КОРПУС ИНСТРУМЕНТА С ПОДДЕРЖИВАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ ДЛЯ ГОЛОВКИ, ИМЕЮЩЕЙ ЦЕНТРАЛЬНУЮ ВЫЕМКУ, ОСНАЩЕННУЮ УПРУГО СМЕЩАЕМЫМИ ОПОРНЫМИ УЧАСТКАМИ
TOOL HOUSING WITH A SUPPORTING SURFACE FOR A HEAD HAVING A CENTRAL RECESS, PROVIDED WITH ELASTICALLY SHIFTED SUPPORT SECTIONS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к вращающемуся режущему инструменту и к корпусу инструмента, имеющему приемное гнездо для головки, оснащенное упруго смещаемыми опорными участками, для использования в целом в процессах резания металлов и, более конкретно, в операциях сверления.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В области режущих инструментов, используемых в операциях сверления, есть много примеров корпусов инструмента, имеющих приемные гнезда для головок с «открытыми по окружности» центральными выемками и упруго смещаемыми опорными участками.
В US 7360974 раскрыт вращающийся режущий инструмент, имеющий корпус инструмента и сменную режущую вставку. Корпус инструмента содержит две проходящих в продольном направлении стружкоотводных канавки и установочное отверстие на том конце корпуса, который открыт к указанным стружкоотводным канавкам. Установочное отверстие имеет круглое поперечное сечение. Режущая вставка содержит крепежный штифт, который имеет в некоторой степени эллиптическое поперечное сечение и который вставляют в указанное установочное отверстие и поворачивают в положение фиксации.
В US 7467915 раскрыт вращающийся режущий инструмент, имеющий корпус инструмента и сменную режущую головку, которую устанавливают в приемном гнезде для головки в корпусе инструмента и вводят во взаимодействие с нею. Режущая головка имеет соединительную часть корпуса с шиповым элементом в виде ласточкина хвоста. Приемное гнездо для головки содержит две в целом симметричные зубчатые стеновые секции, выступающие вверх от центрального нижнего участка. Зубчатые стеновые секции содержат обращенные внутрь усеченно-конические поверхности, и при повороте шипового элемента в виде ласточкина хвоста в положение фиксации относительно приемного гнезда для головки, шиповой элемент в виде ласточкина хвоста входит во взаимодействие с указанными обращенными внутрь усеченно-коническими поверхностями.
Задача настоящего изобретения состоит в создании усовершенствованного корпуса инструмента, имеющего приемное гнездо для головки с «закрытой по окружности» центральной выемкой и упруго смещаемыми опорными участками.
Задача настоящего изобретения состоит также в создании усовершенствованного вращающегося режущего инструмента, в котором режущая головка установлена с возможностью отсоединения в приемном гнезде для головки в корпусе инструмента с высоким уровнем воспроизводимости.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно настоящему изобретению, предложен корпус инструмента, имеющий продольную ось вращения, задающую прямое и обратное направление, и содержащий:
приемное гнездо для головки, расположенное на переднем конце, и множество стружкоотводных канавок, проходящих от него в обратном направлении вдоль продольной оси вращения,
при этом приемное гнездо для головки имеет поддерживающую поверхность, поперечную продольной оси вращения, и центральную выемку,
причем:
центральная выемка выполнена в поддерживающей поверхности и проходит в обратном направлении вдоль продольной оси вращения,
центральная выемка имеет множество смещаемых опорных участков, чередующихся в окружном направлении с множеством промежуточных участков и разделенных ими,
каждый опорный участок имеет обращенную радиально внутрь опорную поверхность, и
каждый промежуточный участок имеет промежуточную поверхность, пересекающуюся с двумя смежными в окружном направлении опорными поверхностями.
Кроме того, согласно настоящему изобретению, предложен вращающийся режущий инструмент, содержащий вышеописанный корпус инструмента и режущую головку, установленную с возможностью отсоединения в его приемном гнезде для головки,
режущая головка содержит:
режущую часть и установочную часть,
установочная часть имеет базовую поверхность и элемент взаимодействия, выступающий от нее вдоль оси головки,
причем в собранном состоянии:
базовая поверхность обращена к поддерживающей поверхности,
ось головки совпадает с продольной осью вращения, и
элемент взаимодействия упруго удерживается в центральной выемке с упором в указанное множество опорных поверхностей.
Кроме того, согласно настоящему изобретению, предложен способ сборки вращающегося режущего инструмента вышеописанного типа,
в котором элемент взаимодействия имеет множество обращенных радиально наружу поверхностей взаимодействия, чередующихся в окружном направлении с множеством соединительных поверхностей,
способ включает в себя этапы, на которых:
a) ориентируют базовую поверхность в направлении поддерживающей поверхности;
b) выравнивают ось головки с продольной осью вращения;
c) выравнивают в окружном направлении указанное множество поверхностей взаимодействия с указанным множеством промежуточных поверхностей;
d) вставляют элемент взаимодействия внутрь центральной выемки и
e) поворачивают режущую головку вокруг оси головки до тех пор, пока указанное множество поверхностей взаимодействия не будут упруго удерживаться с упором в указанное множество опорных поверхностей.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для лучшего понимания настоящего изобретения оно будет описано ниже лишь на примерах, со ссылками на сопроводительные графические материалы, на которых пунктирными линиями обозначены границы местных видов элемента в сечениях, и на которых:
на Фиг. 1 показан перспективный вид корпуса инструмента согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения;
на Фиг. 2 показан вид с торца корпуса инструмента, показанного на Фиг. 1;
на Фиг. 3 показан вид сбоку корпуса инструмента, показанного на Фиг. 1;
на Фиг. 4 показан вид в сечении по линии IV-IV корпуса инструмента, показанного на Фиг. 3;
на Фиг. 5 показан вид в сечении по Фиг. 4 при наличии усилия, направленного радиально наружу;
на Фиг. 6 показан перспективный вид в разобранном состоянии вращающегося режущего инструмента согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения;
на Фиг. 7 показан вид сбоку вращающегося режущего инструмента, показанного на Фиг. 6; и
Фиг. 8 показан вид в сечении по линии VIII-VIII вращающегося режущего инструмента, показанного на Фиг. 7.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к корпусу 20 инструмента, имеющему продольную ось вращения А1, задающую прямое направление DF и обратное направление DR. Как показано на Фиг. 1-3, корпус 20 инструмента имеет приемное гнездо 22 для головки на переднем конце 24 и множество стружкоотводных канавок 26, проходящих от него в обратном направлении DR вдоль продольной оси вращения А1.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, в цилиндрической внешней поверхности 28 корпуса 20 инструмента может быть выполнено множество стружкоотводных канавок 26.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения указанное множество стружкоотводных канавок 26 может проходить по спирали вдоль продольной оси вращения А1.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения корпус 20 инструмента может иметь три стружкоотводных канавки 26.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения корпус 20 инструмента может быть предпочтительно изготовлен из инструментальной стали.
Согласно настоящему изобретению, как показано на Фиг. 1-3, приемное гнездо 22 для головки имеет поддерживающую поверхность 30, поперечную продольной оси вращения А1.
В поддерживающей поверхности 30 выполнена центральная выемка 32, проходящая от нее в обратном направлении DR вдоль продольной оси вращения А1.
Как показано на виде с торца по Фиг. 2, поддерживающая поверхность 30 может быть расположена на расстоянии в радиальном направлении от внешней поверхности 28 корпуса 20 инструмента и находиться в центральной области гнезда 22, так что ее можно рассматривать как «центральную» поддерживающую поверхность 30.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения центральная выемка 32 может не пересекаться ни с одной из указанного множества стружкоотводных канавок 26.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения приемное гнездо 22 для головки может не иметь канала, сообщающего центральную выемку 32 с какими-либо из указанного множества стружкоотводных канавок 26.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения поддерживающая поверхность 30 может быть планарной и перпендикулярной по отношению к продольной оси вращения А1.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения от поддерживающей поверхности 30 может выступать вперед множество приводных элементов 34, и каждый приводной элемент 34 может содержать приводную поверхность 36, обращенную в направлении R вращения вокруг продольной оси вращения А1.
Как показано на Фиг. 4, в поперечном сечении в первой плоскости Р1, перпендикулярной продольной оси вращения А1 и проходящей через центральную выемку 32, эта центральная выемка 32 может быть некруглой, и, следовательно, она может иметь некруглое поперечное сечение.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения центральная выемка 32 может обладать вращательной симметрией относительно продольной оси вращения А1.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, как показано на Фиг. 2, центральная выемка 32 может обладать зеркальной симметрией относительно второй плоскости Р2, содержащей продольную ось вращения А1.
Согласно настоящему изобретению, как показано на Фиг. 1 и 2, центральная выемка 32 имеет множество упруго смещаемых опорных участков 38, чередующихся в окружном направлении с множеством промежуточных участков 40 и разделенных ими.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения указанное множество опорных участков 38 могут быть выполнены с возможностью упругого смещения в радиальном направлении Do наружу.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения количество опорных участков 38 может быть равно количеству промежуточных участков 40.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения количество опорных участков 38 может быть равно количеству стружкоотводных канавок 26.
Согласно настоящему изобретению, как показано на Фиг. 2, каждый опорный участок 38 имеет обращенную радиально внутрь опорную поверхность 42, и каждый промежуточный участок 40 имеет промежуточную поверхность 44, пересекающуюся с двумя смежными в окружном направлении опорными поверхностями 42. Каждая промежуточная поверхность 44 проходит в радиальном направлении наружу от двух смежных опорных поверхностей 42.
Благодаря множеству опорных поверхностей 42, чередующихся в окружном направлении с множеством промежуточных поверхностей 44, приемное гнездо 22 для головки имеет «закрытую по окружности» центральную выемку 32, что улучшает упругость указанного множества опорных участков и увеличивает срок службы корпуса 20 инструмента.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения указанное множество промежуточных поверхностей 44 может проходить вдоль всей продольной длины указанного множества опорных поверхностей 42.
Как показано с помощью линий невидимого контура на Фиг. 3, указанное множество промежуточных поверхностей 44 может проходить на первую глубину Н1 выемки назад от поддерживающей поверхности 30 до дна 45 центральной выемки, и указанное множество опорных поверхностей 42 может проходить на вторую глубину Н2 выемки назад от поддерживающей поверхности 30, и оно может быть расположено на расстоянии в продольном направлении от дна 45 центральной выемки.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения отношение первой глубины Н1 выемки ко второй глубине Н2 выемки может находиться в диапазоне от 1,3 до 2,5 (1,3 < H1/H2 < 2,5). Таким образом обеспечивается оптимальный уровень упругости указанного множества опорных участков 38 в области опорных поверхностей 42.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения указанное множество промежуточных поверхностей 44 может пересекаться с поддерживающей поверхностью 30.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения каждый опорный участок 38 может содержать опорный уступ 46 между опорной поверхностью 42 и поддерживающей поверхностью 30.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения указанное множество опорных поверхностей 42 может расходиться в обратном направлении DR.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, на пересечении каждой промежуточной поверхности 44 и двух смежных с нею в окружном направлении опорных поверхностей 42 могут быть образованы две переходных кромки 48.
Как показано на Фиг. 3, в некоторых вариантах осуществления, на виде сбоку корпуса инструмента по касательной к поддерживающей поверхности 30 обзор всей центральной выемки 32 (контур которой показан пунктирными линиями) может быть закрыт, так что никакие участки опорных поверхностей 42 и промежуточных поверхностей 44 не видны. Таким образом, центральная выемка 32 может рассматриваться как «утопленная» центральная выемка 32, которая выполнена в поддерживающей поверхности 30.
Как показано на Фиг. 4, в поперечном сечении в первой плоскости Р1 каждая опорная поверхность 42 имеет первую угловую протяженность Е1 в окружном направлении, и каждая промежуточная поверхность 44 имеет вторую угловую протяженность Е2 в окружном направлении.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения суммарная угловая протяженность в окружном направлении указанного множества опорных поверхностей 42 и указанного множества промежуточных поверхностей 44 может быть равна 360°.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения вторая угловая протяженность Е2 в окружном направлении может быть больше, чем первая угловая протяженность Е1 в окружном направлении.
Как показано на Фиг. 4, в поперечном сечении в первой плоскости Р1 в центральную выемку 32 вписана воображаемая первая окружность С1, соосная с продольной осью вращения А1.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения воображаемая первая окружность С1 может контактировать с указанным множеством опорных поверхностей 42.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, указанное множество промежуточных поверхностей 44 может находиться снаружи от воображаемой первой окружности С1.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения указанное множество опорных поверхностей 42 может образовывать множество расположенных на расстоянии друг от друга опорных дуг 50, совпадающих с воображаемой первой окружностью С1.
Как показано на Фиг. 4, в поперечном сечении в первой плоскости Р1 воображаемая вторая окружность С2, соосная с продольной осью вращения А1, является касательной к указанному множеству стружкоотводных канавок 26 в множестве первых точек NF1 канавок.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере с одной из опорных поверхностей 42 может пересекаться третья плоскость Р3, содержащая продольную ось вращения А1 и по меньшей мере одну из первых точек NF1 канавок.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения воображаемая первая окружность С1 имеет первый диаметр D1, воображаемая вторая окружность С2 имеет второй диаметр D2, и первый диаметр D1 может быть больше, чем половина второго диаметра D2.
Следует понимать, что первый диаметр D1 воображаемой первой окружности С1 измеряется при отсутствии направленных радиально наружу усилий FO, приложенных к указанному множеству опорных поверхностей 42.
Как показано на Фиг. 5, при наличии направленных радиально наружу усилий FO, приложенных к указанному множеству опорных поверхностей 42, воображаемая первая окружность С1 имеет первый диаметр DL1 в нагруженном состоянии.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения первый диаметр D1 может быть меньше, чем первый диаметр DL1 в нагруженном состоянии.
Как показано на Фиг. 4, на пересечении первой и второй плоскостей Р1, Р2 задана радиальная ось А2.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения каждая первая точка NF1 канавки может быть расположена на минимальном первом расстоянии d1 от смежной с нею опорной поверхности 42 вдоль радиальной оси А2.
Как показано на Фиг. 4, в поперечном сечении в первой плоскости Р1 каждая стружкоотводная канавка 26 имеет вторую точку NF2 канавки, расположенную на расстоянии от первой точки NF1 канавки, и указанная вторая точка NF2 канавки расположена на минимальном втором расстоянии d2 от смежной промежуточной поверхности 44.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения минимальное второе расстояние d2 может быть равно или меньше, чем минимальное первое расстояние d1.
Как показано на Фиг. 6 и 7, настоящее изобретение дополнительно относится к вращающемуся режущему инструменту 52, содержащему корпус 20 инструмента и режущую головку 54, установленную с возможностью отсоединения в приемном гнезде 22 для головки в корпусе 20 инструмента.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения режущая головка 54 может быть предпочтительно изготовлена путем прессования в форме и спекания цементированного карбида, такого как карбид вольфрама, и она может иметь или не иметь покрытие.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления режущая головка 54 может быть установлена с возможностью отсоединения в приемном гнезде 22 для головки без необходимости в дополнительном крепежном элементе, таком как зажимной винт.
Согласно настоящему изобретению, режущая головка 54 имеет режущую часть 56 и установочную часть 58, и эта установочная часть 58 имеет базовую поверхность 60 и элемент 62 взаимодействия, выступающий от нее вдоль оси А3 головки.
В собранном состоянии:
базовая поверхность 60 обращена к поддерживающей поверхности 30,
ось А3 головки совпадает с продольной осью вращения А1, и
элемент 62 взаимодействия упруго удерживается в центральной выемке 32 с упором в множество опорных поверхностей 42.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения элемент 62 взаимодействия может быть расположен на удалении от режущего участка 56.
Как показано на Фиг. 8, в поперечном сечении в первой плоскости Р1 элемент 62 взаимодействия может быть некруглым.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения базовая поверхность 60 может контактировать с поддерживающей поверхностью 30 или с множеством смещенных от нее поверхностей 63 заплечиков.
Следует понимать, что первый диаметр D1 воображаемой первой окружности С1 измеряется в несобранном состоянии, в котором элемент 62 взаимодействия не находится в состоянии упругого удержания в центральной выемке 32.
В собранном состоянии, как показано на Фиг. 8, воображаемая первая окружность С1 имеет первый диаметр DA1 в собранном состоянии.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения первый диаметр D1 может быть меньше, чем первый диаметр DA1 в собранном состоянии.
Как показано на Фиг. 6, элемент 62 взаимодействия может иметь множество обращенных радиально наружу поверхностей 64 взаимодействия, чередующихся в окружном направлении с множеством соединительных поверхностей 66.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, в собранном состоянии указанное множество поверхностей 64 взаимодействия может контактировать с указанным множеством опорных поверхностей 42, относящихся к центральной выемке 32.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения указанное множество поверхностей 64 взаимодействия может расходиться в обратном направлении DR, и элемент 62 взаимодействия может иметь форму ласточкина хвоста.
Как показано на Фиг. 8, в поперечном сечении в первой плоскости Р1 каждая поверхность 64 взаимодействия имеет третью угловую протяженность Е3 в окружном направлении.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения вторая угловая протяженность Е2 в окружном направлении может быть больше, чем третья угловая протяженность Е3 в окружном направлении.
Во время сборки вращающегося режущего инструмента 52, благодаря тому, что вторая угловая протяженность Е2 в окружном направлении составляет больше, чем третья угловая протяженность Е3 в окружном направлении, обеспечивается возможность выравнивания в окружном направлении указанного множества поверхностей 64 взаимодействия с указанным множеством промежуточных поверхностей 44, и возможность простого вставления элемента 62 взаимодействия внутрь центральной выемки 32.
Как показано на Фиг. 8, в поперечном сечении в первой плоскости Р1, вокруг элемента 62 взаимодействия описана воображаемая третья окружность С3, соосная с продольной осью вращения А1.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения воображаемая третья окружность С3 может контактировать с указанным множеством поверхностей 64 взаимодействия.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения указанное множество соединительных поверхностей 66 может быть расположено внутри воображаемой третьей окружности С3.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения указанное множество поверхностей 64 взаимодействия может образовывать множество расположенных на расстоянии друг от друга дуг 68 взаимодействия, совпадающих с воображаемой третьей окружностью С3.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения воображаемая третья окружность С3 может иметь третий диаметр D3, равный первому диаметру DA1 в собранном состоянии.
Как показано на Фиг. 6 и 7, установочная часть 58 может иметь множество расположенных на расстоянии друг от друга в окружном направлении боковых поверхностей 70, проходящих с удалением от базовой поверхности 60 в направлении режущей части 56, причем каждая боковая поверхность 70 содержит поверхность 72 передачи крутящего момента.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения каждая приводная поверхность 36 может контактировать с одной из поверхностей 72 передачи крутящего момента.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения каждая боковая поверхность 70 может содержать поверхность 74 удлинения канавки, и каждая поверхность 74 удлинения канавки может пересекаться с передней поверхностью 76 режущей части 56 с образованием режущей кромки 78.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, множество внешних поверхностей 80 головки может чередоваться в окружном направлении с указанным множеством боковых поверхностей 70, и каждая поверхность 74 удлинения канавки может пересекаться с одной из внешних поверхностей 80 головки с образованием передней кромки 82.
Настоящее изобретения относится также к способу сборки вращающегося режущего инструмента 52, включающему в себя этапы, на которых:
a) ориентируют базовую поверхность 60 в направлении поддерживающей поверхности 30;
b) выравнивают ось А3 головки с продольной осью вращения А1;
c) выравнивают в окружном направлении указанное множество поверхностей 64 взаимодействия с указанным множеством промежуточных поверхностей 44;
d) вставляют элемент 62 взаимодействия внутрь центральной выемки 32; и
e) поворачивают режущую головку 54 вокруг оси А3 головки до тех пор, пока
указанное множество поверхностей 64 взаимодействия не будут упруго удерживаться с упором в указанное множество опорных поверхностей 42.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, на этапе d) элемент 62 взаимодействия может быть вставлен внутрь центральной выемки 32 до тех пор, пока базовая поверхность 60 не войдет в контакт с поддерживающей поверхностью 30 или указанным множеством поверхностей 63 заплечиков.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, на этапе е) режущая головка 54 может быть повернута вокруг оси А3 головки в направлении, противоположном направлению R вращения, до тех пор, пока каждая приводная поверхность 36 не войдет в контакт с одной из поверхностей 72 передачи крутящего момента.
Хотя настоящее изобретение было описано с определенной степенью конкретности, следует понимать, что возможны различные изменения и модификации без выхода за рамки идеи или объема настоящего изобретения, изложенных в нижеследующей формуле изобретения.