ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ
INSTRUMENTAL JOINT

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к инструментальному соединению для использования в процессах резания металлов в общем, а более конкретно для выполнения операций внутренней механической обработки.
Уровень техники
В области металлорежущих инструментов режущая головка может быть прикреплена к инструментальной оправке многими различными способами, включая использование режущей головки в виде режущей пластины, выполненной из твердого материала, а именно из цементированного карбида, прикрепленной к державке посредством зажимного винта.
В KR 20-2000-0020103 описан индексируемый расточной инструмент, содержащий режущую пластину с одной режущей кромкой, съемно прикрепленную к цилиндрической державке посредством винта. Пара куполообразных выступов и множество первых зубцов, продолжающихся перпендикулярно куполообразным выступам, на нижней поверхности режущей пластины, расположены в V-образной канавке, а множество вторых зубцов, соответственно, в верхней поверхности державки. Наклонные поверхности множества первых зубцов вступают в контакт с соответствующим образом наклоненными поверхностями вторых зубцов для предотвращения поворота режущей пластины во время операции резания, а часть куполообразных выступов вводят в контакт с наклонными поверхностями V-образной канавки для содействия предотвращению поворота режущей пластины и для достижения точного расположения режущей пластины относительно державки.
В патенте США № 7150590 раскрыта фреза, содержащая режущую пластину с четырьмя радиально выступающими режущими кромками, прикрепленными к переднему концу шпинделя фрезы посредством зажимного винта. Три радиально продолжающихся ребра, выступающих от торцевой поверхности режущей пластины, установлены в трех канавках ответной формы в гнезде на переднем конце, причем каждое ребро и каждая канавка содержат два боковых участка и две боковые стенки, соответственно, при этом два боковых участка и две боковые стенки имеют различные углы наклона для обеспечения осевого позиционирования и передачи крутящего момента от шпинделя фрезы к режущей пластине.
Задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного инструментального соединения.
Задачей настоящего изобретения также является создание усовершенствованного инструментального соединения, которое можно эффективно изготавливать.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного инструментального соединения, содержащего зацепляющие элементы, которые можно изготавливать, используя простые фрезерные операции.
Раскрытие изобретения
Согласно настоящему изобретению предложено инструментальное соединение, содержащее первый компонент, второй компонент и зажимной элемент для зажатия первого и второго компонентов вместе, при этом:
первый компонент содержит установочную поверхность с продольной осью и по меньшей мере три охватывающих зацепляющих элемента; а
второй компонент содержит устанавливаемую поверхность с по меньшей мере тремя охватываемыми зацепляющими элементами, сопрягаемыми с по меньшей мере тремя охватывающими зацепляющими элементами;
причем каждый из по меньшей мере трех охватывающих зацепляющих элементов имеет первую плоскость и по меньшей мере две группы боковых поверхностей, при этом по меньшей мере две группы боковых поверхностей расположены на по меньшей мере общем участке их соответствующего охватывающего зацепляющего элемента, и общий участок имеет зеркальную симметрию относительно его соответствующей первой плоскости;
причем каждая из по меньшей мере двух групп боковых поверхностей имеет два противоположных поверхностных участка, отделенных их соответствующей первой плоскостью; и
при этом только один из двух поверхностных участков каждой из по меньшей мере двух групп боковых поверхностей находится в зажимном контакте с соответствующей установочной поверхностью на каждом из по меньшей мере трех охватываемых зацепляющих элементов.
Краткое описание чертежей
Для лучшего понимания изобретение будет описано ниже, только путем примера, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых штрихпунктирными линиями представлены вырезанные границы для частичных видов элемента и на которых:
Фиг.1 представляет собой вид в перспективе инструментального соединения согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения;
Фиг.2 представляет собой первый вид в перспективе с пространственным разнесением элементов инструментального соединения, показанного на фиг.1;
Фиг.3 представляет собой второй вид в перспективе с пространственным разнесением элементов инструментального соединения, показанного на фиг.1;
Фиг.4 представляет собой вид с переднего конца первого компонента согласно первому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.5 представляет собой сечение V-V первого компонента, показанного на фиг.4;
Фиг.6 представляет собой вид с заднего конца второго компонента согласно первому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.7 представляет собой вид сбоку инструментального соединения согласно первому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.8 представляет собой вид с переднего конца первого компонента согласно второму предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.9 представляет собой сечение IX-IX первого компонента, показанного на фиг.8;
Фиг.10представляет собой вид с заднего конца второго компонента согласно второму предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения; и
Фиг.11 представляет собой вид сбоку инструментального соединения согласно второму предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание изобретения
Сначала внимание обращено на фиг.1, 2 и 3, на которых показано инструментальное соединение 20 согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. Инструментальное соединение 20 выполнено в виде режущего инструмента, используемого для выполнения операций внутренней механической обработки, содержащего первый компонент 22, второй компонент 24 и зажимной элемент 26 для зажатия первого 22 и второго 24 компонентов вместе.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения зажимной элемент 26 может быть выполнен в виде зажимного винта 28.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, как показано на фиг.4-11, первый компонент 22 содержит установочную поверхность 30, в которой может быть выполнено ровно три охватывающих зацепляющих элемента 32, а второй компонент 24 содержит устанавливаемую поверхность 34, на которой может быть выполнено ровно три охватываемых зацепляющих элемента 36, сопрягаемых с тремя охватывающими зацепляющими элементами 32. В других вариантах осуществления настоящего изобретения (не показаны) первый компонент содержит установочную поверхность, в которой может быть выполнено более трех охватывающих зацепляющих элементов, а второй компонент содержит устанавливаемую поверхность, на которой может быть выполнено более трех зацепляющих элементов, сопрягаемых с большим, чем три, количеством зацепляющих элементов. Как изображено на фиг.4-11, установочная поверхность 30 является обращенной вперед установочной поверхностью, а устанавливаемая поверхность 34 является обращенной назад устанавливаемой поверхностью.
Первый компонент 22, выполненный из обработанной на станке стали, может иметь по существу цилиндрическую форму с непрерывной периферийной поверхностью 38, смежной установочной поверхности 30, и продольную ось A1, продолжающуюся через установочную поверхность 30. Второй компонент 24, выполненный прессованием и спеканием карбидного порошка, например карбида вольфрама, может содержать один режущий участок 40, содержащий режущую кромку 42 и соответствующую переднюю поверхность 44.
В других вариантах осуществления настоящего изобретения (не показаны) первый компонент может быть выполнен из карбида вольфрама и может содержать режущий участок, а второй компонент может быть выполнен из обработанной на станке стали. В дополнительных вариантах осуществления настоящего изобретения (не показаны) первый компонент или второй компонент может содержать больше одного режущего участка.
,
.
В некоторых вариантах осуществления, как показано на фиг.4, 5, 8 и 9, установочная поверхность 30 первого компонента 22 может быть по существу плоской и иметь осевую симметрию относительно продольной оси A1при этом каждый из трех охватывающих зацепляющих элементов 32 идентичен и равноудален по окружности относительно продольной оси A1
Каждый из трех охватывающих зацепляющих элементов 32 может быть по существу выполнен в виде канавки, содержащей первую плоскость P1и ровно две группы боковых поверхностей 46, 48. В других вариантах осуществления настоящего изобретения (не показаны) каждый из трех охватывающих зацепляющих элементов может содержать больше двух групп боковых поверхностей.
.
Как показано на фиг.4, 5, 8 и 9, две группы боковых поверхностей 46, 48расположены на общем участке 58 их соответствующего охватывающего зацепляющего элемента 32, при этом общий участок 58 имеет зеркальную симметрию относительно его соответствующей первой плоскости P1
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения две группы боковых поверхностей 46, 48 могут продолжаться за общий участок 58.
.
Каждая из двух групп боковых поверхностей 46, 48содержит два противоположных поверхностных участка 50, 52; 54, 56, отделенных их соответствующей первой плоскостью P1
Как показано на фиг.5 и 9, первая группу боковых поверхностей 46 содержит первый 50 и второй 52 верхние поверхностные участки, смежные установочной поверхности 30, а вторая группа боковых поверхностей 48 содержит первый 54 и второй 56 нижние поверхностные участки, разнесенные от установочной поверхности 30.
Два поверхностных участка 50, 52; 54, 56двух групп боковых поверхностей 46, 48каждого из трех охватывающих зацепляющих элементов 32 могут пересекать периферийную поверхность 38, а каждый общий участок 58 может продолжаться в направлении, параллельном по существу плоской установочной поверхности 30.
В первом предпочтительном варианте осуществления инструментального соединения, как показано на фиг. 4 и 5, два поверхностных участка 50, 52; 54, 56 двух групп боковых поверхностей 46, 48 каждого охватывающего зацепляющего элемента 32 имеют зеркальную симметрию относительно их соответствующей первой плоскости Р1.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения каждый из поверхностных участков 50, 52, 54, 56 может иметь небольшую выпуклую форму, а в других вариантах осуществления (не показаны) каждый из поверхностных участков может быть по существу плоским.
В некоторых вариантах осуществления, как показано на фиг. 5 и 9, первые плоскости Р1 трех охватывающих зацепляющих элементов 32 могут быть перпендикулярны по существу плоской установочной поверхности 30, что позволяет использовать фрезу (не показана), вращаемую относительно ее оси вращения, перпендикулярной установочной поверхности 30, для одновременного формирования двух поверхностных участков 50, 52; 54, 56 двух групп боковых поверхностей 46, 48 каждого охватывающего зацепляющего элемента 32.
Два поверхностных участка 50, 52; 54, 56 каждой из двух групп боковых поверхностей 46, 48 трех охватывающих зацепляющих элементов 32 могут содержать точки S1, S2; S3, S4 поверхности, зеркально симметричные относительно их соответствующей первой плоскости Р1. Контрольные линии L1, L2, перпендикулярные зеркально симметричным точкам S1, S2 поверхностей первого верхнего 50 и второго верхнего 52 поверхностных участков соответственно на первой группе боковых поверхностей 46, могут образовывать первый угол α1 зацепления с их соответствующей первой плоскостью Р1, а контрольные линии L3, L4, перпендикулярные зеркально симметричным точкам S3, S4 поверхностей первого 54 и второго 56 нижних поверхностных участков соответственно на второй группе боковых поверхностей 48, могут образовывать второй угол α2 зацепления с их соответствующей первой плоскостью Р1, причем первый α1 и второй α2 углы зацепления являются различными.
В некоторых вариантах осуществления первый угол α1 зацепления может быть больше второго угла α2 зацепления.
В некоторых вариантах осуществления, как показано на фиг. 1, 2, 3, 6 и 10, второй компонент 24 может иметь цилиндрическую форму и диаметр, сходный или равный диаметру первого компонента 22, и может содержать торцевую поверхность 60, противоположную по существу плоской устанавливаемой поверхности 34, и непрерывную наружную поверхность 62, продолжающуюся между ними.
.
В некоторых вариантах осуществления каждый из трех охватываемых зацепляющих элементов 36 на устанавливаемой поверхности 34, как показано на фиг. 6, 7, 10 и 11, может иметь по существу ребристую форму, содержащую две опорные поверхности 64, 66, при этом первая опорная поверхность 64 соответствует первому верхнему поверхностному участку 50 на каждом из трех охватывающих зацепляющих элементов 32, а вторая опорная поверхность 66 соответствует второму нижнему поверхностному участку 56 на каждом из трех охватывающих зацепляющих элементов 32. Первый верхний поверхностный участок 50 и второй нижний поверхностный участок 56каждого из трех охватывающих зацепляющих элементов 32 отделены их соответствующими первыми плоскостями P1
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения первая 64 и вторая 66 опорные поверхности могут быть по существу плоскими, соответствующими первому верхнему 50 и второму нижнему 56поверхностным участкам небольшой выпуклой формы соответственно, а в других вариантах осуществления (не показаны) первая и вторая опорные поверхности могут иметь небольшую выпуклую форму, соответствующую по существу плоским первому верхнему и второму нижнему поверхностным участкам соответственно.
Для сборки первого 22 и второго 24 компонентов устанавливаемую поверхность 34 располагают напротив установочной поверхности 30 до расположения трех охватываемых зацепляющих элементов 36 в трех охватывающих зацепляющих элементах 32.
,
В некоторых вариантах осуществления, в которых каждый из трех охватывающих зацепляющих элементов 32 является идентичным и равноудаленным по окружности от продольной оси A1три охватываемых зацепляющих элемента 36 могут быть расположены в трех охватывающих зацепляющих элементах 32 в трех различных положениях по окружности. В данном варианте осуществления, в котором второй компонент 24 содержит один режущий участок 40, первый компонент 22 может содержать позиционирующий элемент (не показан), с которым может быть соответствующим образом совмещен один режущий участок 40.
,
.
Зажимной винт 28 пропускают через сквозное отверстие 68продолжающееся между торцевой поверхностью 60 и устанавливаемой поверхностью 34, до зацепления по резьбе с резьбовым отверстием 70 в установочной поверхности 30. Зажимной винт 28 затем соответствующим образом затягивают таким образом, чтобы три первых опорных поверхности 64 вступили в зажимной контакт с тремя первыми верхними боковыми поверхностями 50, а три вторые упорные поверхности 66вступили в зажимной контакт с тремя вторыми нижними боковыми поверхностями 56
,
.
В некоторых вариантах осуществления резьбовое отверстие 70 может быть расположено соосно продольной оси A1и резьбовое отверстие 70 может быть также расположено соосно со сквозным отверстием 68
После сборки первого 22 и второго 24 компонентов остается зазор G1в осевом направлении между по существу плоской устанавливаемой поверхностью 34 и по существу плоской установочной поверхностью 30 и отсутствует контакт между первым 22 и вторым 24 компонентами кроме трех первых верхних боковых поверхностей 50, вступивших в зажимной контакт с тремя первыми упорными поверхностями 64, и трех вторых нижних боковых поверхностей 56, вступивших в зажимной контакт с тремя вторыми опорными поверхностями 66.
В первом предпочтительном варианте осуществления инструментального соединения, как показано на фиг.4-7, первые плоскости P1 трех охватывающих зацепляющих элементов 32 могут быть радиально направленными, и, таким образом, они могут содержать продольную ось A1, а установочная поверхность 30 может иметь зеркальную симметрию относительно каждой первой плоскости P1. При использовании первого предпочтительного варианта осуществления инструментального соединения обеспечивается большая гибкость конфигурации, заключающаяся в том, что один и тот же первый компонент 22 можно в равной степени применять для зажатия второго компонента 24 с его единственным правосторонним режущим участком 40, как это показано на фиг.6 и 7, и эквивалентного второго компонента с левосторонним режущим участком 40 (не показано).
Опирание, показанное на фиг.7, повторяется на поверхности между каждой зацепленной парой охватываемых и охватывающих элементов. Вообще говоря, только один из первого и второго верхних поверхностных участков 50, 52 каждого охватывающего зацепляющего элемента 32 зацепляется первой опорной поверхностью 64 соответствующего охватываемого зацепляющего элемента 36, и только один из первого и второго нижних поверхностных участков 54, 56 каждого охватывающего зацепляющего элемента 32 зацепляется второй опорной поверхностью 66 соответствующего охватываемого зацепляющего элемента 36. Кроме того, зацепленные верхние поверхностные участки находятся с одной стороны от их соответствующих первых плоскостей P1 соответствующих охватывающих зацепляющих элементов 32, а зацепленные нижние поверхностные участки находятся с другой стороны от их соответствующих первых плоскостей P1 соответствующих охватывающих зацепляющих элементов 32.
В некоторых вариантах осуществления первая 64 и вторая 66 опорные поверхности каждого из трех охватываемых зацепляющих элементов 36 пересекают наружную поверхность 62 и немного отклонены в направлении от наружной поверхности 62 таким образом, чтобы зажимной контакт с первым верхним 50 и вторым нижним 56 поверхностными участками, соответственно, каждого из трех охватывающих зацепляющих элементов 32 возникал в двух зонах 72, 74 контакта, смежных периферийной поверхности 38.
В первом предпочтительном варианте осуществления инструментального соединения, как показано на фиг.4, вторые плоскости P2, перпендикулярные первым плоскостям P1, пересекают две соответствующие зоны 72, 74 контакта каждого охватывающего зацепляющего элемента 32.
Первые верхние поверхностные участки 50 трех зацепляющих элементов 32 могут быть описаны как ведущие поверхности, образующие углы от 5° до 30° с продольной осью A1, в основном для передачи крутящего момента от первых компонентов 22 ко вторым компонентам 24 и противодействия направленной по касательной силе резания Ft, прикладываемой к первым опорным поверхностям 64 трех охватываемых зацепляющих элементов 36 (см. фиг.7). Передняя поверхность 44, связанная с режущей кромкой 42, по существу обращена в первом тангенциальном направлении D1 относительно центральной оси A2, соосной со сквозным отверстием 68. Между тем, первые опорные поверхности 64 трех охватываемых зацепляющих элементов 36 по существу обращены в противоположном втором тангенциальном направлении D2.
Вторые нижние поверхностные участки 56 трех зацепляющих элементов 32 могут быть описаны как опорные поверхности, образующие углы от 35° до 75° с продольной осью A1, в основном для противодействия в осевом направлении зажимной силе Fa, приложенной ко вторым опорным поверхностям 66 трех охватываемых зацепляющих элементов 36, создаваемой посредством затягивания зажимного винта 28.
Во втором предпочтительном варианте осуществления инструментального соединения 120, показанного на фиг.8-11, крутящий момент, передаваемый от первого компонента 22 ко второму компоненту 24, и реакцию первых верхних поверхностных участков 50 против тангенциальной силы резания Ft, прикладываемой к первым упорным поверхностям 64, можно увеличить посредством расположения первых верхних поверхностных участков 50 таким образом, чтобы они проходили вдоль радиальной линии R1, пересекающей продольную ось A1. Как наилучшим образом показано на фиг.8, первые плоскости P1 смещены и расположены параллельно их соответствующим радиальным линиям R1 и, таким образом, параллельны продольной оси A1, но не содержат продольную ось A1.
Хотя настоящее изобретение описано с некоторой степенью конкретности, следует понимать, что могут быть выполнены различные изменения и дополнения, не выходящие за рамки сущности или объема изобретения, определенного ниже.