в качестве поддерживающего элемента для заднего конца режущей пластины и определяет осевое положение режущей пластины относительно гнезда. От гнезда 8 проходит щель 12, которая открывается в отверстие под ключ, в целом обозначенное 13. В показанном примере, отверстие 13 под ключ переходит во вторую щель 14, которая, в свою очередь, открывается в круглом отверстии 15. Это отверстие 15 имеет целью ослабление вставного резца в области, обозначенной 16, в которой зажимающий палец 10 упруго деформируется при отклонении. Для облегчения дальнейшего описания инструмента, базовая линия RL показана на Фиг. 2 и 4, которая является параллельной относительно продольных боковых краев 6 и расположена посередине между ними.
Как видно на Фиг. 4, нижний поддерживающий элемент 9 гнезда 8 наклонен на угол γ относительно базовой линии RL. В примере, γ составляет 20°, при этом упорная грань 11 проходит под, или, по меньшей мере, приблизительно под, углом 90° относительно RL. Для этой геометрии, режущая пластина 4 приспосабливается таким образом, что нижняя сторона 17 режущей пластины образует угол 70° с задней торцевой поверхностью 18, которая прижимается к упорной грани 11. Со ссылкой на Фиг. 3, следует дополнительно отметить, что ширина передней главной режущей кромки 19 режущей пластины отчасти больше, чем толщина t вставного резца для того, чтобы, обычным образом, гарантировать, что поверхности, которые ограничивают канавку 5, не взаимодействуют с резцом.
Дополнительно к резцу 3 и режущей пластине 4, законченный инструмент также включает в себя ключ 20, посредством которого зажимающий палец 10 может отклоняться наружу, при этом расширяя гнездо 8. Нормальная ширина гнезда, когда зажимающий палец 10 не нагружен, обозначена V на Фиг. 4, при этом аналогичная толщина режущей пластины 4 обозначена Т. Для достижения требуемого усилия затяжки в зажимающем пальце, гнездо должно иметь определенный заниженный размер относительно режущей пластины, т.е. V должно быть, по существу, меньше Т. На практике, эта разница может составлять порядка 0,1-0,2 мм. Для того, чтобы, с другой стороны, обеспечивать возможность замены режущих пластин, зажимающий палец должен быть способным отклоняться наружу таким образом, что гнездо получает определенный завышенный размер относительно режущей пластины (V>T). На практике, этот завышенный размер может составлять до 0,05-0,10 мм. Предполагается, что требуемая сила упругости достигается посредством заниженного размера 0,15 мм, наряду с этим завышенный размер 0,05 мм обеспечивает возможность беспрепятственных замен пластины. Затем, зажимающий палец требует отклонения наружу таким образом, что ширина V гнезда увеличивается на 0,20 мм из положения, в котором гнездо является пустым и зажимающий палец не нагружен.
Для отклонения наружу зажимающего пальца, используется ключ 20, показанный на Фиг. 1 и 3, в который включено эксцентриковое тело 21, образованное в соответствии с изобретением. В примере, ключ представляет собой так называемый L-ключ типа, который включает в себя сравнительно длинный захватываемый участок 22, а также более короткий участок 23, который расположен под прямым углом относительно него и в который включено эксцентриковое тело 21. С этой же целью, Т-ключ также может использоваться, т.е. ключ, участок которого имеет эксцентриковое тело на его одном конце и поперечную рукоятку на противоположном конце.
Теперь ссылка делается на Фиг. 5-7, на которых показана геометрическая конструкция отверстия 13 под ключ и эксцентрикового тела 21 ключа, соответственно. Как видно на Фиг. 5 и 7, отверстие 13 под ключ включает в себя верхнее и нижнее углубления, которые образованы краевыми поверхностями, в которые включены дугообразные, вогнутые поверхности скольжения или опорные поверхности 27a, 27b, 27c и 27d. Отверстие под ключ имеет - в примере - по существу, удлиненную форму поперечного сечения, которая образована большой осью SA1 и малой осью LA1, которые пересекаются друг с другом в точке С1, которая образует центр отверстия под ключ. Между парами вогнутых поверхностей 27a, 27b и 27c, 27d скольжения, соответственно, в соответствующем углублении, проходит плоская поверхность 28, которая, в дальнейшем именуется упорной поверхностью. Отдельная, вогнутая поверхность скольжения образована дугой окружности, концы которой обозначены 29, 30, и средняя точка которой обозначена MP1, при этом радиус кривизны обозначен R1. В примере, вогнутая поверхность скольжения переходит непосредственно в упорную поверхность 28 таким образом, что упомянутая последней образует касательную относительно дуги окружности. Как четко видно на Фиг. 5, средняя точка МР1 дуги окружности эксцентрично размещена относительно центра С1 отверстия под ключ. Более конкретно, она же располагается на расстоянии от большой оси SA1, а также от малой оси LA1. На ее конце 30, размещенном ближе всего к большой оси SA1, отдельная поверхность скольжения переходит в аналогично вогнутую, дугообразную переходную поверхность 31. Эта переходная поверхность имеет больший радиус R2 и имеет ее среднюю точку, размещенную в центре С отверстия под ключ.
Для облегчения рассмотрения, касающегося размеров ключа и отверстия под ключ, конкретные величины, которые определяют форму и размеры прототипного варианта осуществления, были обозначены в миллиметрах в круглых скобках на чертежах. Особенно следует отметить, что высота Н1 отверстия 13 под ключ, как это показано посредством расстояния между плоскими упорными поверхностями 28, в примере составляет 3,65 мм. Также следует отметить, что вышеупомянутый зазор 12 имеет ширину или высоту W1, составляющую 1,60 мм. Более того, в этом случае, ширина W2 отдельной упорной поверхности 28 составляет 0,78 мм.
Также эксцентриковое тело 21, показанное на Фиг. 6, имеет, по существу, удлиненную форму поперечного сечения, которая может быть описана как прямоугольник, имеющий четыре существенно скругленных угла. Таким образом, большая ось SA2 проходит между двумя противоположными, плоскими заплечиковыми поверхностями 32, при этом малая ось LA2, которая пересекается с большой осью в центре С2, проходит между двумя плоскими поверхностями 33, которые являются взаимно параллельными и, можно сказать, что образуют длинные стороны прямоугольника, при этом заплечиковые поверхности 32 образуют короткие стороны. Между парами плоских поверхностей 32, 33, проходят четыре выпуклых угла или контактных поверхности 34a, 34b, 34c и 34d, которые могут скользить вдоль поверхностей 27 скольжения, когда поворачивается ключ. В примере, большая ось SA2 имеет длину L между заплечиковыми поверхностями 32, которая составляет 3,91 мм. Высота Н2, как это показано посредством расстояния между противоположными плоскими поверхностями 33 (длинными сторонами), одновременно составляет 3,50 мм. Таким образом, сравнение между Фиг. 5 и Фиг. 6 доказывает то, что высота Н2 эксцентрикового тела отчасти меньше (0,15 мм), чем высота Н1 отверстия под ключ. С другой стороны, длина L эксцентрикового тела больше, чем высота Н1 отверстия под ключ. Более конкретно, L отличается от Н1 на 0,26 мм (3,91-3,65). Другими словами, длина L, приблизительно, на 12% больше, чем высота Н2. На практике, эта зависимость между длиной и высотой может варьироваться как вверх, так и вниз. Однако, L должна быть не больше, чем на 20% больше Н2. С другой стороны, L должна составлять, по меньшей мере, 5% Н2.
Выпуклые угловые поверхности (34a-34d) эксцентрикового тела 21 имеют, аналогично вогнутым поверхностям (27a-27d) скольжения, форму дуги окружности и имеют их средние точки МР2, эксцентрично размещенные относительно центра С2 эксцентрикового тела. В примере, отдельная угловая поверхность 34 имеет радиус R3, который отчасти меньше, чем радиус R1 взаимодействующей, вогнутой поверхности 27 скольжения. В этом варианте осуществления, R3 составляет 1,50 мм, при этом R1 составляет 1,60 мм. Также в этом случае, плоская заплечиковая поверхность 32 образует касательную к дуге окружности, которая задает круглую форму отдельной угловой поверхности.
Следует подчеркнуть, что две вогнутые поверхности скольжения, например поверхности 27а, 27b скольжения, которые соединяются с общей упорной поверхностью 28, имеют идентичную, хотя симметричную форму. Аналогичным образом, две угловые поверхности на эксцентриковом теле, например 34a, 34d, соединяющиеся с общей заплечиковой поверхностью 32, также имеют идентичную, хотя симметричную форму.
На Фиг. 6, DL обозначает диагональ, вдоль которой эксцентриковое тело имеет его наибольшую протяженность в поперечном сечении. Другими словами, длина диагонали больше, чем высота Н2, а также длина L. В примере, длина диагонали DL составляет 4,01 мм, подразумевая, что она, приблизительно, на 2,5% больше L. На практике, длина DL должна быть не больше, чем на 5% больше L.
На Фиг. 5 и 6, также следует отметить, что отдельная заплечиковая поверхность 32 имеет ширину W3, которая меньше ширины W2 отдельной упорной поверхности. В примере, W3 составляет 0,56 мм, при этом W2 составляет 0,78 мм. Факт, заключающийся в том, что переходная поверхность 31 (см. Фиг. 5) имеет больший радиус R2, чем отдельная, вогнутая поверхность 27 скольжения, означает, что выпуклая угловая поверхность 34 - при вращении эксцентрикового тела - может проскальзывать внутрь по направлению к поверхности 27 скольжения, не встречая какого-либо острого края.
Должно быть очевидным, что отдельная, выпуклая угловая поверхность 34 на эксцентриковом теле, благодаря ее эксцентриковому положению (МР2) относительно центра С2 эксцентрикового тела, уже посредством ее эксцентричности обеспечивает отклонение зажимающего пальца. Однако, следует отметить, что диагональ DL представляет собой наибольшую протяженность поперечного сечения. Таким образом, DL имеет длину 4,01 мм, т.е. на 0,10 мм больше, чем длина L большой оси SA2, и на 0,51 мм больше, чем высота Н2. Следствие этого факта будет очевидным в контексте Фиг. 8-12.
Теперь ссылка делается на Фиг. 7, на которой показано ослабляющее, круглое отверстие 15, которое размещено позади отверстия 13 под ключ. Центр С3 отверстия 15 - который представляет собой среднюю точку окружности - размещен на определенном уровне выше центра С1 отверстия под ключ. В примере, разница е уровней составляет 0,18 мм. Это смещение уровней обеспечивает преимущество того, что упругая зона 16 получает оптимизированную высоту, одновременно с тем как ослабленная секция вертикально вниз от отверстия 15 получает максимальную прочность. Также следует отметить, что расстояние с/с между центрами отверстий 13 и 15 составляет 5,0 мм.
Теперь ссылка делается на Фиг. 8-12, на которых показаны функция и преимущества инструмента в соответствии с изобретением.
На Фиг. 8, видно, что эксцентриковое тело 21 в начальном положении имеет относительно внутренней части отверстия 13 под ключ окружной зазор Y, который в примере составляет, приблизительно, 0,25 мм. В этом состоянии, предполагается, что гнездо 8 является пустым, и зажимающий палец 10 не нагружен, при этом ширина W1 зазора 12 составляет 1,60 мм. Как видно на Фиг. 6, диагональ DL проходит под углом 60° относительно малой оси LA2 (и 30° относительно большой оси SA2).
На Фиг. 9, эксцентриковое тело 21 показано повернутым на 60° по часовой стрелке относительно положения в соответствии с Фиг. 8. В этом положении, круглые угловые поверхности эксцентрикового тела были прижаты к плоским упорным поверхностям 28, при этом ширина зазора 12 увеличилась с 1,60 до 1,95 мм, т.е. на 0,35 мм. Это представляет собой максимальное отклонение зажимающего пальца и максимальное расширение гнезда 8, например порядка от 0,20 до 0,25 мм.
Когда эксцентриковое тело поворачивается еще на 30° в положение, показанное на Фиг. 10, две плоские заплечиковые поверхности 32 на эксцентриковом теле будут прижиматься к аналогичным плоским, хотя более широким, упорным поверхностям 28. В этом соединении, ширина W1 зазора 12 будет уменьшена с 1,95 мм до 1,85 мм. В этом состоянии, гнездо 8 является по-прежнему «открытым» для размещения режущей пластины 4. Только, когда эксцентриковое тело возвращается в начальное положение в соответствии с Фиг. 8, ширина W1 зазора будет уменьшена таким образом, что зажимающий палец зажимает режущую пластину в гнезде посредством определенного заниженного размера.
По существу, эксцентриковое тело может поворачиваться обратно на 90° в начальное положение в соответствии с Фиг. 8. Как видно на Фиг. 11 и 12, однако, также является возможным продолжить вращение по часовой стрелке в положение в соответствии с Фиг. 12, в котором зажимающий палец снова зажимает режущую пластину.
Хотя вращение эксцентрикового тела 21 несомненно выполняется вокруг его центра С2 (по часовой стрелке или против часовой стрелки), следует обратить внимание, что отклонение зажимающего пальца выполняется посредством рычага, который геометрически показан диагональю DL, и что его противоположные концы перемещаются вдоль двух диаметрально противоположных поверхностей скольжения, например 27a и 27c, отверстия под ключ. Это означает, что отклонение зажимающего пальца становится сравнительно большим для заданного угла вращения и что ручная сила на ключ, которая требуется для вращения эксцентрикового тела на 90° из начального положения в соответствии с Фиг. 8 в открывающее гнездо положение в соответствии с Фиг. 10, становится сравнительно большой. Факт, заключающийся в том, что концевые точки рычага перемещаются вдоль поверхностей скольжения, также означает, что точка действия для усилия отклонения на зажимающий палец расположена иначе на большом расстоянии от зоны 16 сгибания. Таким образом, точка действия расположена сравнительно далеко от зоны сгибания, когда DL поворачивается между поверхностью 27а скольжения и упорной поверхностью 28, но ближе к зоне 16 сгибания, когда DL поворачивается между упорной поверхностью 28 и поверхностью 27b скольжения. Другими словами, отклонение происходит легче в первом упомянутом случае, чем в последнем упомянутом случае.
Как видно на Фиг. 3, ключ 20 может быть образован с одним или более эксцентриковыми телами 21а дополнительно к эксцентриковому телу 21, размещенному ближе всего к концу участка 23. Посредством задания разным эксцентриковым телам разных размеров и/или формы, один и тот же ключ может использоваться для резцов, имеющих разные размеры и отверстия под ключ, имеющие другой размер и/или форму. Таким образом, уменьшено количество ключей для обслуживания разных инструментов.
Существенное преимущество изобретения заключается в том, что контакт между эксцентриковым телом и краевыми поверхностями в двух углублениях отверстия под ключ будет мягким, при этом гарантируя долгий срок службы вставного резца, а также эксцентрикового тела. Факт, что две упорные поверхности отверстия под ключ имеют ширину, которая меньше радиуса кривизны отдельной поверхности скольжения, означает, что площадь отверстия под ключ и эксцентрикового тела будет ограничена, более конкретно до такой степени, что форма поперечного сечения приближается к круглой форме. Таким образом, требуемая эксцентричность обеспечена посредством такой небольшой разницы между большой и малой осями эксцентрикового тела как десятые миллиметра (в примере 0,41 мм). Другое преимущество изобретения заключается в свободе применения ключа в нескольких разных положениях, что в ряде случаев уменьшает зависимость от окружающей среды инструмента. Таким образом, ключ может, с одной стороны, применяться с любой из двух противоположных сторон вставного резца и с участком ключа, направленным либо наружу, либо внутрь от центра отверстия под ключ. Кроме того, ключ может поворачиваться либо по часовой стрелке, либо против часовой стрелки из начального положения, в котором режущая пластина поддерживается зажатой в гнезде, в открывающее положение. В последнем упомянутом положении, ключ дополнительно надежно удерживается как следствие того факта, что заплечиковые поверхности на эксцентриковом теле и упорные поверхности в отверстии под ключ прижимаются друг к другу. На практике, это означает, что оператор может выполнять замену пластины, не беспокоясь о риске смещения ключа и непреднамеренного сгибания внутрь зажимающего пальца. Факт, заключающийся в том, что эксцентриковое тело и отверстие под ключ имеют форму поперечного сечения, приближающуюся к круглой форме, означает, что минимум материала подлежит удалению из вставного резца. Другими словами, отверстие под ключ существенно не влияет на прочность вставного резца. Последнему упомянутому преимуществу, также способствует факт, заключающийся в том, что ослабляющее материл отверстие - когда такое требуется - размещено на более высоком уровне, чем отверстие под ключ. Это означает, что ослабленная секция вставного резца становится сравнительно прочной. Преимущество, существенное для оператора, заключается дополнительно в том, что эксцентриковое тело, во время его вращения из положения (Фиг. 9), в котором отклонение является максимальным, в положение (Фиг. 10), в котором ключ останавливается в положении покоя, быстро перемещается (и автоматически посредством усилия от зажимающего пальца) в положение покоя. Это заключительное вращательное движение легко ощущается не только тактильным образом, но также слуховым образом в виде четкого звука щелчка. Другими словами, оператор получает ясное подтверждение того, что ключ принял его положение покоя.
Возможные модификации изобретения
Изобретение не ограничено только на варианте осуществления, описанном выше и показанном на чертежах. Таким образом, не требуется, чтобы отверстие под ключ имело удлиненную или прямоугольную форму. При условии, что зазор между эксцентриковым телом и поверхностями скольжения в отверстии под ключ выполнен достаточно большим, соответственно отверстие под ключ может быть образовано с действительно круглой формой таким образом, что четыре поверхности скольжения располагаются вдоль общей окружности. Также является возможным модифицировать эксцентриковое тело таким образом, что одна, его задняя половина, выполнена в виде полуцилиндрической поверхности для взаимодействия с двумя задними, четвертными цилиндрическими поверхностями в отверстии под ключ, при этом другая, передняя половина эксцентрикового тела образуется с, по меньшей мере, одной и предпочтительно двумя круглыми угловыми поверхностями, которые являются эксцентриковыми относительно оси поворота тела. Эксцентриковое тело в таком случае может поворачиваться вокруг его центра с полуцилиндрическими поверхностями в контакте друг с другом одновременно с тем, как отдельная угловая поверхность может поворачиваться на 90° таким образом, что плоская заплечиковая поверхность прижимается к упорной поверхности в отверстии под ключ. В таком варианте осуществления, рычаг, который требуется для отклонения зажимающего пальца, будет представлен радиусом окружности, а не в два раза большей диагональю.