ОДНОСТОРОННЯЯ ИНДЕКСИРУЕМАЯ РЕЖУЩАЯ ПЛАСТИНА КВАДРАТНОЙ ФОРМЫ И РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ
SINGLE-SIDED SQUARE-SHAPED INDEXABLE CUTTING INSERT AND CUTTING TOOL

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к режущему инструменту и к режущей пластине квадратной формы для использования, в общем, в процессах резки металлов и, в частности, для токарных операций.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В области режущих инструментов, используемых в токарных операциях, существует много примеров режущих пластин, которые съемно закрепляют в приемном гнезде для режущей пластины державки. В некоторых примерах эти режущие инструменты выполнены таким образом, что взаимодействующие поверхности режущей пластины и приемного гнезда для режущей пластины образованы с выступами и впадинами. В других примерах эти режущие инструменты сконфигурированы таким образом, что взаимодействующие поверхности режущей пластины и приемного гнезда для режущей пластины образованы со вставляющимися друг в друга охватываемыми и охватывающими элементами.
Патент США 7,201,545 раскрывает режущий инструмент, имеющий державку, прокладку и индексируемую режущую пластину. Прокладка, имеющая многоугольную форму с по существу параллельными верхним и нижними сторонами, установлена в гнезде державки. В альтернативном варианте осуществления изобретения режущая пластина, имеющая по аналогии с прокладкой базовую квадратную форму, может быть установлена в упор с прокладкой в четырех индексируемых положениях, при этом три из восьми выступов на нижней стороне режущей пластины находятся в «активном» упоре с двумя опорными поверхностями верхней стороны, в то время как два углубления на верхней стороне прокладки обеспечивают зазор для пяти других «пассивных» выступов.
Патент США 7,387,474 раскрывает режущий инструмент, имеющий державку с установочным гнездом для пластины и установленную на нем индексируемую режущую пластину базовой ромбической формы. Гнездо под пластину включает два взаимодействующих участка охватываемого типа в виде удлиненных буртиков, ориентированных под углом 90°С один к другому и образующих Т-образную конфигурацию. Нижняя сторона режущей пластины включает два набора взаимодействующих участков охватывающего типа, при этом каждый имеет два удлиненных углубления, ориентированных под углом 90º один к другому. В обоих индексируемых положениях режущей пластины один набор активно сцеплен с двумя удлиненными буртиками, а другой набор является неактивным.
Представляется, что альтернативная индексируемая режущая пластина квадратной формы, взятая из патента США 7,387,474, имеющая четыре набора взаимодействующих участков охватывающего типа и четыре индексируемых положения, имела бы недопустимо короткие удлиненные пазы и неэффективное сцепление.
Задачей настоящего изобретения создание улучшенного режущего инструмента.
Кроме того, задачей настоящего изобретения является создание улучшенного режущего инструмента, имеющего индексируемую режущую пластину, съемно закрепленную в державке с высоким уровнем устойчивости крепления и противодействия поперечным усилиям резания.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является создание улучшенного режущего инструмента, имеющего индексируемую режущую пластину, съемно закрепляемую в державке в четырех индексируемых положениях.
Еще одной дополнительной задачей настоящего изобретения является создание внутренне прочной и точной индексируемой режущей пластины.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с настоящим изобретением предложена односторонняя индексируемая режущая пластина квадратной формы, содержащая
противоположные верхнюю и нижнюю поверхности квадратной формы и продолжающуюся между ними периферийную боковую поверхность, имеющую четыре угловые поверхности, чередующиеся с четырьмя задними поверхностями.
центральную ось, проходящую через верхнюю и нижнюю поверхности, вокруг которой режущая пластина является индексируемой; и
угловую режущую кромку, образованную на пересечении верхней поверхности с каждой из четырех угловых поверхностей,
при этом нижняя поверхность содержит базовую поверхность, и
базовую поверхность и
четыре зацепляющих выступа, выступающих из базовой поверхности, при этом каждый зацепляющий выступ пересекает одну из четырех угловых поверхностей и продолжается от нее к центральной оси, тем самым разделяя базовую поверхность на, по меньшей мере, четыре базовые подповерхности, и каждый зацепляющий выступ включает пару параллельно продолжающихся боковых поверхностей выступа, образующих V-образное поперечное сечение.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением предложен режущий инструмент, содержащий державку, имеющий рабочую часть с гнездом под пластину, образованном на ее переднем конце, и режущую пластину описанного выше типа, съемно закрепленную в гнезде под пластину.
Далее, в соответствии с настоящим изобретением предложен режущий инструмент, содержащий державку, имеющую рабочую часть с гнездом под пластину, образованном на ее переднем конце, и одностороннюю индексируемую режущую пластину квадратной формы, съемно закрепленную в гнезде под пластину,
при этом гнездо под пластину содержит
установочную поверхность, имеющую нижнюю поверхность с утопленным в ней одним зацепляющим углублением и выступающие из нее двумя отдельными опорными элементами,
зацепляющее углубление, включающее пару параллельно продолжающихся боковых поверхностей, образующих V-образное поперечное сечение, а каждый из двух отдельных опорных элементов имеет выступающую опорную поверхность,
где две опорные поверхности являются копланарными;
а режущая пластина содержит
противоположные верхнюю и нижнюю поверхности квадратной формы и продолжающуюся между ними периферийную боковую поверхность, имеющую четыре угловые поверхности, чередующиеся с четырьмя задними поверхностями.
центральную ось, проходящую через верхнюю и нижнюю поверхности, вокруг которой режущая пластина является индексируемой; и
угловую режущую кромку, образованную на пересечении верхней поверхности с каждой из четырех угловых поверхностей,
при этом нижняя поверхность содержит базовую поверхность, и имеет четыре зацепляющих выступа, выступающих из базовой поверхности,
причем каждый зацепляющий выступ включает пару параллельно продолжающихся боковых поверхностей выступа, образующих V-образное поперечное сечение, и каждый зацепляющий выступ пересекает одну из четырех угловых поверхностей и продолжается от нее к центральной оси;
при этом нижняя поверхность режущей пластины прижата к установочной поверхности гнезда под пластину
парой боковых поверхностей зацепляющих выступа, расположенных ближе к рабочей угловой режущей кромке, контактирующих с соответствующей парой боковых поверхностей углубления в одном зацепляющем углублении, и
базовой поверхностью, контактирующей с двумя выступающими опорными поверхностями в двух опорных областях, полностью расположенных дальше от рабочей угловой режущей кромке, чем центральная ось.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для лучшего понимания изобретение теперь будет описано, только в качестве примера, со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых пунктирные линии обозначают границы выреза для частичных видов элементов, и на которых:
Фиг.1 представляет собой вид в перспективе режущего инструмента в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения;
Фиг.2 представляет собой поэлементный вид в перспективе режущего инструмента, показанного на фиг.1;
Фиг.3 представляет собой вид снизу режущей пластины в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения;
Фиг.4 представляет собой вид сбоку режущей пластины, показанной на фиг.1;
Фиг.5 представляет собой вид сверху державки в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения;
Фиг.6 представляет собой вид поперечного сечения державки по фиг.5, выполненного по линии VI-VI;
Фиг.7 представляет собой вид сверху режущего инструмента, показанного на фиг.1;
Фиг.8 представляет собой вид сечения режущего инструмента, показанного на фиг.7, выполненного по линии VIII-VIII;
Фиг.9 представляет собой вид сечения режущего инструмента, показанного на фиг.7, выполненного по линии IХ-IХ;
Фиг.10 представляет собой вид сечения режущего инструмента, показанного на фиг.7, выполненного по линии Х-Х.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к режущему инструменту 20, содержащему державку 22, имеющую рабочую часть 24 с гнездом 26 под пластину, образованном на ее переднем конце 28, и одностороннюю индексируемую режущую пластину 30, съемно закрепленную в гнезде 26 под пластину.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, как показано на фиг.1 и 2, режущий инструмент 20 может быть выполнен в виде токарного инструмента, имеющего хвостовик 82 державки, продолжающийся от переднего конца 28 рабочей части 24.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления державка 22 может быть выполнена из механически обработанной стали, а режущая пластина 30, предпочтительно, может быть изготовлена формовочным прессованием и спеканием упрочненного карбида, такого как карбид вольфрама и может быть либо покрытой, либо непокрытой.
В соответствии с настоящим изобретением, как показано на фиг.3 и 4, режущая пластина 30 имеет противоположные верхнюю и нижнюю поверхности 32, 34 квадратной формы и продолжающуюся между ними периферийную боковую поверхность 36, имеющую четыре угловые поверхности 40, чередующиеся с четырьмя боковыми поверхностями 42, которые составляют задние поверхности 42. Эти четыре боковые поверхности 42 имеют одинаковую длину, а смежные пары четырех боковых поверхностей 42 образуют одна с другой углы в 90º.
На пересечении верхней поверхности 32 с каждой из четырех угловых поверхностей 40 образована угловая режущая кромка 44.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения четыре угловые поверхности 40 могут быть одинаковыми, и могут быть одинаковыми четыре угловые режущие кромки 44.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения каждая угловая режущая кромка 44 может иметь по существу постоянный радиус, ограничивающий угол в 90°.
Далее, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения режущая пластина 30 может быть описана как «положительная», при этом четыре задние поверхности 42 наклонены внутрь в направлении от верхней поверхности 32.
И еще - в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения четыре задние поверхности 42 могут быть плоскими.
В соответствии с настоящим изобретением, как показано на фиг.3 и 4, нижняя поверхность 34 включает базовую поверхность 46, через верхнюю и нижнюю поверхности 32, 34 проходит центральная ось А1, а режущая пластина 30 является индексируемой относительно центральной оси А1.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, как показано на фиг.4, базовая поверхность 46 может определять базовую плоскость Р1, а центральная ось А1 может быть перпендикулярной этой базовой плоскости Р1.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, как показано на фиг.3, режущая пластина 30 может иметь четырехкратную вращательную симметрию относительно центральной оси А1.
Далее, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, как показано на фиг.3, режущая пластина 30 может иметь зеркальную симметрию относительно вертикальной плоскости Р2 пластины, содержащей центральную ось и делящей пополам расположенные по диагонали две угловые режущие кромки 44.
В соответствии с настоящим изобретением, как показано на фиг.3 и 4, из базовой поверхности 46 выступают четыре зацепляющих выступа 50, при этом каждый зацепляющий выступ 50 включает пару параллельно продолжающихся боковых поверхностей 54 выступа, образующих V-образное поперечное сечение.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, как показано на фиг.8, пара боковых поверхностей 54 выступа каждого зацепляющего выступа 50 может образовывать тупой угол зацепления α. Этот угол зацепления α имеет предпочтительный диапазон в 90º-150º.
В другом варианте осуществления изобретения настоящего изобретения (не показан) две поверхностные составляющие пары боковых поверхностей 54 выступа каждого зацепляющего выступа 50, могут быть выгнутыми наружу.
В соответствии с настоящим изобретением, как показано на фиг.3, каждый зацепляющий выступ 50 пересекает одну из четырех угловых поверхностей 40 и продолжается от нее к центральной оси А1, тем самым деля базовую поверхность 46 на по меньшей мере четыре отдельные базовые подповерхности 56.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, как показано на фиг.3 и 4 каждая пара боковых поверхностей 54 выступа может пересекать свою соответствующую угловую поверхность 40, обеспечивая таким образом во время работы хорошую опору для связанной с ней угловой режущей кромки 44.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, как показано на фиг.3 и 4, из базовой поверхности 46 может выступать центральное утолщение 48, при этом центральное утолщение 48 может иметь выступающую концевую поверхность 52 утолщения 48, и каждый зацепляющий выступ 50 может пересекать центральное утолщение 48, тем самым отделяя базовые подповерхности 56 друг от друга таким образом, чтобы они друг с другом не соединялись.
Следует отметить, что четыре зацепляющих выступа 50 сливаются с центральным утолщением 48 с образованием единого конструктивного элемента, что повышает жесткость режущей пластины 30 таким образом, что обусловленные процессом спекания деформации и неточности сведены к минимуму.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, как показано на фиг.3, базовая поверхность 46 может иметь четыре одинаковые базовые подповерхности 56.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения на виде режущей пластины 30 снизу центральное утолщение 48 может иметь по существу круговую форму.
Далее, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, как показано на фиг.4, центральное утолщение 48 может выступать на первое расстояние D1 от базовой плоскости Р1, а каждый из четырех зацепляющих выступов 50 может выступать от базовой плоскости Р1 на второе расстояние D2, где D1 равно D2.
Следует отметить, что использование по всему описанию и в пунктах формулы изобретения термина «V-образный» не ограничено парой боковых поверхностей, образующих форму буквы V и пересекающихся в точке вершины (на виде поперечного сечения), а учитывает также дополнительное поверхностное разделение между собой пары боковых поверхностей.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, как показано на фиг.3 и 4, каждый зацепляющий выступ 50 может включать промежуточную поверхность 58, располагающую на расстоянии ее соответствующую пару боковых поверхностей 54 выступа и выступающей концевой поверхности 52 утолщения 48, а две промежуточные поверхности 58 могут быть копланарными и непрерывными. Таким образом, термин «V-образный» приложим к каждому зацепляющий выступ 50, имеющему такую промежуточную поверхность 58, отстоящую от соответствующей своей пары боковых поверхностей 54 выступа.
Далее, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, как показано на фиг.3, каждая промежуточная поверхность 58 может иметь промежуточную толщину W, где W является большей, чем половина D2, и меньшей, чем D2, то есть 0,5D2<W<D2.
Следует отметить, что тот факт, что промежуточная ширина W больше, чем половина второго расстояния D2, наделяет каждый зацепляющий выступ 50 обладающим преимуществом компактным и прочным профилем.
Кроме того, следует отметить также, что тот факт, что промежуточная ширина W меньше, чем второе расстояние D2, обуславливает продолжение каждой пары боковых поверхностей 54 выступа до тесной близости с ее соответствующей угловой поверхностью 40, обеспечивая таким образом для связанной с ней угловой режущей кромки 44 хорошую опору во время работы.
В соответствии с настоящим изобретением, как показано на фиг.5 и 6, гнездо 26 под пластину включает установочную поверхность 60, а установочную поверхность 60 имеет поверхность 62 пола с утопленным в ней одним зацепляющим углублением 64 и с выступающими из нее двумя отдельными опорными элементами 66.
Зацепляющее углубление 64 включает пару параллельно продолжающихся боковых поверхностей 68, образующих V-образное поперечное сечение, а каждый из двух отдельных опорных элементов 66 имеет выступающую опорную поверхность 70.
Как показано на фиг.8, V-образное поперечное сечение пары боковых поверхностей 68 углубления соответствует V-образному поперечному сечению боковых поверхностей 54 выступа зацепляющих выступа 50, расположенных ближе к рабочей угловой режущей кромки 44. Однако промежуточная поверхность 58 зацепляющих выступа 50, расположенного ближе к рабочей угловой режущей кромки 44, не упирается в какую-либо поверхность зацепляющего углубления 64.
Две опорные поверхности 70 являются копланарными и полностью расположены сзади зацепляющего углубления 64.
Следует отметить, что использование термина «задний» или «назад» по всему описанию и в пунктах формулы изобретения относится к направлению от переднего конца 28 державки в направлении рабочей части 24. Это направление на фиг.5 и 7 есть направление направо.
Следует также отметить, что тот факт, что установочную поверхность 60 сконфигурирована с одним зацепляющим углублением 64 и с двумя копланарными опорными поверхностями 70 в отличие от альтернативной конфигурации с более чем одним пазом или выступом делает возможным изготовление гнезда 26 под пластину с большей эффективностью.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, как показано на фиг.5, биссекторная плоскость Р3 может делить пополам зацепляющее углубление 64 в продольном направлении, а установочную поверхность 60 может иметь зеркальную симметрию относительно биссекторной плоскости Р3.
Кроме того, как показано на фиг.5, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения пара боковых поверхностей 68 углубления может быть полностью расположена более близко к биссекторной плоскости Р3, чем две опорные поверхности 70.
В соответствии с настоящим изобретением, как показано на фиг. с 7 по 10, нижняя поверхность 34 режущей пластины 30 прикреплена к установочной поверхности 60 гнезда 26 под пластину, посредством:
пары боковых поверхностей 54 выступа зацепляющих выступа 50, наиболее близко расположенных к рабочей угловой режущей кромки 44, контактирующих с парой боковых поверхностей 68 углубления в одном зацепляющем углублении 64, и
базовой поверхности 46, контактирующей с двумя выступающими опорными поверхностями 70, полностью расположенными более удаленно от рабочей угловой режущей кромки 44, чем центральная ось А1.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения нижняя поверхность 34 режущей пластины 30 прикреплена к установочной поверхности 60 гнезда 26 под пластину в одном из четырех индексируемых положений.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, как показано на фиг.2, на двух базовых подповерхностях 56 могут быть расположены две опорные области 72.
Далее, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, как показано на фиг.5 и 6, нижняя поверхность 62 может включать центральное углубление 74 и три продолжающихся от нее и образующих зазоры углубления 38.
Как показано на фиг.9 и 10, центральное углубление 74 может обеспечить зазор между центральным утолщением 48 и гнездом 26 под пластину, а три образующих зазоры углубления 38 могут обеспечить зазор между нерабочими выступам 50 сцепления и гнездом 26 под пластину.
Кроме того, как показано на фиг.2 и 10, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения каждая из двух опорных областей 72 режущей пластины 30 может быть ограничена различной одной из двух задних поверхностей 42, которая расположена дальше от рабочей угловой режущей кромки 44.
Следует отметить, что нижняя поверхность 34 режущей пластины 30 эффективно прижата к установочной поверхности 60 гнезда 26 под пластину в трех угловых точках воображаемого треугольника, при этом центральная ось А1 пересекает этот воображаемый треугольник в по существу центральном положении, определяя оптимальную точку, через которую может быть приложено прижимающее усилие для достижения высокого уровня устойчивости прижима. В некоторых вариантах осуществления этот воображаемый треугольник является равнобедренным треугольником, причем, выступающие опорные области 72 расположены симметрично относительно биссекторной плоскости Р3 гнезда и равноудаленно от тех мест, где боковые поверхности 68 углубления поддерживают боковые поверхности 54 выступа режущей пластины 30. В некоторых вариантах осуществления этот воображаемый треугольник даже может быть равносторонним треугольником.
Кроме того, благодаря боковым поверхностям 54 выступа, связанным с четырьмя зацепляющими выступами 50, и боковым поверхностям 68 углубления, связанным с имеющим V-образное поперечное сечение одним зацепляющим углублением 64, режущая пластина 30 имеет высокий уровень сопротивления поперечным режущим усилиям в каждом индексированном положении.
Как показано на фиг.3 и 4, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения коаксиально центральной оси А1 может продолжаться сквозное отверстие 76, открытое и в верхнюю поверхность 32, и в концевую поверхность 52 выступа режущей пластины 30.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, как показано на фиг.1 и 2, в этом сквозном отверстии 76 может быть расположен зажимной винт 78, сидящий на резьбе в резьбовом отверстии 80 в установочной поверхности 60, и прилагающий усилие крепления.
В других вариантах осуществления настоящего изобретения (не показаны) сквозное отверстие 76 может быть открыто только в верхнюю поверхность 32, а через сквозное отверстие 76 может проходить прилагающий усилие крепления альтернативный крепежный элемент.
Следует отметить, что в дополнение к уже описанным ранее преимуществам повышенная прочность режущей пластины 30, обеспеченная одним конструктивным элементом, кроме того, благоприятно уменьшает подверженность режущей пластины 30 к разлому или деформации во время ее крепления и выполнения режущих операций.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, как показано на фиг.5 и 6, гнездо 26 под пластину может включать упорный заплечик 84 позади установочной поверхности 60, имеющий две упорные стенки 86, полностью расположенные дальше от зацепляющего углубления 64, чем две опорные поверхности 70. Как показано на фиг.5, на виде сверху державки 22, две упорные стенки 86 могут расходиться в направлении вперед.
Следует отметить, что использование по всему описанию и в пунктах формулы изобретения термина "вперед" относится к направлению, противоположному направлению назад. На фиг.5 и 7 направлении вперед есть направление влево.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения сквозное отверстие 76 и резьбовое отверстие 80 могут быть не соосны по отношению друг к другу, так чтобы составляющая прижимающего усилия могла быть направлена назад.
Как показано на фиг.1, 2 и 7, в то время как нижняя поверхность 34 режущей пластины 30 прижата к установочной поверхности 60 гнезда 26 под пластину, периферийная боковая поверхность 36 одновременно может быть прижата к упорному заплечику 84 гнезда 26 под пластину каждой из двух задних поверхностей 42, расположенной наиболее удаленно от рабочей угловой режущей кромки 44, контактирующей с другой из двух упорных стенок 86.
Далее, как показано на фиг.7, в некоторых вариантах осуществления вертикальная пластина и биссекторные плоскости Р2, Р3 гнезда могут быть копланарными.