ЗАЖИМНОЙ МЕХАНИЗМ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА И СПОСОБ ЕГО СБОРКИ
CUTTING TOOL CLAMP AND METHOD OF ITS ASSEMBLY

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к режущим инструментам, и в частности к зажимным механизмам режущих инструментов, предназначенным для зажатия одного элемента с другим.
Уровень техники
В патенте США 6394465 описано зажимное устройство инструмента, которое включает зажимной элемент, имеющий установочный канал, образованный соединением части канала для доступа и захватывающей части канала. Вставляемый элемент, имеющий цилиндрическую хвостовую часть с диаметром, меньшим чем диаметр канала для доступа, выполнен с возможностью введения в канал для доступа. Диаметр хвостовой части несколько больше диаметра захватывающей части канала. Когда зажимной механизм перемещается в зажатое положение, вставляемый элемент с усилием вводят в захватывающую часть канала под воздействием внешнего усилия, приложенного к хвостовой части опорной втулкой или зажимным винтом. Прочный захват хвостовой части в захватывающей части канала обеспечивается внешним усилием. Внешнее усилие гарантирует, что хвостовая часть остается прижатой к захватывающей части канала во время работы режущего инструмента. Без дополнительного внешнего усилия зажимной механизм по патенту '465 не может выполнять своих функций, поскольку любое внешнее усилие, приложенное к зажатой хвостовой части в направлении, поперечном относительно продольного направления хвостовой части, может вытянуть хвостовую часть из захватывающей части канала.
При способе зажима, при котором зажимной винт используется для продвижения с усилием хвостовой части в захватывающую часть канала, стенка, в которую ввинчен винт, должна иметь минимальную толщину для того, чтобы резьба действовала надлежащим образом.
Задачей настоящего изобретения является создание нового и усовершенствованного зажимного механизма режущего инструмента, в котором прочный зажим между хвостовой частью и захватывающей частью канала поддерживается без необходимости в отдельном элементе, таком как винт, для приложения внешнего усилия.
Раскрытие изобретения
Согласно настоящему изобретению предлагается зажимной механизм режущего инструмента между первым элементом и вторым элементом. Первый элемент содержит переднюю часть на переднем конце первого элемента и охватываемую часть, продолжающуюся назад от передней части. Охватываемая часть содержит цилиндрический стержень с диаметром D3 стержня. Стержень содержит периферийную поверхность стержня. Второй элемент содержит:
охватывающую часть на переднем конце второго элемента, причем охватывающая часть содержит переднюю поверхность и зажимную полость, открывающуюся наружу к передней поверхности и образованную соединением отверстия для доступа и захватывающего канала. Зажимная полость содержит внутреннее соединительное углубление, содержащее ведущую поверхность, и
заднюю часть, продолжающуюся назад от охватывающей части.
Захватывающий канал, имеющий круглое поперечное сечение с диаметром D2 захватывающего отверстия на виде с торца на охватывающую часть, при этом захватывающий канал содержит захватывающую поверхность с углом дуги, превышающим 180°. Отверстие для доступа содержит отверстие для доступа к зубцу и канал для доступа, имеющий круглое поперечное сечение с диаметром D1 канала для доступа на виде с торца на второй элемент, при этом D1>D3>D2. Отверстие для доступа к зубцу образовано на передней поверхности и продолжается назад. Канал для доступа и захватывающий канал имеют соответствующие продольные оси, разнесенные по меньше мере вдоль их части.
При этом охватываемая часть дополнительно содержит соединительный зубец, выступающий от периферийной поверхности стержня для приема в отверстие для доступа к зубцу и в соединительное углубление, а соединительный зубец содержит ведомую поверхность для зацепления с ведущей поверхностью.
Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения ведомая поверхность соединительного зубца поднимается от периферийной поверхности стержня в направлении к задней поверхности стержня.
Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения ведомая поверхность соединительного зубца поднимается в направлении по часовой стрелке на виде с торца на стержень.
Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения канал для доступа пересекает захватывающий канал по двум линиям пересечения.
Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения захватывающая поверхность продолжается продольно на такое же расстояние, что и захватывающий канал.
Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения угол α равен 181°.
Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения в разжатом положении соединительный зубец расположен в отверстии для доступа к зубцу.
Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения в зажатом положении ведомая поверхность соединительного зубца находится в зацеплении с ведущей поверхностью соединительного углубления.
Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения в зажатом положении захватывающая поверхность захватывающего канала находится в зацеплении с периферийной поверхностью стержня вдоль области с углом дуги, составляющим по меньшей мере 180°.
Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения в зажатом положении задняя поверхность передней части находится в зацеплении с передней поверхностью охватывающей части.
Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения продольные оси канала для доступа и захватывающего канала параллельны.
Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения продольные оси канала для доступа и захватывающего канала разнесены на расстояние L.
Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения захватывающий канал сужается к передней поверхности.
Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения ведущая поверхность соединительного углубления имеет форму усеченного конуса.
Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения захватывающий канал имеет цилиндрическую форму.
Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения канал для доступа имеет цилиндрическую форму.
Согласно настоящему изобретению предлагается способ сборки зажимного механизма режущего инструмента, включающий этапы:
а) введения стержня в отверстие для доступа до совмещения соединительного зубца с соединительным углублением в аксиальном направлении; и
b) поворота первого элемента по часовой стрелке относительно второго элемента на виде с торца на переднюю часть до тех пор, пока стержень полностью не переместится из отверстия для доступа в захватывающий канал и периферийная поверхность стержня не упрется полностью в захватывающую поверхность, с ведомой поверхностью соединительного зубца в полном зацеплении с ведущей поверхностью соединительного углубления.
Первым элементом может быть режущая головка. Вторым элементом может быть хвостовик инструмента. Вместе режущая головка и хвостовик инструмента могут образовать режущий инструмент.
Краткое описание чертежей
Для лучшего понимания настоящего изобретения и для того, чтобы показать как оно может быть осуществлено на практике, далее будет сделана ссылка на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 представляет собой вид в изометрии с пространственным разнесением элементов зажимного механизма режущего инструмента с первым и вторым элементами согласно вариантам осуществления настоящего изобретения;
фиг.2 представляет собой вид в изометрии первого элемента;
фиг.3 представляет собой вид с торца на первый элемент;
фиг.4 представляет собой вид в изометрии второго элемента;
фиг.5 представляет собой вид с торца на второй элемент;
фиг.6 представляет собой вид сбоку зажимного механизма режущего инструмента в сборе в разжатом положении;
фиг.7 представляет собой поперечный разрез, выполненный по линии VII-VII на фиг.6;
фиг.8 представляет собой вид сбоку зажимного механизма режущего инструмента в сборе в зажатом положении;
фиг.9 представляет собой поперечный разрез, выполненный по линии IX-IX на фиг.6;
фиг.10 представляет собой вид сбоку варианта осуществления второго элемента; и
фиг.11 представляет собой вид с торца согласно варианту осуществления на второй элемент.
Следует понимать, что для простоты и ясности иллюстрации элементы, изображенные на чертежах, не обязательно должны быть выполнены точно или в масштабе. Например, размеры некоторых элементов могут быть сильно увеличены относительно других элементов для ясности, или несколько физических элементов могут быть включены в один функциональный блок или элемент. Кроме того, при рассмотрении соответствующие ссылочные позиции могут повторяться на чертежах для обозначения соответствующих или подобных элементов.
Подробное описание изобретения
В нижеприведенном описании будут описаны различные особенности настоящего изобретения. Для разъяснения приведены определенные конфигурации и детали, предназначенные для обеспечения полного понимания настоящего изобретения. Тем не менее, для специалиста в данной области техники также будет очевидно, что настоящее изобретение может быть реализовано на практике без отдельных деталей, представленных в данном описании. Кроме того, хорошо известные элементы могут быть опущены или упрощены, чтобы не затруднять понимание настоящего изобретения.
На фиг.1-5 показан зажимной механизм 10 режущего инструмента между первым элементом 12 и вторым элементов 14 согласно вариантам осуществления настоящего изобретения. Первый элемент 12 может, например, быть режущей головкой 12, имеющей направление вращения и снабженной одним или больше режущими пластинами, лезвиями и т.д. (не показаны) на ее переднем конце 27. В то же время второй элемент 16 может, например, быть хвостовиком 16 инструмента, имеющим направление вращения и выполненным с возможностью приведения во вращение режущей головки 12 в указанном направлении вращения, причем режущая головка 12 и хвостовик 14 совместно образуют режущий инструмент.
Первый элемент 12 имеет переднюю часть 16, расположенную на переднем конце, и охватываемую часть 18, продолжающуюся назад от передней части 16. Охватываемая часть 18 включает цилиндрический стержень 20 с диаметром D3 стержня и продольной осью А3 стержня. Стержень 20 имеет периферийную поверхность 22 стержня, продолжающуюся между задней поверхностью 24 передней части 16 и задней поверхностью 26 стержня. Согласно некоторым вариантам осуществления задняя поверхность 24 и задняя поверхность 26 стержня обращены назад. Согласно некоторым вариантам осуществления задняя поверхность 24 и задняя поверхность 26 стержня ориентированы перпендикулярно оси А3 стержня.
Охватываемая часть 18 также включает соединительный зубец 28, выступающий от периферийной поверхности 22 стержня. Соединительный зубец 28 включает противоположные переднюю и заднюю поверхности (30, 32) зубца, противоположные боковые поверхности 34 зубца, периферийную поверхность 36 зубца и ведомую поверхность 38. Согласно некоторым вариантам осуществления ведомая поверхность 38 продолжается между передней поверхностью 30 зубца, периферийной поверхностью 36 зубца и боковыми поверхностями 34 зубца. Согласно некоторым вариантам осуществления ведомая поверхность 38 поднимается от периферийной поверхности 22 стержня в направлении к задней поверхности 26 стержня (см. фиг.2). Согласно некоторым вариантам осуществления ведомая поверхность 38 поднимается в направлении по часовой стрелке на виде с торца на стержень 20 (см. фиг.1), образуя нижнюю и верхнюю части (40, 42) зубца. Так, в некоторых вариантах осуществления ведомая поверхность 38 продолжается под наклоном наружу в обратном аксиальном направлении вдоль оси А3 стержня и продолжается под наклоном наружу в окружном направлении вращения первого элемента 12.
Со ссылкой на фиг.4 и 5 показан второй элемент 14. Второй элемент 14 включает охватывающую часть 44 на переднем конце и заднюю часть 46, продолжающуюся назад от охватывающей части 44. Охватывающая часть 44 включает обращенную вперед переднюю поверхность 48 на переднем конце и продольную зажимную полость 50, продолжающуюся назад и открывающуюся наружу к передней поверхности 48. Зажимная полость 50 образована соединением отверстия 52 для доступа и захватывающего канала 54 и включает заднюю поверхность 56 зажимной полости. Захватывающий канал 54 имеет продольную ось А2 захватывающего канала и круглое поперечное сечение с диаметром D2 зажимного канала, выполненное перпендикулярно оси А2 захватывающего канала. Отверстие 52 для доступа пересекается захватывающим каналом 54 по двум линиям 58 пересечения, образуя захватывающую поверхность 60, имеющую на своей длине угол α дуги, превышающий 180°. Угол α дуги предпочтительно выбирают равным 181°.
Согласно некоторым вариантам осуществления захватывающая поверхность 60 выполнена полуцилиндрической. Согласно некоторым вариантам осуществления захватывающая поверхность 60 проходит продольно на то же расстояние, что и захватывающий канал 54. Отверстие 52 для доступа включает канал 62 для доступа с осью А1 канала для доступа, при этом канал 62 для доступа имеет круглое поперечное сечение с диаметром D1 канала для доступа, выполненное перпендикулярно оси А1 канала для доступа. При любом поперечном сечении, выполненном перпендикулярно любой из осей А1, А2 и А3, диаметр D1 канала для доступа в канале 62 для доступа превышает диаметр D3 стержня 20, который больше диаметра D2 захватывающего канала в захватывающем канале 54 (D1>D3>D2).
Отверстие 52 для доступа дополнительно включает отверстие 64 для доступа к зубцу, образованное в передней поверхности 48 для приема соединительного зубца 28 первого элемента 12. Согласно некоторым вариантам осуществления отверстие 64 для доступа к зубцу продолжается между передней поверхностью 48 и задней поверхностью 56 зажимной полости. Ось А1 канала для доступа и ось А2 захватывающего канала параллельны и разнесены на расстояние L (см. фиг.7).
Зажимная полость 50 также включает продолжающееся по окружности внутреннее соединительное углубление 66, расположенное аксиально между задней поверхностью 56 зажимной полости и передней поверхностью 48. Соединительное углубление 66 имеет круглое поперечное сечение на виде с торца на охватывающую часть 44. Соединительное углубление 66 выполнено соосным с осью А2 захватывающего канала и включает ведущую поверхность 68, выполненную для взаимодействия с ведомой поверхностью 38 соединительного зубца 28. Согласно некоторым вариантам осуществления ведущая поверхность 68 имеет правильную форму усеченного конуса, выполненную с возможностью приема формы ведомой поверхности 38 соединительного зубца 28 и опирания на нее. При сборке зажимного механизма 10 режущего инструмента ведущая поверхность 68 выполнена с размерами, позволяющими достичь нижней части зубца 40 ведомой поверхности 38 и не допустить доступа к более высокой части зубца 42 ведомой поверхности 38.
На фиг.6 и 7 показаны зажимной механизм 10 режущего инструмента и первый элемент 12 в разжатом положении. В этом положении охватываемая часть 18 расположена в зажимной полости 50, стержень 20 расположен в канале 62 для доступа, а соединительный зубец 28 - в отверстии 64 для доступа к зубцу. Продольная ось А3 стержня 20, по существу, выровнена с продольной осью А1 канала для доступа 62, первый элемент 12 может немного свободно перемещаться в отверстии 52 для доступа в аксиальном направлении относительно второго элемента и захватывающая поверхность 60 захватывающего канала 54 не упирается в периферийную поверхность стержня 22. Охватываемая часть 18 первого элемента 12 вводится в зажимную полость 59 до тех пор, пока соединительный зубец 28 не совместится с соединительным углублением 66 в аксиальном направлении.
На фиг.8 и 9 показаны зажимной механизм 10 режущего инструмента и первый элемент 12 в зажатом положении. Стержень 20 расположен в захватывающем канале 54 и захватывающая поверхность 60 захватывающего канала 54 упирается в периферийную поверхность 22 стержня. Продольная ось А3 стержня 20 совпадает с осью А2 захватывающего канала (см. фиг.9). В этом положении соединительный зубец 28 располагается в соединительном углублении 66 и ведущая поверхность 68 соединительного углубления 66 упирается в ведомую поверхность 38 соединительного зубца 28 так, что ведущая поверхность 68 находится в приводном зацеплении с ведомой поверхностью 38. Кроме того, согласно некоторым вариантам осуществления задняя поверхность 24 может упираться в переднюю поверхность 48.
Перемещение зажимного механизма 10 режущего инструмента или первого элемента 12 из разжатого положения в зажатое положение осуществляется поворотом первого элемента 12 относительно второго элемента 14 по часовой стрелке, на виде с торца на переднюю часть 16 первого элемента 12. Поворот возможен только по часовой стрелке, поскольку, как упоминалось выше, верхняя часть зубца 42 ведомой поверхности 38 не может проходить через соединительное углубление 66. При продолжении поворота соединительный зубец 28 перемещается из отверстия 64 для доступа к зубцу к соединительному углублению 66 до тех пор, пока в определенный момент ведомая поверхность 38 не начнет упираться в ведущую поверхность 68. Поскольку диаметр D3 стержня 20 больше диаметра D2 захватывающего канала 54 (D3>D2), стержень 20 необходимо с усилием вдавить в захватывающий канал 54. Как показано выше, ведомая поверхность 38 поднимается в направлении по часовой стрелке на виде с торца на стержень 20. Поэтому когда ведомая поверхность 38 начинает упираться в соединительное углубление 66, нормальное усилие N создается в общем направлении к захватывающей поверхности 60 (см. фиг.9). Усилие N, которое нарастает при дальнейшем повороте первого элемента 12, толкает стержень 20 через две линии 58 пересечения и в захватывающий канал 54 при небольшом расширении захватывающего канала 54. Следует отметить, что согласно некоторым вариантам осуществления захватывающий канал 54 выполнен с такими допусками, которые допускают расширение захватывающего канала 54.
Согласно некоторым вариантам осуществления зажимная полость 50 образуется соединением отверстия 52 для доступа и захватывающего канала 254, который сужается к передней поверхности 48, содействуя расширению захватывающего канала 254 (см. фиг.10) вблизи задней поверхности 56 зажимной полости.
Согласно некоторым вариантам осуществления в поперечном разрезе, выполненном на виде с торца на охватывающую часть, захватывающая поверхность 60 является непрерывной (см. фиг.1, 5-9), а согласно некоторым вариантам осуществления захватывающая поверхность 160 не является непрерывной и включает продольные выемки 161 (см. фиг.11).
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, при которых ведущая поверхность 68 имеет правильную форму усеченного конуса, усилие N также имеет составляющую, направленную назад, в направлении от передней поверхности 48. Это обеспечивает плотный упор между передней поверхностью 48 и задней поверхностью 24, обеспечивая аксиальную фиксацию между первым элементом 12 и вторым элементом 14. Согласно некоторым вариантам осуществления, вхождение в захватывающий канал и выход из него могут подтверждаться слышимым щелчком при прохождении стержня 20 через пересекающиеся линии 58 между каналами (62, 54) для доступа и захвата.
Хотя настоящее изобретение описано со ссылкой на один или более конкретных вариантов осуществления, описание должно восприниматься в целом как поясняющее и не должно толковаться как ограничивающее изобретение показанными вариантами осуществления. Для специалистов в данной области техники могут быть очевидными различные модификации, хотя специально не показанные в данном документе, но находящиеся в пределах объема изобретения.