РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ И РЕЖУЩАЯ ПЛАСТИНА ДЛЯ НЕГО
CUTTING TOOL AND CUTTING PLATE THEREFOR

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[001] По существу настоящая заявка относится к режущим инструментам для образования внутренних канавок такого типа, в котором режущая пластина удерживается в гнезде посредством крепежного винта
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[002] В области образования внутренних канавок и точения известны соединительные механизмы, в которых режущие пластины съемно закреплены в гнезде. В таких режущих инструментах режущая пластина может контактировать с гнездом на нескольких опорных участках для ее закрепления в гнезде. Однако эти опорные участки могут ограничивать возможность репозиционирования, а также возможность размещения левых и правых пластин в одном гнезде без каких-либо модификаций или реконфигурации гнезда.
[003] В патенте Германии DE3448086 раскрыта режущая пластина и гнездо для образования внутренних канавок. Пластина имеет три радиально продолжающихся выступа, и гнездо имеет три радиально продолжающихся канавки. Пластина и гнездо соединены вместе, когда выступы размещены в канавках.
[004] В патенте США US 7,001,114 раскрыта режущая пластина и гнездо для образования внутренних канавок, при этом соединение включает две взаимодействующие поверхности, расположенные на пластине и в гнезде соответственно. Взаимодействующие поверхности спрофилированы для зацепления одна с другой для определения участка зацепления соединения.
[005] В патенте США 7,150,590 раскрыт инструмент, включающий корпус с гнездом для установки режущей пластины, которая имеет соединительную часть. Соединительная часть имеет три радиально направленных ребра, которые соединены с тремя ответными радиально направленными канавками в гнезде корпуса.
[006] Задача настоящей заявки состоит в том, чтобы обеспечить улучшенный соединительный механизм, позволяющий более надежную установку пластины.
[007] Задача настоящей заявки состоит в том, чтобы обеспечить улучшенный соединительный механизм, имеющий как противодействующие силы, так и зажимные силы, действующие в направлении по окружности.
[008] Задача настоящей заявки состоит также в том, чтобы обеспечить улучшенный соединительный механизм, в котором режущая пластина может быть установлена в корпусе с индексацией на 180°.
[009] Задача настоящей заявки состоит в том, чтобы обеспечить улучшенный соединительный механизм, в котором гнездо может быть использовано с левой или правой режущей пластиной.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0010] В соответствии с предметом настоящей заявки предложена режущая пластина для образования внутренних канавок, включающая:
фронтальную поверхность;
тыльную поверхность;
периферийную поверхность, продолжающуюся между фронтальной и тыльной поверхностями;
режущую часть;
установочную часть, включающую:
нижнюю тыльную поверхность; и
только два выступа пластины, первый выступ пластины и второй выступ пластины, выдающиеся от нижней тыльной поверхности в направлении от фронтальной поверхности, каждый выступ пластины включает:
две боковые поверхности, продолжающиеся в направлении от нижней тыльной поверхности; и
верхнюю поверхность, расположенную между двумя боковыми поверхностями и удаленную от нижней тыльной поверхности; и
сквозное отверстие, проходящее через фронтальную и тыльную поверхности; причем
две боковые поверхности на первом выступе пластины образуют первую и вторую боковые поверхности, которые сходятся друг к другу в направлении от периферийной поверхности к сквозному отверстию, при этом первая и вторая боковые поверхности выступа пластины образуют между собой угол клина выступа, имеющий биссектрису;
две боковые поверхности на втором выступе пластины образуют третью и четвертую боковые поверхности, которые сходятся друг к другу в направлении от периферийной поверхности к сквозному отверстию;
на виде сзади на режущую пластину минимальное первое расстояние между воображаемой линией, лежащей на первой боковой поверхности выступа пластины и четвертой боковой поверхностью выступа пластины больше, чем второе расстояние между второй боковой поверхностью выступа пластины и воображаемой линией, лежащей на третьей боковой поверхности выступа пластины; при этом угол между третьей боковой поверхностью выступа пластины и биссектрисой равен половине угла клина выступа.
[0011] В соответствии с предметом настоящей заявки предложен также корпус инструмента, содержащий гнездо под пластину, включающее:
базовую поверхность, включающую:
верхнюю базовую поверхность;
только две выемки, первую выемку и вторую выемку, углубленные от верхней базовой поверхности, каждая выемка включает:
две боковые поверхности, расположенные продолжающимися в направлении от верхней базовой поверхности; и
нижнюю поверхность, расположенную между двумя боковыми поверхностями и удаленную от верхней базовой поверхности;
периферийную поверхность гнезда, ориентированную поперечно к базовой поверхности, образующую границу базовой поверхности и продолжающуюся в направлении от базовой поверхности; и
резьбовое отверстие в базовой поверхности; причем
две боковые поверхности на первой выемке гнезда образуют первую и вторую боковые поверхности, которые сходятся друг к другу в направлении от периферийной поверхности гнезда к резьбовому отверстию, при этом первая и вторая боковые поверхности образуют между ними угол клина выемки, имеющий биссектрису;
две боковые поверхности гнезда на второй выемке образуют третью и четвертую боковые поверхности, сходящиеся друг к другу в направлении от периферийной поверхности гнезда к резьбовому отверстию, при этом третья и четвертая боковые поверхности образуют между ними угол клина выемки, имеющий биссектрису и
на виде спереди на гнездо под пластину третье расстояние между первой боковой поверхностью выемки и воображаемой линией, лежащей на четвертой боковой поверхности, равно четвертому расстоянию между воображаемой линией, лежащей на второй боковой поверхности выемки, и третьей боковой поверхностью выемки.
[0012] В соответствии с предметом настоящей заявки предложен также режущий инструмент, имеющий продольную ось, содержащий режущую пластину, закрепленную с возможностью раскрепления посредством крепежного винта в соответствующем гнезде корпуса; причем
углы клиньев выступов и выемок равны между собой;
второе, третье и четвертое расстояние все равны между собой и меньше, чем первое расстояние;
боковые поверхности первого и второго выступов режущей пластины примыкают к боковым поверхностям первой и второй выемок гнезда под пластину соответственно;
третья боковая поверхность выемки гнезда под пластину примыкают к третьей боковой поверхности выступа режущей пластины;
две нижних поверхности выемок гнезда под пластину примыкают к двум верхним поверхностям выступов режущей пластины; и
четвертая боковая поверхность выемки гнезда обращена и расположена на расстоянии от четвертой боковой поверхности выступа режущей пластины.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0013] Для лучшего понимания предмета настоящей заявки и чтобы показать, как оно может быть выполнено на практике отсылки теперь будут сделаны к приложенным чертежам, на которых:
на фиг. 1 представлен вид в перспективе на режущий инструмент в соответствии с некоторыми вариантами существа настоящей заявки;
на фиг. 2 представлен вид в перспективе в разобранном состоянии на режущий инструмент, показанный на фиг. 1;
на фиг. 3 представлен вид спереди на режущую пластину в соответствии с некоторыми вариантами существа настоящей заявки;
на фиг. 4 представлен вид сзади на режущую пластину, показанную на фиг. 3;
на фиг. 5 представлен вид спереди на гнездо под пластину в соответствии с некоторыми вариантами существа настоящей заявки;
на фиг. 6 представлен вид сверху на режущую пластину, закрепленную в гнезде в соответствии с некоторыми вариантами существа настоящей заявки, если смотреть в направлении линии Т, как показано на фиг. 3; и
на фиг. 7 представлен вид сбоку на режущую пластину и гнездо, показанные на фиг. 6, если смотреть в направлении линии S, как показано на фиг. 3.
[0014] Следует отметить, что для простоты и ясности иллюстрации элементы, показанные на чертежах, необязательно изображены точно или в масштабе. Например, размеры некоторых элементов могут быть увеличены по отношению к другим элементам для ясности или отдельные физические компоненты могут быть включены в один функциональный блок или элемент. Далее, где сочтено необходимым, номера позиций могут быть повторены на фигурах для указания на соответствующие или аналогичные элементы.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0015] В последующем описании будут раскрыты различные аспекты сущности настоящей заявки. Для целей объяснения специфические конфигурации и детали представлены в таком виде, чтобы обеспечить полное понимание существа настоящей заявки. Однако специалисту следует понимать, что предмет настоящей заявки может быть осуществлен без представленных здесь конкретных деталей. Более того, хорошо известные особенности могут быть исключены или упрощены для того, чтобы не затемнять сущность настоящей заявки.
[0016] Вначале обратим внимание на фиг. 1 и 2, показывающие режущий инструмент 20 в соответствии с вариантами существа настоящей заявки. Режущий инструмент 20 включает корпус 22, имеющий гнездо 24 под пластину с режущей пластиной 26, закрепленной в гнезде 24 с возможностью удаления. Режущий инструмент 20 имеет продольную ось А, определяющую направление спереди назад, режущую пластину 26 и гнездо 24 под пластину, расположенные на его переднем конце. Режущая пластина 26 имеет сквозное отверстие 28 с осью D. Гнездо 24 имеет резьбовое отверстие 30. Режущая пластина 26 закреплена в гнезде 24 посредством крепежного винта 32, проходящего через сквозное отверстие 28 и размещенного в резьбовом отверстии 30. Корпус 22 может быть выполнен из первого материала, а режущая пластина 26 - из второго более твердого материала. Например, корпус 22 может быть выполнен из стали, а режущая пластина 26 может быть выполнена из твердого сплава.
[0017] Рассмотрим фиг. 3 и 4, режущая пластина 26 имеет фронтальную поверхность 34, тыльную поверхность 36 и периферийную поверхность 38, продолжающуюся между ними. Режущая пластина 26 имеет унитарную интегральную в виде одного элемента конструкцию с режущей частью 40, продолжающейся от установочной части 42.
[0018] В соответствии с некоторыми вариантами сущности настоящей заявки периферийная поверхность 38 режущей части 40 может включать переднюю поверхность 44, заднюю поверхность 46 и режущую кромку 48, которая может быть образована на соединении передней поверхности 44 и задней поверхности 46. В соответствии с некоторыми вариантами существа настоящей заявки режущая кромка 48 может продолжаться полностью поперек периферийной поверхности 38 между фронтальной и тыльной поверхностями 34, 36 режущей пластины 26. Режущая кромка 48 может быть в основном параллельна оси D сквозного отверстия 28. Передняя поверхность 44 может быть расположена в основном радиально по отношению к оси D отверстия.
[0019] Установочная часть 42 включает нижнюю тыльную поверхность 50 и два выступа, первый выступ 52 и второй выступ 54. Каждый выступ 52 и 54 выдается из нижней тыльной поверхности 50 и включает верхнюю поверхность 56 и две боковые поверхности 58, расположенные между нижней тыльной поверхностью 50 и верхней поверхностью 56.
[0020] В соответствии с некоторыми вариантами существа настоящей заявки нижняя тыльная поверхность 50 может быть плоской. Верхняя поверхность 56 выступа пластины может быть разделена на внутреннюю и наружную части 60, 62, где внутренняя часть 60 примыкает к сквозному отверстию 28, а наружная часть 62 примыкает к периферийной поверхности 38. Наружные части 62 могут быть плоскими и копланарными и могут быть расположены на расстоянии от нижней тыльной поверхности 50 дальше, чем внутренние части 60.
[0021] Рассмотрим фиг. 4, две боковые поверхности 58 выступа пластины на первом выступе 52 образуют первую и вторую боковые поверхности 64, 66, а две боковые поверхности 58 на втором выступе 54 пластины образуют третью и четвертую боковые поверхности 68, 70. В соответствии с некоторыми вариантами существа настоящей заявки первая, вторая и третья боковые поверхности 64, 66, 68 выступа пластины могут быть ориентированы по существу перпендикулярно нижней тыльной поверхности 50 и используются для образования опорных участков в гнезде 24 под пластину для надежного закрепления в нем режущей пластины 26. Передняя поверхность 44 и четвертая боковая поверхность 70 выступа пластины могут быть обращены в основном в одном направлении по окружности вокруг сквозного отверстия 28.
[0022] Первая и вторая боковые поверхности 64, 66 выступа пластины сходятся друг к другу в направлении от периферийной поверхности 38 к сквозному отверстию 28 и образуют угол 2α клина выступа, имеющий биссектрису В. Как видно на фиг. 3, ось D отверстия смещена от биссектрисы В. Третья и четвертая боковые поверхности 68, 70 выступа пластины сходятся друг к другу в направлении от периферийной поверхности 38 к сквозному отверстию 28. Угол между третьей боковой поверхностью 68 выступа пластины и биссектрисой В равен половине угла 2α клина выступа. В соответствии с некоторыми вариантами существа настоящей заявки угол 2α клина выступа может быть больше чем 40°.
[0023] Как показано на виде сзади на режущую пластину 26 (фиг. 4), минимальное первое расстояние L1 между воображаемой линией, продолжающейся через первую боковую поверхность 64 выступа пластины, и четвертой боковой поверхностью 70 выступа пластины больше, чем второе расстояние L2 между второй боковой поверхностью 66 выступа пластины и воображаемой линией, продолжающейся через третью боковую поверхность 68 выступа пластины.
[0024] В соответствии с некоторыми вариантами существа настоящей заявки часть периферийной поверхности 38, расположенная сбоку от биссектрисы В на наибольшем удалении от режущей части 40 может быть полуовальной формы. Третья и четвертая боковые поверхности 64,68 выступа пластины могут быть расположены на большем расстоянии от режущей части 40, чем центр сквозного отверстия 28, а вторая боковая поверхность 66 выступа пластины может быть расположена ближе к режущей части 40, чем центр сквозного отверстия 28.
[0025] В соответствии с некоторыми вариантами существа настоящей заявки первая и вторая боковые поверхности 64, 66 сходятся друг к другу в направлении от периферийной поверхности 38 к первому положению в сквозном отверстии 28, которое смещено от его оси D. Аналогично, третья и четвертая боковые поверхности 68, 70 выступа пластины сходятся друг к другу в направлении от периферийной поверхности 38 ко второму положению в сквозном отверстии 28, которое смещено от его оси D. На виде сзади на режущую пластину 26 первая дуга А1 воображаемой окружности Е с центром в точке G на биссектрисе В, продолжается между противолежащими по окружности первой и третьей боковыми поверхностями 64, 68 выступа пластины, имеет длину, которая короче, чем вторая дуга А2 воображаемой окружности Е, продолжается между противолежащими по окружности второй и четвертой боковыми поверхностями 66, 70 выступа пластины. Центр G может быть расположен в любой точке на биссектрисе В внутри сквозного отверстия 28.
[0026] Теперь обратим внимание на фиг. 5, на которой показано гнездо 24 под пластину. Гнездо 24 под пластину включает базовую поверхность 72, имеющую верхнюю базовую поверхность 74 и две выемки, первую выемку 76 и вторую выемку 78. Каждая выемка 76, 78 гнезда удалена от верхней базовой поверхности 74 и включает нижнюю поверхность 80 и две боковые поверхности 82. Две боковые поверхности 82 расположены между верхней базовой поверхностью 74 и нижней поверхностью 80. Верхняя базовая поверхность 74 может быть по существу плоской. Две нижние поверхности 80 выемки могут быть плоскими и копланарными.
[0027] Две боковые поверхности 82 первой выемки 76 гнезда образуют первую и вторую боковые поверхности 84, 86, а две боковые поверхности 82 второй выемки 78 гнезда образуют третью и четвертую боковые поверхности 88, 90. В соответствии с некоторыми вариантами существа настоящей заявки первая, вторая и третья боковые поверхности 84, 86, 88 выемки гнезда могут быть ориентированы по существу перпендикулярно верхней базовой поверхности 74 и используются для образования опорных участков для режущей пластины 26 для ее надежного закрепления в гнезде 24 под пластину.
[0028] Первая и вторая боковые поверхности 84, 86 выемки гнезда сходятся друг к другу в направлении от периферийной поверхности 92 гнезда к резьбовому отверстию 30 и образуют угол 2θ клина выемки, имеющий биссектрису С. Третья и четвертая боковые поверхности 88, 90 выемки гнезда сходятся друг к другу в направлении от периферийной поверхности 92 гнезда к резьбовому отверстию 30 и образуют угол 2θ клина выемки, имеющий биссектрису С. В соответствии с некоторыми вариантами сущности настоящей заявки угол 2θ клина выемки может быть больше, чем 40°.
[0029] На виде спереди на гнездо 24 под пластину (см. фиг.5) третье расстояние L3 между первой боковой поверхностью 84 выемки гнезда и воображаемой линией, продолжающейся через четвертую боковую поверхность 90 выемки гнезда равно четвертому расстоянию L4 между воображаемой линией, продолжающейся через вторую боковую поверхность 86 выемки гнезда, и третьей боковой поверхностью 88 выемки гнезда.
[0030] В соответствии с некоторыми вариантами сущности настоящей заявки гнездо 24 под пластину может быть зеркально симметричным по отношению к первой плоскости симметрии Р1, содержащей биссектрису С. Гнездо 24 под пластину может быть зеркально симметричным по отношению ко второй плоскости симметрии Р2, перпендикулярной к первой плоскости Р1. Гнездо 24 может быть овальным по форме.
[0031] Установка и опора режущей пластины 26 в гнезде 24 будет описана с отсылкой к фиг. 1, 2, 4, 5 и 6. В соответствии с предметом варианта настоящей заявки для того, чтобы гарантировать правильное соединение режущей пластины 26 и гнезда 24, углы 2α, 2θ клина выступа и выемки выполнены равными, первое расстояние L1 больше, чем второе, третье и четвертое расстояние L2, L3, L4 соответственно, и второе, третье и четвертое расстояние L2, L3, L4 выполнены равными. Когда режущая пластина 26 расположена в гнезде 24, два ее выступа 52, 54 расположены в двух выемках 76, 78 гнезда 24. Режущая пластина 26 и гнездо 24 взаимодействуют друг с другом на пяти участках. Первый и второй опорные участки образованы между двумя нижними поверхностями 80 выемок гнезда 24 и двумя верхними поверхностями 56 выступов режущей пластины 26. В соответствии с некоторыми вариантами существа настоящей заявки, когда верхние поверхности 56 выступов пластины включают внутренние и наружные части 60, 62, тогда первый и второй опорные участки образуются между двумя нижними поверхностями 80 выемок гнезда 24 и двумя наружными частями 62 верхних поверхностей 56 выступов пластины. Расположение этих опорных участков как можно дальше друг от друга улучшает стабильность режущей пластины 26. Третий и четвертый опорные участки образованы между первой и второй боковыми поверхностями 64, 66 выступов режущей пластины 26 и первой и второй боковыми поверхностями 84, 86 выемок гнезда 24. Пятый опорный участок образован между третьей боковой поверхностью 88 выемки гнезда 24 и третьей боковой поверхностью 68 выступа режущей пластины 26. Важно отметить, что существует пространство между верхней базовой поверхностью 74 гнезда 24 и нижней тыльной поверхностью 50 режущей пластины 26.
[0032] Третий, четвертый и пятый опорные участки образованы путем конструктивного выполнения соответствующего эксцентриситета сквозного отверстия 28 по отношению к резьбовому отверстию 30. Вследствие эксцентриситета, когда крепежный винт 32 затянут, наклонная сила приложена к режущей пластине 26 и поджимает ее к гнезду 24 на третьем, четвертом и пятом опорных участках. Та же наклонная сила вызывает смещение четвертой боковой поверхности 70 выступа пластины от четвертой боковой поверхности 90 выемки гнезда так, что они расположены на расстоянии друг от друга, т.е. существует зазор между двумя вышеупомянутыми поверхностями, и они не контактируют друг с другом.
[0033] Во время операций образования канавок, когда силы резания действуют на режущую пластину 26, третий, четвертый и пятый опорные участки остаются в контакте, а четвертая боковая поверхность 70 выступа пластины и четвертая боковая поверхность 90 выемки гнезда остаются на расстоянии друг от друга. Четвертый, пятый опорные участки обеспечивают главную тангенциальную опору для режущей пластины 26 против действующих на нее сил резания, и третий опорный участок поддерживается посредством эксцентриситета крепежного винта 32 и гарантирует, что режущая пластина 26 надежно удерживается в гнезде 24. Более того, первый и второй опорные участки обеспечивают осевую опору режущей пластины 26 против сил резания, действующих на режущую пластину 26 в процессе операции образования внутренней канавки.
[0034] Также в процессе операций образования канавок режущий инструмент 20 остается неподвижным, а заготовка вращается так, что сила резания с составляющей силой в направлении F по окружности вокруг сквозного отверстия 28 приложена к режущей пластине 26. Вторая и третья боковые поверхности 86, 88 выемки гнезда, которые обращены против силы в направлении F по окружности, служат как противодействующие поверхности и обеспечивают противодействующие силы в направлении по окружности, обозначенном как D2. Первая боковая поверхность 84 выемки гнезда, которая обращена к силе в направлении F по окружности, служит в качестве зажимной поверхности С2, при этом четвертая боковая поверхность 90 выемки гнезда, которая также обращена к силе в направлении F по окружности, остается вне контакта. Однако при повороте режущей пластины 26 на 180° четвертая боковая поверхность 90 выемки гнезда служит как зажимная поверхность С2', в то время как первая боковая поверхность 84 выемки гнезда остается вне контакта.
[0035] Также во время операций образования канавок вторая и третья боковые поверхности 66, 68 выступов режущей пластины, которые обращены к силе в направлении F по окружности, действуют в направлении силы по окружности, обозначенном как D1. Первая боковая поверхность 64 выступа пластины, которая обращена против направления F силы по окружности, служит как зажимная поверхность С1, в то время как четвертая боковая поверхность 70 выступа пластины, которая также обращена против силы в направлении F по окружности, остается вне контакта. Даже при повороте режущей пластины 26 на 180° первая боковая поверхность 64 выступа пластины по-прежнему служит как зажимная поверхность С1, а четвертая боковая поверхность 70 выступа пластины по-прежнему остается вне контакта.
[0036] Следует отметить, что одной из особенностей сущности настоящей заявки является возможность устанавливать левую или правую режущую пластину в одно гнездо 24 без необходимости изменения или репозиционирования вышеупомянутого гнезда 24 под пластину. Аналогично режущая пластина 26 может быть индексирована на 180° опять же без необходимости изменения или репозиционирования вышеупомянутого гнезда 24 под пластину.
[0037] Другая особенность заключается в овальной форме режущей пластины 26, которая дает возможность выполнения установочной части 42, которая может быть расположена в трубе, например, при образовании внутренней канавки максимального размера, что позволяет использовать больший крепежный винт 32, который обеспечивает более прочное соединение.
[0038] Хотя сущность настоящей заявки была описана с некоторой степенью конкретности, следует понимать, что различные изменения и модификации могут быть выполнены без отхода от сущности и объема изобретения, изложенных в приведенной ниже формуле изобретения.