СМЕННАЯ РЕЖУЩАЯ ГОЛОВКА, ИМЕЮЩАЯ РЕЗЬБОВОЙ УСТАНОВОЧНЫЙ УЧАСТОК С ДВУМЯ РАЗНЕСЕННЫМИ КОНИЧЕСКИМИ ОПОРНЫМИ ПОВЕРХНОСТЯМИ, СНАБЖЕННЫМИ ОДИНАКОВЫМИ УГЛАМИ КОНУСНОСТИ, ДЕРЖАВКА ИНСТРУМЕНТА И ВРАЩАТЕЛЬНЫЙ РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ
REPLACEABLE CUTTING HEAD, HAVING THREADED MOUNTING SECTION WITH TWO SPACED CONICAL BEARING SURFACES, PROVIDED WITH IDENTICAL TAPER ANGLES, TOOL HOLDER AND ROTARY CUTTING TOOL

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к вращательным режущим инструментам типа, в которых сменная режущая головка, имеющая охватываемый соединительный элемент, с возможностью съема удерживается в охватывающем соединительном элементе державки инструмента посредством резьбового соединительного механизма.
ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Вращательные режущие инструменты могут быть снабжены резьбовым соединительным механизмом для надежного удержания сменной режущей головки внутри державки инструмента. Сменная режущая головка может включать в себя охватываемый соединительный элемент, а державка инструмента может включать в себя охватывающий соединительный элемент.
Охватываемый соединительный элемент может включать наружную резьбу и, по меньшей мере, одну опорную поверхность.
Охватывающий соединительный элемент может включать в себя внутреннюю резьбу и, по меньшей мере, одну опорную поверхность, при этом каждая соответствует наружной резьбе и, по меньшей мере, одной опорной поверхности на охватываемом соединительном элементе.
В некоторых таких вращательных режущих инструментах, охватываемый соединительный элемент включает в себя одну опорную поверхность, которая имеет коническую форму, а наружная резьба представляет собой прямую (то есть, «не конусообразную») резьбу. Пример такого вращательного режущего инструмента раскрыт, например, в патенте США 6,485,220.
В некоторых таких вращательных режущих инструментах, охватываемый соединительный элемент включает в себя одну опорную поверхность, которая имеет коническую форму, а наружная резьба представляет собой коническую резьбу. Пример такого вращательного режущего инструмента раскрыт, например, в патенте США 7,374,376.
В других подобных вращательных режущих инструментах, охватываемый соединительный элемент включает в себя две опорные поверхности, при этом одна опорная поверхность имеет коническую форму, а другая опорная поверхность имеет цилиндрическую форму, а наружная резьба является прямой резьбой. Пример такого вращательного режущего инструмента раскрыт, например, в патенте США 7,341,409.
В еще других таких вращательных режущих инструментах, охватываемый соединительный элемент включает в себя две смежные конические опорные поверхности, а наружная резьба представляет собой коническую резьбу.
Пример такого вращательного режущего инструмента раскрыт, например, в заявке на патент США 2015/016905, в которой коническая резьба продолжается в обратном направлении соединительного элемента вдали от двух смежных опорных поверхностей и к сферической поддерживающей области.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение соединения сменной режущей головки в державке инструмента, имеющего повышенную жесткость.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является обеспечение вращательного режущего инструмента, имеющего резьбовой соединительный механизм с двумя коническими опорными поверхностями, которые легко изготавливаются по сравнению с другими вращательными режущими инструментами, имеющими резьбовые соединительные механизмы с двумя коническими опорными поверхностями.
Еще дополнительной задачей настоящего изобретения является обеспечение соединения сменной режущей головки в державке инструмента, имеющего улучшенную стабильность против боковых сил резания.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предложена сменная режущая головка для вращательных операций резания, имеющая продольную ось головки, вокруг которой сменная режущая головка вращается в направлении вращения, причем продольная ось головки продолжается в направлении вперед-назад, содержащая:
передний участок, образующий режущий участок и задний участок, образующий установочный участок, при этом установочный участок содержит охватываемый соединительный элемент, выступающий назад от обращенной назад поверхности основания головки, причем поверхность основания головки продолжается поперечно относительно продольной оси головки и образует границу между режущим участком и установочным участком, при этом охватываемый соединительный элемент, содержит:
обращенные наружу вперед и назад опорные участки, и наружную резьбу, расположенную между ними; при этом
передний опорный участок содержит переднюю опорную поверхность головки конической формы, которая сужается внутрь в направлении назад, образуя передний угол конусности головки;
задний опорный участок содержит заднюю опорную поверхность головки конической формы, которая сужается внутрь в направлении назад, образуя задний угол конусности головки; и
передний и задний углы конусности головки имеют одинаковую величину.
В соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения, также предложена державка инструмента, имеющая продольную ось державки, продолжающуюся в направлении вперед-назад, содержащая охватывающий соединительный элемент, продолжающийся назад от обращенной вперед передней поверхности державки, при этом передняя поверхность державки продолжается поперек относительно продольной оси державки, причем охватывающий соединительный элемент содержит:
обращенные внутрь вперед и назад поддерживающие участки, и внутреннюю резьбу, расположенную между ними; при этом
передний поддерживающий участок содержит переднюю опорную поверхность державки, которая сужается внутрь в направлении назад, образуя передний угол конусности державки;
задний поддерживающий участок содержит заднюю опорную поверхность державки, которая сужается внутрь в направлении назад, образуя задний угол конусности державки; и
передний и задний углы конусности державки имеют одинаковую величину.
В соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения, также предложен вращательный режущий инструмент, содержащий:
сменную режущую головку; и
державку инструмента, при этом
вращательный режущий инструмент выполнен с возможностью регулирования между высвобожденным положением и зафиксированным положением, причем в зафиксированном положении:
охватываемый соединительный элемент является съемно удерживаемым в охватывающем соединительном элементе;
наружная и внутренняя резьбы зацеплены по резьбе друг с другом;
поверхность основания головки примыкает к передней поверхности державки;
передняя опорная поверхность головки примыкает к передней опорной поверхности державки;
задняя опорная поверхность головки примыкает к задней опорной поверхности державки.
Следует понимать, что вышеприведенное описание представляет собой сущность изобретения, и описанные ниже признаки могут быть применимы в любой комбинации в настоящем изобретении, например, любой из следующих признаков может быть применим к сменной режущей головке, державке инструмента или вращательному режущему инструменту:
Передний угол конусности головки может быть в диапазоне 5°≤α≤7°.
Задний угол конусности головки может быть в диапазоне 5°≤β≤7°.
Предпочтительно, передний и задний углы конусности головки могут быть равны 6°.
Наружная резьба может быть цилиндрической резьбой.
Передняя опорная поверхность головки лежит на воображаемом наружном переднем конусе, центрированном вокруг продольной оси головки. Множество впадин наружной резьбы образуют воображаемый наружный цилиндр впадин, который аксиально ограничен передним и задним опорным участками. Воображаемый наружный передний конус может пересекаться с воображаемым наружным цилиндром впадины.
Задняя опорная поверхность головки лежит на воображаемом наружном заднем конусе, центрированном вокруг продольной оси головки. Множество вершин наружной резьбы образуют воображаемый наружный цилиндр вершин, который аксиально ограничен передним и задним опорным участками. Воображаемый наружный задний конус может пересекать воображаемый наружный цилиндр вершин.
Большой диаметр наружной резьбы, ближайшей к переднему опорному участку, образует большой наружный диаметр, который меньше, чем минимальный наружный диаметр передней опорной поверхности головки.
Малый диаметр наружной резьбы, ближайшей к заднему опорному участку, образует малый наружный диаметр, который может быть больше, чем минимальный наружный диаметр задней опорной поверхности головки.
Минимальный наружный диаметр задней опорной поверхности головки может быть меньше, чем минимальный наружный диаметр передней опорной поверхности головки.
Передняя опорная поверхность головки имеет переднюю осевую высоту конуса головки. Задняя опорная поверхность головки имеет заднюю осевую высоту конуса головки. Задняя осевая высота конуса головки больше, чем передняя осевая высота конуса головки.
Поверхность основания головки может быть перпендикулярна продольной оси головки.
Передний угол конусности державки может быть в диапазоне 4,7°≤γ≤6,7°. Задний угол конусности державки может быть в диапазоне 4,7°≤δ≤6,7°.
Предпочтительно, передний и задний углы конусности державки могут быть равны 5,7°.
Внутренняя резьба может быть цилиндрической резьбой.
Передняя опорная поверхность державки лежит на воображаемом внутреннем переднем конусе, центрированном вокруг продольной оси державки. Множество вершин внутренней резьбы образуют воображаемый внутренний цилиндр вершин, который аксиально ограничен передним и задним поддерживающими участками. Воображаемый внутренний передний конус может пересекаться с воображаемым внутренним цилиндром вершины.
Задняя опорная поверхность державки лежит на воображаемом внутреннем заднем конусе, центрированном вокруг продольной оси державки. Множество впадин внутренней резьбы образуют воображаемый внутренний цилиндр впадин, который аксиально ограничен передним и задним поддерживающими участками. Воображаемый внутренний задний конус может пересекать воображаемый внутренний цилиндр впадин.
Большой диаметр внутренней резьбы, ближайшей к переднему поддерживающему участку, образует большой внутренний диаметр, который меньше, чем минимальный внутренний диаметр передней опорной поверхности державки.
Малый диаметр внутренней резьбы, ближайшей к заднему поддерживающему участку, образует малый внутренний диаметр, который может быть больше, чем максимальный внутренний диаметр задней опорной поверхности державки.
Максимальный внутренний диаметр задней опорной поверхности державки может быть меньше, чем минимальный внутренний диаметр передней опорной поверхности державки.
Передняя опорная поверхность державки имеет переднюю осевую высоту конуса державки. Задняя опорная поверхность державки имеет заднюю осевую высоту конуса державки. Задняя осевая высота конуса державки может быть больше, чем передняя осевая высота конуса державки.
В высвобожденном положении: охватываемый соединительный элемент может быть расположен снаружи охватывающего соединительного элемента. Передний угол конусности головки может быть в диапазоне 5°≤α≤7°. Задний угол конусности головки может быть в диапазоне 5°≤β≤7°. Передний угол конусности державки может быть в диапазоне 4,7°≤γ≤6,7°. Задний угол конусности державки может быть в диапазоне 4,7°≤δ≤6,7°.
В высвобожденном положении, передний и задний углы конусности головки могут быть больше чем передний и задний углы конусности державки, но не более чем на 0,6°.
Предпочтительно, в высвобожденном положении, передний и задний углы конусности головки могут быть больше чем передний и задний углы конусности державки на 0,3°.
В зафиксированном положении, передний и задний поддерживающие участки упруго деформируются так, что передний и задний углы конусности головки и передний и задний углы конусности державки имеют одинаковое значение.
Вращательный режущий инструмент может быть дополнительно регулируемым между высвобожденным положением и первым, предварительно зафиксированным положением перед зафиксированным положением, при этом в первом, предварительно зафиксированном положении наружная и внутренняя резьбы могут посредством завинчивания зацеплять друг друга. Поверхность основания головки может быть разнесена от передней поверхности державки на первое переднее расстояние. Передняя опорная поверхность головки может быть в первоначальном контакте с передней опорной поверхностью державки. Задняя опорная поверхность головки может быть разнесена от задней опорной поверхности державки на первое заднее расстояние.
Вращательный режущий инструмент может быть дополнительно регулируемым между первым, предварительно зафиксированным положением и вторым, предварительно зафиксированным положением до зафиксированного положения, при этом во втором, предварительно зафиксированном положении: наружная и внутренняя резьбы могут посредством завинчивания зацеплять друг друга.
Поверхность основания головки может быть разнесена от передней поверхности державки на второе переднее расстояние, при этом второе переднее расстояние меньше, чем первое переднее расстояние. Передняя опорная поверхность головки может быть в контакте с передней опорной поверхностью державки. Задняя опорная поверхность головки может быть в первоначальном контакте с задней опорной поверхностью державки.
Передняя опорная поверхность головки имеет переднюю осевую высоту конуса головки. Задняя опорная поверхность головки имеет заднюю осевую высоту конуса головки. Передняя опорная поверхность державки имеет переднюю осевую высоту конуса державки. Задняя опорная поверхность державки имеет заднюю осевую высоту конуса державки. Передняя осевая высота конуса головки больше, чем передняя осевая высота конуса державки. Задняя осевая высота конуса головки больше, чем задняя осевая высота конуса державки.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для лучшего понимания настоящей заявки и отображения того, как оно может быть осуществлено на практике, ссылка теперь будет сделана на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 представляет собой вид в перспективе продольного сечения вращательного режущего инструмента;
Фиг.2 представляет собой покомпонентный вид в перспективе продольного сечения вращательного режущего инструмента;
Фиг.3 представляет собой вид в перспективе сменной режущей головки, представленной на фигурах 1 и 2;
Фиг.4 представляет собой вид сбоку сменной режущей головки, представленной на фиг.3;
Фиг.5 представляет собой детализацию по фиг.4;
Фиг.6 представляет собой вид в перспективе державки инструмента, представленной на фигурах 1 и 2;
Фиг.7 представляет собой вид продольного сечения державки инструмента по фиг.6;
Фиг.8 представляет собой детальный вид продольного сечения вращательного режущего инструмента, представленного на фигурах 1 и 2, когда вращательный режущий инструмент находится в первом предварительно зафиксированном положении;
Фиг.9 представляет собой детализацию по фиг.8;
Фиг.10 представляет собой вид, аналогичный представленному на фиг.8, когда вращательный режущий инструмент находится во втором предварительно зафиксированном положении; и
Фиг.11 представляет собой вид, аналогичный представленному на фиг.8, когда вращательный режущий инструмент находится в зафиксированном положении.
Следует иметь в виду, что для простоты и ясности иллюстрация, элементы, представленные на чертежах, не обязательно выполнены в масштабе. Например, размеры некоторых элементов могут быть увеличены относительно других элементов для ясности, или несколько физических компонентов могут быть включены в один функциональный блок или элемент. Там где это является целесообразным, ссылочные позиции могут повторяться на фигурах для указания соответствующих или аналогичных элементов.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В последующем описании, различные аспекты настоящего изобретения будут описаны. Для целей объяснения, специфические конфигурации и детали изложены достаточно подробно для обеспечения полного понимания настоящего изобретения. Однако это также будет очевидно специалисту в данной области техники, что настоящее изобретение может быть осуществлен на практике без специфических конфигураций и деталей, представленных здесь.
F
R
Обратим внимание вначале на фигуры 1 и 2, показывающие вращательный режущий инструмент 20 типа, используемого для операций фрезерования, в частности торцевого фрезерования, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения. Вращательный режущий инструмент 20 включает в себя сменную режущую головку 22, которая имеет продольную ось А головки, вокруг которой сменная режущая головка 22 вращается в направлении R вращения. Продольная ось А головки продолжается в направлении спереди D назад D. Сменная режущая головка 22 обычно может быть изготовлена из сцементированного карбида. Вращательный режущий инструмент 20 также включает в себя державку 24 инструмента. Державка 24 инструмента обычно может быть изготовлена из стали. В показанном варианте осуществления, режущая головка 22 лишена центрального охлаждающего канала, продолжающегося вдоль продольной оси А головки, хотя в других вариантах осуществления такой охлаждающий канал может присутствовать. Сменная режущая головка 22 может быть съемно удерживаемой в державке 24 инструмента посредством резьбового соединительного механизма. Такой резьбовой соединительный механизм может быть выгодным для других видов операций вращательного резания, чем описанные выше, таких как, например, развертывание или сверление.
Следует иметь ввиду, что использование терминов «передний» и «задний» во всем описании и формуле изобретения относится к относительному положению в направлении продольной оси А головки к левому и правому, соответственно, на фигурах 4-8 и 10-11.
Обратимся теперь к фигурам 3-5. Сменная режущая головка 22 имеет передний участок, которая образует режущий участок 26 и задний участок, который образует установочный участок 28. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, сменная режущая головка 22 может быть образована из единой цельной конструкции. Это обеспечивает преимущество в том, что сменная режущая головка 22 не имеет съемных режущих пластин (не показаны). Такие съемные режущие пластины могут периодически заменяться, и это может потребовать много времени. Также существует вероятность того, что резьбовые винты (не показаны), например, которые могут использоваться для разъемного удержания съемных режущих пластин на сменной режущей головке 22, могут быть потеряны и/или утрачены во время операции замены.
Обращаясь к фигурам 3 и 4, режущий участок 26 включает в себя, по меньшей мере, одну периферийную режущую кромку 30. В этом неограничивающем примере, показанном на чертежах, по меньшей мере, одна периферийная режущая кромка 30 может продолжаться спирально вокруг продольной оси А головки. Кроме того, в показанном неограничивающем примере, может быть ровно четыре периферийные режущие кромки. Каждая периферийная режущая кромка 30 образована на пересечении периферийной рельефной поверхности 32 и периферийной скошенной поверхности 34. Периферийная рельефная поверхность 32 расположена вращательно позади периферийной режущей кромки 30, а периферийная скошенная поверхность 34 расположена вращательно перед периферийной режущей кромкой 30, обе в отношении направления R вращения. Ориентация периферийной режущей кромки 30 позволяет выполнять операции по резке металла. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, режущий участок 26 может включать в себя, по меньшей мере, одну канавку 36 для удаления стружки (не показана), которая образуются во время операции резания. Одна канавка 36 связана с каждой периферийной режущей кромкой 30. Сменная режущая головка 22 может включать в себя одну или несколько концевых режущих кромок 30b на торцевой поверхности 37 режущего участка 26. В этом неограничивающем примере, показанном на чертежах, сменная режущая головка 22 может включать в себя ровно четыре концевые режущие кромки 30b.
Обратимся теперь к фигурам 4 и 5, установочный участок 28 включает в себя охватываемый соединительный элемент 38, который выступает назад от обращенной назад поверхности 40 основания головки. Поверхность 40 основания головки продолжается поперек относительно продольной оси А головы и образует границу между режущим участком 26 и установочным участком 28. То есть, режущий участок 26 образован вперед от поверхности 40 основания головки, а установочный участок 28 образован назад от поверхности 40 основания головки. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, охватываемый соединительный элемент 38 может быть жестким. Поверхность 40 основания головки может быть перпендикулярна продольной оси А головки. Поверхность 40 основания головки предназначена для примыкания к соответствующей поверхности на державке 24 инструмента, когда вращательный режущий инструмент 20 находится в зафиксированном положении, как будет описано ниже.
Охватываемый соединительный элемент 38 включает наружную резьбу 42. Обращаясь к фиг.5, наружная резьба 42 включает в себя выступ 44 наружной резьбы, который продолжается спирально вокруг оси В наружной резьбы, образуя множество вершин 46 наружной резьбы и множество впадин 48 наружной резьбы. Ось B наружной резьбы совпадает с продольной осью A головки. Таким образом, участок 42 наружной резьбы и сменная режущая головка 22 являются коаксиальными. Множество вершин 46 наружной резьбы образуют большой диаметр, а множество впадин 48 наружной резьбы образуют малый диаметр наружной резьбы 42 соответственно. Наружная резьба имеет длину LE наружной резьбы, измеренную в направлении оси B наружной резьбы. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, наружная резьба 42 может иметь приблизительно три витка.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, наружная резьба 42 может быть жесткой. Следует иметь ввиду, что термин «цилиндрическая резьба» в описании и формуле изобретения относится к резьбе, в которой выступ резьбы продолжается вокруг цилиндра, и, таким образом, вершины резьбы являются равноудаленными от продольной оси резьбы. Подобным образом, следует иметь ввиду, что термин «коническая резьба» в описании и формуле изобретения относится к резьбе, в которой выступ резьбы продолжается вокруг конуса, и, таким образом, вершины резьбы понижаются в расстоянии от продольной оси резьбы в направлении назад. Благодаря тому, что наружная резьба 42 представляет собой цилиндрическую резьбу, сменная режущая головка 22 легче изготавливается, чем, например, конусная наружная резьба 42.
Как представлено на фигурах 4 и 5, охватываемый соединительный элемент 38 включает в себя два опорных участка, передний опорный участок 50 и задний опорный участок 52, каждый из которых обращен наружу от продольной оси А головки. Другими словами, передний опорный участок 50 и задний опорный участок 52 обращены, в целом, радиально наружу. Передний и задний опорные участки 50, 52 расположены с обеих сторон наружной резьбы 42. Иначе говоря, наружная резьба 42 расположена между передним и задним опорными участками 50, 52, то есть вперед.
Когда наружная резьба 42 является цилиндрической резьбой, воображаемый наружный цилиндр 62 вершины образован множеством вершин 46 наружной резьбы, наружной резьбы 42, и в осевом направлении разделен передним и задним опорными участками 50, 52. Кроме того, воображаемый наружный цилиндр 66 впадины образован множеством впадин 48 наружной резьбы, наружной резьбы 42, и в осевом направлении разделен передним и задним опорными участками 50, 52.
R
Передний опорный участок 50 включает в себя переднюю опорную поверхность 54 головки, которая сужается внутрь в заднем направлении D для образования переднего угла α конусности головки. Другими словами, передняя опорная поверхность 54 головки имеет коническую форму, обращенную, в целом, радиально наружу, при этом передний угол α конусности головки является внутренним углом.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, передняя опорная поверхность 54 головки может быть в форме усеченного конуса. Передний угол α конусности головки может быть в диапазоне 5°≤α≤7°. Предпочтительно, передний угол α конусности головки может быть равным 6°. Иначе говоря, передняя опорная поверхность 54 головки может образовать угол 3° относительно продольной оси А головки. Следует отметить, что передняя опорная поверхность 54 головки предназначена для того, чтобы примыкать к соответствующей поверхности в державке 24 инструмента, когда вращательный режущий инструмент 20 находится в зафиксированном положении, как будет описано ниже.
Следует иметь ввиду, что использование терминов «радиально внутренний/внутренне» и «радиально наружный/наружу» во всем описании и формуле изобретения относится к относительному положению в перпендикулярном направлении относительно продольной оси А головки и/или продольной оси C державки, в направлении к и от соответствующей оси, на фигурах 4-8 и 10-11. Следует также дополнительно иметь ввиду, что использование термина «угол конусности» во всем описании относится к углу, образованному коническими поверхностями конуса, в продольном сечении. Отмечается, что термин «продольное сечение» относится к сечению, выполненному в плоскости, содержащей продольную ось.
Передняя опорная поверхность 54 головки лежит на воображаемом наружном переднем конусе 60, центрированном вокруг продольной оси А головки. То есть, воображаемый наружный передний конус 60 является соосным с охватываемым соединительным элементом 38. Воображаемый наружный передний конус 60 является правым круговым конусом. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, воображаемый наружный передний конус 60 может пересекать воображаемый наружный цилиндр 62 вершины.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, передний участок переднего опорного участка 50 может быть расположен прилегающим к поверхности 40 основания. Пересечение переднего опорного участка 50 и поверхности 40 основания головки может быть вогнуто изогнутым. Задний участок переднего опорного участка 50 может быть расположен прилегающим к наружной резьбе 42.
R
Задний опорный участок 52 включает в себя заднюю опорную поверхность 56 головки, которая сужается внутрь в заднем направлении D для образования заднего угла β конусности головки. Другими словами, задняя опорная поверхность 56 головки имеет коническую форму, обращенную, в целом, радиально наружу, при этом задний угол β конусности головки является внутренним углом. В этом неограничивающем примере, показанном на чертежах, задняя опорная поверхность 56 головки может быть усеченным конусом. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, задний угол β конусности головки может находиться в диапазоне 5°≤β≤7β. Предпочтительно, задний угол β конусности головки может быть равным 6°. Иначе говоря, задняя опорная поверхность 56 головки может образовать угол 3° относительно продольной оси А головки. Следует отметить, что задняя опорная поверхность 56 головки предназначена для того, чтобы примыкать к соответствующей поверхности в державке 24 инструмента, когда вращательный режущий инструмент 20 находится в зафиксированном положении, как будет описано ниже.
Задняя опорная поверхность 56 головки лежит на воображаемом наружном заднем конусе 64, центрированном вокруг продольной оси А головки. Другими словами, воображаемый наружный задний конус 64 является соосным с охватываемым соединительным элементом 38. Воображаемый наружный задний конус 64 является правым круговым конусом. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, воображаемый наружный задний конус 64 может пересекать воображаемый наружный цилиндр 66 впадины.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, передний участок заднего опорного участка 52 может быть расположен прилегающим к наружной резьбе 42. Задний участок заднего опорного участка 52 может быть расположен прилегающим к задней поверхности 58 головки охватываемого соединительного элемента 38. Пересечение заднего опорного участка 52 и задней поверхности 58 головки может быть конусным. Задняя поверхность 58 головки может быть перпендикулярной к продольной оси А головки.
Передний и задний углы α, β конусности головки имеют одинаковую величину. Таким образом, предпочтительно, чтобы угол поворота шлифовального круга (используемого для изготовления сменной режущей головки 22) не нуждался в переконфигурировании, когда передняя и задняя опорные поверхности 54, 56 головки шлифуются. Следует иметь ввиду, что выражение «одинаковая величина», применимое к углам α, β конусности, означает в пределах±0,5°.
Передняя опорная поверхность 54 головки имеет переднюю осевую высоту H1 конуса головки, измеренную в направлении продольной оси A головки. Задняя опорная поверхность 56 головки имеет заднюю осевую высоту H2 конуса головки, измеренную в направлении продольной оси А головки. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, Н1 обычно может иметь значение 1,3 мм, а Н2 обычно может иметь значение 2,5 мм. Задняя осевая высота H2 конуса головки больше, чем передняя осевая высота конуса H1 головки. Длина LE наружной резьбы может быть больше, чем передняя осевая высота H1 конуса головки. Длина LE наружной резьбы может быть больше, чем задняя осевая высота H2 конуса головки.
E
Как дополнительно показано на фиг.5, большой диаметр наружной резьбы 42, ближайший к переднему опорному участку 50, образует большой наружный диаметр DE1. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, большой наружный диаметр DE1 может быть меньше, чем минимальный наружный диаметр FD передней опорной поверхности 54 головки.
E
E
E
Малый диаметр наружной резьбы 42, ближайший к заднему опорному участку 52, образует малый наружный диаметр DE2. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, малый наружный диаметр DE2 может быть больше, чем минимальный наружный диаметр RD задней опорной поверхности 56 головки. Минимальный наружный диаметр RD задней опорной поверхности 56 головки, может быть меньше, чем минимальный наружный диаметр FD передней опорной поверхности 54 головки.
F
R
Другой аспект настоящего изобретения относится к державке 24 инструмента. Обращаясь теперь к фигурам 6 и 7, державка 24 инструмента имеет продольную ось C державки, которая продолжается в направлении спереди D назад D. Державка 24 инструмента включает в себя охватывающий соединительный элемент 68, который продолжается назад от обращенной вперед передней поверхности 70 державки. Передняя поверхность 70 державки продолжается поперек относительно продольной оси C державки. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, передняя поверхность 70 державки может быть перпендикулярна продольной оси C державки.
Охватывающий соединительный элемент 68 включает внутреннюю резьбу 72. Как показано в продольном сечении охватывающего соединительного элемента 68 (т.е. фиг.7), внутренняя резьба 72 включает в себя выступ 74 внутренней резьбы, который продолжается спирально вокруг оси D внутренней резьбы, образующий множество вершин 76 внутренней резьбы, и множество впадин 78 внутренней резьбы. Ось D внутренней резьбы совпадает с продольной осью C державки. Таким образом, участок внутренней резьбы 72 является коаксиальным с державкой 24 инструмента. Множество вершин 76 внутренней резьбы образуют малый диаметр, а множество впадин 78 внутренней резьбы образуют большой диаметр внутренней резьбы 72, соответственно. Внутренняя резьба имеет длину LI внутренней резьбы, измеренную в направлении оси D внутренней резьбы. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, внутренняя резьба 72 может иметь приблизительно три витка.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, внутренняя резьба 72 может быть жесткой. Благодаря тому, что внутренняя резьба 72 представляет собой цилиндрическую резьбу, державка 24 инструмента легче изготавливается, чем, например, конусная внутренняя резьба 72.
Как показано на фиг.7, охватывающий соединительный элемент 68 включает в себя два поддерживающих участка, передний поддерживающий участок 80 и задний поддерживающий участок 82, каждый из которых обращен внутрь к продольной оси С державки. Другими словами, передний поддерживающий участок 80 и задний поддерживающий участок 82 обращены, в целом, радиально внутрь. Передний и задний поддерживающие участки 80, 82 расположены с обеих сторон внутренней резьбы 72. Иными словами, внутренняя резьба 72 расположена между передним и задним поддерживающими участками 80, 82.
Когда внутренняя резьба 72 является цилиндрической резьбой, воображаемый внутренний цилиндр 92 вершины образован множеством вершин 76 внутренней резьбы, внутренней резьбы 72 и в осевом направлении разделен передним и задним поддерживающими участками 80, 82. Кроме того, воображаемый внутренний цилиндр 96 впадины образован множеством впадин 78 внутренней резьбы, внутренней резьбы 72 и в осевом направлении разделен передним и задним поддерживающими участками 80, 82.
R
Передний поддерживающий участок 80 включает в себя переднюю опорную поверхность 84 державки, которая сужается внутрь в заднем направлении D для образования переднего угла γ конусности державки. Другими словами, передняя опорная поверхность 84 державки имеет коническую форму, обращенную, в целом, радиально внутрь, при этом передний угол γ конусности державки является наружным углом. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, передняя опорная поверхность 84 державки может быть в форме усеченного конуса. Передний угол γ конусности державки может быть в диапазоне 4,7°≤γ≤6,7°. Предпочтительно, передний угол γ конусности державки может быть равным 5,7°. Иными словами, передняя опорная поверхность 84 державки может образовать угол 2,85° относительно продольной оси C державки.
Передняя опорная поверхность 84 державки лежит на воображаемом внутреннем переднем конусе 90, центрированном вокруг продольной оси (С) державки. Другими словами, воображаемый внутренний передний конус 90 является коаксиальным с охватывающим соединительным элементом 68. Воображаемый внутренний передний конус 90 является правым круговым конусом. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, воображаемый внутренний передний конус 90 может пересекать воображаемый внутренний цилиндр 96 впадины.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, передний поддерживающий участок 80 может включать в себя переднюю кольцевую канавку 86, а передняя опорная поверхность 84 державки может быть отделена от внутренней резьбы 72 передней кольцевой канавкой 86. Передний участок переднего поддерживающего участка 80 может быть расположен прилегающим к передней поверхности 70 державки. Пересечение переднего поддерживающего участка 80 и передней поверхности 70 державки может быть скошенным.
R
Задний поддерживающий участок 82 включает в себя заднюю опорную поверхность 88 державки, которая сужается внутрь в заднем направлении D для образования заднего угла δ конусности державки.
Другими словами, задняя опорная поверхность 88 державки имеет коническую форму, обращенную, в целом, радиально внутрь, при этом задний угол δ конусности державки является наружным углом. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, задняя опорная поверхность 88 державки может быть в форме усеченного конуса. Задний угол δ конусности державки может быть в диапазоне 4,7°≤δ≤6,7°. Предпочтительно, задний угол δ конусности державки равен 5,7°. Иными словами, задняя опорная поверхность 88 державки может образовать угол 2,85° относительно продольной оси C державки.
Задняя опорная поверхность 88 державки лежит на воображаемом внутреннем заднем конусе 94, центрированном вокруг продольной оси С державки. Другими словами, воображаемый внутренний задний конус 94 является коаксиальным с охватывающим соединительным элементом 68. Воображаемый внутренний задний конус 94 является правым круговым конусом. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, воображаемый внутренний задний конус 94 может пересекать воображаемый внутренний цилиндр 92 вершины.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, передний участок заднего поддерживающего участка 82 может быть расположен прилегающим к внутренней резьбе 72. Задний поддерживающий участок 82 может включать в себя заднюю кольцевую канавку 89 и задняя опорную поверхность 88 державки может отстоять от заднего конца 98 охватывающего соединительного элемента 68 на заднюю кольцевую канавку 89.
Передние и задние углы γ, δ конусности державки имеют одинаковую величину. Таким образом, предпочтительно, когда передняя и задняя опорные поверхности 54, 56 державки образованы, например, посредством токарных операций, во время изготовления державки 24 инструмента, при этом токарный инструмент не нуждается в реконфигурации. Следует иметь ввиду, что выражение «одинаковая величина», применимое к углам γ, δ конусности, означает в пределах±0,5°.
Передняя опорная поверхность 84 державки имеет переднюю осевую высоту H3 конуса державки, измеренную в направлении продольной оси С державки. Задняя опорная поверхность 88 державки имеет осевую высоту H4 конуса державки, измеренную в направлении продольной оси С державки. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, Н3 обычно может иметь значение 0,8 мм, а Н4 обычно может иметь значение 1,4 мм. Задняя осевая высота H4 конуса державки может быть больше, чем передняя осевая высота H3 конуса державки. Длина LI внутренней резьбы может быть больше, чем передняя осевая высота H3 конуса державки. Длина LI внутренней резьбы может быть больше, чем задняя осевая высота H4 конуса державки.
I
Как показано на фиг.7, большой диаметр внутренней резьбы 72, ближайший к переднему поддерживающему участку 80, образует большой внутренний диаметр DI1. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, большой внутренний диаметр DI1 может быть меньше, чем минимальный внутренний передний диаметр FD передней опорной поверхности 84 державки.
I
I
I
Малый диаметр внутренней резьбы 72, ближайший к заднему поддерживающему участку 82, образует малый внутренний диаметр DI2. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, малый внутренний диаметр DI2 может быть больше, чем максимальный внутренний задний диаметр RD задней опорной поверхности 88 державки. Максимальный внутренний задний диаметр RD задней опорной поверхности 88 державки, может быть меньше, чем минимальный внутренний передний диаметр FD передней опорной поверхности 84 державки.
Другой аспект настоящего изобретения относится к вращательному режущему инструменту 20, который включает сменную режущую головку 22 и державку 24 инструмента, как определено здесь выше. Вращательный режущий инструмент 20 выполнен с возможностью регулирования между высвобожденным и зафиксированным положением. В высвобожденном положении вращательного режущего инструмента 20, как показано на фиг.2, вращательный режущий инструмент 20 является несобранным, а охватываемый соединительный элемент 38 расположен снаружи охватывающего соединительного элемента 68. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, в высвобожденном положении передний и задний углы α, β конусности головки могут быть больше, чем передний и задний углы γ, δ конусности державки не более чем на 0,6°. Предпочтительно, передние и задние углы конусности α, β головки могут быть больше переднего и заднего углов γ, δ конусности державки на 0,3°.
Сборка вращательного режущего инструмента 20 выполняется путем выполнения следующих этапов. Охватываемый соединительный элемент вставляется в охватывающий соединительный элемент 68. Наружная резьба 42 поворачивается в направлении против направления R вращения внутри внутренней резьбы 72, так что наружная и внутренняя резьбы 42, 72 зацеплены по резьбе друг с другом до тех пор, пока передняя опорная поверхность 54 головки не вступит в первоначальный контакт с передней опорной поверхностью 84 державки, достигая первого предварительно зафиксированного положения вращательного режущего инструмента 20 (см. фиг.8). Следует понимать, что после того, как наружный и внутренний резьбовые участки 42, 72 зацеплены по резьбе, любое дальнейшее вращение наружной резьбы 42 в направлении против направления R вращения притягивает сменную режущую головку 22 к державке 24 инструмента. Как видно на виде продольного сечения вращательного режущего инструмента, в первом предварительно зафиксированном положении вращательного режущего инструмента 20 (т.е. фиг.8), поверхность 40 основания головки отстоит от передней поверхности 70 державки на первое переднее расстояние F1. Как показано на фиг.9, задняя опорная поверхность (56) головки отстоит от задней опорной поверхности (88) державки на первое заднее расстояние R1. Согласно одному варианту осуществления настоящей заявки, когда передний угол α конусности головки передней опорной поверхности 54 головки больше, чем передний угол β конусности державки передней опорной поверхности 84 державки, обеспечивается, что первоначальный контакт между передней опорной поверхностью 54 головки и передней опорной поверхностью 84 державки создается в переднем участке передней опорной поверхности 84 державки, тем самым, увеличивая жесткость соединения между охватываемым и охватывающим элементами 38, 68 на переднем опорном и поддерживающем участках 50, 80, когда достигнуто замкнутое положение вращательного режущего инструмента 20.
Сменная режущая головка 22 поворачиваются дополнительно в направлении против направления R вращения, пока задняя опорная поверхность 56 головки не вступает в первоначальный контакт с задней опорной поверхностью 88 державки, достигая второго предварительно зафиксированного положения вращательного режущего инструмента 20 (см. фиг.10, показывающую продольное сечение вращательного режущего инструмента 20 во втором, предварительно зафиксированном положении). Во втором предварительно зафиксированном положении вращательного режущего инструмента 20, поверхность 40 основания головки отстоит от передней поверхности 70 державки на второе переднее расстояние F2, при этом второе переднее расстояние F2 меньше, чем первое переднее расстояние F1. Следует понимать, что передняя опорная поверхность (54) головки находится в контакте с передней опорной поверхностью (84) державки. Согласно одному варианту осуществления настоящей заявки, когда задний угол β конусности головки задней опорной поверхности 56 головки больше, чем задний угол δ конусности державки задней опорной поверхности 88 державки, обеспечивается, что первоначальный контакт между задней опорной поверхностью 56 головки и задней опорной поверхностью 88 державки создается в переднем участке задней опорной поверхности 88 державки, тем самым, увеличивая жесткость соединения между охватываемым и охватывающим элементами 38, 68 на заднем опорном и поддерживающем участках 52, 82, когда достигнуто замкнутое положение. Поскольку сменная режущая головка 22 изготовлена из более твердого материала, чем державка 24 инструмента, а также принимая во внимание конические опорные поверхности, во время вращения сменной режущей головки 22 относительно державки 24 инструмента из первого предварительно замкнутого положения ко второму предварительно замкнутому положению вращательного режущего инструмента 20, передняя опорная поверхность 54 головки прижимает переднюю опорную поверхность 84 державки в радиальном направлении наружу, так что передний поддерживающий участок 80 деформируется.
Сменная режущая головка 22 поворачиваются дополнительно в направлении против направления R вращения, пока поверхность 40 основания головки не примкнет к передней опорной поверхностью 70 державки, достигая зафиксированного положения вращательного режущего инструмента 20 (см. фиг.11, показывающую вид продольного сечения вращательного режущего инструмента 20 в зафиксированном положении). В зафиксированном положении вращательного режущего инструмента 20, охватываемый соединительный элемент 38 с возможностью отсоединения удерживается в охватывающем соединительном элементе 68. Продольная ось A головки совпадает с продольной осью С державки. Наружная и внутренняя резьбы 42, 72 зацеплены по резьбе друг с другом. Передняя опорная поверхность 54 головки примыкает к передней опорной поверхности 84 державки. Задняя опорная поверхность 56 головки примыкает к задней опорной поверхности 88 державки. Поверхность 40 основания головки примыкает к передней поверхности 70 державки. Снова, сменная режущая головка 22 изготовлена из более твердого материала, чем державка 24 инструмента, а также принимая во внимание конические опорные поверхности, во время вращения сменной режущей головки 22 относительно державки 24 инструмента из второго предварительно замкнутого положения к замкнутому положению вращательного режущего инструмента 20, передняя опорная поверхность 54 головки прижимает переднюю опорную поверхность 84 державки дополнительно в радиально наружном направлении, и происходит дополнительная деформация переднего поддерживающего участка 80.
Кроме того, задняя опорная поверхность 56 головки прижимает заднюю опорную поверхность 88 державки в радиально наружном направлении, так что задний поддерживающий участок 82 деформируется. Деформация в заднем поддерживающем участке 82 меньше, чем деформация в переднем поддерживающем участке 80.
Ввиду того, что задние опорные поверхности 56, 88 головки и державки имеют коническую форму, регулировка режущего инструмента 20 от второго предварительно зафиксированного положения до зафиксированного положения является гладкой и постепенной.
Ввиду того, что резьбовое зацепление расположено между двумя коническими примыкающими областями, вращательный режущий инструмент 20 улучшает устойчивость к боковым усилиям резания.
Предпочтительно, конструкция переднего и заднего углов α, β конусности головки больше, чем передний и задний углы γ, δ конусности державки, но не более 0,6° (в высвобожденном положении), обеспечивает конический упор между передней опорной поверхностью 54 головки и передней опорной поверхностью 84 державки, а также задней опорной поверхностью 56 головки и задней опорной поверхностью 88 державки после достижения деформации (т.е. в зафиксированном положении вращательного режущего инструмента 20). В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, в зафиксированном положении в силу деформации в переднем и заднем поддерживающих участках 80, 82, передний и задний углы α, β конусности головки и передний и задний углы γ, δ конусности державки могут иметь одинаковую величину. Передняя осевая высота H1 конуса головки больше, чем передняя осевая высота H3 конуса державки. Таким образом, посадка с натягом достигается вдоль полного осевого продолжения передней опорной поверхности 84 державки. Подобным образом, задняя осевая высота H2 конуса головки больше, чем задняя осевая высота H4 конуса державки. Таким образом, посадка с натягом достигается вдоль полного осевого продолжения задней опорной поверхности 88 державки.
В зафиксированном положении вращательного режущего инструмента 20 выполняется плотная посадка между сменной режущей головкой 22 и державкой 24 инструмента. Механизм соединения, описанный выше, обеспечивает быстрое самозапирающееся соединение между сменной режущей головкой 22 и державкой 24 инструмента.
Следует отметить, что особенностью настоящего изобретения является то, что обе конические опорные области обеспечивают точное позиционирование сменной режущей головки 22 при удержании в державке 24 инструмента и дополнительно предотвращают возникновение осевого биения, даже если наружная и внутренняя резьбы 42, 72 выполняются вне их пределов допуска.