ТАНГЕНЦИАЛЬНАЯ РЕЖУЩАЯ ПЛАСТИНА
TANGENTIAL CUTTING PLATE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к тангенциальным режущим пластинам.
Уровень техники
Тангенциальные режущие пластины часто используются с фрезами, такими как прорезные фрезы или удлиненные концевые фрезы. Примеры таких режущих пластин раскрыты в патенте США 3416209, патенте США 3490117, патенте США 3701187 и патенте США 4790693.
В патенте США 6238146 описана усовершенствованная тангенциальная режущая пластина. Режущая пластина содержит корпус с рабочей фронтальной поверхностью, соединенной с верхней и нижней главными режущими кромками. Каждая из главных режущих кромок соединена через угловые кромки с боковыми вспомогательными режущими кромками. Главные режущие кромки, боковые вспомогательные режущие кромки и угловые кромки содержат переднюю поверхность, соединенную с ними на фронтальной поверхности режущей пластины.
Каждая из двух главных режущих кромок режущей пластины, описанной в патенте США 6238146, содержит режущие кромки с двумя боковыми элементами, образующие четыре правые режущие кромки и четыре левые режущие кромки. Однако только режущая кромка с одним боковым элементом данной главной режущей кромки может использоваться за раз в качестве режущей кромки для обработки на станке выступа под углом 90°. Если бы режущая кромка согласно патенту США 6238146 использовала всю длину главной режущей кромки для обработки на станке удлиненного выступа, т.е. используя режущие кромки с двумя соседними боковыми элементами, результатом не будет прямолинейный выступ под углом 90°.
Задачей настоящего изобретения является создание новой тангенциальной режущей пластины, которая в значительной степени уменьшает или устраняет вышеупомянутые недостатки.
Другой задачей настоящего изобретения является создание новой тангенциальной режущей пластины, которая может использоваться для обработки на станке удлиненных выступов под углом 90°.
Еще одной задачей настоящего изобретения является создание новой тангенциальной режущей пластины, которая может использоваться на всю длину ее главной режущей кромки.
Раскрытие изобретения
В соответствии с настоящим изобретением предложена режущая пластина, содержащая фронтальную поверхность, проходящую между верхней поверхностью, нижней поверхностью и двумя боковыми поверхностями, которые проходят между верхней поверхностью и нижней поверхностью, верхняя поверхность соединяется с каждой из боковых поверхностей через угловую поверхность на каждой стороне верхней поверхности;
главная режущая кромка, соединенная с верхней поверхностью, образована на пересечении фронтальной поверхности с верхней поверхностью, вспомогательные режущие кромки образованы на пересечении фронтальной поверхности с каждой из боковых поверхностей, а угловые режущие кромки образованы на пересечении фронтальной поверхности с каждой из угловых поверхностей;
главная режущая кромка, вспомогательные режущие кромки и угловые режущие кромки содержат переднюю поверхность, соединенную с ними на фронтальной поверхности;
при этом передний участок верхней поверхности проходит назад от главной режущей кромки и вверх к центральному участку верхней поверхности, если смотреть сбоку режущей пластины, а
главная режущая кромка изогнута и наклонена вниз к каждой из вспомогательных режущих кромок, если смотреть спереди режущей пластины.
Обычно главная режущая кромка наклонена внутрь и назад от угловых режущих кромок, если смотреть сверху режущей пластины, и вся длина главной режущей кромки проходит по цилиндрической поверхности.
При необходимости фронтальная поверхность имеет зеркальную симметрию относительно первой плоскости симметрии, которая расположена посередине между верхней и нижней поверхностями, а передняя поверхность проходит вдоль всей периферии фронтальной поверхности.
Кроме того, при необходимости режущая пластина имеет зеркальную симметрию относительно второй плоскости симметрии, которая перпендикулярна центральному участку верхней поверхности и боковым поверхностям, причем вторая плоскость симметрии расположена посередине между фронтальной поверхностью и задней поверхностью.
Обычно режущая пластина дополнительно содержит сквозное отверстие, которое проходит между верхней поверхностью и нижней поверхностью.
В некоторых вариантах осуществления главная режущая кромка непрерывно изогнута, если смотреть сверху режущей пластины.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления главная режущая кромка содержит две боковые части режущей кромки, которые наклонены внутрь и назад от угловых режущих кромок, и центральную часть режущей кромки между двумя боковыми частями режущей кромки, если смотреть сверху режущей пластины.
При необходимости режущая пластина дополнительно содержит заднюю поверхность на одной из боковых поверхностей, причем задняя поверхность соединена с одной из вспомогательных режущих кромок на первой кромке задней поверхности и боковой поверхностью на второй кромке задней поверхности.
Кроме того, при необходимости режущая пластина имеет симметрию вращения относительно оси симметрии, которая расположена посередине между центральным участком верхней и нижней поверхностей, параллельна центральному участку верхней и нижней поверхностей и параллельна боковым поверхностям.
Обычно передний участок верхней поверхности проходит вверх к центральному участку верхней поверхности под верхним плоским углом, если смотреть сбоку режущей пластины, причем верхний плоский угол составляет от 1° до 15°.
В соответствии с конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения верхний плоский угол составляет около 7°.
При необходимости режущая пластина содержит первую направляющую фаску, которая проходит от главной режущей кромки к нижней поверхности, причем первая направляющая фаска наклонена под углом первой направляющей фаски относительно второй плоскости симметрии, которая перпендикулярна центральному участку верхней поверхности и боковым поверхностям, а угол первой направляющей фаски составляет от -10° до 20°, если смотреть в разрезе сбоку главной режущей кромки, и измеряется вверх от главной режущей кромки.
В соответствии с конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения угол первой направляющей фаски составляет около 10°.
Обычно режущая пластина содержит вторую направляющую фаску, которая проходит от первой направляющей фаски к нижней поверхности, причем вторая направляющая фаска наклонена под углом второй направляющей фаски относительно второй плоскости симметрии, а угол второй направляющей фаски составляет от -10° до 25°, если смотреть в разрезе сбоку главной режущей кромки, и измеряется вниз от главной режущей кромки.
В соответствии с конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения угол второй направляющей фаски составляет около 5°.
Обычно передняя поверхность проходит от второй направляющей фаски к нижней поверхности, причем передняя поверхность наклонена под передним углом относительно второй плоскости симметрии, а передний угол составляет от 0° до 60°, если смотреть в разрезе сбоку главной режущей кромки, и измеряется вверх от главной режущей кромки.
В соответствии с конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения передний угол составляет около 44°.
При необходимости главная режущая кромка изогнута и образована из нескольких дугообразных частей, каждая из которых имеет разный радиус, причем радиусы нескольких дугообразных частей изменяются от 5 мм до бесконечности, если смотреть спереди режущей пластины.
Обычно задняя поверхность наклонена под радиальным задним углом относительно третьей плоскости симметрии, которая параллельна центральному участку боковых поверхностей, перпендикулярна центральному участку верхней и нижней поверхностей и проходит через центр фронтальной поверхности, и радиальный задний угол составляет от 0° до 5°, если смотреть спереди режущей пластины.
В соответствии с конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения радиальный задний угол составляет около 2,8°.
Кроме того, обычно задняя поверхность наклонена под периферийным задним углом относительно третьей плоскости симметрии, и периферийный задний угол составляет от 0° до 8°.
В соответствии с конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения периферийный задний угол составляет около 3°.
В некоторых вариантах осуществления две боковые части режущей кромки образуют между собой угол, который составляет от 140° до 180°.
В соответствии с конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения угол между боковыми частями составляет около 160°.
При необходимости передняя поверхность проходит в направлении внутрь режущей пластины.
Краткое описание чертежей
Для лучшего понимания настоящего изобретения и пояснения того, как оно может быть осуществлено на практике, будет сделана ссылка на сопроводительные чертежи, на которых:
фиг.1 представляет собой вид в перспективе режущей пластины в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.2 представляет собой вид сверху режущей пластины, показанной на фиг.1;
фиг.3 представляет собой вид спереди режущей пластины, показанной на фиг.1;
фиг.4 представляет собой вид сбоку режущей пластины, показанной на фиг.1;
фиг.5 представляет собой вид в разрезе режущей пластины по линии V-V на фиг.2;
фиг.6 представляет собой вид в разрезе режущей пластины по линии VI-VI на фиг.2;
фиг.7 представляет собой вид в разрезе режущей пластины по линии VII-VII на фиг.3;
фиг.8 представляет собой вид спереди второго варианта осуществления режущей пластины в соответствии с настоящим изобретением; и
фиг.9 представляет собой вид спереди третьего варианта осуществления режущей пластины в соответствии с настоящим изобретением.
Подробное описание настоящего изобретения
Прежде всего, со ссылкой на фиг.1-7, показана режущая пластина 10 в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. Режущая пластина 10 содержит три пары поверхностей, причем поверхности каждой пары расположены на противоположных сторонах режущей пластины 10. Первая пара содержит верхнюю поверхность 12 и нижнюю поверхность 14. Вторая пара содержит фронтальную поверхность 20 и заднюю поверхность 22, и третья пара содержит две боковые поверхности 24. Верхняя и нижняя поверхности 12, 14 и боковые поверхности 24 проходят между фронтальной и задней поверхностями 20, 22.
Верхняя поверхность 12 соединена с каждой из боковых поверхностей 24 через угловую поверхность 16 на каждой стороне верхней поверхности. Аналогично, нижняя поверхность 14 соединена с каждой из боковых поверхностей 24 через угловую поверхность 16 на каждой стороне нижней поверхности 14.
Режущая пластина 10 может иметь зеркальную симметрию относительно первой плоскости Р1 симметрии. Первая плоскость Р1 симметрии расположена посередине между верхней и нижней поверхностями 12, 14, как видно на фиг.3. Сквозное отверстие 18, имеющее ось А, проходит между верхней поверхностью 12 и нижней поверхностью 14. Ось А может быть перпендикулярна первой плоскости Р1 симметрии.
В соответствии с конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения режущая пластина 10 также имеет зеркальную симметрию относительно второй плоскости Р2 симметрии. Вторая плоскость Р2 симметрии перпендикулярна центральному участку 48 верхней и нижней поверхностей 12, 14, перпендикулярна боковым поверхностям 24 и проходит через ось А сквозного отверстия 18, как видно на фиг.2 и 4.
Режущая пластина 10 также может иметь зеркальную симметрию относительно третьей плоскости Р3 симметрии, которая перпендикулярна верхней и нижней поверхностям 12, 14, включает в себя ось А сквозного отверстия 18 и проходит через центр 26 фронтальной поверхности 20, как видно на фиг.2 и 3.
Режущая пластина 10 имеет симметрию вращения на 180° относительно оси В симметрии, которая образована посредством пересечения первой и третьей плоскостей Р1, Р3 симметрии.
Поскольку режущая пластина 10, в соответствии с настоящим изобретением, симметрична относительно второй плоскости Р2 симметрии, таким образом, имея переднюю часть 28 режущей пластины и идентичную заднюю часть 30 режущей пластины, будет описана только передняя часть 28 режущей пластины. Главная режущая кромка 32 образована на пересечении фронтальной поверхности 20 с верхней поверхностью 12. Аналогично, другая главная режущая кромка 32 образована на пересечении фронтальной поверхности 20 с нижней поверхностью 14. Две вспомогательные режущие кромки 34 образованы на пересечении фронтальной поверхности 20 с каждой из боковых поверхностей 24. Четыре угловые режущие кромки 36 образованы на пересечении фронтальной поверхности 20 с каждой из угловых поверхностей 16. Четыре угловые режущие кромки 36 соединены с каждой из главных режущих кромок 32 и вспомогательных режущих кромок 34.
Главные режущие кромки 32, вспомогательные режущие кромки 34 и угловые режущие кромки 36 имеют переднюю поверхность 38, соединенную с ними на фронтальной поверхности 20. В соответствии с конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения передняя поверхность 38 проходит вдоль всей периферии фронтальной поверхности 20. Кроме того, в соответствии с конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения передняя поверхность 38 проходит от соединенной режущей кромки к базовой поверхности 40 фронтальной поверхности 20 в направлении внутрь режущей пластины 10. Направление внутрь означает, что передняя поверхность 38 проходит от соединенной режущей кромки к центру 26 фронтальной поверхности 20 и назад относительно соединенных режущих кромок и ко второй плоскости Р2 симметрии.
Как видно на фиг.2, главная режущая кромка 32 наклонена внутрь и назад от угловых режущих кромок 36. Главная режущая кромка 32 содержит две боковые части 42 режущей кромки. Каждая из боковых частей 42 режущей кромки наклонена внутрь и назад от своей соответствующей угловой режущей кромки 36, если смотреть сверху режущей пластины 10. Боковые части 42 режущей кромки соединены с центральной частью 44 режущей кромки, которая обычно параллельна второй плоскости Р2 симметрии. Две боковые части 42 режущей кромки образуют между собой угол α, который обычно составляет от 140° до 180°. В соответствии с конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения, угол α между боковыми частями составляет около 160°, причем термин «около» означает, что значение находится в пределах градуса или около того на данном чертеже. При необходимости две боковые части 42 режущей кромки и центральная часть 44 режущей кромки между собой могут образовывать непрерывную криволинейную режущую кромку 32, если смотреть сверху режущей пластины 10.
Как видно на фиг.2, две боковые части 42 главной режущей кромки 32 имеют наклон в противоположных направлениях относительно второй плоскости Р2 симметрии. Могут быть обеспечены преимущества в удержании режущей пластины 10 в гнезде соответствующей державки (не показана) «тангенциально», как известно в области техники, и использовании всей длины главной режущей кромки 32 для резки обрабатываемой детали.
Прежде всего, осевые силы, действующие на противоположно направленные боковые части 42 режущей кромки, более или менее уравновешивают друг друга. В результате, почти не действует результирующая осевая сила на режущую пластину 10 во время механической обработки. Это уменьшает вибрацию режущей пластины 10, таким образом, потенциально повышая качество обработки поверхности и увеличивая срок службы инструмента режущей пластины 10.
Второе преимущество может быть осуществлено за счет противоположно направленных боковых частей 42 режущей кромки при использовании всей главной режущей кромки 32 для резки обрабатываемой детали. Стружка, создаваемая режущей кромкой 32, образуется в форме двух усеченных конусов, соединенных на их основании. Таким образом, поскольку каждая часть стружки, т.е. часть, имеющая форму одного усеченного конуса, образуется одной боковой частью 42 режущей кромки, часть стружки стремится скручиваться вокруг своей оси к центру стружки и к другой части стружки. Следовательно, стружка стремится сжиматься от своих периферийных концов к своему центру. Таким образом, общая длина стружки становится немного меньше длины среза. Это вносит значимое преимущество при механической обработке деталей, которые имеют ограниченное пространство для удаления стружки, таких как коленчатые валы.
Верхняя поверхность 12 режущей пластины 10 содержит передний участок 46 и центральный участок 48 сзади от переднего участка 46. Центральный участок 48 верхней поверхности 12 может быть плоским и параллельным первой плоскости Р1 симметрии. Передний участок 46 верхней поверхности 12 проходит назад от главной режущей кромки 32 и вверх к центральному участку 48 верхней поверхности 12. Как видно на фиг.5, передний участок 46 верхней поверхности 12 проходит вверх к центральному участку 48 верхней поверхности 12 под верхним плоским углом β. Обычно верхний плоский угол β составляет от 1° до 15°. В соответствии с конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения верхний плоский угол β составляет около 7°.
Если смотреть спереди режущей пластины 10 (см. фиг.3), каждая главная режущая кромка 32 изогнута и наклонена в направлении первой плоскости Р1 симметрии (и, таким образом, в направлении другой главной режущей кромки 32) от центральной части 44 режущей кромки к каждой из вспомогательных режущих кромок 34. Таким образом, главная режущая кромка 32, соединенная с верхней поверхностью 12, наклонена вниз, в то время как главная режущая кромка 32, соединенная с нижней поверхностью 14, наклонена вверх. Главная режущая кромка 32 изогнута и образована из нескольких дугообразных сегментов 50. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения каждый из дугообразных сегментов 50 имеет разный радиус. Обычно радиусы нескольких дугообразных сегментов изменяются от 5 мм до бесконечности (т.е. прямолинейные сегменты).
Как видно на фиг.5, режущая пластина 10 имеет первую направляющую фаску 52, которая проходит от главной режущей кромки 32 к первой плоскости Р1 симметрии. Первая направляющая фаска 52 наклонена под углом γ первой направляющей фаски относительно второй плоскости Р2 симметрии. Обычно угол γ первой направляющей фаски составляет от -10° до 20°, если смотреть в разрезе сбоку главной режущей кромки 32, и измеряется вверх от главной режущей кромки 32. В соответствии с конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения угол γ первой направляющей фаски составляет около 10°.
Как видно на фиг.5, режущая пластина 10 содержит вторую направляющую фаску 54, которая проходит от первой направляющей фаски 52 к первой плоскости Р1 симметрии. Вторая направляющая фаска 54 наклонена под углом δ второй направляющей фаски относительно второй плоскости Р2 симметрии. Обычно угол 5 второй направляющей фаски составляет от -10° до 25°, если смотреть в разрезе сбоку главной режущей кромки 32, и измеряется вниз от главной режущей кромки 32. В соответствии с конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения угол δ второй направляющей фаски составляет около 5°.
Во время механической обработки режущая пластина 10 надежно зажата зажимным винтом внутри гнезда режущего инструмента (не показан). Расчет угла γ первой направляющей фаски и угла δ второй направляющей фаски является таким, что он значительно уменьшает крутящий момент, приложенный к режущей пластине 10 во время механической обработки, крутящий момент, который стремится сместить режущую пластину 10 из гнезда. Следовательно, крутящий момент, приложенный к зажимному винту, также значительно уменьшен. Поэтому нагрузки на зажимной винт уменьшены, в результате чего увеличивается срок службы винта, и режущая пластина 10 может работать при высоких скоростях подачи, не тревожась о том, что зажимной винт может сместиться.
Кроме того, расчет угла γ первой направляющей фаски и угла δ второй направляющей фаски может быть таким, что силы, приложенные к режущей пластине 10 во время механической обработки, будут стремиться дополнительно удерживать режущую пластину 10 внутри ее гнезда, таким образом, зажим будет более надежным, и срок службы винта будет увеличен.
Как видно на фиг.5, передняя поверхность 38 проходит от второй направляющей фаски 54 к первой плоскости Р1 симметрии. Передняя поверхность 38 наклонена под передним углом θ относительно второй плоскости Р2 симметрии. Обычно передний угол θ составляет от 0° до 60°, если смотреть в разрезе сбоку главной режущей кромки 32, и измеряется вверх от главной режущей кромки 32. В соответствии с конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения передний угол θ составляет около 44°.
При механической обработке обрабатываемой детали режущая пластина 10 режет на глубину резания, которая приблизительно равна длине L режущей пластины 10. Следовательно, режущая пластина 10 содержит четыре главных режущих кромки 32 с полной длиной. Две из главных режущих кромок 32 расположены на фронтальной поверхности 20 и могут использоваться для механической обработки в конкретном направлении, т.е. или для механической обработки в направлении по часовой стрелке, или для механической обработки в направлении против часовой стрелки. Остальные две главные режущие кромки 32 расположены на задней поверхности 22 и могут использоваться для механической обработки в противоположном конкретном направлении, используемом главными режущими кромками 32 фронтальной поверхности 20. Режущая пластина 10 в соответствии с настоящим изобретением может использоваться для вырезки выступа, проходящего точно под углом 90°, благодаря тому, что вся длина главной режущей кромки 32 проходит по цилиндрической поверхности.
Для облегчения использования режущей пластины 10 во время механической обработки в разных направлениях режущая пластина имеет две пары боковых задних поверхностей 56. Первая пара одинаковых боковых задних поверхностей 56 расположена на передней части 28 режущей пластины, а вторая пара одинаковых боковых задних поверхностей 56 расположена на задней части 30 режущей пластины.
Данная боковая задняя поверхность 56 образована на данной боковой поверхности 24. В соответствии с конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения боковая задняя поверхность 56 выполнена с двумя кромками. Первая кромка 58 боковой задней поверхности 56 образована на пересечении боковой задней поверхности 56 с соседней вспомогательной режущей кромкой 34. Вторая кромка 62 боковой задней поверхности 56 образована на пересечении боковой задней поверхности 56 с соседней угловой поверхностью 16. Боковая задняя поверхность может быть плоской или криволинейной.
Как видно на фиг.6, боковая задняя поверхность 56 наклонена под радиальным задним углом λ относительно третьей плоскости Р3 симметрии. Обычно радиальный задний угол λ составляет от 0° до 5°, если смотреть спереди режущей пластины 10. В соответствии с конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения центральный участок 60 боковой поверхности 24 является плоским и параллельным третьей плоскости Р3 симметрии. Следовательно, в таком случае, боковая задняя поверхность 56 наклонена под радиальным задним углом λ также относительно центрального участка 60 боковой поверхности 24.
Как видно на фиг.7, боковая задняя поверхность 56 наклонена под периферийным задним углом φ относительно третьей плоскости Р3 симметрии. Обычно периферийный задний угол φ составляет от 0° до 8°. Поскольку центральный участок 60 боковой поверхности 24 является плоским и параллельным третьей плоскости Р3 симметрии, боковая задняя поверхность 56 также наклонена под периферийным задним углом φ относительно центрального участка 60 боковой поверхности 24.
Хотя настоящее изобретение было описано отчасти подробно, следует понимать, что возможны изменения и дополнения, не выходящие за рамки сущности или объема настоящего изобретения, как заявлено ниже.
Например, как видно на фиг.3, угловые режущие кромки 36, соединенные с данной главной режущей кромкой 32, являются одинаковыми. Таким образом, режущая пластина 10 имеет зеркальную симметрию относительно третьей плоскости РЗ симметрии за исключением угловых поверхностей 16 и боковых задних поверхностей 56. Однако в других вариантах осуществления в зависимости от необходимости в конструктивном выполнении четыре угловые режущие кромки 36 могут отличаться друг от друга по-разному, например, наличием разных радиусов или форм.
Например, на виде спереди второго варианта осуществления режущей пластины 110, показанном на фиг.8, угловые режущие кромки, соединенные с данной главной режущей кромкой, имеют разную форму или радиус, в то время как диагонально противоположные угловые режущие кромки имеют одинаковые форму или радиус. В результате, на виде спереди режущей пластины 110 отсутствует обычная зеркальная симметрия относительно первой и третьей плоскостей Р1, Р3 симметрии, а присутствует только симметрия относительно вращения на 180° относительно оси В симметрии.
Конструктивные потребности могут быть такими, что форма или радиус угловых режущих кромок 36 будет исключать альтернативу наличия первой плоскости Р1 симметрии между верхней поверхностью 12 и нижней поверхностью 14. В таком случае, как схематично показано на фиг.9, режущая пластина 210 в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения не будет индексируемой между верхней поверхностью 12 и нижней поверхностью 14. Наоборот, могут использоваться только главная режущая кромка 232, соединенная с верхней поверхностью 12, и одна из соединенных угловых режущих кромок 236.
В других вариантах осуществления задняя часть 30 режущей пластины может отличаться от передней части 28 режущей пластины, так что задняя часть 30 режущей пластины или задняя поверхность 32 могут устанавливаться в другой тип гнезда под режущую пластину и/или соединяться впритык иначе, когда режущая пластина удерживается в гнезде соответствующего держателя инструмента.