РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ И РЕЖУЩАЯ ПЛАСТИНА, СОДЕРЖАЩАЯ ТОЛЬКО ЧЕТЫРЕ РЕЖУЩИХ УЧАСТКА, ДЛЯ НЕГО
CUTTING TOOL AND CUTTING PLATE CONTAINING ONLY FOUR CUTTING SECTIONS FOR IT

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к металлорежущим инструментам для использования в операциях проточки пазов и нарезания канавок, содержащим индексируемую режущую пластину с множеством режущих участков.
Уровень техники
В области металлорежущих инструментов, используемых в операциях проточки и нарезания канавок, режущие пластины, выполненные с возможностью съемного закрепления в державке для пластин, имеют длительный срок службы, поскольку обеспечивают способ осуществления операции резания с использованием соответственно твердого материала, т.е. цементированного карбида, около режущей кромки, при этом державка для пластин, изготовленная из менее твердого материала, выполнена с возможностью многократного использования после выбрасывания изношенной или поврежденной режущей пластины.
Режущий инструмент данного типа дополнительно усовершенствован для использования индексируемых режущих пластин с увеличенным количеством режущих кромок, обеспечивая экономические выгоды от возможности выполнения увеличенного количества операций резания на одну режущую пластину. Режущий инструмент данного типа также усовершенствован для обеспечения более эффективного способа прикрепления индексируемой пластины к державке для пластин.
В заявке на патент США 2012/0099935 раскрыта индексируемая режущая пластина, содержащая две противоположные торцевые поверхности, периферийную боковую поверхность и четыре режущих участка. Периферийная боковая поверхность содержит две пары противоположных боковых поверхностей, причем первая пара включает четыре задние поверхности режущего участка, а вторая пара включает четыре передние поверхности режущего участка и четыре опорные области. Минимальный размер по длине между второй парой противоположных боковых поверхностей совмещается с первой плоскостью, относительно которой режущая пластина обладает зеркальной симметрией. Для каждого индексируемого положения режущей пластины в державке для пластин, три из четырех опорных областей находятся в зажимном контакте с тремя областями взаимодействия, расположенными на поверхности боковых стенок державки для пластин.
В заявке на патент США 2014/0050542 раскрыта индексируемая режущая пластина, содержащая две противоположные основные поверхности, периферийную боковую поверхность и четыре режущих участка. Периферийная боковая поверхность содержит две пары противоположных боковых поверхностей, причем первая пара коротких сторон включает четыре задние поверхности режущего участка и две установочные канавки, а вторая пара длинных сторон включает четыре передние поверхности режущего участка и четыре установочные поверхности. На виде сверху одной из основных поверхностей видно, что радиальная плоскость, содержащая любую одну из четырех режущих кромок, не пересекается со второй парой длинных сторон. Для каждого индексируемого положения режущей кромки внутри державки для пластин, одна из четырех установочных поверхностей опирается на упорную поверхность в пазу под пластину державки, и одна из двух установочных канавок входит в зацепление с установочным штифтом в пазу под пластину.
Задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованной индексируемой режущей пластины, содержащей четыре режущих участка.
Задачей настоящего изобретения является также обеспечение возможности прикрепления режущей пластины к соответствующему корпусу при эффективном использовании пространства.
Другой задачей настоящего изобретения является обеспечение надежной опоры для четырех режущих кромок режущей пластины.
Еще одной задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного режущего инструмента, который способен осуществлять операции проточки внутренних канавок.
Еще одной задачей настоящего изобретения является создание конфигурации режущего инструмента, которая обеспечивает непрерывное стружкообразование.
Раскрытие изобретения
В соответствии с настоящим изобретением предложена индексируемая режущая пластина, содержащая две противоположные торцевые поверхности с периферийной боковой поверхностью и центральной осью, продолжающимися между ними, и только четыре режущих участка,
причем каждый из четырех режущих участков содержит главную режущую кромку, образованную пересечением передней поверхности с задней поверхностью,
причем периферийная боковая поверхность содержит две пары противоположных боковых поверхностей, причем первая пара противоположных боковых поверхностей включает четыре задние поверхности, а вторая пара противоположных боковых поверхностей включает четыре передние поверхности,
при этом на виде с торца:
четыре режущие вершины на четырех главных режущих кромках образуют переходы между первой и второй парами противоположных боковых поверхностей, и
минимальный первый размер по длине между второй парой противоположных боковых поверхностей составляет меньше шести десятых минимального второго размера по длине между двумя из четырех режущих вершин.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением описан режущий инструмент, содержащий державку для пластин и режущую пластину вышеописанного типа, удерживаемую в ней,
причем державка для пластин содержит удерживающую часть, продолжающуюся вдоль продольной оси инструмента, причем удерживающая часть содержит посадочную поверхность, расположенную поперек продольной оси инструмента, и
режущая пластина выполнена с возможностью съемного прикрепления к державке для пластин в любом одном из четырех индексируемых положений посредством отдельного крепежного элемента,
при этом только один режущий участок является рабочим, и
при этом одна торцевая поверхность находится в зажимном контакте с посадочной поверхностью.
Краткое описание чертежей
Для лучшего понимания, изобретение будет описано ниже, только в качестве примера, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых штрих-пунктирные линии показывают границы раздела для частичных видов элемента и из которых:
Фиг.1 представляет собой перспективный вид режущей пластины в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения;
Фиг.2 представляет собой вид с торца режущей пластины, показанной на фиг.1;
Фиг.3 представляет собой подробный вид режущего инструмента, показанного на фиг.2;
Фиг.4 представляет собой вид сбоку режущей пластины, показанной на фиг.1;
Фиг.5 представляет собой перспективный вид с пространственным разделением элементов режущего инструмента в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения;
Фиг.6 представляет собой вид с торца режущего инструмента, показанного на фиг.5, с удаленным хвостовиком державки для пластин;
Фиг.7 представляет собой перспективный вид державки для пластин в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения; и
Фиг.8 представляет собой вид с торца державки для пластин, показанной на фиг.7.
Подробное описание изобретения
Вначале рассматриваются фиг.1-4, показывающие индексируемую режущую пластину 20, которая может быть изготовлена посредством прессования и спекания цементированного карбида, такого как карбид вольфрама, и может быть снабжена покрытием или непокрытой.
В соответствии с настоящим изобретением, режущая пластина 20 содержит две противоположные торцевые поверхности 22 с периферийной боковой поверхностью 24 и центральной осью С, продолжающимися между ними, и только четыре режущих участка 26.
Каждый из четырех режущих участков 26 содержит главную режущую кромку 28, образованную пересечением передней поверхности 30 с задней поверхностью 32.
Периферийная боковая поверхность 24 содержит две пары противоположных боковых поверхностей 34, 36, причем первая пара противоположных боковых поверхностей 34 включает четыре задние поверхности 32, а вторая пара противоположных боковых поверхностей 36 включает четыре передние поверхности 30.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, две противоположные торцевые поверхности 22 могут быть одинаковыми.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, четыре режущих участка 26 могут быть одинаковыми.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, каждая главная режущая кромка 28 может проходить от одной торцевой поверхности 22 до другой торцевой поверхности 22.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, каждая главная режущая кромка 28 может быть по существу параллельной центральной оси С.
Как показано на фиг.2, на виде с торца, режущая пластина 20 имеет минимальный первый размер L1 по длине между второй парой противоположных боковых поверхностей 36, причем L1 измеряется вдоль воображаемого первого сегмента S1.
C
C
Как также показано на фиг.2, на виде с торца режущей пластины 20, четыре режущие вершины N на четырех главных режущих кромках 28 образуют переходы между первой и второй парами противоположных боковых поверхностей 34, 36, и режущая пластина 20 имеет минимальный второй размер L2 по длине между двумя из четырех режущих вершин N, причем L2 измеряется вдоль воображаемого второго сегмента S2.
C
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, минимальный первый размер L1 по длине между второй парой противоположных боковых поверхностей 36 составляет меньше шести десятых минимального второго размера L2 по длине между двумя из четырех режущих вершин N, т.е. L1<L2*6/10.
Следует понимать, что минимальный первый размер L1 по длине измеряется между периферийными точками второй пары противоположных боковых поверхностей 36, на виде с торца режущей пластины 20, причем периферийные точки объединены первым сегментом S1.
Выбор конфигурации режущей пластины 20 так, чтобы минимальный первый размер L1 по длине был меньше шести десятых минимального второго размера L2 по длине, предпочтительно позволяет прикреплять режущую пластину 20 к соответствующему корпусу при эффективном использовании пространства.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, минимальный первый размер L1 по длине может составлять меньше половины минимального второго размера L2 по длине, т.е. L1<L2/2.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, первый сегмент S1 может быть параллельным второму сегменту S2.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, первый сегмент S1 может быть параллельным и смещенным от вертикальной плоскости Pv, которая содержит центральную ось С и проходит через вторую пару противоположных сторон 36.
C
Как показано на фиг.2, четыре режущие вершины N могут образовывать первую воображаемую окружность С1, которая описывает периферийную боковую поверхность 24, имеющую первый диаметр D1.
P1
C
P2
P1
P2
Как показано на фиг.3, на подробном виде с торца режущей пластины 20, первая точка N задней поверхности на каждой задней поверхности 32 может быть расположена дальше от соответствующей ей режущей вершины N, чем вторая точка N задней поверхности на той же задней поверхности 32, и первая точка N задней поверхности может быть расположена ближе к первой воображаемой окружности С1, чем вторая точка N задней поверхности.
P1
P2
Выбор конфигурации режущей пластины 20 так, чтобы первая точка N задней поверхности была расположена ближе к первой воображаемой окружности С1, чем вторая точка N задней поверхности, предпочтительно обеспечивает надежную опору для рабочей главной режущей кромки 28 во время операций проточки внутренних канавок.
R
C
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, каждый из четырех режущих участков 26 может содержать радиальную плоскость P, содержащую центральную ось С и соответствующую ей режущую вершину N.
R
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, каждая радиальная плоскость P может пересекать вторую пару противоположных боковых поверхностей 36.
R
R
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, каждая радиальная плоскость P может быть копланарной с другой радиальной плоскостью P.
R
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, первый сегмент S1 может не пересекать ни одну из четырех радиальных плоскостей P.
R
Выбор конфигурации режущей пластины 20 так, чтобы первый сегмент S1 не пересекал ни одну из четырех радиальных плоскостей P, предпочтительно предусматривает достаточное пространство вблизи рабочего режущего участка 26 для обеспечения непрерывного стружкообразования.
R
R
C
Как показано на фиг.3, каждая радиальная плоскость P может образовывать острый задний угол α1 с прямой воображаемой линией L задней поверхности, совпадающей с или касательной к задней поверхности 32, непосредственно смежной соответствующей ей режущей вершине N, и острый задний угол α1 может иметь величину, больше или равную 75 градусам, т.е. α1≥75°.
Выбор конфигурации режущей пластины 20 так, чтобы задние углы α1 были больше или равны 75 градусам, предпочтительно обеспечивает надежную опору для рабочей главной режущей кромки 28 во время операций проточки внутренних канавок.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, острый задний угол α1 может иметь величину, больше или равную 80 градусам, т.е. α1≥80°.
R
Как показано на фиг.2, четыре радиальные плоскости P могут образовывать четыре воображаемые области R1, R2, R3, R4 пластины, и четыре задние поверхности 32 могут быть целиком расположены в несмежных первой и третьей воображаемых областях R1, R2 пластины.
V
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, первая и третья воображаемые области R1, R2 пластины могут быть разделены вертикальной плоскостью P.
R
R
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, две радиальные плоскости P, образующие первую воображаемую область R1 пластины, могут образовывать острый угол β1 первой области, а две радиальные плоскости P, образующие третью воображаемую область R3 пластины, могут образовывать острый угол β3 третьей области.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, углы β1, β3 первой и третьей области могут иметь одинаковую величину, больше или равную 60 градусам, т.е. β1=β3≥60°.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, вторая пара противоположных боковых поверхностей 36 может содержать только четыре разнесенные опорные 38 области.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, каждая опорная область 38 может быть целиком расположена в первой или третьей воображаемой области R1, R3 пластины.
Как показано на фиг.2, на виде с торца режущей пластины 20, каждая из четырех опорных областей 38 может образовывать V-образный профиль с соседней одной из четырех опорных областей 38.
A
Как показано на фиг.4, каждая из четырех опорных областей 38 может содержать прямую воображаемую опорную линию L, параллельную центральной оси С.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, каждая из четырех опорных областей 38 может быть расположена рядом с одной из четырех передних поверхностей 30.
V
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, каждая из четырех опорных областей 38 может быть целиком расположена дальше от вертикальной плоскости P, чем первый сегмент S1.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, каждая из четырех опорных областей 38 может быть плоской.
Как показано на фиг.2, каждая из четырех опорных областей 38 может образовывать внешний опорный угол δ1 меньше чем 180° с другой одной из четырех опорных областей 38, т.е. δ1<180°.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, внешний опорный угол δ1 может иметь величину, находящуюся в пределах от 60 градусов до 120 градусов, т.е. 60°<δ1<120°.
Следует понимать, что использование термина «внешний угол» в описании и формуле изобретения относится к углу между двумя плоскими и/или линейными элементами, измеренному за пределами детали, на которой образованы данные элементы.
Как показано на фиг.4, каждый режущий участок 26 может содержать две вспомогательные режущие кромки 40, и каждая вспомогательная режущая кромка 40 может проходить в сторону от соответствующей ей главной режущей кромки 28 в направлении к срединной плоскости М, перпендикулярной центральной оси С.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере одна из двух противоположных торцевых поверхностей 22 может включать центральный выступ 42, выступающий из нее, и каждый центральный выступ 42 может содержать выступающую опорную поверхность 44, расположенную аксиально дальше от срединной плоскости М, чем любая точка на четырех режущих участках 26, расположенная на той же стороне от срединной плоскости М.
Выбор конфигурации режущей пластины 20 с выступающими опорными поверхностями 44 предпочтительно позволяет осуществлять модификацию четырех режущих участков 26 так, чтобы получать множество вариантов изделия без изменения опорных поверхностей 44.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, каждая опорная поверхность 44 может быть по существу плоской и перпендикулярной центральной оси С.
Выбор конфигурации каждой опорной поверхности 44 так, чтобы она была плоской и перпендикулярной центральной оси С, предпочтительно облегчает точное и повторяемое индексирование режущей пластины 20.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, режущая пластина 20 может обладать зеркальной симметрией относительно срединной плоскости М.
V
Как показано на фиг.2, режущая пластина 20 может обладать зеркальной симметрией относительно вертикальной плоскости P.
V
Для вариантов осуществления настоящего изобретения, в которых режущая пластина 20 обладает зеркальной симметрией относительно вертикальной плоскости P, режущая пластина 20 может иметь два варианта минимального первого размера L1 по длине между второй парой противоположных боковых поверхностей 36.
H
V
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, горизонтальная плоскость P, перпендикулярная вертикальной плоскости P и содержащая центральную ось С, может проходить через первую пару противоположных боковых поверхностей 34.
H
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, режущая пластина 20 может обладать зеркальной симметрией относительно горизонтальной плоскости P.
V
H
V
H
Для вариантов осуществления настоящего изобретения, в которых режущая пластина 20 обладает зеркальной симметрией относительно вертикальной и горизонтальной плоскостей P, P, режущая пластина 20 может быть подвергнута индексированию посредством осуществления поворота на 180° вокруг центральной оси С, поворота на 180° вокруг первой оси А1, расположенной в вертикальной плоскости P и перпендикулярной центральной оси С, или поворота на 180° вокруг второй оси А2, расположенной в горизонтальной плоскости P и перпендикулярной центральной оси С.
V
H
Как показано на фиг.2, на виде с торца, режущая пластина 20 имеет третий размер L3 по длине, проходящий вдоль вертикальной плоскости P между второй парой противоположных сторон 36, причем L3 измеряется вдоль воображаемого третьего сегмента S3. Кроме того, режущая пластина 20 имеет четвертый размер L4 по длине, проходящий вдоль горизонтальной плоскости P между первой парой противоположных сторон 34, причем L4 измеряется вдоль воображаемого четвертого сегмента S4.
V
C
H
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, минимальный первый размер L1 по длине между второй парой противоположных сторон 36 меньше чем третий размер L3 по длине вдоль вертикальной плоскости P между второй парой противоположных сторон 36, который в свою очередь меньше чем минимальный второй размер L2 по длине между двумя из четырех режущих вершин N, который в свою очередь меньше чем четвертый размер L4 по длине вдоль горизонтальной плоскости P между первой парой противоположных сторон 34.
Ниже рассматриваются фиг.5 и 6, показывающие режущий инструмент 46 в соответствии с настоящим изобретением, содержащий державку 48 для пластин и режущую пластину 20, удерживаемую в ней.
Режущая пластина 20 выполнена с возможностью съемного прикрепления к державке 48 для пластин в любом одном из четырех индексируемых положений посредством отдельного крепежного элемента 50, и в каждом индексируемом положении только один режущий участок 26 является рабочим.
Державка 48 для пластин содержит удерживающую часть 52, продолжающуюся вдоль продольной оси L инструмента.
Удерживающая часть 52 содержит посадочную поверхность 54, расположенную поперек продольной оси L инструмента, и одна торцевая поверхность 22 режущей пластины 20 находится в зажимном контакте с посадочной поверхностью 54.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, посадочная поверхность 54 может быть по существу плоской и перпендикулярной продольной оси L инструмента.
Как показано на фиг.7, удерживающая часть 52 может быть удлиненной и проходить продольно в сторону от хвостовика 56.
Как показано на фиг.6, на виде с торца режущего инструмента 46, вторая воображаемая окружность С2, имеющая второй диаметр D2, может содержать режущую пластину 20 и всю удерживающую часть 52.
I
I
I
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, рабочий режущий участок 26 может иметь глубину D введения, перпендикулярную продольной оси L инструмента, и глубина D введения может быть больше или равна одной десятой второго диаметра D2, т.е. D≥D2/10.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, первый диаметр D1 первой воображаемой окружности может иметь величину, больше или равную трем четвертым второго диаметра D2 второй воображаемой окружности, т.е. D1≥D2*3/4.
I
Следует понимать, что глубина D введения представляет собой максимальную глубину резания режущего инструмента во время операций проточки внутренних канавок.
I
Выбор конфигурации режущего инструмента 46 так, чтобы глубина D введения была больше или равна одной десятой второго диаметра D2, предпочтительно позволяет режущему инструменту 46 осуществлять операции проточки внутренних канавок на глубинах резания, больше или равных одной десятой диаметра отверстия заготовки, внутри которой проходит удерживающая часть 52.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, удерживающая часть 52 может содержать три поверхности 60, 62, 64 взаимодействия рядом с посадочной поверхностью 54, и для каждого индексируемого положения, три из четырех опорных областей 38 режущей пластины могут находиться в зажимном контакте с тремя поверхностями 60, 62, 64 взаимодействия.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, каждая из трех поверхностей 60, 62, 64 взаимодействия может проходить поперек посадочной поверхности 54.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, одна опорная область 38, не находящаяся в зажимном контакте с тремя поверхностями 60, 62, 64 взаимодействия, может быть расположена рядом с передней поверхностью 30 рабочего режущего участка 26.
Выбор конфигурации режущего инструмента 46 с нерабочей опорной областью 38 рядом с передней поверхностью 30 рабочего режущего участка 26 предпочтительно предусматривает достаточное пространство вблизи рабочего режущего участка 26 для обеспечения непрерывного стружкообразования.
Как показано на фиг.7 и 8, два разнесенных выступа 58а, 58b могут выступать из посадочной поверхности 54, и две поверхности 60, 62 взаимодействия из трех поверхностей взаимодействия могут быть расположены на первом выступе 58а, а третья поверхность 64 взаимодействия может быть расположена на втором выступе 58b.
Выбор конфигурации державки 48 для пластин с двумя разнесенными выступами 58а, 58b предпочтительно обеспечивает прикрепление одной режущей пластины 20 к державке 48 для пластин при эффективном использовании пространства.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, центральное отверстие 66, коаксиальное с центральной осью С, может проходить между и расширяться к противоположным торцевым поверхностям 22 режущей пластины 20.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, может быть использован крепежный элемент 50 в виде зажимного винта, проходящего через центральное отверстие 66 режущей пластины и входящего в зацепление с резьбовым отверстием 68 посадочной поверхности 54 удерживающей части 52.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, резьбовое отверстие 68 может быть эксцентрическим относительно центрального отверстия 66.
Хотя настоящее изобретение описано с некоторой степенью конкретности, следует понимать, что могут быть выполнены различные изменения и дополнения, не выходящие за рамки сущности и объема изобретения, определенного в приведенной ниже формуле изобретения.