ВРАЩАЮЩИЙСЯ ИНСТРУМЕНТ И ЕГО МНОГОГРАННАЯ РЕЖУЩАЯ ПЛАСТИНА
ROTARY CUTTING TOOL AND REVERSIBLE CUTTING INSERT THEREOF

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к режущим пластинам и режущим инструментам для использования в процессах резания по металлу и, в целом, к вращающимся режущим инструментам, имеющим многогранные режущие пластины, в частности для фрезерования.
ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В области вращающихся режущих инструментов, используемых в операциях фрезерования, существует много примеров многогранных режущих пластин, съемно закрепленных в корпусе. В некоторых случаях эти режущие инструменты предназначены для выполнения операций ступенчатого фрезерования.
В патенте США 7241082 раскрыта по существу прямоугольная двухсторонняя индексируемая режущая пластина, имеющая две большие и две меньшие боковые поверхности, соединенные с двумя противоположными торцевыми поверхностями, и, в общей сложности, четыре большие режущие кромки. Первичная «перевернутая» задняя поверхность, смежная каждой большой режущей кромке, наклонена к срединной плоскости режущей пластины под острым внутренним углом. Режущая пластина удерживается в гнезде под пластину и предназначена для выполнения операций фрезерования с положительным осевым передним углом.
В патенте США 7455483 раскрыта трехгранная двухсторонняя индексируемая режущая пластина «отрицательной» геометрии, имеющая шесть краевых поверхностей, соединенных с двумя противоположными боковыми поверхностями, и, в общей сложности, шесть основных режущих кромок. Режущая пластина установлена в гнезде под пластину фрезерного инструмента и приспособлена для вырезания перпендикулярных углов в обрабатываемой детали с положительным передним углом.
В патенте США 7604441 раскрыта квадратная двухторцевая индексируемая режущая пластина «отрицательной» геометрии, имеющая четыре боковые поверхности, соединенные с двумя противоположными торцевыми поверхностями, и, в общей сложности, восемь основных режущих кромок. Режущая пластина установлена в гнезде под пластину и предназначена для вырезания правильной 90° ступени в обрабатываемой детали с положительным осевым передним углом. Тем не менее, глубина ступени ограничена размером пластины и зависит от длины основной режущей кромки.
Задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованной режущей пластины и режущего инструмента.
Задачей настоящего изобретения также является создание усовершенствованной режущей пластины, имеющей две большие режущие кромки с каждой боковой поверхности.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованной режущей пластины, имеющей надежные режущие кромки.
Еще одной задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного режущего инструмента, способного выполнять операции ступенчатого фрезерования.
Еще одной дополнительной задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного режущего инструмента, способного выполнять операции наклонного фрезерования.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с одним из объектов настоящего изобретения предложена многогранная индексируемая режущая пластина, содержащая:
противоположные первую и вторую торцевые поверхности, соединенные непрерывной периферийной поверхностью с срединной плоскостью, расположенной между первой и второй торцевыми поверхностями и пересекающей периферийную поверхность с образованием граничной линии пластины, и ось пластины, перпендикулярную срединной плоскости, вокруг которой режущая пластина является индексируемой,
при этом периферийная поверхность включает, по меньшей мере, три боковые поверхности, чередующиеся, по меньшей мере, с тремя угловыми поверхностями, причем каждая угловая поверхность имеет угловую биссекторную плоскость, содержащую ось пластины, а
боковые и угловые поверхности пересекают первую и вторую торцевые поверхности на угловых и боковых кромках, соответственно, причем каждая боковая кромка имеет большую режущую кромку, а каждая угловая кромка имеет угловую и меньшую режущую кромку,
при этом на виде сбоку режущей пластины каждая большая и меньшая режущая кромка наклоняется от первой и второй концевых точек, соответственно, своей взаимно соответствующей угловой режущей кромки к срединной плоскости, и
причем первая воображаемая прямая линия, продолжающаяся перпендикулярно срединной плоскости и пересекающая любую из угловых режущих кромок в любой точке по своей длине за исключением второй концевой точки, проходит через срединную плоскость внутри граничной линии пластины.
В соответствии с другим объектом изобретения предложен режущий инструмент, выполненный с возможностью вращения вокруг оси инструмента, содержащий корпус, имеющий гнездо под пластину, и, по меньшей мере, одну многогранную индексируемую режущую пластину вышеописанного типа, съемно закрепленную в гнезде под пластину.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для лучшего понимания изобретение будет описано далее только в качестве примера со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых пунктирными линиями показаны разделительные границы для частичных видов элемента и на которых:
Фиг. 1 представляет собой вид в перспективе режущей пластины в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 2а представляет собой вид с торца режущей пластины, показанной на фиг. 1;
Фиг. 2b представляет собой увеличенный вид с торца режущей пластины, показанной на фиг. 1;
C
Фиг. 3 представляет собой вид сбоку режущей пластины, показанной на фиг. 2а, если смотреть вдоль угловой биссекторной плоскости P;
C
Фиг. 4 представляет собой вид сбоку режущей пластины, показанной на фиг. 2а, если смотреть вдоль угловой биссекторной плоскости P;
Фиг. 5 представляет собой частичный вид в разрезе режущей пластины, показанной на фиг. 3, взятый по линии V-V;
Фиг. 6 представляет собой частичный вид в разрезе режущей пластины, показанной на фиг. 4, взятый по линии VI-VI;
Фиг. 7 представляет собой вид в перспективе режущего инструмента в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 8 представляет собой вид сбоку режущего инструмента, показанного на фиг. 7;
Фиг. 9 представляет собой вид с торца режущего инструмента, показанного на фиг. 7; и
r
Фиг. 10 представляет собой схематический вид контурных линий, описанных рабочими режущими кромками режущего инструмента, показанного на фиг. 9, в радиальной плоскости P.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к многогранной индексируемой режущей пластине 20, имеющей противоположные первую и вторую торцевые поверхности 22, соединенные непрерывной периферийной поверхностью 24, при этом периферийная поверхность 24, по меньшей мере, на трех боковых поверхностях 26 чередуется, по меньшей мере, с тремя угловыми поверхностями 28.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, три боковые поверхности 26 могут быть идентичны и, по меньшей мере, три угловые поверхности 28 могут быть идентичны.
Как показано на фиг. 1 и фиг. 2а, режущая пластина 20 может иметь базовую форму правильного многоугольника.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения режущая пластина 20 может быть предпочтительно изготовлена прессованием в форме и спеканием твердого сплава, например карбида вольфрама, а также может иметь или не иметь покрытия.
Как показано на фиг. 3 и фиг. 4, режущая пластина 20 имеет срединную плоскость М, расположенную между первой и второй торцевыми поверхностями 22, и пересекающую периферийную поверхность 24 с образованием граничной линии Lb пластины.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения первая и вторая торцевые поверхности 22 могут быть идентичны, при этом каждая из них имеет опорную поверхность 30, по существу, параллельную срединной плоскости М.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения две опорные поверхности 30 могут быть равноудалены от срединной плоскости М.
Как показано на фиг. 3 и фиг. 4, по меньшей мере, три боковые и угловые поверхности 26, 28 могут иметь боковые и угловые срединные области 32, 34, соответственно, образуя непрерывную периферийную срединную область 36, продолжающуюся перпендикулярно срединной плоскости М.
Следует понимать, что в описании перпендикулярность периферийной срединной области 36 относительно срединной плоскости М имеет производственный допуск 0,5°.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения периферийная срединная область 36 может быть зеркально симметричной относительно срединной плоскости М.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения каждая срединная область 32 может быть плоской.
Как показано на фиг. 1 и фиг. 2, режущая пластина 20 имеет ось A1 пластины, перпендикулярную срединной плоскости М, вокруг которой режущая пластина 20 является индексируемой.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения периферийная поверхность 24 может иметь только три боковые поверхности 26, чередующиеся только с тремя угловыми поверхностями 28, а режущая пластина 20 может иметь трехкратную вращательную симметрию вокруг оси A1 пластины.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения сквозное отверстие (38), коаксиальное оси (A1) пластины, может продолжаться между первой и второй торцевыми поверхностями (22) и открываться на них.
Как показано на фиг. 1 и фиг. 2а, режущая пластина 20 может иметь базовую форму равностороннего треугольника.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения режущая пластина 20 может быть изготовлена непосредственным прессованием в направлении оси A1 пластины.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения режущая пластина 20 может быть запрессована в свою окончательную форму, а периферийная поверхность 24 может быть не отшлифована.
Согласно настоящему изобретению боковые и угловые поверхности 26, 28 пересекаются и с первой, и со второй концевыми поверхностями 22 на боковых и угловых кромках 40, 42, соответственно, при этом каждая боковая кромка 40 имеет большую режущую кромку 44, а каждая угловая кромка 42 имеет угловую и меньшую режущие кромки 46, 48.
Таким образом, режущая пластина 20 предпочтительно выполнена с двумя большими режущими кромками 44 с каждой боковой поверхности 26, а также с двумя угловыми и меньшими режущими кромками 46, 48 с каждой угловой поверхности 28, и при этом в вариантах осуществления с трехкратной вращательной симметрией вокруг оси A1 пластины режущая пластина 20 имеет, в общей сложности, шесть больших, меньших и угловых режущих кромок 44, 46, 48.
На виде с торца режущей пластины 20, как показано на фиг. 2b, каждая угловая режущая кромка 46 может быть изогнута, в то время как меньшая и большая режущие кромки 44, 48 могут быть прямыми. Каждая изогнутая угловая режущая кромка 46 продолжается между первой концевой точкой E, где она сливается, по существу, с прямым участком 20 своей соответствующей большой режущей кромки 44, и второй концевой точкой E2, где она сливается, по существу, с прямым участком своей соответствующей меньшей режущей кромки 48.
На угловом виде сбоку режущей пластины 20, как показано на фиг. 3, каждая угловая режущая кромка 46 опять же может быть изогнута, в то время как меньшая и большая режущие кромки 44, 48 опять же могут быть прямыми.
Как показано на фиг. 4, боковая ось A2 может продолжаться поперечно каждой боковой поверхности 26, а каждая боковая поверхность 25 может иметь двукратную вращательную симметрию вокруг своей соответствующей боковой оси А2.
s
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения каждая большая режущая кромка 44 может пересекаться с боковой биссекторной плоскостью P, содержащей ось A1 пластины и ее соответствующую боковую ось А2. Для этих вариантов осуществления следует понимать, что каждая большая режущая кромка 44 превышает по длине половину периферийной длины своей соответствующей периферийной боковой поверхности 26.
Согласно настоящему изобретению, как показано на угловом виде сбоку на фиг. 3, каждая большая и меньшая режущая кромка 44, 48 наклоняется от первой и второй концевых точек E1, E2, соответственно, своей взаимно соответствующей угловой режущей кромки 46 к срединной плоскости М.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения каждая большая и меньшая режущая кромка 44, 48 может наклоняться от своей взаимно соответствующей угловой режущей кромки 46 к срединной плоскости М по всей своей длине.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, как показано на фиг. 3 и фиг. 5, каждая угловая режущая кромка 46 может быть полностью расположена дальше от срединной плоскости М, чем каждая из опорных поверхностей 30.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения как показано на фиг. 6, каждая торцевая поверхность 22 может включать переднюю поверхность 50, смежную каждой большой режущей кромке 44, при этом каждая передняя поверхность 50 наклонена относительно срединной плоскости М, и сливается со своей соответствующей опорной поверхностью 30.
Как показано на фиг. 2b и фиг. 5, первая воображаемая прямая линия L1, продолжающаяся перпендикулярно срединной плоскости М и пересекающая любую из угловых режущих кромок 46 в любой точке по своей длине за исключением второй концевой точки E2, проходит через срединную плоскость М внутри граничной линии Lb пластины.
Следует отметить, что первая воображаемая прямая линия L1 выглядит как точка на виде с торца режущей пластины 20, как показано на фиг. 2b.
Аналогичным образом, как можно заключить из фиг. 1, 2a и 2b, на виде с торца в проекции меньших режущих кромок 48 на срединную плоскость М (проекция не показана), каждая меньшая режущая кромка 48 может совпадать с граничной линией Lb пластины.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, как показано на фиг. 3, каждая угловая поверхность 28 может включать две частично конические угловые задние поверхности 52, продолжающиеся от одной угловой срединной области 34 в осевых противоположных направлениях к своим соответствующим угловым режущим кромкам 46. Как изображено на угловом виде сбоку на фиг. 3, две частично конические угловые задние поверхности 52 могут перекрывать друг друга в осевом направлении режущей пластины 20.
Следует отметить, что относительно граничной линии Lb пластины каждая частично коническая угловая задняя поверхность 52, также известная как «перевернутая» задняя поверхность 30, продолжается в целом внутрь (т.е. в направлении оси A1 пластины) от своей соответствующей угловой срединной области 34 к своей соответствующей угловой режущей кромке 46, так что каждая угловая режущая кромка 46 предпочтительно имеет опору и надежна в эксплуатации.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения как показано на фиг. 3, каждая угловая поверхность 28 может включать две плоские меньшие поверхности 54, продолжающиеся от одной угловой срединной области 34 в противоположных осевых направлениях к их соответствующей меньшей режущей кромке 48. Как изображено на угловом виде сбоку на фиг. 3, две плоские меньшие поверхности 54 не могут перекрывать друг друга в осевом направлении режущей пластины 20.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения каждая меньшая задняя поверхность 54 может быть перпендикулярна срединной плоскости М.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения каждая меньшая задняя поверхность 54 может быть разнесена от своей смежной боковой поверхности 26 неплоской соединительной поверхностью 68.
c
Согласно настоящему изобретению, как показано на фиг. 2а, каждая угловая поверхность 28 имеет угловую биссекторную плоскость P, содержащую ось A1 пластины.
C
C
C
C
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения каждая угловая режущая кромка 46 может пересекаться со своей соответствующей угловой биссекторной плоскостью P, а ее первая и вторая концевые точки E1, E2 могут быть расположены на противоположных сторонах угловой биссекторной плоскости P. Однако, как изображено на угловом виде сбоку на фиг. 3, угловая биссекторная плоскость P может не проходить через самую высокую точку угловой режущей кромки 46. Кроме того, как изображено на увеличенном виде с торца на фиг. 2b, угловая биссекторная плоскость P может не разделять угловую режущую кромку 46 (то есть, не нужно проходить посередине между своими первой и второй концевыми точками E1, E2).
C
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, как показано на фиг. 3, каждая угловая срединная область 34 может быть зеркально симметричной вокруг своей соответствующей угловой биссекторной плоскости P.
C
Кроме того, для вариантов осуществления настоящего изобретения, имеющих плоские боковые срединные области 32, перпендикулярные срединной плоскости М, каждая боковая срединная область 32 может образовывать первый биссекторный угол (α1) с угловой биссекторной плоскостью (P) смежной угловой поверхности (28), имеющий величину 30°.
C
Кроме того, для вариантов осуществления настоящего изобретения, имеющих плоские меньшие задние поверхности 54, перпендикулярные срединной плоскости M, каждая меньшая задняя поверхность 54 может образовывать второй биссекторный угол (α2) со своей соответствующей угловой биссекторной плоскостью (P), имеющий величину от 60° до 80°.
Как показано на фиг. 6, вторая воображаемая прямая линия (L2), продолжающаяся перпендикулярно срединной плоскости (М) и пересекающая любую из больших режущих кромок (44) в любой точке по своей длине, может проходить через срединную плоскость (М) внутри граничной линии (Lb) пластины.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, как показано на фиг. 4, каждая боковая поверхность 26 может включать две большие задние поверхности 56, продолжающиеся от одной боковой срединной области 32 к своим большим режущим кромкам 44.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения каждая большая режущая кромка 44 может быть, по существу, прямой по всей своей длине, а каждая большая задняя поверхность 56 может быть, по существу, плоской.
Следует понимать, что относительно граничной линии Lb пластины, каждая большая задняя поверхность 56, также известная как «перевернутая» задняя поверхность, продолжается в целом внутрь (т.е. в направлении оси A1 пластины) от своей соответствующей боковой срединной области 32 к своей соответствующей большой режущей кромке 44, так что каждая большая режущая кромка 44 предпочтительно имеет опору и надежна в эксплуатации.
Как показано на фиг. 7-10, настоящее изобретение также относится к режущему инструменту 58, выполненному с возможностью вращения вокруг оси A3 инструмента, в направлении Z вращения, имеющему корпус 60 и, по меньшей мере, одну из вышеупомянутых многогранных индексируемых режущих пластин 20. Каждая режущая пластина 20 съемно закреплена в гнезде 62 под пластину корпуса 60.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения каждая режущая пластина 20 может быть съемно закреплена 20 в гнезде 62 под пластину посредством зажимного винта 64, проходящего через свое сквозное отверстие 38 и вступающего в резьбовое зацепление с резьбовое отверстие (не показано) в посадочной поверхности (не показана) гнезда 62 под пластину.
R
Как показано на фиг. 10, каждая режущая пластина 20 может быть выполнена в режущем инструменте 58 таким образом, что при вращении режущего инструмента 58 вокруг своей оси A3 инструмента, рабочая угловая режущая кромка 46 описывает дугообразную первую контурную линию C1 в радиальной плоскости P, содержащей ось А3 инструмента, и при этом первая контурная линия C1 имеет постоянный радиус кривизны R, стягивающий угловой угол δ резания, составляющий 90°.
r
Кроме того, как показано на фиг. 10, каждая режущая пластина 20 может быть выполнена в режущем инструменте 58 таким образом, что при вращении режущего инструмента 58 вокруг своей оси A3 инструмента, рабочие большая и меньшая режущие кромки 44, 48 описывают прямые вторую и третью контурные линии С2, С3,соответственно, в радиальной плоскости P, при этом вторая контурная линия С2, по существу, параллельна оси A3 инструмента, а третья контурная линия С3, по существу, перпендикулярна оси A3 инструмента.
Следует понимать, что в описании параллельность и перпендикулярность второй и третьей контурных линий C2, C3, соответственно, вокруг оси A3 инструмента имеет производственный допуск 0,5°.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения вращающийся режущий инструмент 58 может быть использован для операций фрезерования.
Следует понимать, что во время операции фрезерования рабочая угловая режущая кромка 46 режет угол в обрабатываемой детали (не показана), имеющий постоянный радиус кривизны R, стягивающий угловой угол (δ) резания, составляющий 90°, что предпочтительно ведет к снижению концентрации напряжений в углу и, таким образом, минимизирует риск поломок из-за этих напряжений.
Следует также понимать, что во время операции фрезерования рабочая меньшая режущая кромка 48, которая также может называться зачистной кромкой, параллельна поверхности обрабатываемой детали, что способствует ровной и гладкой отделке поверхности.
Кроме того, следует дополнительно понимать, что во время операции фрезерования, большая «перевернутая» задняя поверхность 56 предпочтительно обеспечивает задние незадействованные большие режущие кромки 44 каждой многогранной режущей пластины 20 более существенным зазором от обрабатываемой детали, что предпочтительно обеспечивает их расположение на режущем инструменте 58 с относительно меньшим диаметром.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, как легко можно понять из фиг. 10, каждая режущая пластина 20 может быть выполнена в режущем инструменте 58 таким образом, что рабочие большие, угловые и меньшие режущие кромки 44, 46, 48 выполняют прямоугольное или 90° ступенчатое фрезерование в обрабатываемой детали.
Следует иметь ввиду, что при прямоугольном или 90° ступенчатом фрезеровании, высота обрабатываемой ступени не ограничена режущей пластиной 20.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения как показано на фиг. 8 и фиг. 9, каждая режущая пластина 20 может быть выполнена в режущем инструменте 58 таким образом, что рабочая большая режущая кромка (44) имеет положительный осевой передний угол (β), а рабочая меньшая режущая кромка (48) имеет положительный радиальный передний угол (θ).
Следует понимать, что при обеспечении рабочих большой и меньшей режущих кромок 44, 48 положительными осевыми и радиальными передними углами β и θ, соответственно, вырабатываются меньшие усилия резания, шпинделю машины требуется меньше рабочей мощности и обрабатываемая деталь подвергается более гладкому резанию. Кроме того, производимую стружку предпочтительным образом убирают от рабочих режущих кромок.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения каждая боковая кромка 40 может включать вспомогательную режущую кромку 66, продолжающуюся от своей соответствующей большой режущей кромки 44 к смежной меньшей режущей кромке 48, принадлежащей смежной угловой кромке 42.
Каждая режущая пластина 20 может быть выполнена в режущем инструменте 58 таким образом, что вспомогательная режущая кромка 66, смежная рабочей меньшей режущей кромке 48, задействована при наклонном фрезеровании.
Каждая режущая пластина 20 может также быть выполнена в режущем инструменте 58 таким образом, что вспомогательная режущая кромка 66, продолжающаяся от рабочей большой режущей кромки 44, задействована при ступенчатом фрезеровании, что увеличивает глубину резания пластины.
Как изображено на видах сбоку на фиг. 3 и фиг. 4, вспомогательная режущая кромка 66 может быть наклонена в меньшей степени, чем ее сопряженная с ней большая режущая кромка 44. В некоторых вариантах осуществления вспомогательная режущая кромка 66 может быть параллельна срединной плоскости М.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения каждая вспомогательная режущая кромка 66 может быть расположена, по существу, в одной плоскости с соответствующей с ней опорной поверхностью 30.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения каждая торцевая поверхность 22 может включать вспомогательный передний паз (не показан), расположенный в продольном направлении смежно каждой вспомогательной режущей кромке 66, чтобы обеспечить эффективное удаление стружки при наклонном фрезеровании.
Хотя настоящее изобретение описано с некоторой степенью конкретности, следует понимать, что могут быть выполнены различные изменения и дополнения, не выходя за рамки сущности или объема изобретения, определенного в приведенной ниже формуле изобретения.