ПЛАСТИНЧАТАЯ ДЕРЖАВКА РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА, ВЫПОЛНЕННАЯ ИЗ ТВЕРДОГО СПЛАВА, И РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ С ТАКОЙ ПЛАСТИНЧАТОЙ ДЕРЖАВКОЙ
HARD ALLOY CUTTING TOOL HOLDER BLADE AND CUTTING TOOL HAVING SUCH HOLDER BLADE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[001] Настоящее изобретение относится, в целом, к пластинчатой державке режущего инструмента и к режущему инструменту, предназначенному для нее, и, в частности, к пластинчатой державке режущего инструмента, выполненной из твердого сплава.
ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[002] Металлорежущие инструменты, используемые на токарных операциях, включают в себя режущие пластины, которые закреплены в пластинчатой державке инструмента с возможностью извлечения. Режущие пластины обычно выполнены из соответствующего твердого материала, то есть спеченного карбида, в то время как державка может быть выполнена из менее твердого материала (например, стали) или из твердого материала (например, твердого сплава) и может быть использована повторно после удаления изношенной или поврежденной режущей пластины.
[003] Державки режущих инструментов типа пластинчатой державки имеют часть, предназначенную для приема и удерживания режущей пластины. Часть, предназначенная для приема режущей пластины, может иметь гнездо под режущую пластину, выполненное с упругой зажимной частью, которая выполнена с возможностью упругого перемещения при установке режущей пластины внутри гнезда под режущую пластину. Пластинчатые державки режущих инструментов, подобные упомянутой выше, раскрыты, например, в нижеуказанных патентных публикациях: US4604004, US4909677, US5054967, US7163361 и US7578640.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[004] В соответствии с предметом настоящей заявки разработана пластинчатая державка режущего инструмента, имеющая продольную среднюю ось, лежащую в средней плоскости, при этом пластинчатая державка режущего инструмента содержит:
по меньшей мере, одну часть, предназначенную для зажима режущей пластины, с передней плоскостью, перпендикулярной к средней плоскости, при этом часть, предназначенная для зажима режущей пластины, имеет по меньшей мере одно гнездо под режущую пластину, при этом гнездо под режущую пластину содержит:
базовую губку, имеющую опорную поверхность базовой губки;
зажимную губку, упруго соединенную с базовой губкой в единую цельную конструкцию, при этом зажимная губка имеет зажимную поверхность, обращенную противоположно к опорной поверхности базовой губки, и упорную поверхность для режущей пластины; и
криволинейную внутреннюю поверхность, продолжающуюся от опорной поверхности базовой губки к зажимной губке и вдоль зажимной губки, при этом криволинейная внутренняя поверхность имеет передний краевой участок,
при этом:
пластинчатая державка выполнена из твердого сплава, и
первое минимальное продольное расстояние между передним краевым участком и передней плоскостью меньше второго минимального продольного расстояния между зажимной поверхностью и передней плоскостью.
[005] В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения пластинчатая державка режущего инструмента, подобная описанной выше, является зеркально симметричной относительно средней плоскости, при этом часть, предназначенная для зажима режущей пластины, имеет два гнезда под режущие пластины, расположенные с противоположных сторон средней плоскости, криволинейная внутренняя поверхность имеет внутренний краевой участок, разнесенный от переднего краевого участка, с минимальным поперечным расстоянием между внутренними краевыми участками обоих гнезд под режущие пластины в одной и той части, предназначенной для зажима режущей пластины, третье продольное расстояние продолжается между внутренним краевым участком каждого гнезда под режущую пластину и передней плоскостью, и минимальное поперечное расстояние превышает третье продольное расстояние.
[006] В соответствии с другим аспектом предмета настоящей заявки разработан режущий инструмент, содержащий:
пластинчатую державку режущего инструмента, подобную описанной выше, и
режущую пластину, упруго удерживаемую в одном из указанного по меньшей мере одного гнезда под режущую пластину пластинчатой державки режущего инструмента.
Режущая пластина может содержать:
режущую часть и установочную часть, при этом режущая часть имеет режущую кромку, образованную на пересечении поверхности, образующей передний угол, и поверхности, образующей задний угол;
верхнюю поверхность, нижнюю поверхность и периферийную боковую поверхность, продолжающуюся между ними, при этом установочная часть продолжается от режущей части от верхней поверхности, установочная часть имеет противоположные переднюю и заднюю установочные поверхности, при этом передняя установочная поверхность находится на нижней поверхности, при этом периферийная боковая поверхность содержит:
противоположные переднюю и заднюю поверхности и противоположные боковые поверхности, продолжающиеся между передней и задней поверхностями, при этом поверхность, образующая задний угол, находится на передней поверхности, поверхность, образующая передний угол, находится на верхней поверхности, и задняя установочная поверхность находится на задней поверхности; и
нижнюю установочную поверхность, находящуюся на нижней поверхности и противоположную верхней поверхности, и продолжающуюся между передней поверхностью и передней установочной поверхностью.
[007] В подобном режущем инструменте опорная поверхность базовой губки, выполненная на базовой губке, упирается в заднюю поверхность режущей пластины, зажимная поверхность зажимной губки упирается в переднюю установочную поверхность режущей пластины, и предназначенная для режущей пластины, упорная поверхность зажимной губки упирается в нижнюю установочную поверхность режущей пластины.
[008] В соответствии с еще одним аспектом предмета настоящей заявки разработана пластинчатая державка режущего инструмента, имеющая противоположные концы и продольную среднюю ось, лежащую в средней плоскости и продолжающуюся между противоположными концами, при этом пластинчатая державка режущего инструмента содержит:
по меньшей мере, одну часть, предназначенную для зажима режущей пластины, имеющую по меньшей мере один гнездо под режущую пластину, при этом гнездо под режущую пластину содержит:
базовую губку, имеющую опорную поверхность базовой губки;
зажимную губку, упруго соединенную с базовой губкой в единую цельную конструкцию, при этом зажимная губка имеет зажимную поверхность, обращенную противоположно к опорной поверхности базовой губки, и упорную поверхность для режущей пластины; и
криволинейную внутреннюю поверхность, продолжающуюся от опорной поверхности базовой губки к зажимной губке и вдоль зажимной губки, при этом криволинейная внутренняя поверхность имеет передний краевой участок,
при этом:
пластинчатая державка выполнена из твердого сплава;
указанная по меньшей мере одна часть, предназначенная для зажима режущей пластины, имеет переднюю плоскость, продолжающуюся перпендикулярно к средней плоскости, при этом передняя плоскость продолжается через самую переднюю часть передней поверхности указанной по меньшей мере одной части, предназначенной для зажима режущей пластины; и
зажимная поверхность выступает от переднего краевого участка криволинейной внутренней поверхности к базовой губке и от передней плоскости.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[009] Для лучшего понимания настоящего изобретения и иллюстрации того, как оно может быть осуществлено на практике, далее будет сделана ссылка на сопровождающие чертежи, на которых:
Фиг. 1 представляет собой схематическую иллюстрацию режущего инструмента в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 2 представляет собой частичный детализированный вид сбоку пластинчатой державки режущего инструмента по фиг. 1;
Фиг. 3 представляет собой детализированный вид части режущего инструмента по фиг. 1;
Фиг. 4 представляет собой вид сбоку части режущего инструмента по фиг. 1;
Фиг. 5 представляет собой первый выполненный с пространственным разделением элементов вид в перспективе части режущего инструмента, показанной на фиг. 3;
Фиг. 6 представляет собой второй выполненный с пространственным разделением элементов вид в перспективе части режущего инструмента, показанной на фиг. 3;
Фиг. 7 представляет собой схематическую иллюстрацию режущего инструмента в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения; и
Фиг. 8 представляет собой детализированный вид сбоку пластинчатой державки режущего инструмента по фиг. 7.
[010] Следует понимать, что для простоты и ясности иллюстрации элементы, показанные на фигурах, необязательно начерчены в масштабе. Например, размеры некоторых из элементов могут быть преувеличены относительно других элементов для ясности, или некоторые физические компоненты могут быть включены в один функциональный блок или элемент. Кроме того, там, где это сочтено уместным, ссылочные позиции могут повторяться на фигурах для обозначения соответствующих или аналогичных элементов.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[011] В нижеследующем описании будут описаны различные аспекты настоящего изобретения. В целях разъяснения определенные конфигурации и детали приведены для обеспечения полного понимания настоящего изобретения. Тем не менее, для специалиста в указанной области техники также будет очевидным то, что настоящее изобретение может быть реализовано на практике без определенных деталей, представленных в указанном документе. Кроме того, хорошо известные элементы/признаки могут быть опущены или упрощены с тем, чтобы не затруднять понимания настоящего изобретения.
[012] Далее делается ссылка на фиг. 1, показывающую режущий инструмент 140 в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. Режущий инструмент 140 представляет собой токарный режущий инструмент, имеющий пластинчатую державку 100 режущего инструмента и режущую пластину 150, удерживаемую в ней. Пластинчатая державка 100 режущего инструмента представляет собой удлиненную прямоугольную пластинчатую державку, имеющую противоположные концы 136 и четыре идентичных гнезда 104 под режущие пластины, по одному в каждом углу прямоугольника.
[013] Далее делается ссылка на фиг. 2-6, показывающие различные виды режущего инструмента 140 и пластинчатой державки 100 указанного режущего инструмента. Пластинчатая державка 100 режущего инструмента выполнена из твердого сплава, такого как спеченный карбид. Упругая зажимная конструкция, образованная в конструктивном элементе из твердого сплава, может иметь тенденцию к растрескиванию или разламыванию под действием зажимных сил вследствие большого модуля упругости твердого сплава. Для сравнения, модуль упругости спеченного карбида почти в три раза превышает модуль упругости стали. Следовательно, когда используется упругая зажимная конструкция из твердого сплава, желательно иметь более высокую упругость, которая обеспечила бы стойкость к упругой деформации, вызываемой упругим зажимом режущей пластины в режущем инструменте.
[014] Как упомянуто выше, режущий инструмент 140 включает в себя пластинчатую державку 100 режущего инструмента и режущую пластину 150, упруго удерживаемую в одном из гнезд 104 под режущие пластины в пластинчатой державке 100 режущего инструмента. Пластинчатая державка 100 режущего инструмента имеет продольную среднюю ось А, лежащую в средней плоскости Р и продолжающуюся между противоположными концами 136. Пластинчатая державка 100 режущего инструмента содержит по меньшей мере одну часть 102, предназначенную для зажима режущей пластины. Часть 102, предназначенная для зажима режущей пластины, имеет переднюю поверхность 122, определяющую переднюю плоскость F, перпендикулярную к средней плоскости Р. В частности, передняя плоскость F продолжается перпендикулярно к средней оси А и продолжается через самый передний участок передней поверхности 122.
[015] Каждая часть 102, предназначенная для зажима режущей пластины, имеет по меньшей мере одно гнездо 104 под режущую пластину. Каждое гнездо 104 под режущую пластину включает в себя базовую губку 106 и зажимную губку 110. Базовая губка 106 имеет опорную поверхность 108 базовой губки. Зажимная губка 110 упруго соединена с базовой губкой 106 в единую цельную конструкцию. Зажимная губка 110 имеет зажимную поверхность 112, обращенную противоположно к опорной поверхности 108 базовой губки, и упорную поверхность 114 для режущей пластины, обращенную в направлении, поперечном к зажимной поверхности 112. На виде сбоку пластинчатой державки 100 режущего инструмента, выполненном вдоль средней оси А, упорная поверхность 114 для режущей пластины продолжается по существу параллельно средней оси А.
[016] Криволинейная внутренняя поверхность 116 продолжается от опорной поверхности 108 базовой губки к зажимной губке 110, при этом она продолжается дальше вдоль зажимной губки 110 к упорной поверхности 114 для режущей пластины. Криволинейная внутренняя поверхность 116 имеет передний краевой участок 118, который удален от передней плоскости F на первое минимальное продольное расстояние D1 (то есть в направлении, параллельном средней оси А). Первое минимальное продольное расстояние D1 представляет собой кратчайшее продольное расстояние между любым участком криволинейной внутренней поверхности 116 и передней плоскостью F. В точке, ближайшей к средней плоскости Р, криволинейная внутренняя поверхность 116 имеет внутренний краевой участок 120, который расположен на определенном расстоянии от переднего краевого участка 118.
[017] Второе минимальное продольное расстояние D2 представляет собой минимальное расстояние между зажимной поверхностью 112 и передней плоскостью F. Второе минимальное продольное расстояние D2 представляет собой кратчайшее продольное расстояние между любым участком зажимной поверхности 112 и передней плоскостью F. В некоторых случаях, например, как показано на фиг. 2, зажимная поверхность 112 расположена под углом относительно средней плоскости Р для образования клинообразного элемента вместе с опорной поверхностью 108 базовой губки. В таком случае второе минимальное продольное расстояние D2 продолжается между передней плоскостью F и концом зажимной поверхности 112, который является ближайшим к упорной поверхности 114 для режущей пластины.
[018] В соответствии с настоящим изобретением первое минимальное продольное расстояние D1 меньше второго минимального продольного расстояния D2. Другими словами, зажимная губка 110 является более узкой в продольном направлении смежно переднему краевому участку 118 криволинейной внутренней поверхности 116 по сравнению с ее участком в зоне зажимной поверхностью 112. Другими словами, зажимная поверхность 112 выступает от переднего краевого участка 118 криволинейной внутренней поверхности 116 к базовой губке 106 и от передней плоскости F. При этом, как видно на фиг. 3, указанное выступание продолжается даже тогда, когда режущая пластина 150 удерживается в гнезде 104 под режущую пластину. Кроме того, удерживаемая режущая пластина 150 разнесена от переднего краевого участка 118 криволинейной внутренней поверхности 116. Таким образом, зажимная губка 110 имеет бóльшую упругость, когда режущая пластина 150 вставлена в гнездо 104 под режущую пластину. Поскольку пластинчатая державка 100 режущего инструмента выполнена из твердого сплава, желательно обеспечить возможность того, чтобы зажимная губка 110 выдерживала упругую деформацию в как можно большей степени при одновременном предотвращении поломки и трещин в пластинчатой державке 100, например, смежно зажимной губке 110.
[019] Следует понимать, что любая из опорной поверхности 108 базовой губки, зажимной поверхности 112 и упорной поверхности 114 для режущей пластины может быть образована в виде V-образной поверхности. Для образования V-образной поверхности указанная поверхность должна быть подвергнута шлифованию в заданном направлении. Выполнение первого минимального продольного расстояния D1 меньшим, чем второе минимальное продольное расстояние D2, обеспечивает возможность более безопасного шлифования опорной поверхности 108 базовой губки. Когда шлифовальный круг вводят в гнездо 104 под режущую пластину для шлифования опорной поверхности 104 базовой губки, продолжается пространство на переднем краевом участке 118 криволинейной внутренней поверхности 116, достаточное для того, чтобы избежать контакта шлифовального круга с зажимной губкой 110 у криволинейной внутренней поверхности 116. Таким образом, можно избежать возможного повреждения зажимной губки 110 шлифовальным кругом.
[020] В соответствии с вариантом осуществления, показанным на фиг. 1-6, пластинчатая державка 100 режущего инструмента является зеркально симметричной относительно средней плоскости Р. Таким образом, часть 102, предназначенная для зажима режущей пластины, имеет два идентичных, представляющих собой зеркальные отображения друг друга гнезда 104 под режущие пластины, расположенных с противоположных сторон средней плоскости Р. Внутренние краевые участки 120 криволинейной внутренней поверхности 116 обоих гнезд 104 под режущие пластины в одной и той же части 102, предназначенной для зажима режущей пластины, расположены на минимальном поперечном расстоянии Н друг от друга, как показано на фиг. 2. Минимальное поперечное расстояние Н представляет собой кратчайшее поперечное расстояние между любыми участками криволинейных внутренних поверхностей 116 обоих гнезд 104 под режущие пластины (то есть в направлении, перпендикулярном к средней плоскости Р). Третье продольное расстояние D3 (фиг. 2) продолжается между внутренним краевым участком 120 и передней плоскостью F. В соответствии с указанным вариантом осуществления настоящего изобретения минимальное поперечное расстояние Н превышает третье продольное расстояние D3. В определенном случае минимальное поперечное расстояние Н может по меньшей мере в два раза превышать третье продольное расстояние D3.
[021] Передняя поверхность 122 может иметь центральный вогнутый участок 124, изгибающийся от передней плоскости F в пластинчатую державку режущего инструмента. Четвертое продольное расстояние D4 продолжается между самой внутренней частью вогнутого участка 124 и передней плоскостью F (фиг. 2). Четвертое продольное расстояние D4 представляет собой наибольшее продольное расстояние между любым участком передней поверхности 122 и передней плоскостью F. Указанное изогнутое углубление на передней поверхности 122 смежно упругим зажимным губкам 110 обеспечивает сужение зажимных губок 110 вблизи средней плоскости Р. Таким образом, каждая из зажимных губок 110 обладает дополнительной гибкостью и подвержена упругой деформации при зажиме режущей пластины 150.
[022] Как особо показано на фиг. 5 и 6, режущую пластину 150 вставляют в гнездо 104 под режущую пластину, например, из ее положения, показанного на фиг. 5 и 6, к средней плоскости Р до тех пор, пока она не достигнет установленного положения, показанного на фиг. 1. Режущая пластина 150 имеет режущую часть 152 и установочную часть 154. Режущая часть 152 имеет режущую кромку 156, образованную на пересечении поверхности 158, образующей передний угол, и поверхности 160, образующей задний угол. Режущая пластина 150 дополнительно имеет верхнюю поверхность 162, нижнюю поверхность 164 и периферийную боковую поверхность 166, продолжающуюся между ними.
[023] Установочная часть 154 продолжается от режущей части 152 от верхней поверхности 162. Установочная часть 154 имеет противоположные переднюю и заднюю установочные поверхности 168, 170, при этом передняя установочная поверхность 168 находится на нижней поверхности 164. Периферийная боковая поверхность 166 включает в себя противоположные переднюю и заднюю поверхности 172, 174 и противоположные боковые поверхности 176, продолжающиеся между ними. Поверхность 160, образующая задний угол, находится на передней поверхности 172, и поверхность 158, образующая передний угол, находится на верхней поверхности 162. Задняя установочная поверхность 170 находится на задней поверхности 174. Кроме того, нижняя установочная поверхность 178 находится на нижней поверхности 164 и напротив верхней поверхности 162 и продолжается между передней поверхностью 172 и передней установочной поверхностью 168.
[024] Когда режущая пластина 150 установлена в гнезде 104 под режущую пластину, опорная поверхность 108 базовой губки, выполненная на базовой губке 106, упирается в заднюю поверхность 174 режущей пластины 150. Зажимная поверхность 112 зажимной губки 110 упирается в переднюю установочную поверхность 168 режущей пластины 150. Предназначенная для режущей пластины, упорная поверхность 114 зажимной губки 106 упирается в нижнюю установочную поверхность 178 режущей пластины 150.
[025] На фиг. 7 и 8 показан другой режущий инструмент 141 в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения, включающий в себя пластинчатую державку 101 режущего инструмента и режущую пластину 150. Пластинчатая державка 101 режущего инструмента аналогична пластинчатой державке 100 режущего инструмента и имеет только два гнезда 104 под режущие пластины, расположенные в противоположных углах прямоугольника. По существу пластинчатая державка 101 имеет вращательную симметрию в 180° вокруг центральной оси С, которая перпендикулярна к продольной оси А и лежит в средней плоскости Р, но не имеет зеркальной симметрии относительно средней плоскости Р. Как показано на фиг. 8, для каждого из гнезд 104 под режущие пластины, выполненных в пластинчатой державке 101 режущего инструмента, первое минимальное продольное расстояние D1 меньше второго минимального продольного расстояния D2, как в пластинчатой державке 100 режущего инструмента.
[026] Пластинчатая державка 100, 101 режущего инструмента может дополнительно иметь сквозное отверстие 126 смежно каждому из гнезд 104 под режущие пластины. Каждое сквозное отверстие 126 выполнено с возможностью приема соответствующего элемента воздействующего ключа, который служит для подачи режущей пластины 150 вперед в гнездо 104 под режущую пластину и из гнезда 104 под режущую пластину. Другой элемент воздействующего ключа выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность его одновременной установки или в гнездо 104 режущую пластину смежно криволинейной внутренней поверхности 116, или над верхней поверхностью 162 режущей пластины 150. Воздействующий ключ выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность подачи режущей пластины 150 вперед в гнездо 104 под режущую пластину при размещении другого элемента над верхней поверхностью 162 и повороте ключа в первом направлении и обеспечивающей возможность извлечения режущей пластины 150 при размещении другого элемента смежно криволинейной внутренней поверхности 116 и повороте ключа в противоположном направлении.
[027] Следует понимать, что, поскольку пластинчатая державка 100, 101 режущего инструмента выполнена из твердого сплава, она является более долговечной, чем стальная, например, с точки зрения стойкости к воздействию тепла во время резания металла. Поскольку твердый сплав является стойким к воздействию тепла, образующегося во время резания металла, отсутствует необходимость во внешней или внутренней конструкции для подачи смазочно-охлаждающей жидкости в зону резания режущего инструмента, что делает пластинчатую державку 100, 101 менее сложной и более простой в изготовлении.
[028] Кроме того, режущий инструмент, имеющий пластинчатую державку из твердого сплава, такую как пластинчатая державка 100, 101, является более устойчивым и менее подверженным вибрациям во время металлорежущих операций. Это обеспечивает увеличение срока службы режущего инструмента и общего возможного времени его работы. Когда пластинчатая державка режущего инструмента является более устойчивой, она также может обеспечить бóльшую глубину резания при точении, выполняемом токарным режущим инструментом.
[029] В режущем инструменте 140, 141 режущая пластина 150 может быть заменена при ее износе или после заданного периода времени работы. Следует понимать, что упругость и эластичность зажимной губки 110 в пластинчатой державке 100, 101 режущего инструмента, выполненной из твердого сплава, вряд ли ухудшатся со временем и при неоднократном использовании (то есть не будет того, что может произойти, например, в стальной пластинчатой державке).
[030] Несмотря на то, что настоящее изобретение было описано со ссылкой на один или более определенных вариантов осуществления, предусмотрено, что описание в целом является иллюстративным, и его не следует рассматривать как ограничивающее изобретение показанными вариантами осуществления. Следует понимать, что специалистам в данной области техники могут прийти на ум различные модификации, которые, несмотря на то, что они не показаны конкретно в указанном документе, тем не менее, находятся в рамках объема изобретения.