РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ С ВНУТРЕННЕЙ СИСТЕМОЙ ПОДАЧИ ЖИДКОСТИ
CUTTING TOOL WITH INTERNAL FLUID SUPPLY SYSTEM

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Предмет настоящей заявки на изобретение относится к режущим инструментам, содержащим встроенные системы подачи жидкости.
ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Режущие инструменты данного вида известны и раскрыты, например, в патенте США № 5340242, в котором раскрыта система подачи жидкости к режущему инструменту, где используют полый винт для зажима и подачи жидкости внутрь инструмента.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Предмет настоящей заявки на изобретение относится к режущему инструменту, содержащему систему подачи жидкости внутрь режущего инструмента. Режущий инструмент содержит корпус инструмента, к которому присоединена головка для подачи жидкости посредством сплошного соединительного элемента, который содержит непрерывную наружную резьбу. По меньшей мере одно из корпуса инструмента или головки для подачи жидкости содержит соединительный канал, выполненный с прерывистой по окружности внутренней резьбой, у которой имеется ось резьбы и которая предназначена для сопряжения с наружной резьбой. Указанный или каждый соединительный канал, выполненный с внутренней резьбой, находится в сообщении с проходом в резьбе, который продолжается вдоль оси резьбы и прерывает внутреннюю резьбу в направлении по окружности. Проход в резьбе продолжается как внутри, так и снаружи от наружной границы внутренней резьбы, в радиальном направлении относительно оси канала. Возможным преимуществом такого механизма подачи является то, что он компактен и благодаря этому обеспечивается возможность встраивания такой системы в очень небольшие режущие инструменты.
Согласно предмету настоящей заявки на изобретение предложен режущий инструмент с внутренней системой подачи жидкости. Режущий инструмент содержит корпус инструмента и головку для подачи жидкости, присоединенную к корпусу посредством сплошного соединительного элемента, содержащего непрерывную наружную резьбу, при этом:
корпус инструмента содержит соединительный канал в корпусе;
головка для подачи жидкости содержит соединительный канал в головке, сообщенный с каналом в корпусе;
по меньшей мере один из соединительного канала в корпусе или соединительного канала в головке содержит прерывистую по окружности внутреннюю резьбу с продольной осью резьбы и наружную, в радиальном направлении, границу резьбы,
причем
внутренняя резьба содержит проход в резьбе, продолжающийся вдоль оси резьбы и выполненный с возможностью только передачи жидкости; и
в аксиальном сечении внутренней резьбы проход в резьбе продолжается как внутри, так и снаружи наружной, в радиальном направлении, границы резьбы.
Любой из следующих признаков, либо в отдельности, либо в комбинации, может быть использован в любом из указанных выше аспектов предмета заявки.
В аксиальном сечении внутренней резьбы наружная граница резьбы может лежать в окружности, образованной диаметром наружной резьбы относительно оси резьбы.
Внутренняя резьба может иметь цилиндрическую форму.
Проход в резьбе может быть канавкой.
Проход в резьбе может продолжаться вдоль всей длины внутренней резьбы.
При необходимости только канал в корпусе содержит внутреннюю резьбу.
Головка и корпус соответственно содержат проходы в головке и корпусе, каждый из которых сообщается с проходом в резьбе.
Соединительный элемент может содержать периферическую поверхность соединительной головки, которая уплотняет часть прохода в головке.
Смежно каналу в корпусе корпус содержит режущую часть, содержащую гнездо и режущую пластину, закрепленную в нем с возможностью высвобождения.
Соединительный элемент может быть винтом, проходящим через канал в головке и ввинченным во внутреннюю резьбу.
Корпус инструмента может содержать шайбу, имеющую внутренний диаметр шайбы, больший предельного диаметра, образованного самой наружной частью, в радиальном направлении, прохода в резьбе на наружном конце канала.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для лучшего понимания предмета настоящей заявки на изобретение и для описания того, как изобретение может быть осуществлено на практике, приведены ссылки на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг. 1 представляет собой вид режущего инструмента в изометрии;
Фиг. 2 представляет собой вид режущего инструмента, представленного на фиг. 1, в изометрии, в разобранном состоянии;
Фиг. 3 представляет собой вид режущего инструмента, представленного на фиг. 1, в плане;
Фиг. 4 представляет собой сечение IV-IV на фиг. 3, проходящее через проходы в резьбе в режущем инструменте;
Фиг. 5 представляет собой сечение V-V на фиг. 3, проходящее через внутреннюю резьбу режущего инструмента;
Фиг. 6 представляет собой вид режущего инструмента, представленного на фиг. 1, сверху, где удалены головка и соединительный элемент;
Фиг. 7 представляет собой детализированный вид режущего инструмента, выделенный линией VII на фиг. 6;
Фиг. 8 представляет собой сечение VIII-VIII на фиг. 4;
Фиг. 9 представляет собой детализированное сечение режущего инструмента, выделенное линией IX на фиг. 8;
В случаях, где это считалось целесообразным, ссылочные позиции на чертежах могут повторяться для обозначения тех же или аналогичных элементов.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В последующем описании раскрыты различные аспекты предмета настоящей заявки. С целью пояснения представлены специальные конфигурации и детали в достаточно подробном виде для содействия полному пониманию предмета настоящей заявки. Однако специалисту в данной области техники будет очевидно, что предмет настоящей заявки может быть использован на практике без применения специальных конфигураций и деталей, представленных здесь.
Со ссылкой на фиг. 1 и 2 режущий инструмент 10 содержит корпус 12 инструмента и головку 14 для подачи жидкости, прикрепленную к корпусу посредством соединительного элемента 16, выполненного с резьбой. Режущий инструмент 10 может быть компактным режущим инструментом 10, содержащим внутреннюю систему 13 для подачи жидкости. Систему 13 для подачи жидкости можно использовать для подачи охлаждающей жидкости под давлением, составляющим до 300 бар.
Режущий инструмент 10 содержит режущую часть 18, которая может быть расположена на переднем краю 20 корпуса. Режущая часть 18 может содержать гнездо 22 и режущую пластину 24, закрепленную в ней с возможностью высвобождения. Режущая пластина 24 может быть закреплена в гнезде 22 посредством винта, который может отличаться от соединительного элемента 16.
Соединительный элемент 16 может содержать соединительную головку 26 и соединительное тело 28, продолжающееся от нее. Соединительная головка 26 содержит периферическую поверхность 30 соединительной головки, которая может иметь коническую форму. Соединительное тело 28 содержит непрерывную наружную резьбу 32. Наружная резьба 32 может иметь в общем цилиндрическую форму и внутренний и наружный диаметры M1, M2 наружной резьбы. Соединительный элемент 16 может содержать часть 34 меньшего диаметра, расположенную в осевом направлении между соединительной головкой 26 и соединительным телом 28. Помимо непрерывной наружной резьбы 32 соединительный элемент 16 является сплошным, или имеет сплошную конструкцию. Слово «сплошной» использовано в том смысле, что соединительный элемент 16 не содержит полостей, отверстий или канавок. Более конкретно, наружная резьба 32 не содержит каких-либо продольных канавок или проемов. Соединительный элемент 16, таким образом, выполнен без возможности передачи внутрь жидкости и не может передавать внутрь жидкость. Согласно настоящему примеру соединительный элемент 16 является винтом.
Корпус 12 инструмента может быть удлиненным, и он может содержать продольную ось A корпуса. Корпус 12 инструмента может содержать периферическую поверхность 36 корпуса, продолжающуюся позади переднего края 20 корпуса. Периферическая поверхность 36 корпуса может иметь в общем прямоугольное аксиальное сечение и содержать верхнюю и нижнюю поверхности 38, 40. Согласно настоящему примеру корпус 12 инструмента может содержать глухой соединительный канал 42 и проход 44 для жидкости. Соединительный канал 42 в корпусе содержит внутренний и наружный концы 46, 48 канала. Соединительный канал 42 в корпусе может быть открыт со стороны периферической поверхности 36 корпуса на наружном конце 48 канала и может быть сообщен с проходом 44 для жидкости у внутреннего конца 46 канала в корпусе. Проход 44 для жидкости в корпусе может продолжаться позади внутреннего конца 46 канала в корпусе вдоль оси A корпуса. Корпус 12 инструмента может содержать глухой позиционирующий канал 50, который может быть открыт со стороны периферической поверхности 36 корпуса смежно соединительному каналу 42 в корпусе.
На чертежах соединительный канал 42 в корпусе и режущая часть 18 выполнены вместе за одно целое в корпусе 12 инструмента, имеющем единую, состоящую из одной части конструкцию, причем соединительный канал 42 в корпусе расположен смежно режущей части 18. Возможны также другие варианты осуществления корпуса инструмента, в которых соединительный канал 42 в корпусе и режущая часть 18 выполнены в отдельных компонентах, которые затем соединяют вместе таким образом, чтобы опять соединительный канал 42 в корпусе был расположен смежно режущей части 18.
Соединительный канал 42 в корпусе содержит продольную ось B канала в корпусе. Согласно настоящему примеру соединительный канал 42 в корпусе содержит внутреннюю резьбу 52, выполненную с возможностью резьбового сопряжения с наружной резьбой 32 соединительного элемента 16. Внутренняя резьба 52 содержит ось C резьбы и внутренний, и наружный диаметры D1, D2 внутренней резьбы (как это показано на фиг. 7). Оси C, B резьбы и канала в корпусе могут быть соосными. В каждом аксиальном сечении C внутренней резьбы 52 вдоль оси C резьбы внутренний и наружный диаметры D1, D2 внутренней резьбы могут образовывать внутреннюю и наружную, в радиальном направлении, границы 54, 56 внутренней резьбы 52. При следовании вдоль оси С резьбы внутренний и наружный диаметры D1, D2 внутренней резьбы могут быть постоянными. Другими словами, внутренняя резьба 52 и, таким образом, внутренняя и наружная границы 54, 56 резьбы могут иметь в общем круглую цилиндрическую форму.
Со ссылкой на фиг. 4, 7 и 9. Согласно настоящему примеру соединительный канал 42 в корпусе, содержащий внутреннюю резьбу 52, содержит четыре прохода 58 в резьбе, каждый из которых содержит продольную ось E прохода. Продольная ось E прохода может быть в общем параллельной оси С резьбы, хотя это требование не является жестким. Количество проходов 58 в резьбе также не ограничено четырьмя. Проходы 58 в резьбе могут быть выполнены в виде продольных канавок в корпусе 12 инструмента, которыми прерывается внутренняя резьба 52. Таким образом, соединительный канал 42 в корпусе, содержащий внутреннюю резьбу 52, сообщен с проходами 58 в резьбе, которые проходят вдоль оси С резьбы и которыми прерывается внутренняя резьба 52, витки которой нарезаны по окружности. В результате этого получается соединительный канал 42 в корпусе, содержащий прерывистую по окружности внутреннюю резьбу 52.
Каждый проход 58 в резьбе может быть открыт со стороны периферической поверхности 36 корпуса на наружном конце 48 канала в корпусе, и он продолжается от этого конца внутрь вдоль оси С резьбы. Каждый проход 58 в резьбе может продолжаться вдоль всей длины соединительного канала 42 в корпусе. Каждый проход 58 в резьбе может продолжаться вдоль всей длины внутренней резьбы 52. На внутреннем конце 46 канала в корпусе каждый проход 58 в резьбе может быть сообщен с проходом 44 для жидкости в корпусе.
Каждый проход 58 в резьбе в радиальном направлении, перпендикулярном оси С резьбы, частично выполнен во внутренней резьбе 52 и частично - в корпусе 12 инструмента, снаружи от внутренней резьбы 52. Другими словами, в любом аксиальном сечении C и проведенном вдоль оси C внутренней резьбы 52 каждый проход 58 в резьбе выполнен как внутри, так и снаружи наружной границы 56 резьбы. Самая наружная точка любого из проходов 58 в резьбе в любом аксиальном сечении C и проведенном вдоль оси C внутренней резьбы 52 образована предельным диаметром D3, перпендикулярным оси С резьбы. Предельный диаметр D3 больше наружного диаметра D2 внутренней резьбы. Согласно настоящему примеру в каждом аксиальном сечении C и проведенном вдоль оси C внутренней резьбы 52 каждый проход 58 в резьбе может быть выполнен между окружностью, образованной внутренним диаметром D1 внутренней резьбы, и окружностью, образованной предельным диаметром D3. Каждый проход 58 в резьбе, при рассмотрении вдоль оси E каждого прохода, может иметь вогнуто скругленное поперечное сечение.
Согласно настоящему примеру около наружного конца 48 канала в корпусе режущий инструмент 10 может содержать шайбу 60. Шайба 60 имеет внутренний и наружный диаметры D4, D5 шайбы. Внутренний диаметр D4 шайбы может быть равен или больше предельного диаметра D3. В собранном состоянии, когда головка 14 для подачи жидкости установлена на корпусе 12 инструмента, шайба 60 может выполнять функцию уплотняющего средства, посредством которого предотвращают утечку жидкости между корпусом 12 инструмента и головкой 14 для подачи жидкости. В случае если проходы 58 в резьбе неравномерно распределены по окружности вокруг соединительного канала 42 в корпусе или в случае если выполнено нечетное количество проходов 58 в резьбе, то может быть более целесообразным установить предельный диаметр D3 предельным радиусом R3 из-за отсутствия диаметрально противоположных проходов 58 в резьбе.
Согласно настоящей заявке головка 14 для подачи жидкости содержит противоположные верхнюю и нижнюю поверхности 62, 64 головки и периферическую поверхность 66 головки, продолжающуюся между ними. Головка 14 для подачи жидкости может содержать позиционирующий штифт 68, продолжающийся от нижней поверхности 64 головки. Головка 14 для подачи жидкости может содержать сквозной соединительный канал 70 в головке с осью F канала в головке, и канал 70 может быть открыт со стороны верхней и нижней поверхностей 62, 64 головки. Головка 14 для подачи жидкости содержит проход 72 в головке для пропуска жидкости. Проход 72 в головке может содержать первую часть 74 прохода, которая может быть открыта со стороны периферической поверхности 66 головки у выпускного отверстия 78, с переднего конца 80 головки. Проход 72 в головке может содержать вторую часть 76 прохода, открытую со стороны нижней поверхности 64 головки, и может быть выполнен в виде одного целого соединительного канала 70 в головке. Другими словами, в этом не ограничивающем объем изобретения примере проход 72 в головке может содержать продольную канавку, выполненную вдоль оси F соединительного канала 70 в головке, которая может быть открыта внутрь.
Согласно настоящей заявке периферическая поверхность 30 соединительной головки составляет часть прохода 72 в головке. Другими словами, частью периферической поверхности 30 соединительной головки уплотняют, или завершают, пересечение первой и второй частей 74, 76 прохода 72 в головке. Соединительная головка 26 выполняет двойную функцию в том смысле, что с ее помощью уплотняют пересечение в проходе 72 в головке, а также присоединяют головку 14 для подачи жидкости к корпусу 12 инструмента. Посредством унификации функций предполагается способствование тому, чтобы головка 14 для подачи жидкости и, следовательно, режущий инструмент 10 имели как можно меньшие размеры.
Согласно настоящей заявке в собранном состоянии головка 14 для подачи жидкости присоединена к корпусу 12 инструмента таким образом, чтобы соединительный канал 70 в головке мог быть сообщен с соединительным каналом 42 в корпусе, а проходы 58 в резьбе могли быть сообщены с проходом 72 в головке. Нижняя поверхность 64 головки может примыкать к периферической поверхности 36 корпуса, например к верхней поверхности 38 корпуса. Соединительный элемент 16 расположен в соединительном канале 70 в головке и резьбовым соединением сопряжен с внутренней резьбой 52 в соединительном канале 42 в корпусе. Позиционирующий штифт 68 расположен в позиционирующем канале 50.
Со ссылкой на фиг. 4 и 9. Когда режущий инструмент 10 находится в собранном рабочем состоянии, т.е. им производят обработку детали, жидкость (например, смазочно-охлаждающую жидкость) нагнетают через проход 44 для жидкости в корпусе в соединительный канал 42 в корпусе. Поток жидкости затем разделяется по множеству путей для жидкости, каждый из которых продолжается через один из проходов 58 в резьбе, между наружным диаметром M2 наружной резьбы и предельным диаметром D3. Таким образом, жидкость в каждом из множества путей для жидкости проходит за наружную резьбу 32 соединительного элемента скорее, чем через соединительный элемент 16. Затем жидкость проходит через шайбу 60 ко второй части 76 прохода в соединительном канале 70 в головке. В этом примере множество путей для жидкости выходит к четырем проходам 58 в резьбе, и они вновь соединяются между внутренним диаметром D4 шайбы и частью 34 соединительного элемента 16 меньшего диаметра. В соединительном канале 70 в головке жидкость затем проходит через вторую часть 76 прохода вдоль соединительного элемента 16. Затем жидкость направляется к первой части 74 прохода, по меньшей мере, частично, посредством периферической поверхности 30 соединительной головки, и проходит далее через первую часть 74 прохода, которая открыта со стороны выпускного отверстия 78. Жидкость, таким образом, направляется к расположенной рядом режущей части 18, где во время выполнения операции резания струя жидкости ударяет и способствует отламыванию образующейся стружки.
Максимальную высоту инструмента можно измерить от нижней поверхности 40 корпуса до самой верхней части головки 14 для подачи жидкости или соединительной головки 26. На некоторых металлорежущих станках ограничено пространство по высоте. Один пример того, когда минимальный размер является предпочтительным, относится к режущим инструментам, размещаемым один над другим в револьверной головке станка. В таких случаях максимальная высота режущего инструмента часто определяется таким образом, что режущие инструменты с обычными системами подачи жидкости просто не могут быть установлены в револьверной головке.
Возможным преимуществом настоящей системы подачи жидкости является то, что система встроена в корпус и соединительные каналы 42, 70 в головке и, таким образом, занимает очень небольшое пространство в режущем инструменте 10 в сравнении с другими внутренними системами подачи жидкости. Другими словами, посредством прохода 58 в резьбе, встроенного во внутреннюю резьбу 52, способствуют уменьшению общего размера режущего инструмента 10. Этого достигают благодаря тому, что жидкость подают приблизительно в то же место, где расположен, или встроен, присоединительный механизм. Общая площадь аксиального сечения режущего инструмента 10, таким образом, получается минимизированной в сравнении, например, с тем же размером при использовании внешней системы подачи жидкости или внутренней системы подачи жидкости, в которых проходы для жидкости отделены от внутренней резьбы 52. Следовательно, могут быть изготовлены небольшие режущие инструменты с внутренними системами подачи жидкости. Например, если внутренняя резьба 52 и проход для жидкости отдалены друг от друга, то требуется более прочный и, таким образом, большего размера винт для присоединения головки 14 для подачи жидкости к корпусу 12 инструмента. Следует отметить, что, например, для получения хорошо уплотненного прохода при высоком давлении соединительные силы должны быть соответственно больше.
Как было упомянуто выше, головка 14 для подачи жидкости присоединена к корпусу 12 инструмента посредством винта и в то же самое время винт функционирует как часть системы для подачи жидкости благодаря уплотнению части прохода 72 в головке. Поэтому важно выбирать винт, из-за ограничений размеров режущего инструмента, обладающий наибольшей возможной прочностью конструкции.
Возможное преимущество расположения проходов 58 в резьбе (т.е. расположенных только частично во внутренней резьбе 52) заключается в том, что соединительный элемент 16 может оставаться сплошным, или неизменным в других отношениях. Например, винты, используемые для подачи жидкости, могут быть полыми и содержать в середине проход и каналы в радиальном направлении, соединенные с проходом в середине. В этих случаях для выполнения каналов в радиальном направлении могут потребоваться специальные дорогостоящие средства для ориентации резьбы, для совмещения каналов в радиальном направлении с соответствующим проходом в принимающей, охватывающей, ответной части при затягивании винта. В других случаях наружная резьба 32 винта может содержать наружные канавки. В любом случае винты с наружными канавками и/или с осевыми каналами или каналами в радиальном направлении получаются значительно менее прочными в сравнении с неизменными винтами того же вида. Следовательно, должно быть выбрано компромиссное решение, например: подача жидкости под более низким давлением (из-за менее слабых соединительных/уплотняющих сил, обеспечиваемых посредством менее прочного винта) или выбор больших винтов, что ведет к увеличению размеров.
Другое возможное преимущество выполнения прохода 58 в резьбе заключается в простоте изготовления. Для изготовления прохода 58 в резьбе необходимо только прорезать простую канавку во внутренней резьбе 52.
Согласно настоящей заявке проходы 58 в резьбе могут быть распределены относительно оси С резьбы для занятия как можно меньшего пространства в режущем инструменте 10. Проходы 58 в резьбе могут быть равномерно распределены вокруг оси С резьбы.
Описание, приведенное выше, содержит приведенные в качестве примеров варианты осуществления и подробности для полного раскрытия, если это требуется, заявляемого предмета изобретения, но этим не исключаются не приведенные в качестве примеров варианты осуществления и подробности из объема формулы настоящей заявки на изобретение.