ДВУХСТОРОННЯЯ РЕЖУЩАЯ ПЛАСТИНА
DOUBLE-FACE CUTTING PLATE

Область техники
Настоящее изобретение относится к двухсторонней индексируемой режущей пластине, используемой в процессе обработки металлов резанием.
Уровень техники
В заявке WO 97/17157 раскрыта торцовая фреза, оснащенная двухсторонними режущими пластинами, имеющими призматическую форму с двумя противолежащими в основном прямоугольными передними поверхностями, соединенными боковыми поверхностями. Режущая пластина имеет в статике «негативную» геометрию, и, следовательно, чтобы обеспечить необходимый задний угол между режущей пластиной и заготовкой при размещении на торцовой фрезе, она должна быть установлена с негативным осевым передним углом. Однако негативный осевой передний угол может быть недостатком, например установлено, что он снижает эффективность обработки труднообрабатываемых материалов.
Двухсторонняя режущая пластина для расточной головки раскрыта в патенте США 5,333,972. С каждого торца режущая пластина имеет выступающий плоский участок. Каждая длинная режущая кромка наклонена под углом 3° относительно выступающего плоского участка, определяющим «осевой передний угол пластины». Назад от каждой режущей кромки расположена исходящая фаска, сопряженная с восходящей под увеличенным углом поверхностью для образования стружколомающей канавки. Каждая восходящая под увеличенным углом поверхность проходит от соответствующей нисходящей фаски к соответствующему плоскому участку как с верхней стороны режущей пластины, так и с нижней. Режущая пластина является лево- или правосторонней. Она изготавливается правосторонней и при перевороте вниз становится левосторонней. Следует отметить, что величина осевого переднего угла пластины ограничена по практическим причинам. Любое увеличение этого угла приводит в результате к увеличению «вертикальной» протяженности восходящей под увеличенным углом поверхности (см. фиг.3, патент США 5,333,972), что может оказать отрицательный эффект на образование стружки и ее отвод.
В заявке WO 96/35536 раскрыта двухсторонняя индексируемая режущая пластина, которая при установке на торцовой фрезе имеет положительный осевой передний угол даже при обеспечении необходимого заднего угла между режущей пластиной и заготовкой. Эта режущая пластина имеет две периферийные кромки для правосторонней фрезы и две периферийные кромки для левосторонней фрезы. На виде сбоку (см. фиг.9) режущая пластина имеет в основном ромбоидальную форму. Главные режущие кромки 10 каждой торцовой поверхности расположены параллельно друг другу (см. также фиг.7 и 8) и центрально расположенному выступающему опорному элементу 12. При установке режущей пластины в гнезде опорный элемент ее нерабочей торцовой поверхности и смежная нерабочая задняя поверхность контактируют с соответствующими опорными поверхностями гнезда. Опорный элемент нерабочей торцовой поверхности и смежная нерабочая задняя поверхность образуют установочный угол. Чтобы изменить осевой передний угол рабочей режущей кромки, необходимо либо повернуть гнездо, либо использовать пластины с разными установочными углами. В любом случае необходимо использовать другую фрезу. Более того, осевой передний угол и задние углы являются взаимозависимыми, и любое изменение осевого переднего угла приводит к соответствующему изменению заднего угла, которое не всегда допустимо.
В патенте США 5,853,267 раскрыта двухсторонняя индексируемая режущая пластина с отрицательным статическим задним углом, имеющая на боковых поверхностях, примыкающих к режущим кромкам, верхние главные задние поверхности, которые наклонены к основанию пластины под острым внутренним углом противоположно позитивным пластинам. Режущие пластины, имеющие боковые поверхности, наклоненные к их основанию под тупым внутренним углом, известны как «позитивные». Режущие пластины, имеющие боковые поверхности, расположенные под прямым углом к их основанию, известны как «негативные» или «нейтральные» пластины. Принципиальное преимущество негативных пластин состоит в том, что они могут быть спроектированы двухсторонними и, следовательно, обеспечивать удвоение индексируемых режущих кромок по сравнению с позитивными пластинами. Из уровня техники известны также двойные позитивные пластины, которые также обеспечивают удвоение индексируемых режущих кромок по сравнению с позитивными пластинами. Однако режущие кромки таких пластин могут быть менее прочными, чем у негативных пластин, поскольку углы режущего клина у двойных позитивных меньше, чем у негативных пластин.
Достоинство режущей пластины такого типа, как раскрыта в патенте США 5,853,267, т.е. односторонней с отрицательными статическими задними углами, состоит в том, что режущие кромки таких пластин являются в основном более прочными, чем у негативных или позитивных пластин. Однако режущая пластина, раскрытая в патенте США 5,853,267, является односторонней. Более того, сквозное отверстие для размещения крепежного винта открыто на ее верхнюю стружечную поверхность. Это приводит к ограничению минимальной ширины (расстояния между главными режущими кромками) режущей пластины. К тому же режущая пластина, раскрытая в патенте США 5,853,267, является «радиально» ориентированной при установке на фрезе. В таких режущих пластинах расстояние между режущими кромками и основанием пластины определяется минимальным, вспомогательным размером режущей пластины, вдоль которого в основном направлены силы резания в процессе обработки. С другой стороны, тангенциальные режущие пластины, также известные как режущие пластины, установленные по задней грани, ориентированы в корпусе инструмента так, что в процессе обработки заготовки силы резания направлены вдоль главного (большего) размера режущей пластины. Преимуществом такой установки является то, что режущая пластина может противостоять большим силам резания, чем когда она ориентирована так, что силы резания направлены вдоль вспомогательного (меньшего) размера режущей пластины. Настоящее изобретение предпочтительно относится к двухсторонним режущим пластинам с отрицательным статическим задним углом.
Хотя возможно получить двухсторонние пластины с отрицательным статическим задним углом путем шлифования главной задней поверхности, примыкающей к режущим кромкам, с обоих торцов негативной пластины, шлифование является дополнительной производственной операцией, что увеличивает время и стоимость изготовления режущих пластин.
Задачей настоящего изобретения является создание улучшенной двухсторонней режущей пластины и улучшенной фрезы.
Поставленная задача решается посредством совокупности признаков, приведенных в соответствующих пунктах формулы изобретения. В частности, предложена двухсторонняя тангенциальная режущая пластина с отрицательным статическим задним углом, конечная форма которой предпочтительно получается прессованием или отливкой, имеющая сквозное отверстие под крепежный винт, которое не проходит через стружечные поверхности. Поскольку двухсторонние пластины не имеют основания, противолежащего стружечной поверхности, угол главной задней поверхности измеряется по отношению к средней плоскости режущей пластины.
Сущность изобретения
В соответствии с настоящим изобретением предложена двухсторонняя режущая пластина для фрезы, имеющая:
две идентичные противолежащие торцовые поверхности и периферийную боковую поверхность, расположенную между ними и включающую две противолежащие идентичные главные боковые поверхности с расположенным между ними и выходящим на них сквозным отверстием,
четыре отстоящие друг от друга главные режущие кромки, каждая из которых образована на пересечении боковой поверхности с каждой торцовой поверхностью, и
главную заднюю поверхность, примыкающую к каждой главной режущей кромке, причем
в каждом поперечном сечении режущей пластины плоскостью, в основном перпендикулярной к главным боковым поверхностям, линия касательная к каждой главной задней поверхности и проходящая через главную режущую кромку, соответствующую главной задней поверхности, наклонена к средней плоскости режущей пластины под острым внутренним углом.
В соответствии с одним предпочтительным вариантом в каждом поперечном сечении режущей пластины плоскостью, в основном перпендикулярной к главным боковым поверхностям, линия его пересечения с главной задней поверхностью выполнена в виде прямой.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом в каждом поперечном сечении режущей пластины плоскостью, в основном перпендикулярной к главным боковым поверхностям, линия его пересечения с главной задней поверхностью выполнена в виде выпуклой кривой.
В соответствии с другим вариантом каждая торцовая поверхность может включать переднюю поверхность, примыкающую к каждой главной режущей кромке и проходящую от нее в основном в направлении внутрь режущей пластины к внутренней торцовой поверхности.
В соответствии с одним предпочтительным вариантом в каждом поперечном сечении режущей пластины плоскостью, в основном перпендикулярной к главным боковым поверхностям, линия его пересечения с каждой передней поверхностью выполнена в виде прямой.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом в каждом поперечном сечении режущей пластины плоскостью, в основном перпендикулярной к главным боковым поверхностям, линия его пересечения с каждой передней поверхностью выполнена в виде вогнутой кривой.
В основном периферийная боковая поверхность может также включать две противолежащие идентичные вспомогательные боковые поверхности со вспомогательной режущей кромкой, образованной на пересечении каждой вспомогательной боковой поверхности с каждой торцовой поверхностью.
Также в основном главные боковые поверхности могут быть выполнены в основном в форме параллелограмма.
Если необходимо, внутренняя торцовая поверхность каждой торцовой поверхности выполнена плоской, а внутренние торцовые поверхности обоих торцовых поверхностей расположены параллельно друг другу.
В соответствии с настоящим изобретением каждая торцовая поверхность имеет четыре угла, два диагонально противолежащих заниженных угла и два диагонально противолежащих приподнятых угла, заниженные углы расположены ближе к средней плоскости, чем приподнятые углы.
В соответствии с настоящим изобретением предложена торцовая фреза, содержащая:
по крайней мере одну режущую пластину в соответствии с настоящим изобретением, и
корпус, имеющий по крайней мере одно гнездо, в котором закреплена по крайней мере одна режущая пластина, ограниченное смежными боковой и задней стенками, расположенными в основном поперечно к основанию, выполненному с резьбовым отверстием для размещения крепежного винта для закрепления режущей пластины в гнезде, боковая стенка выполнена с осевой базирующей поверхностью, контактирующей с соответствующей вспомогательной боковой поверхностью по крайней мере одной режущей пластины, задняя стенка выполнена с двумя выступающими тангенциальными базирующими поверхностями, расположенными по сторонам ее центрального заниженного участка и контактирующими с соответствующей внутренней торцовой поверхностью по крайней мере одной режущей пластины.
Краткое описание чертежей
Для лучшего понимания, но только в качестве примера, изобретение будет описано с отсылками к приложенным чертежам, на которых:
на фиг.1 показан вид в перспективе на режущую пластину в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.2 показан первый вид сбоку на режущую пластину на фиг.1;
на фиг.3 показан вид сверху на режущую пластину, представленную на фиг.1;
на фиг.4 показан второй вид сбоку на режущую пластину, представленную на фиг.1;
на фиг.5А частично показано поперечное сечение режущей пластины, представленной на фиг.1, по линии VA-VA на фиг.3;
на фиг.5В частично показано поперечное сечение режущей пластины, представленной на фиг.1, по линии VB-VB на фиг.3;
на фиг.5С частично показано поперечное сечение режущей пластины, представленной на фиг.1, по линии VC-VC на фиг.3;
на фиг.6 показано поперечное сечение, сходное с фиг.5А-5С, но с криволинейными главными задними поверхностями;
на фиг.7 показано поперечное сечение, сходное с фиг.5А-5С, но с криволинейными передними поверхностями;
на фиг.8 показан вид сбоку на фрезу в соответствии с настоящим изобретением; и
на фиг.9 в перспективе показан вид на часть корпуса фрезы в соответствии с настоящим изобретением с режущей пластиной, удаленной из гнезда.
Детальное описание чертежей
Рассмотрим вначале фиг.1-7, показывающие режущую пластину 10 в соответствии с настоящим изобретением. Режущая пластина 10 выполнена индексируемой и предпочтительно изготавливается путем фасонного или инжекционного прессования и спекания порошков карбидов. Режущая пластина 10 имеет две идентичные противолежащие торцовые поверхности 12 в основном прямоугольной формы на виде сверху на режущую пластину. Каждая торцовая поверхность 12 имеет 180° поворотную симметрию вокруг первой оси А1, проходящей через две торцовые поверхности 12.
Периферийная боковая поверхность 14 расположена между двух противолежащих торцовых поверхностей 12 и включает две противолежащие идентичные вспомогательные боковые поверхности 16, две противолежащие идентичные главные боковые поверхности 18 в основном в форме параллелограмма и угловые боковые поверхности 20, расположенные между смежными вспомогательной и главной боковыми поверхностями 16, 18. Каждая из двух противолежащих идентичных главных боковых поверхностей 18 имеет 180° поворотную симметрию относительно второй оси А2, перпендикулярной первой оси А1 и проходящей через противолежащие главные боковые поверхности 18. Аналогично каждая из двух идентичных противолежащих вспомогательных боковых поверхностей 16 имеет 180° поворотную симметрию относительно третьей оси A3, проходящей через противолежащие вспомогательные боковые поверхности 16. Третья ось A3 расположена перпендикулярно к первой оси А1 и второй оси А2. Вспомогательная плоскость Р1 режущей пластины 10 определена первой осью А1 и второй осью А2, а средняя плоскость М режущей пластины определена второй осью А2 и третьей осью A3. Режущая пластина 10 выполнена со сквозным отверстием 22, проходящим между и открытым на главные боковые поверхности 18. Отверстие имеет ось В, которая совпадает со второй осью А2. Сквозное отверстие 22 предназначено для размещения крепежного винта для закрепления режущей пластины 10 на фрезе 26, как будет описано ниже с отсылками к фиг.8 и 9.
Каждая торцовая поверхность 12 имеет четыре угла, два диагонально противолежащих приподнятых угла 28 и два диагонально противолежащих заниженных угла 30. Приподнятые углы 28 каждой торцовой поверхности 12 лежат в плоскости Р торцовой поверхности. Средняя плоскость М расположена параллельно плоскостям Р торцовых поверхностей и лежит между ними. Заниженные углы 30 расположены ближе к средней плоскости М, чем приподнятые углы 28. Каждая угловая боковая поверхность 20 проходит между приподнятым углом 28 одной из двух противолежащих торцовых поверхностей 12 и заниженным углом 30 другой из двух противолежащих торцовых поверхностей 12.
Периферийная кромка 32 образована на пересечении каждой торцовой поверхности 12 и периферийной боковой поверхности 14. На каждой торцовой поверхности 12 периферийная кромка 32 содержит две главные режущие кромки 34, образованные пересечением главных боковых поверхностей 18 с торцовой поверхностью 12, две вспомогательные режущие кромки 36, образованные на пересечении вспомогательных боковых поверхностей 16 с торцовой поверхностью 12, и четыре угловые кромки 38, две приподнятые угловые кромки 40 и две заниженные угловые кромки 42, образованные на пересечении угловых боковых поверхностей 20 с торцовой поверхностью 12. Приподнятые угловые кромки 40 являются угловыми режущими кромками. Если необходимо, заниженные угловые кромки 42 также могут быть угловыми режущими кромками. В варианте, показанном на фигурах, каждая главная режущая кромка 34 проходит между приподнятой угловой кромкой 40 и соответствующей заниженной кромкой 42. Аналогично каждая вспомогательная режущая кромка 36 проходит между приподнятой угловой кромкой 40 и соответствующей заниженной угловой кромкой 42. Если необходимо, вспомогательные режущие кромки 36 могут быть выполнены прямыми.
Главный размер D1 режущей пластины 10 определен между плоскостями Р торцовых поверхностей, а вспомогательный размер D2 режущей пластины 10 определен между главными боковыми поверхностями 18 режущей пластины 10 (см. фиг.2). Режущая пластина 10 по настоящему изобретению предпочтительно является тангенциальной режущей пластиной. Поэтому главный размер D1 предпочтительно больше, чем вспомогательный размер D2.
На каждой торцовой поверхности образованы передние поверхности 44, примыкающие к главной и вспомогательной режущим кромкам 34, 36 и угловым режущим кромкам 40 (42). Передние поверхности 44 проходят от главных и вспомогательных режущих кромок 34, 36 и от угловых режущих кромок 40 (42) в направлении внутрь режущей пластины 10 к внутренней торцовой поверхности 46. Если необходимо, внутренняя торцовая поверхность 46 каждой торцовой поверхности 12 выполнена плоской, а внутренние торцовые поверхности торцовых поверхностей параллельны друг другу. Предпочтительно на виде сверху на режущую пластину 10 внутренние торцовые поверхности 46 имеют форму искаженного параллелограмма (см. фиг.3). В процессе обработки металлов резанием стружки, срезанные с заготовки, сходят с части режущей кромки, находящейся в контакте с заготовкой, вдоль передней поверхности 44 к внутренней торцовой поверхности и в основном продолжают сходить вдоль по крайней мере части внутренней торцовой поверхности 46. Следовательно, передняя поверхность 44 и внутренняя торцовая поверхность 46 образуют стружечную поверхность 48 режущей пластины 10. То обстоятельство, что сквозное отверстие 22 проходит между главными боковыми поверхностями 18, а не между торцовыми поверхностями пластины, как во многих типах двухсторонних пластин, является преимуществом в том, что стружечная поверхность полностью не зависит от сквозного отверстия 22. Следовательно, вспомогательный размер D2 режущей пластины 10 может быть выполнен много меньше, чем это возможно в нетангенциальных режущих пластинах, в которых сквозное отверстие 22 проходит между и открывается на стружечные поверхности, ограничивая посредством этого величину, на которую вспомогательный размер D2 может быть уменьшен. Следовательно, режущая пластина 10 по настоящему изобретению преимущественно может быть использована во фрезах меньших диаметров, чем нетангенциальные режущие пластины.
Каждая главная боковая поверхность 18 содержит главную заднюю поверхность 50, примыкающую к главной режущей кромке 34 и проходящую от нее в направлении к средней плоскости М. В каждом поперечном сечении режущей пластины плоскостью, в основном перпендикулярной к главной боковой поверхности 18 (или, эквивалентно, к плоскости параллельной вспомогательной плоскости Р1 режущей пластины 10), линия L (LA, LB, LC), расположенная касательно к главной задней поверхности 50 на главной режущей кромке 34, наклонена к средней плоскости М режущей пластины под острым внутренним углом α (αА, αВ, αС). Внутренний угол α может быть постоянным или может изменяться непрерывно вдоль главной режущей кромки 34. Изменение внутреннего угла α может быть в соответствии с любой требуемой зависимостью, например он может изменяться вдоль главной режущей кромки 34 таким образом, чтобы определять винтовую главную заднюю поверхность 50. Поперечные сечения главных задних поверхностей 50 могут быть прямолинейными, как показано на фиг.5А-5С, или они могут быть выпукло изогнутыми, как показано на фиг.6. Поперечные сечения передних поверхностей 44 могут быть прямолинейными, как показано на фиг.5А-5С, или могут быть вогнуто изогнутыми, как показано на фиг.7.
На фиг.5А-5С поперечное сечение режущей пластины 10 плоскостью, в основном перпендикулярной к главным боковым поверхностям 18, пересекает каждую главную заднюю поверхность 50 по прямой линии. Следовательно, линии L (LA, LB, LC), касательные к главным задним поверхностям 50 на главных режущих кромках 34, совпадают с прямыми линиями, образующимися при пересечении плоскостью, в основном перпендикулярной к главным боковым поверхностям 18, с главными задними поверхностями 50. Если главные задние поверхности 50 выполнены выпукло изогнутыми, как показано на фиг.6, тогда внутренний угол α измеряется от линии, касательной к главным задним поверхностям 50 на главной режущей кромке 34.
Рассмотрим теперь фиг.8, показывающую фрезу 26 с осью вращения R, имеющую корпус 54 с множеством гнезд 56 под пластину. В каждом гнезде 56 режущая пластина 10 в соответствии с настоящим изобретением закреплена посредством крепежного винта 24. Гнездо 56 ограничено смежными боковой и задней стенками 58, 60, расположенными в основном поперечно к основанию 62. Боковая стенка 58 выполнена с осевой базирующей поверхностью 64, а задняя 60 выполнена с двумя выступающими тангенциальными базирующими поверхностями 66, расположенными с каждой стороны от центрального заниженного участка 68. На основании 62 гнезда 56 под пластину выполнено резьбовое отверстие 70 для размещения крепежного винта 24 для закрепления режущей пластины 10. Когда режущая пластина 10 закреплена в гнезде 56, главная боковая поверхность 18 контактирует с основанием 62 гнезда, две тангенциальные базирующие поверхности 66 контактируют с внутренней торцовой поверхностью 46, а осевая базирующая поверхность 64 контактирует со вспомогательной боковой поверхностью 16 режущей пластины 10.
Режущая пластина 10 в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно выполнена из карбидных порошков путем прессования или инжекционного формования до конечной формы и затем подвергнута спеканию. Главные боковые поверхности 18 режущей пластины 10 могут быть шлифованы для увеличения точности ее позиционирования в гнезде 56. Также для увеличения точности позиционирования режущей пластины 10 в гнезде 56 могут быть шлифованы вспомогательные боковые поверхности 16. Однако шлифование главных задних поверхностей не является обязательным.
Хотя настоящее изобретение было описано с определенной степенью детализации, следует понимать, что различные изменения и модификации могут быть выполнены без отхода от существа и объема изобретения, изложенных в приведенной ниже формуле изобретения.