РЕЖУЩИЕ ИНСТРУМЕНТЫ, КОРПУСА ИНСТРУМЕНТОВ И ПЛАСТИНЫ ДЛЯ НИХ
CUTTING TOOLS, TOOL BODIES AND INSERTS

Предпосылки создания и краткое изложение
сущности изобретения
Данное изобретение относится главным образом к режущим инструментам, корпусам инструментов и режущим пластинам, а более конкретно - к таким инструментам, корпусам инструментов и пластинам, включающим в себя структуры, обеспечивающие крепление и точную установку режущих пластин на корпусах.
На фиг. 1 показан обычный режущий инструмент 1, включающий в себя режущую пластину 2, корпус 3 инструмента и винт 4 для зажима упомянутой пластины относительно выемки 5 для вставления пластины в корпусе инструмента. Режущая пластина 2 имеет верхнюю поверхность 6, нижнюю поверхность 7, и, по меньшей мере, одну боковую опорную поверхность 8 между верхней поверхностью и нижней поверхностью. Пластина 2 имеет сквозное отверстие 9, проходящее между верхней поверхностью 6 и нижней поверхностью 7.
Сквозное отверстие 9 включает в себя участок 10, которому в целом придана форма усеченного конуса, имеющий больший конец 11 и меньший конец 12. Сквозное отверстие 9 иногда включает в себя в целом цилиндрический участок 13, имеющий такой же диаметр, как меньший конец 12 участка 10, которому в целом придана форма усеченного конуса, и проходящий от области пересечения с нижней поверхностью вверх к меньшему концу участка, которому в целом придана форма усеченного конуса.
Когда резьбовой конец 14 винта 4 ввинчивают в отверстие 15 с внутренней резьбой в корпусе 3 инструмента, головка 16 винта контактирует с поверхностью участка 10 пластины 2, которому придана форма усеченного конуса, и зажимает пластину относительно корпуса инструмента. Когда пластина 2 надлежащим образом установлена в выемке 5 в корпусе 3 инструмента, ось AI пластины часто сдвинута от оси AT резьбового отверстия 15 и винта 4. Таким образом, когда винт 4 ввинчивают в резьбовое отверстие 15, головка 16 винта склонна прикладывать силу к участку 10 пластины 2, которому придана форма усеченного конуса, так что пластина принудительно переводится из незатянутого положения (показанного пунктиром) в установленное положение (сплошные линии), в котором боковые опорные поверхности 8 пластины находятся в плотном контакте с боковыми упорными поверхностями 17 выемки 5. Пластина 2 после этого удерживается на своем месте в выемке 5 полностью за счет зажимной силы, прикладываемой винтом 4.
Поскольку силы, действующие на режущие пластины, являются большими, винты, крепящие такие пластины к режущим инструментам, подвергаются воздействию значительных механических напряжений. Желательно разработать режущий инструмент, корпус инструмента и пластину, которые могут ослабить механические напряжения на винте, крепящем пластину к корпусу инструмента.
В соответствии с одним аспектом данного изобретения, односторонняя индексируемая режущая пластина имеет верхнюю поверхность, нижнюю поверхность пластины, по меньшей мере, одну боковую опорную поверхность между верхней поверхностью и нижней поверхностью пластины, и сквозное отверстие, проходящее между верхней поверхностью и нижней поверхностью пластины. Сквозное отверстие включает в себя участок, которому в целом придана форма усеченного конуса и который имеет больший конец и меньший конец, причем больший конец участка, которому в целом придана форма усеченного конуса, ближе к верхней поверхности, чем меньший конец участка, которому в целом придана форма усеченного конуса. Сквозное отверстие содержит в целом цилиндрический участок, имеющий больший диаметр, чем меньший конец участка, которому в целом придана форма усеченного конуса, и проходящий от области пересечения между в целом цилиндрическим участком и нижней поверхностью пластины вверх к меньшему концу участка, которому в целом придана форма усеченного конуса.
В соответствии с другим аспектом данного изобретения, режущий инструмент содержит вышеописанную пластину вместе с корпусом инструмента, имеющим выполненную в нем выемку для вставления пластины, причем выемка содержит нижнюю упорную поверхность и боковую упорную поверхность, выполненные с возможностью упора в нижнюю поверхность пластины и боковую опорную поверхность, когда пластина вставлена в выемку для вставления пластины, и отверстие с внутренней резьбой, проходящее в корпус инструмента от нижней упорной поверхности. Инструмент дополнительно содержит винт, имеющий конец с наружной резьбой, головную часть, имеющую больший диаметр, чем резьбовой конец и чем меньший конец участка, которому в целом придана форма усеченного конуса, причем конец с наружной резьбой выполнен с возможностью прохождения через сквозное отверстие в пластине и сопряжения с отверстием с внутренней резьбой таким образом, что головная часть контактирует с участком, которому в целом придана форма усеченного конуса, и зажимает пластину относительно выемки для вставления пластины.
В соответствии с еще одним аспектом данного изобретения, корпус режущего инструмента содержит выполненную в нем выемку для вставления пластины, в которую вставляют пластину, причем выемка содержит нижнюю упорную поверхность и боковую упорную поверхность, выполненные с возможностью упора в нижнюю поверхность пластины и боковую опорную поверхность пластины, соответственно, когда пластина вставлена в выемку для вставления пластины, и отверстие с внутренней резьбой, проходящее в корпус инструмента от нижней упорной поверхности. Нижняя упорная поверхность включает в себя частично круговой гребень, который проходит вокруг части отверстия с внутренней резьбой.
Краткое описание чертежей
Признаки и преимущества данного изобретения станут лучше понятными по прочтении нижеследующего подробного описания в связи с чертежами, на которых одинаковые позиции обозначают сходные элементы и при этом:
на фиг. 1 показан частичный разрез на схематическом виде сбоку режущего инструмента в соответствии с известным уровнем техники;
на фиг. 2А показан частичный разрез на схематическом виде сбоку режущего инструмента в соответствии с одним аспектом данного изобретения, а на фиг. 2B показан в увеличенном масштабе вид участка фиг. 2A;
на фиг. 3А показан частичный разрез на схематическом виде сбоку режущего инструмента в соответствии с другим аспектом данного изобретения, а на фиг. 3B показан в увеличенном масштабе вид участка фиг. 3A;
на фиг. 4А показан схематический вид в плане участка корпуса инструмента в соответствии с еще одним аспектом данного изобретения, а на фиг. 4B и 4С соответственно показаны разрезы по секущим линиям 4B-4B и 4C-4C согласно фиг. 4A;
на фиг. 5 показан в увеличенном масштабе разрез на схематическом виде сбоку участка режущего инструмента в соответствии с еще одним аспектом данного изобретения.
Подробное описание
На фиг. 2А и 2В показан режущий инструмент 21 в соответствии с одним аспектом данного изобретения, содержащий режущую пластину 23, корпус 25 инструмента и винт 27 для зажима пластины относительно выемки 31 для вставления пластины в корпусе инструмента. Режущая пластина 23 имеет верхнюю поверхность 33, нижнюю поверхность 35 и, по меньшей мере, одну боковую опорную поверхность 37 между верхней поверхностью и нижней поверхностью. Пластина 23 имеет сквозное отверстие 39, проходящее между верхней поверхностью 33 и нижней поверхностью 35.
Сквозное отверстие 39 включает в себя участок 41, которому в целом придана форма усеченного конуса и который имеет больший конец 43 и меньший конец 45. Сквозное отверстие 39 дополнительно включает в себя в целом цилиндрический (и в основном имеющий форму кругового цилиндра) участок 47, имеющий диаметр, больший, чем у меньшего конца 45 участка 41, которому в целом придана форма усеченного конуса, и проходящий от области 49 пересечения с нижней поверхностью 35 вверх к меньшему концу участка, которому в целом придана форма усеченного конуса. Пластина может быть односторонней пластиной 23, как видно на фиг. 2A, или двухсторонней пластиной 123 для использования в режущем инструменте 121 с корпусом 125 инструмента, как показано на фиг. 3A.
Корпус 25 инструмента обычно имеет выполненную в нем выемку 31 для вставления пластины 23. Выемка 31 содержит нижнюю упорную поверхность 53 и боковую упорную поверхность 55, выполненные с возможностью упора в нижнюю поверхность 35 и боковую опорную поверхность 37, когда пластина вставлена в выемку для вставления пластины. Обычно, как видно на фиг. 4A, выемка 31 имеет две боковые упорные поверхности 55, расположенные под углами друг к другу, а пластина 23 имеет две опорные поверхности 37 (на фиг. 2А показана одна из них), так что когда пластина сидит в выемке, эта пластина будет контактировать в выемке, по меньшей мере, в трех разных областях для стабильной опоры пластины в выемке. По меньшей мере, в односторонней пластине 23, показанной на фиг. 2A, упомянутая, по меньшей мере, одна опорная поверхность 55, как правило, образует ненулевой угол с осью AI сквозного отверстия 39. В двухсторонней пластине 123, как показано на фиг. 3A, опорная поверхность 155 зачастую параллельна оси AI сквозного отверстия 139.
Отверстие 57 с внутренней резьбой, с которым может быть сопряжен резьбовой конец 59 винта 27, проходит в корпус 25 инструмента от нижней упорной поверхности 53. В выемке 31 можно установить шайбу (не показана), обычно - у нижней упорной поверхности 53, а винт (не показан), который крепит шайбу в выемке, может сопрягаться с резьбовым отверстием в корпусе инструмента, и винт шайбы зачастую будет иметь внутреннюю резьбу для вставления винта с целью закрепления пластины относительно шайбы. Однако в целях иллюстрации данного изобретения шайба не показана.
Винт 27 имеет конец 59 с наружной резьбой и головную часть 61, имеющую больший диаметр, чем резьбовой конец 59. Головная часть 61 также больше, чем меньший конец 45 участка 41, которому в целом придана форма усеченного конуса. Конец 59 с наружной резьбой выполнен с возможностью прохождения через сквозное отверстие 39 в пластине 23 и сопряжения с отверстием 57 с внутренней резьбой таким образом, что головная часть 61 будет контактировать с участком 41, которому в целом придана форма усеченного конуса, и зажимать пластину относительно выемки 31 для вставления пластины. Как правило, нижняя поверхность 63 головной части имеет в целом форму усеченного конуса, которая может иметь такой же угол конуса, как участок 41, которому в целом придана форма усеченного конуса, сквозного отверстия 39, или близкий к этому углу, для облегчения распределения зажимных сил.
Нижняя упорная поверхность 53 включает в себя частично круговой гребень 65, например, в форме полукруга, который проходит вокруг части отверстия 57 с внутренней резьбой, если рассматривать гребень на виде согласно фиг. 4A. Участок 67 с наибольшим радиусом, т.е. радиально внешний участок гребня 65 имеет радиус, равный радиусу в целом цилиндрического участка 47 сквозного отверстия 39 пластины 23, или меньший. Как видно, например, на фиг. 2A-2B, гребень 65 находится на нижней упорной поверхности 53 в положении, которое облегчает направление пластины 23 из незатянутого положения (показанного пунктиром) в установленное положение (сплошные линии), в котором боковые опорные поверхности 37 пластины находятся в плотном контакте с боковыми упорными поверхностями 53 выемки 31, когда винт 27 затянут так, что головная часть 61 винта упирается в участок 41, которому в целом придана форма усеченного конуса, и скользит по участку, которому в целом придана форма усеченного конуса, в положение полной затяжки.
Радиально внешняя поверхность 69 гребня 65 образует тупой угол с нижней упорной поверхностью 53 и пластиной 23, контактирующей с внешней поверхностью гребня в области 49 пересечения в целом цилиндрического участка 47 сквозного отверстия 39 и нижней поверхности 35, и скользит по внешней поверхности с минимальным сопротивлением, способствуя направлению пластины из незатянутого положения в установленное положение по мере затягивания винта 27, а головная часть 61 скользит по участку 41, которому в целом придана форма усеченного конуса, сквозного отверстия. Как только пластина 23 установлена в выемке 31, гребень 65 может оказаться полезным при амортизации и распределении посредством корпуса инструмента тех сил, которые в противном случае был бы вынужден амортизировать винт 27.
Как видно на фиг. 2A-2B, радиально внутренняя поверхность 71 гребня необязательно должна образовывать такой же малый угол с нижней упорной поверхностью 53, как радиально внешняя поверхность, однако, как видно на фиг. 3A-3B, радиально внутренняя поверхность 171 гребня 165 может образовывать такой же угол с нижней упорной поверхностью 153, как радиально внешняя поверхность 169, или близкий к нему. Радиально внешняя поверхность 69 может образовывать, по существу, постоянный угол с нижней упорной поверхностью 53, как видно на фиг. 2A-2B, или, как видно на фиг. 3A-3B, этот угол может изменяться, как в случае криволинейной радиально внешней поверхности 169.
Радиально внешняя поверхность гребня обычно будет образовывать угол, больший, чем 90°, и меньший, чем 180°, с нижней упорной поверхностью, а конкретнее - будет, как правило, образовывать угол между 120° и 150° c нижней упорной поверхностью. Чем ближе угол, который внешняя поверхность 69 гребня 65 образует с нижней упорной поверхностью 53, к 90°, тем меньшее трение будет между областью 49 пересечения и внешней поверхностью 69 гребня, которое могло бы вносить нежелательные механические напряжения на винте 27, однако при этом гребень, вероятно, оказался бы менее полезным при направлении пластины в ее установленное положение. Следует понять, что форма в целом цилиндрического участка 47 может несколько отклоняться от цилиндрической и представлять собой, например, в целом форму усеченного конуса с очень малым углом конуса, не превышающим примерно 10°, предпочтительно - составляющим менее 5°, предпочтительнее - менее 3°. Если угол конуса в целом цилиндрического участка 47 становится слишком большим, то для преодоления контакта между в целом цилиндрическим участком и внешней поверхностью 69 гребня 65 могут понадобиться повышенные силы трения, которые могут внести дополнительные механические напряжения на винте 27.
Как видно на фиг. 4A-4C, концевые участки 73 (фиг. 4A и 4B) гребня 65 могут располагаться по отношению к нижней упорной поверхности 53 ниже, чем центральный участок 75 (фиг. 4A и 4C) гребня. Тупой угол между внешним участком 69 гребня и нижней упорной поверхностью 53 вблизи концевых участков 73 может превышать тупой угол между внешним участком гребня и нижней упорной поверхностью вблизи центрального участка 75. Гребень 65 обычно проходит вокруг отверстия 57 с внутренней резьбой по дуге примерно 180° или менее. Гребень 65 обычно расположен на нижней упорной поверхности 53 таким образом, что по мере скольжения области 49 пересечения пластины 23 по внешней поверхности 69 гребня, пластина склонна двигаться в положение надлежащей установки, в котором опорные поверхности 37 пластины плотно уперты в боковые упорные поверхности 53 выемки 31. Максимальная результирующая сила между областью 49 пересечения и гребнем 65 обычно будет ориентирована по направлению в основном к углу 77 выемки 31 или - в зависимости от других факторов, таких как величины сил резания, действующих на пластину, - к некоторой другой области выемки для поддержания пластины так, чтобы это оказалось наиболее удобным для компенсации других факторов.
Как видно, например, на фиг. 2A и 3A, отверстие 57 с внутренней резьбой в корпусе 25 инструмента обычно расположено так, что центральная ось AT отверстия 57 сдвинута относительно центральной оси AI сквозного отверстия 39 пластины 23. Центральная ось AT отверстия 57 обычно сдвинута в направлении центра гребня 65 и угла 77 выемки 31. Таким образом, чем больше конец 59 с наружной резьбой винта 27 ввинчен в отверстие 57 с внутренней резьбой в корпусе 25 инструмента, тем в более узкой диаметральной части участка, которому в целом придана форма усеченного конуса, вдоль линии или в точке или, что вероятнее, вдоль дуги или ограниченной высоты и длины на участке, которому в целом придана форма усеченного конуса, будет проявляться тенденция к возникновению контакта между головной частью 61 винта и участком 41, которому в целом придана форма усеченного конуса, сквозного отверстия 39. Таким образом, по мере затягивания винта 27 и скольжения головки 61 винта 27 вниз по участку 41, которому в целом придана форма усеченного конуса, сквозного отверстия 39, пластина 23 будет проявлять склонность к перемещению в ответ на силу, прикладываемую головкой винта, а опорная поверхность (опорные поверхности) 37 пластины будет (будут) принудительно отводиться к боковой упорной поверхности (боковым упорным поверхностям) 55.
Хотя обе стороны двухсторонней пластины 121, такой, как показанная на фиг. 3A-3B, обычно идентичны, а сквозное отверстие 139 симметрично относительно центральной плоскости, проходящей через пластину перпендикулярно центральной оси AI пластины, в односторонней индексируемой режущей пластине, как видно на фиг. 2A-2B, сквозное отверстие 39 вблизи верхней поверхности 33 может отличаться - и обычно отличается - от сквозного отверстия вблизи нижней поверхности 35. Например, диаметр сквозного отверстия 39 в области 49 пересечения может быть меньше или больше, чем диаметр сквозного отверстия вблизи верхней поверхности 33 пластины. Диаметр сквозного отверстия 39 вблизи верхней поверхности 33 обычно равен диаметру большего конца 45 участка 41, которому придана форма усеченного конуса, или превышает этот диаметр.
Как видно на фиг. 5, в целом цилиндрический участок 47 сквозного отверстия 39 может иметь фаску 79 в области 49 пересечения. Фаска 79 может облегчать скольжение области 49 пересечения относительно внешней поверхности 69 гребня 65, например, за счет того, что в области пересечения исключается наличие острого края, врезающегося во внешнюю поверхность гребня и - возможно - повреждающую гребень. Вместе с тем, фаска 79 обычно будет иметь весьма ограниченную осевую длину, как правило - меньшую или равную четверти осевой длины в целом цилиндрического участка 47 сквозного отверстия 39 пластины, а обычно - меньшую или равную трети осевой длины гребня 65 в его наивысшей точке.
Как видно, например, на фиг. 2A и 3A, нижняя поверхность 33 или 133 может быть заглублена, по меньшей мере, относительно части нижнего периферийного края 81 или 181, окружающего нижнюю поверхность. Нижний периферийный край 81 или 181 может быть заключен в полости 83 или 183 вблизи пересечения нижней упорной поверхности 53 и боковой упорной поверхности 55. В пересечении двух боковых упорных поверхностей 55 может быть предусмотрена дополнительная полость 85 (фиг. 4A). Даже если нижний периферийный край пластины не выступает за нижнюю опорную поверхность, в пересечениях боковых упорных поверхностей с нижними упорными поверхностями и боковых упорных поверхностей с боковыми упорными поверхностями зачастую предусматриваются полости, чтобы гарантировать, что в углах выемки не будет материала, препятствующего надлежащей установке пластины.
Употребление в данной заявке таких терминов, как «включающий (ая, ее, ие) в себя» представляет собой открытую формулировку и должно считаться имеющим тот же терминологический смысл, что и у терминов «содержащий (ая, ее, ие)», и не исключает присутствие другой конструкции, другого материала или других действий. Точно так же, хотя употребление таких терминов, как «может» должно считаться представляющим собой открытую формулировку и отражающим тот факт, что указываемые конструкция, материал или действия не являются обязательными, отказ от употребления этих терминов не следует считать отражающим тот факт, что конструкция, материал или действия являются существенными. С той степени полноты, в какой конструкция, материал или действия в настоящее время считаются существенными, они и указаны как таковые.
Хотя это изобретение проиллюстрировано и описано в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, следует понять, что в рамках притязаний изобретения, охарактеризованного в формуле изобретения, в него можно вносить отличия и изменения.