РЕЖУЩАЯ ПЛАСТИНА И ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВКИ РЕЗАНИЕМ
CUTTING PLATE AND TOOL FOR PROCESSING WORKPIECES BY CUTTING

[0001] Настоящее изобретение относится к режущей пластине инструмента для обработки заготовки резанием. Кроме того, настоящее изобретение относится к инструменту с держателем для крепления инструмента и режущей пластиной согласно концепции изобретения держателя для крепления инструмента.
[0002] Настоящее изобретение относится, в частности, к режущей пластине инструмента для прорезания и токарной резки. Согласно концепции изобретения режущая пластина, в частности, преимущественно предназначена для обработки с прорезанием и токарной резки титана.
[0003] На настоящий момент времени известно большое количество инструментов для прорезания и токарной резки. Типовой инструмент для прорезания и токарной резки представлен в DE 10 2011 016 148 A1.
[0004] Особенно важным условием при прорезании является то, чтобы снимаемая стружка имела меньшую ширину, чем прорезаемая канавка. В противном случае снимаемая стружка ударяется о боковую поверхность канавки и повреждает поверхность заготовки. В связи с этим стружке должна придаваться особая форма или изгиб не только относительно ее поперечной оси, но и также относительно ее продольной оси.
[0005] Процесс обработки с прорезанием и токарной резки титана и титановых сплавов особенно сложен вследствие свойств данных материалов. Кроме прочего, титан и титановые сплавы характеризуются очень высокой степенью пластичности. В связи с этим в процессе резки происходит достаточно резкий отскок снимаемой стружки. В целях компенсации отскока в процессе прорезания и резки стружка должна подвергаться сравнительно более значительной деформации относительно своей продольной оси, чем это необходимо при обработке других материалов.
[0006] Более высокая интенсивность образования снимаемой стружки приводит к ускоренной ломке стружки, что в целом является благоприятным фактором. Однако в то же время это приводит к повышенной нагрузке на зону резания или на всю режущую пластину. Это негативно отражается на степени износа и сроке службы режущей пластины.
[0007] Кроме того, титан имеет крайне низкую теплопроводность, что приводит к значительному выделению тепла у режущей кромки. Как правило, тепло частично рассеивается за счет теплопроводности заготовки, при этом вследствие низкой теплопроводности происходит сохранение энергии в зоне резания и, соответственно, в самом инструменте и стружке. В связи с этим снимаемая стружка должна удаляться сравнительно быстро, т.е. дальше перемещаться от режущей кромки.
[0008] Таким образом, задача настоящего изобретения заключается в создании режущей пластины, которая, в частности, предназначена для обработки с прорезанием и токарной резки титана и титановых сплавов и возможности устранения вышеуказанных ограничений посредством данного решения. В частности, целью изобретения является определение оптимального соотношения между требуемой интенсивностью образования стружки и соответствующей нагрузкой у режущей кромки.
[0009] В части данного аспекта настоящего изобретения его задача решается за счет наличия у режущей пластины следующих особенностей:
- основная режущая кромка, имеющая прямолинейный профиль и проходящая между первым и противоположным вторым концом;
- первая вспомогательная режущая кромка, содержащая первую прямолинейную часть и первую изогнутую внутрь часть, причем первая прямолинейная часть соединена с первым концом основной режущей кромки напрямую, или через закругление, или посредством фаски;
- вторая вспомогательная режущая кромка, содержащая вторую прямолинейную часть и вторую изогнутую внутрь часть, причем вторая прямолинейная часть соединена со вторым концом основной режущей кромки напрямую, или через закругление, или посредством фаски; и
- передняя поверхность, содержащая геометрический элемент для формирования стружки;
- причем основная режущая кромка, первая прямолинейная часть и вторая прямолинейная часть размещены в общей плоскости резания,
при этом основная режущая кромка образует острый угол с первой прямолинейной частью первой вспомогательной режущей кромки и второй прямолинейной частью второй вспомогательной режущей кромки, соответственно,
а передняя поверхность имеет заглубление книзу в направлении плоскости резания во фронтальной области, которая с боков граничит с первой прямолинейной частью первой вспомогательной режущей кромки и второй прямолинейной частью второй вспомогательной режущей кромки, и нижнюю точку в каждом поперечном сечении, проходящем параллельно основной режущей кромке; при этом указанная нижняя точка равноудалена от первой прямолинейной части и второй прямолинейной части и максимально удалена от плоскости резания по сравнению со всеми другими точками, находящимися на передней поверхности в соответствующем поперечном сечении,
при этом геометрический элемент для формирования стружки размещен по меньшей мере в задней области передней поверхности, которая с боков граничит с первой изогнутой внутрь частью и второй изогнутой внутрь частью, а также выступает вверх за пределы плоскости резания и имеет по меньшей мере две области подъема таким образом, что в задней области передней поверхности в дополнительном сечении, проходящем параллельно основной режущей кромке, находятся две верхние точки и промежуточная вторая нижняя точка, которая равноудалена от первой вогнутой внутрь части и второй вогнутой внутрь части, при этом передний угол относительно основной режущей кромки изменяется таким образом, что передний угол γ1 у центра основной режущей кромки, удаленной на половину от первого конца и второго конца основной режущей кромки, превышает передний угол γ2 в зоне первого и/или второго конца.
[0010] Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения вышеуказанная задача решается за счет инструмента с держателем и режущей пластины вышеупомянутого типа, размещаемой на держателе для крепления инструмента.
[0011] Согласно концепции изобретения прямолинейная (неизгибающаяся) основная рабочая кромка режущей пластины соединяется у каждого из двух концов с соответствующей вспомогательной режущей кромкой напрямую, радиально и/или посредством фаски. Каждая из двух вспомогательных режущих кромок (называемых в настоящей заявке - «первая и вторая режущие кромки») имеет прямолинейную (неизогнутую) часть и изогнутую внутрь часть. В зависимости от варианта исполнения вогнутая внутрь часть может непосредственно примыкать к прямолинейной части соответствующей режущей кромки. В альтернативном варианте исполнения между прямолинейной частью и вогнутой внутрь частью соответствующей режущей кромки в качестве переходного или соединительного приспособления может предусматриваться дополнительный формовочный элемент.
[0012] Прямолинейная основная режущая кромка может применяться, например, для создания плоского основания канавки в процессе ее прорезания. Кроме того, заготовка может обрабатываться посредством двух вспомогательных режущих кромок.
[0013] Предпочтительным вариантом исполнения предусматривается размещение прямолинейных частей двух вспомогательных режущих кромок в общей плоскости с основной режущей кромкой. В настоящей заявке данная плоскость называется «плоскость резания». Размещение прямолинейных частей вспомогательных режущих кромок в общей плоскости с основной режущей кромкой позволяет не только производить операции по прорезанию, но и осуществлять токарную обработку в продольном направлении. Например, с заготовки могут сниматься фаски посредством прямолинейных частей вспомогательных режущих кромок.
[0014] Поскольку каждая из двух вспомогательных режущих кромок соединяется с основной режущей кромкой радиально и/или посредством фаски, предпочтительным вариантом исполнения является также вариант с размещением данных радиальных соединений и/или фасок в вышеуказанной плоскости резания.
[0015] Между прямолинейными частями вспомогательных режущих кромок и основной режущей кромки в каждом случае образуется острый угол α, который может быть измерен в плоскости резания. Желательно, чтобы данный гол составлял 70° < α < 90°, а в частности - 80° < α < 90°. Данный угол бокового зазора препятствует нежелательному контакту или соударению вспомогательных режущих кромок с боковыми поверхностями канавки в процессе ее прорезания.
[0016] Согласно концепции изобретения передняя поверхность режущей пластины может в целом делиться на два вспомогательных участка. Данные два вспомогательных участка называются «фронтальная область» и «задняя область», поскольку фронтальная область находится на меньшем удалении от основной режущей кромки, чем задняя область. В частности, область передней поверхности, граничащая с боков с прямолинейными частями двух вспомогательных режущих кромок, называется фронтальной областью. Желательно, чтобы данная фронтальная область передней поверхности напрямую примыкала к основной режущей кромке. Задняя область определяется как область передней поверхности, граничащая с боков с двумя вогнутыми внутрь частями вспомогательных режущих кромок.
[0017] Во фронтальной области передняя поверхность имеет заглубление книзу в направлении плоскости резания. В данном месте передняя поверхность образует что-то наподобие желобка, который также называется заглубление. В любом поперечном сечении, проходящем параллельно основной режущей кромке, во фронтальной области передней поверхности находится нижняя точка на сравнительно максимальном удалении от плоскости резания. Желательно, чтобы данная нижняя точка размещалась по центру. Таким образом, нижняя точка равноудалена от первой прямолинейной части и второй прямолинейной части в каждом из поперечных сечений. Однако необходимо отметить, что кроме данной центральной точки во фронтальной области передней поверхности могут быть также другие нижние точки. Желательно, чтобы в данном месте на каждом поперечном сечении (т.е. поперечном сечении, проходящем параллельно основной режущей кромке) находилась только одна нижняя точка. Однако теоретически передняя поверхность также может иметь U-образную форму, поэтому вышеуказанная нижняя точка будет иметь вид не одной точки, а прямой линии, проходящей по центру соответствующего поперечного сечения.
[0018] Передняя поверхность содержит геометрический элемент для формирования стружки, выступающий вверх за пределы плоскости резания во фронтальной области. Геометрический элемент для формирования стружки образован в виде приподнятой конструкции во фронтальной области. Он образует область относительного подъема.
[0019] В предпочтительном варианте исполнения геометрический элемент для формирования стружки должен обеспечивать ускоренный выход стружки в поперечном направлении относительно продольной оси движения стружки, тем самым увеличивая скорость ее ломки. В то же время в предпочтительном варианте исполнения геометрический элемент для формирования стружки должен скручивать стружку в боковой плоскости, т.е. вдоль боковой оси движения стружки для уменьшения ширины стружки и недопущения соударения с боковыми поверхностями канавки, выполняемыми на заготовке. Желательно, чтобы образование стружки в боковой плоскости осуществлялось на участках, находящихся непосредственно за основной режущей кромкой (т.е. во фронтальной области), где материал частично проявляет свои пластичные свойства. Процесс образования стружки в боковой плоскости в основном завершается на удалении не более 0,5 мм от режущей кромки. Геометрический элемент для формирования стружки также отделяет образующиеся завитки стружки от любых зажимных элементов режущей пластины.
[0020] Поперечное сечение (проходящее параллельно основной режущей кромке) в задней области передней поверхности в настоящей заявке называется «дополнительное поперечное сечение». Это делается в целях его отличия от параллельного поперечного сечения во фронтальной области передней поверхности.
[0021] Геометрический элемент для формирования стружки предпочтительно имеет две верхние точки и одну промежуточную нижнюю точку (называемую «вторая нижняя точка») в задней области поверхности стружки в каждом (дополнительном) сечении, проходящем параллельно основной режущей кромке. Это позволяет создавать определенную волнообразную форму в (дополнительном) сечении. Благодаря данной форме стружка направляется в боковой плоскости в заглубление, образующееся между двумя верхними точками и второй нижней точкой, где ширина стружки, уже преобразованной в виде боковых завитков во фронтальной области передней поверхности, либо сохраняется на том же уровне или еще больше уменьшается.
[0022] Заглубление, образующееся между двумя верхними точками в задней области передней поверхности, направляет, таким образом, ролик стружколома в боковой плоскости. Это способствует оптимальному образованию стружки, в частности, при обработке титана и титановых сплавов.
[0023] Еще одной особенностью режущей пластины согласно концепции изобретения является изменение переднего угла относительно основной режущей кромки. Таким образом, в различных точках режущей кромки образуются различные углы основной режущей кромки. Как обычно, данный передний угол измеряется в каждой точке основной режущей кромки на участке между плоскостью резания и передней поверхностью. В связи с этим передний угол - это угол, под которым передняя поверхность опускается от основной режущей кромки относительно плоскости резания. При этом понимается, что соответствующий передний угол также образуется у вспомогательных режущих кромок режущей пластины.
[0024] Желательно, чтобы передний угол, образующийся относительно основной режущей кромки, изменялся таким образом, чтобы передний угол γ1 в центре основной режущей кромки (равноудаленной от обоих концов основной режущей кромки) превышал передний угол γ2 в области двух концов. В связи с этим передний угол γ уменьшается относительно основной режущей кромки изнутри наружу.
[0025] Сравнительно малый передний угол на обоих концах основной режущей кромки, т.е. в уголках режущей кромки, обеспечивает устойчивость уголков режущей кромки, которые, как правило, входят в число участков режущей пластины, задействованных в прорезании и, как следствие, подвергающихся максимально высоким нагрузкам. С другой стороны, сравнительно большой передний угол в центре основной режущей кромки имеет преимущество, позволяющее формировать стружку с уменьшением ее ширины (ширины стружки).
[0026] Таким образом, вышеуказанная задача решается в полном объеме.
[0027] Согласно варианту доработки настоящего изобретения передний угол изменяется относительно основной режущей кромки таким образом, при котором происходит равномерное уменьшение переднего угла от центра основной режущей кромки к первому концу и второму концу.
[0028] Кроме того, передний угол может постоянно уменьшаться относительно основной режущей кромки, начиная от центра и в направлении обоих концов основной режущей кромки. Однако данная конфигурация не является обязательной. Желательно, чтобы уменьшение переднего угла от центра к обоим концам происходило симметрично относительно центра основной режущей кромки. Таким образом, передний угол уменьшается от центра основной режущей кромки к первому концу таким же образом, как и от центра основной режущей кромки ко второму концу. При этом обеспечивается желаемое симметричное уменьшение толщины стружки.
[0029] Согласно дополнительному варианту доработки изобретения передний угол характеризуется следующей дополнительной закономерностью:
[0030] Данные ограничения приводят к тому, что при переднем угле γ > 30° основная режущая кромка становится слишком неустойчивой. С другой стороны, при переднем угле γ < 5° режущая кромка становится сравнительно тупой. В связи с этим в области двух концов основной режущей кромки передний угол γ2 составляет не менее 5°. В центре основной режущей кромки передний угол γ1 также не должен превышать 30°.
[0031] Согласно дополнительному варианту доработки изобретения передний угол характеризуется следующей дополнительной закономерностью: .
[0032] Таким образом, значение переднего угла γ2 у обоих концов основной режущей кромки находится в пределах от 16% до 80% значения переднего угла γ1 в центре основной режущей кромки.
[0033] Согласно дополнительному варианту доработки изобретения передний угол вспомогательной режущей кромки относительно первой вспомогательной режущей кромки изменяется таким образом, что передний угол вспомогательной режущей кромки относительно первой вспомогательной режущей кромки равномерно уменьшается с удалением от основной режущей кромки.
[0034] Желательно, чтобы постоянное уменьшение происходило как в первой прямолинейной части, так и в первой вогнутой внутрь части первой вспомогательной режущей кромки. Желательно, чтобы соответствующее ограничение постоянного уменьшения переднего угла вспомогательной режущей кромки также распространялось соответствующим образом на вторую вспомогательную режущую кромку. (Таким образом: Желательно, чтобы передний угол вспомогательной режущей кромки изменялся относительно второй вспомогательной режущей кромки таким образом, при котором вспомогательная режущая кромка равномерно уменьшается относительно второй вспомогательной режущей кромки с удалением от основной режущей кромки).
[0035] Посредством такого изменения переднего угла относительно двух вспомогательных режущих кромок может соответственно обеспечиваться эффективное управление процессом образования стружки и придания ей определенной геометрической формы. Определенный передний угол вспомогательной режущей кромки относительно вспомогательной режущей кромки также создает у вспомогательной режущей кромки определенный режущий клин, позволяющий дополнительно производить обработку со вспомогательными режущими кромками.
[0036] Согласно дополнительному варианту доработки изобретения передний угол вспомогательной режущей кромки имеет постоянное значение относительно первой прямолинейной части первой вспомогательной режущей кромки. Аналогичным образом, в данном варианте доработки изобретения передний угол вспомогательной режущей кромки имеет постоянное значение относительно второй прямолинейной части второй вспомогательной режущей кромки.
[0037] Желательно, чтобы в данном варианте доработки изобретения передний угол вспомогательной режущей кромки уменьшался относительно первой или второй вогнутой внутрь части первой или второй вспомогательной режущей кромки. Такое решение особенно эффективно в случае прорезания более узких канавок, т.е. применения укороченных основных режущих кромок, поскольку тогда передняя поверхность не имеет слишком изогнутую форму во фронтальной области. В противном случае это может создать сравнительно высокую нагрузку на переднюю поверхность.
[0038] Согласно дополнительному варианту доработки изобретения передняя поверхность конфигурируется в качестве сплошной поверхности свободной формы.
[0039] Преимущество данного варианта заключается в том, что стружка может беспрепятственно перемещаться через переднюю поверхность. Стружка не ударяется о прерывистые области подъема или заглубления, а мягко отталкивается от них. Это позволяет снижать нагрузку на режущую пластину.
[0040] Например, передняя поверхность может быть бикубической с кубической интерполяцией в поперечном и продольном направлениях. В таком случае передний угол может, например, изменяться относительно основной режущей кромки с квадратичной интерполяцией, причем передний угол, как было упомянуто выше, уменьшается квадратично от центра основной режущей кромки наружу к двум ее концам.
[0041] Теоретически передняя поверхность в виде поверхности свободной формы может создаваться посредством интерполяции более высокого уровня, чем квадратичная интерполяция.
[0042] Согласно дополнительному варианту доработки изобретения передняя поверхность зеркально симметрична зеркальной плоскости, проходящей через центр основной режущей кромки, и ориентирована перпендикулярно режущей кромке.
[0043] Такая конфигурация приводит к симметричной деформации стружки, которая позволяет сравнительно эффективно осуществлять отведение стружки.
[0044] Согласно дополнительному варианту доработки изобретения передняя плоскость непосредственно примыкает к основной режущей кромке, первой вспомогательной кромке, а также второй вспомогательной кромке.
[0045] Такая конфигурация позволяет в максимальной степени использовать переднюю поверхность в продольном и поперечном направлениях. При этом поверхность перехода может также располагаться между передней поверхностью и соответствующими режущими кромками (основной режущей кромкой, первой и второй вспомогательной режущей кромкой) таким образом, при котором передняя поверхность не всегда примыкает к соответствующим режущим кромкам.
[0046] Согласно дополнительному варианту доработки изобретения передняя поверхность выступает в верхней части по всей задней области относительно плоскости резания.
[0047] Другими словами, от поверхности перехода к прямолинейным частям вспомогательных режущих кромок до вогнутых внутрь частей вспомогательных режущих кромок передняя поверхность имеет поднятую конструкцию, выступающую относительной плоскости резания. Такая конструкция способствует сравнительно быстрой ломке стружки, что эффективно препятствует образованию стружки чрезмерно большой длины.
h
l
[0048] Желательно, чтобы стружколом передней поверхности выступал на высоту над плоскостью резания, и основная режущая кромка имела длину , где:
.
h
l
[0049] В связи с этим желательно, чтобы высота стружколома определялась в виде функции длины основной режущей кромки. В частности, желательно, чтобы имела место следующая закономерность:
.
[0050] Согласно дополнительному варианту доработки изобретения передняя поверхность характеризуется изогнутостью внутрь в любом продольном разрезе, перпендикулярном основной режущей кромке (т.е. во всех продольных разрезах, перпендикулярных основной режущей кромке).
[0051] Изогнутость передней поверхности может изменяться в зависимости от продольного разреза. Теоретически передняя поверхность имеет вогнутость внутрь в каждом из параллельных продольных разрезов, перпендикулярных основной режущей кромке. Таким образом, используется вся толщина или длина передней поверхности. Если передняя поверхность не характеризуется вогнутостью внутрь в каждом продольном разрезе, на некоторых участках передней поверхности стружка никоим образом не соприкасается с задними областями.
[0052] Согласно другому варианту доработки настоящего изобретения первая вогнутая внутрь часть имеет такую же или большую длину по сравнению с первой прямолинейной частью, а вторая вогнутая внутрь часть имеет такую же или большую длину по сравнению со второй прямолинейной частью.
[0053] Желательно, чтобы вышеуказанная задняя область передней поверхности, в которой размещается геометрический элемент для формирования стружки, имела большие размеры по сравнению с фронтальной областью передней поверхности. В связи с этим даже с учетом вышеуказанных соотношений высот стружколомов две вогнутые внутрь части вспомогательных режущих кромок и задняя область передней поверхности не всегда должны иметь чрезмерную изогнутость. Это дает возможность создавать относительную ровную и однородную конфигурацию стружки.
[0054] При этом понимается, что вышеуказанные особенности и те, которые поясняются в дальнейшем тексте, могут использоваться не только в конфигурации, приведенной в каждом случае, но также в других конфигурациях или сами по себе в рамках концепции настоящего изобретения.
[0055] Варианты исполнения изображены на чертежах и поясняются в нижеследующем описании. В нем представлены:
Фиг. 1 - вид в перспективе инструмента согласно первому варианту исполнения настоящего изобретения;
Фиг. 2 - вид в перспективе режущей пластины согласно варианту исполнения настоящего изобретения;
Фиг. 3 - вид в перспективе детального чертежа режущей пластины, представленного на Фиг. 2;
Фиг. 4 - боковой вид детального чертежа, представленного на Фиг. 3;
Фиг. 5 - вид сверху детального чертежа режущей пластины, представленного на Фиг. 3;
Фиг. 6 - вид сверху спереди детального чертежа режущей пластины, представленного на Фиг. 3;
Фиг. 7 - частично прозрачный вид сверху детального чертежа, представленного на Фиг. 3;
Фиг. 8 - распределение переднего угла или переднего угла режущей пластины согласно варианту исполнения настоящего изобретения;
Фиг. 9 - первый продольный разрез на детальном чертеже режущей пластины согласно концепции изобретения, представленном на Фиг. 3;
Фиг. 10 - второй продольный разрез на детальном чертеже режущей пластины согласно концепции изобретения, представленном на Фиг. 3;
Фиг. 11 - первое поперечное сечение на детальном чертеже режущей пластины согласно концепции изобретения, представленном на Фиг. 3;
Фиг. 12 - второе поперечное сечение на детальном чертеже режущей пластины согласно концепции изобретения, представленном на Фиг. 3.
[0056] На Фиг. 1 представлен вид в перспективе варианта исполнения инструмента согласно концепции изобретения. На ней изображен инструмент полностью в сборе с позиционным обозначением 100.
[0057] Инструмент 100 выполнен с возможностью применения в качестве токарного инструмента. В частности, он пригоден для прорезания и токарной резки. Инструмент 100 содержит режущую пластину 10 и держатель 12 для крепления инструмента. В данном случае режущая пластина 10 выполнена с возможностью разъемного соединения с держателем 12 для крепления инструмента. Кроме того, держатель 12 для крепления инструмента содержит приемник 14 режущей пластины для приема режущей пластины 10.
[0058] В данном варианте исполнения приемник 14 режущей пластины определяется верхней зажимной губкой 16 и противоположной нижней зажимной губкой 18. Режущая пластина 10 может быть зафиксирована между верхней зажимной губкой 16 и противоположной нижней зажимной губкой 18.
[0059] В настоящем варианте исполнения держатель 12 для крепления инструмента дополнительно содержит крепежный элемент 20, выполненный в виде винта. Данный винт 20 вкручивается в соответствующую резьбу в держателе 12. При затягивании винта 20 создается возможность приближения верхней зажимной губки 16 к нижней зажимной губке 18, закрепляя, таким образом, режущую пластину 10 в приемнике 14 режущей пластины.
[0060] Согласно варианту исполнения, представленному на Фиг. 1, в области приемника 14 режущей пластины также видны несколько выходных отверстий 22 для охлаждающего вещества. Через данные выходные отверстия 22 для охлаждающего вещества, охлаждающее вещество и смазка, направляемые через соответствующие каналы внутри держателя 12 для крепления инструмента, поступают в область обработки заготовки.
[0061] Необходимо отметить, что вариант исполнения, представленный на Фиг. 1, является только одним из множества возможных вариантов исполнения. В частности, конструкция и форма держателя 12 для крепления инструмента могут изменяться без ограничения. Вместо держателя12 для крепления инструмента лучеобразной формы, представленного на Фиг. 1, держатель для крепления инструмента теоретически может выполняться в виде режущего лезвия, например, показанного в DE 10 2017 103 520 A1. Допускается возможность применения других различных вариантов исполнения для держателя 12 для крепления инструмента. Тип зажима режущей пластины 10, представленный в настоящей заявке, также может быть реализован принципиально другим способом в рамках концепции настоящего изобретения. Например, винт 20 не обязательно должен использоваться в качестве крепежного элемента. Теоретически также допускается возможность применения других зажимных элементов режущей пластины 10 для ее крепления к держателю 12 для крепления инструмента. Аналогичным образом допускается возможность исполнения верхней и нижней зажимных губок 16, 18 в качестве самозажимных приспособлений, позволяя, таким образом, полностью отказаться от дополнительного зажимного элемента. Выходные отверстия 22 для охлаждающего вещества являются эффективным решением, но аналогичным образом не являются обязательным элементом. В альтернативном варианте исполнения выходные отверстия для охлаждающего вещества также выходят из держателя 12 для крепления инструмента в других местах. Все данные изменения/преобразования возможны в рамках концепции настоящего изобретения.
[0062] На Фиг. 2 представлен вид в перспективе варианта исполнения режущей пластины 10. Режущая пластина 10 выполняется в виде поворотной режущей пластины и, таким образом, содержит две поверхности 24, 24' режущих лезвий одинаковой конфигурации. В связи с этим режущая пластина 10 может применяться дважды. При первой возможности после износа поверхности 24 режущего лезвия режущая пластина 10 может быть отсоединена от держателя 12 для крепления инструмента, повернута на 180° и затем повторно присоединена к держателю 12 с возможностью вставки второй поверхности 24' режущего лезвия.
[0063] При этом режущая пластина 10 не обязательно должна иметь возможность такого симметричного исполнения как поворотная режущая пластина. Теоретически также достаточно предусмотреть только одну из двух поверхностей 24, 24' режущего лезвия. С другой стороны, также возможно наличие более двух поверхностей режущих лезвий, например, в варианте исполнения с тремя или более режущими пластинами. Находясь между двумя поверхностями 24, 24' режущих лезвий, режущая пластина 10 содержит зажимную часть 26 настоящего варианта исполнения. Данная зажимная часть 26, как правило, в сечении имеет призматическую форму. Данная часть предназначена для фиксации режущей пластины 10 в приемнике 14 режущей пластины. Для данной цели зажимная часть 26, как правило, содержит множество контактных поверхностей, примыкающих к соответствующим контактным поверхностям, предусмотренным в приемнике 14 режущей пластины держателя 12 для крепления инструмента.
[0064] На Фиг. 3-7 показан детальный чертеж поверхности 24 режущего лезвия режущей пластины 10 в различных проекциях (в перспективе, сбоку, сверху и спереди). Как следует из изображений на вышеуказанных фигурах, режущая пластина 10 содержит основную режущую кромку 28 и две вспомогательные режущие кромки 30, 32, проходящие поперек нее. В целях более четкого различия вспомогательные режущие кромки 30, 32 называются первая вспомогательная режущая кромка 30 и вторая вспомогательная режущая кромка 32.
[0065] Первый конец 34 основной режущей кромки 28 присоединен к первой вспомогательной режущей кромке 30 посредством первого закругления 38. Противоположный конец 36 основной режущей кромки 28 присоединен ко второй вспомогательной режущей кромке 32 посредством второго закругления 40. Вместо данных закруглений 38, 40 также теоретически допускается возможность применения фасок или сочетаний фасок и закруглений в качестве соединительных элементов между основной режущей кромкой 28 и вспомогательными режущими кромками 30, 32. Теоретически вспомогательные режущие кромки 30, 32 также могут быть присоединены напрямую к основной режущей кромке 28 таким образом, чтобы после этого в углах режущей пластины или поверхности 24 режущего лезвия фактически формировались острые углы.
[0066] Желательно, чтобы основная режущая кромка 28 принимала вид прямолинейной или неизогнутой кромки; с другой стороны, две вспомогательные режущие кромки 30, 32 по меньшей мере частично изогнуты. Каждая из двух вспомогательных режущих кромок 30, 32 содержит прямолинейную часть 42, 44 и вогнутую внутрь часть 46, 48. Прямолинейная часть 42 первой вспомогательной режущей кромки 30 в настоящей заявке называется первая прямолинейная часть 42. Прямолинейная часть 44 второй вспомогательной режущей кромки 32 в настоящей заявке называется вторая прямолинейная часть 44. Первая вогнутая внутрь часть 46 первой вспомогательной режущей кромки 30 в настоящей заявке называется первая вогнутая внутрь часть 46. Вогнутая внутрь часть 48 второй вспомогательной режущей кромки 32 в настоящей заявке называется вторая вогнутая внутрь часть 48.
l
[0067] Каждая из двух прямолинейных частей 42, 44 образует переднюю часть соответствующей вспомогательной режущей кромки 30, 32. Прямолинейные части 42, 44 выполнены с возможностью соединения к основной режущей кромке 28 посредством закруглений 38, 40 через соответствующие фаски или напрямую. Каждая из двух изогнутых частей 46, 48 образует заднюю область соответствующей вспомогательной режущей кромки 32. Желательно, чтобы вогнутые внутрь части 46, 48 напрямую примыкали к соответствующим прямолинейным частям 42, 44. Теоретически в качестве соответствующих переходных приспособлений между прямолинейными и изогнутыми частями 42, 46 или 44, 48 двух вспомогательных режущих кромок 30, 32 могут также присутствовать другие профильные элементы. При этом согласно предпочтительному варианту исполнения, представленному на Фиг. 3, каждая из прямолинейных частей 42, 44 напрямую и касательно соединяется с вогнутыми внутрь частями 46, 48. Как видно, например, на Фигурах 4 и 6, основная режущая кромка 28, первая прямолинейная часть 42 и вторая прямолинейная часть 44 размещаются в общей плоскости резания. Данная плоскость 50 резания проведена в виде штриховой линии на Фиг. 4 и 6 и отмечена позиционным обозначением 50. Желательно, чтобы закругления 38, 40 углов также пролегали в данной плоскости 50 резания. Желательно, чтобы величина двух закруглений 38, 40 не превышала 50% ширины основной режущей кромки 28 (измеряемой между первым и вторым концами 34, 36) или 25% общей ширины . В случае применения фасок вместо закруглений 38, 48 желательно, чтобы данные фаски располагались в плоскости 50 резания. Размещение основной режущей кромки 28 в общей плоскости 50 резания совместно с первой и второй прямолинейными частями 42, 44 имеет преимущество, в частности, в том, что оно обеспечивает продольную токарную обработку посредством вспомогательных режущих кромок 30, 32.
[0068] Желательно, чтобы вспомогательные режущие кромки 30, 32, а именно их прямолинейные части 42, 44, проходили не под прямым, а острым углом α (см. Фиг. 5) к основной режущей кромке 28. Измеряемая величина угла резки или зазора α предпочтительно находиться в диапазоне 70°-90°, более предпочтительно в диапазоне 80°-90°. В варианте исполнения, представленном в настоящей заявке, измеряемая величина угла α составляет 87°. При остром угле α исключается нежелательный контакт вспомогательных режущих кромок 30, 32 с боковыми поверхностями канавки, образуемыми на заготовке в процессе ее прорезания, например, на токарном станке. Благодаря острому углу α, промежуток d для вспомогательных режущих кромок между первой вогнутой внутрь частью 46 и второй вогнутой внутрь частью 48 уменьшается с удалением от основной режущей кромки 28. Необходимо отметить, в отличие от того, что изображено на Фиг. 5, две вогнутые внутрь части 46, 48 необязательно должны располагаться в общей плоскости с двумя прямолинейными частями 42, 44. В других вариантах исполнения вогнутые внутрь части 46, 48 на проекции сверху могут иметь профиль, сужающийся в большей степени к центру (в направлении пунктирной линии 62), или изогнутый профиль.
[0069] На верхней стороне режущая пластина 10 содержит переднюю поверхность 52 в виде поверхности режущего 24 лезвия. В процессе применения режущей пластины 10 снимаемая стружка перемещается через данную переднюю поверхность 52. Передняя поверхность 52 служит направляющей движения и образования стружки. Желательно, чтобы передняя поверхность 52 была выполнена в виде сплошной поверхности свободной формы. В настоящем варианте исполнения передняя поверхность 52 напрямую примыкает к основной режущей кромке 28, а также двум вспомогательным режущим кромкам 30, 32. Однако данная конфигурация не является обязательной. Переходные поверхности более малого размера могут располагаться между передней поверхностью 52 и соответствующими режущими кромками 28, 30, 32; при этом данные переходные поверхности не выполняют непосредственную роль передних поверхностей. Однако для использования всей ширины и длины режущей поверхности 24 желательно, чтобы передняя поверхность 52 напрямую примыкала к режущим кромкам 28, 30, 32.
[0070] Передняя поверхность 52 может быть разделена на фронтальную область 54 и заднюю область 56. Желательно, чтобы обе области 54, 56 соединялись друг с другом напрямую и без разрывов. Фронтальная область 54 передней поверхности 52 граничит с боков с двумя прямолинейными частями 42, 44 вспомогательных режущих кромок 30, 32. Задняя область передней поверхности 52 граничит с боков с двумя вогнутыми внутрь частями 46, 48 вспомогательных режущих кромок 30, 32. Соответственно, задняя поверхность 56 имеет больший зазор от основной режущей кромки 28, чем фронтальная область 54, которая напрямую примыкает к основной режущей кромке 28.
[0071] Конструкция со сложной конфигурацией передней поверхности 52 графически условно показана на Фиг. 3 посредством нескольких вспомогательных линий 58. При этом понимается, что данные вспомогательные линии 58 в реальности отсутствуют.
[0072] Во фронтальной области 54 передняя поверхность 52 имеет заглубление книзу в направлении плоскости 50 резания. Передняя поверхность 52 образует желобообразное заглубление во фронтальной области 54. Это видно, например, на Фиг. 7. Во фронтальной области 54 передняя поверхность 52 содержит нижнюю точку в каждом сечении, проходящем параллельно основной режущей кромке 28 и равноудаленном от первой и второй прямолинейных частей 42, 44 первой и второй вспомогательными режущими кромками 30, 32, соответственно. Типовое поперечное сечение данного типа (параллельное основной режущей кромке 28) представлено на Фиг. 11. При этом понимается, что нижняя точка, отмеченная на данной Фигуре под позиционным обозначением 64, является фактической геометрической нижней точкой, имеющей максимальное удаление от плоскости 50 резания по сравнению со всеми остальными точками на передней поверхности 52 в данном поперечном сечении.
[0073] Желательно, чтобы в задней области 56 передняя поверхность 52 имела поднятую конструкцию, выступающую в верхней части над плоскостью 50 резания. В данной задней области 56 передняя поверхность 52 содержит геометрический элемент для формирования стружки, который имеет по меньшей мере две области поднятия 66 и находящееся между ними заглубление 68. Данная конфигурация также графически условно показана на Фиг. 7 посредством вспомогательных линий. В частности, в любом поперечном сечении задней области 56, проходящем параллельно основной режущей кромке 28, передняя поверхность 52 содержит две верхние точки 70 и лежащую между ними нижнюю точку 72. Причем нижняя точка 72 аналогично нижней точке 64 во фронтальной области 54 равноудалена от двух вспомогательных режущих кромок 30, 32. Такое типовое поперечное сечение передней поверхности 52, проходящее через ее заднюю область 56, представлено на Фиг. 12.
[0074] Области поднятия 66 являются направляющими стружки в боковой плоскости. Как видно, в частности, на Фиг. 3 и 7 кривизна областей поднятия 66 увеличивается с удалением от основной режущей кромки 28 для повышения эффективности данной боковой направляющей. Желательно, чтобы верхние точки 70 находились на соответствующем удалении от вогнутых внутрь частей 46, 48 вспомогательных режущих кромок 30, 32 таким образом, чтобы задняя область 56 передней поверхности 52 снова выходила наружу с продольным наклоном, т.е. в направлении вогнутых внутрь частей 46, 48, начиная от верхних точек 70. Данная конфигурация позволяет придавать волнообразную форму каждому (дополнительному) поперечному сечению (в задней области 56).
[0075] В продольных перпендикулярно ориентированных разрезах (разрезах, перпендикулярных к основной режущей кромке 28) желательно, чтобы передняя поверхность 52 была вогнута внутрь, как во фронтальной области, так и в задней области 56. Точнее говоря, линия пересечения с передней поверхностью 52, приводящая к образованию данных продольных разрезов, вгибается внутрь в каждом из данных продольных разрезов, проходящих параллельно друг другу. Два примера данных продольных разрезов представлены на Фиг. 9 и 10.
[0076] Желательно, чтобы передняя поверхность 52 была зеркально симметрична зеркальной плоскости, проходящей через центр 60 основной режущей кромки 28, и ориентирована перпендикулярно режущей кромке 28. Данная зеркальная плоскость показана на Фиг. 5 в виде пунктирной линии и отмечена позиционным обозначением 62. Центр 60 основной режущей кромки 28 является точкой, равноудаленной как от первого конца 34, так и от второго конца 36 основной режущей кромки 28.
[0077] Согласно концепции настоящего изобретения еще одной особенностью режущей пластины 10 является определенная конфигурация переднего угла относительно режущих кромок 28, 30 и 32. Желательно, чтобы передний угол γ, образованный между передней поверхностью 52 и плоскостью 50 резания относительно режущих кромок 28, 30, 32, соответственно, изменялся относительно режущих кромок 28, 30, 32.
[0078] Желательно, чтобы величина переднего угла γ1 в центре 60 основной режущей кромки 28 превышала величину переднего угла γ2 в области первого и/или второго конца 34, 36 основной режущей кромки 28. В частности, желательно, чтобы передний угол γ равномерно уменьшался относительно основной режущей кромки 28, начиная от центра 60 наружу, т.е. в направлении двух концов 34, 36. В частности, желательно, чтобы передний угол относительно основной режущей кромки 28 уменьшался строго равномерно изнутри наружу.
[0079] В настоящем варианте исполнения величина переднего угла γ уменьшается квадратично в обоих направлениях, начиная от центра 60 основной режущей кромки 28. Данная особенность видна, например, на схеме Фиг. 8, на которой показано распределение переднего угла или величины переднего угла относительно основной и вспомогательных режущих кромок 28, 30, 32. На Фиг. 8 горизонтальная ось x указывает в каждом случае положение относительно центра 60 основной режущей кромки с отрицательными координатами слева от центра 60 и положительными координатами справа от центра 60, соответственно. Величина переднего угла γ в каждом случае указывается на вертикальной оси y. Кривой 74 обозначается угловое распределение переднего угла относительно основной режущей кромки 28. Кривыми 76 и 78 соответственно обозначается угловое распределение переднего угла относительно вспомогательных режущих кромок 30, 32. Соответственно, передний угол также изменяется относительно двух вспомогательных режущих кромок 30, 32 таким образом, при котором передний угол (называемый передний угол γ' вспомогательной режущей кромки относительно вспомогательных режущих кромок 30, 32) равномерно уменьшается относительно соответствующих вспомогательных режущих кромок 30, 32 с удалением от основной режущей кромки 28. На примере, показанном на Фиг. 8, уменьшение величины переднего угла γ' вспомогательной режущей кромки происходит строго равномерно и линейно.
1
1
2
[0080] Однако при этом понимается, что угловое распределение переднего угла вдоль режущих кромок 28, 30, 32, представленное на Фиг. 8, отражает один из многих вероятных сценариев. Например, передний угол γ'вспомогательной режущей кромки может быть постоянным на всем протяжении прямолинейных частей 42, 44 и уменьшаться только в области изогнутых частей 46, 48. Однако как показано на Фиг. 8, передний угол γ'вспомогательной режущей кромки может также уменьшаться строго равномерно относительно прямолинейных частей 42, 40 вспомогательных режущих кромок 30, 32. При этом теоретически желательно, чтобы величина переднего угла γ'вспомогательной режущей кромки в области прямолинейных частей 42, 44 превышала величину переднего угла γ'вспомогательной режущей кромки в области вогнутых внутрь частей 46, 48.
[0081] Кроме того, характер углового распределения переднего угла вдоль основной режущей кромки 28 обусловлен следующими граничными условиями:
.
3
1
[0082] Желательно, чтобы величина переднего угла γ'в области закруглений 38, 40 была не меньше величины переднего угла γ'i вспомогательной режущей кромки вобласти прямолинейных частей 42, 44 вспомогательных режущих кромок 30, 32.
l
l.
[0083] Желательно, чтобы длина прямолинейных частей 42, 44 составляла не менее 50% от общей длины вспомогательных режущих кромок 30, 32. Точка, в которой первая прямолинейная часть 42 первой вспомогательной режущей кромки 30 переходит в первую вогнутую внутрь часть 46 вспомогательной режущей кромки 30, отмечена позиционным обозначением 80 на Фиг. 4. Соответствующая точка, в которой вторая прямолинейная часть 44 второй вспомогательной режущей кромки 32 переходит во вторую вогнутую внутрь часть 48 вспомогательной режущей кромки 32, отмечена позиционным обозначением 82 на Фиг. 3. Желательно, чтобы данные переходные точки 80, 82 были равноудалены от основной режущей кромки 28. Желательно, чтобы к длине a применялась следующая формула: 0.1  ≤ a ≤ 1 Кроме того желательно, чтобы к длине a применялась следующая формула: r ≤ a ≤ 10 r, где r - величина радиусов закруглений 38, 40.
h
h
l
[0084] Геометрический элемент для формирования стружки передней поверхности 52 выступает от задней области 56 на высоту выше плоскости 50 резания, где к высоте  применяется следующая формула: , где обозначает длину или ширину основной режущей кромки 28, включая закругления 38, 40 (см. Фиг. 6).
[0085] На Фиг. 4 и 6 также показаны фронтальный и боковой углы зазора режущей пластины 10. Желательно, чтобы величина фронтального угла зазора α1, образующегося у передней поверхности 84 режущей пластины 10, оставалась постоянной относительно основной режущей кромки 28. Желательно, чтобы для данного фронтального угла зазора α1 имела место следующая закономерность: 4° ≤ α1 ≤ 10°, а также в частности, желательно, чтобы имела место следующая закономерность: 5° ≤ α1 ≤ 8°. Также желательно, чтобы величины боковых углов зазора α2, образующихся у боковых поверхностей 86, 88 режущей пластины 10, оставались постоянными относительно всей длины вспомогательных режущих кромок 30, 32.  Желательно, чтобы на боковые углы зазора α2 распространялась следующая закономерность: 4° ≤ α2 ≤ 10°, а также в частности, желательно, чтобы имела место следующая закономерность: 5° ≤ α2 ≤ 8°.
[0086] Геометрическая форма поверхности режущего лезвия режущей пластины, рассмотренная выше и представленная на фигурах, обеспечивает возможность образования стружки идеальных параметров и формы, которые, в частности, соответствуют требованиям для прорезания и токарной резки пластичных материалов. Согласно концепции изобретения режущая пластина, в частности, преимущественно предназначена для обработки с прорезанием и токарной резки материалов, выполненных из титана и титановых сплавов.
[0087] Необходимо отметить, что настоящее изобретение не ограничивается конструкционными решениями режущей пластины, представленными на чертежах. Конструкция передней поверхности, основной режущей кромки и вспомогательных режущих кромок, определенная в формуле изобретения, может теоретически применяться для других типов режущих пластин, например, также режущих пластин с одним, тремя или более лезвиями.