РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ
CUTTING TOOL

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к режущему инструменту для операций обработки металлов резанием, имеющему два элемента, соединенных вместе с возможностью разъединения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Такие режущие инструменты собираются путем введения охватываемого соединительного элемента в охватывающий соединительный элемент и их соосного соединения.
В патенте США 5,971,673 раскрыт инструмент, включающий корпус и режущую часть, съемно установленную на корпусе. Корпус имеет канавки, образованные на его наружной поверхности, и пару передних выступов на его переднем конце. Режущая часть имеет передние канавки и пару выемок, вытянутых по периферии в соединении с соответствующими передними канавками. Для соединения режущую часть совмещают вместе с корпусом так, что выступы входят в передние канавки.
Режущую часть и корпус соосно соединяют вместе посредством самозажима путем их относительного поворота до совпадения передних канавок с задними канавками и входа выступов в выемки для образования с ними байонетного соединения. Выступы упруго изгибаются в радиальном направлении при относительном повороте между режущей частью и корпусом. Повторение соединения/разъединения режущей части с корпусом уменьшает упругость выступов, в результате чего ослабляется упругость выступов в конечном счете до того, что режущая часть и корпус не могут быть больше соединены вместе с возможностью самозажима.
Задачей настоящего изобретения является создание режущего инструмента, относящегося к типу, имеющему режущую часть и корпус, соосно соединенные вместе с возможностью самозажима, в котором значительно уменьшены или преодолены вышеупомянутые недостатки.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с настоящим изобретением предложен режущий инструмент, имеющий продольную ось, определяющую переднее и заднее направления, и включающий:
режущую головку, содержащую режущую часть и крепежную часть головки, продолжающуюся в заднем направлении от режущей части;
хвостовик, содержащий установочную часть для закрепления в держателе инструмента и зажимную часть инструмента, продолжающуюся в переднем направлении от переднего конца хвостовика;
зажимная часть головки содержит охватываемый или охватывающий соединительный элемент, а зажимная часть инструмента содержит соответствующий охватывающий или охватываемый соединительный элемент;
охватываемый соединительный элемент содержит непрерывную по окружности периферийную поверхность, имеющую по меньшей мере две продольно продолжающиеся опорные поверхности с выемками, продолжающимися между опорными поверхностями, причем опорные поверхности расположены на поверхности общей первой цилиндрической поверхности, имеющей первый диаметр D1;
охватывающий соединительный элемент содержит установочное отверстие, имеющее непрерывную по окружности стенку отверстия, содержащую, по меньшей мере, две продольно продолжающиеся опорные стенки с выемками, продолжающимися между опорными стенками, причем опорные стенки расположены на поверхности общей третьей цилиндрической поверхности, имеющей третий диаметр D3, причем D3<D1;
охватываемый соединительный элемент, выполнен с возможностью введения в охватывающий соединительный элемент в высвобожденном положении, в котором опорные поверхности расположены напротив выемок, и с возможностью поворота от него вокруг продольной оси в закрепленное положение, в котором опорные поверхности контактируют с опорными стенками с обеспечением посредством этого самозажима охватываемого и охватывающего соединительных элементов.
В соответствии с некоторыми вариантами периферийная поверхность охватываемого соединительного элемента включает направляющие элементы, расположенные на краях охватываемого соединительного элемента, причем опорные поверхности и выемки расположены между направляющими элементами; при этом направляющие элементы выполнены цилиндрической формы и расположены на общей второй цилиндрической поверхности, имеющей второй диаметр D2, причем D2<D3<D1.
Если необходимо, охватываемый соединительный элемент включает охватываемый элемент передачи крутящего момента, а охватывающий элемент включает охватывающий элемент передачи крутящего момента.
В соответствии с некоторыми вариантами охватываемый элемент передачи крутящего момента включает выступающий элемент, выдающийся от одного из направляющих элементов, а охватываемый элемент передачи крутящего момента включает выемку для передачи крутящего момента, предназначенную для размещения и взаимодействия с охватываемым элементом передачи крутящего момента.
Согласно одному варианту охватываемый элемент передачи крутящего момента выполнен в виде интегральной части охватываемого соединительного элемента.
Согласно другому варианту охватываемый элемент передачи крутящего момента выполнен в виде отдельной части охватываемого соединительного элемента и прикреплен к нему посредством винта.
Если необходимо, опорные стенки сопряжены с примыкающими выемками через переходную стенку, образованную в виде сегмента цилиндра.
Далее, если необходимо опорные поверхности сопряжены с примыкающими выемками через переходные поверхности, выполненные в виде сегмента цилиндра.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 представлен вид на режущий инструмент в разобранном состоянии в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг. 2 частично представлен вид сбоку на хвостовик, показывающий охватываемый соединительный элемент 28 в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг. 3 представлено поперечное сечение, взятое вдоль линии III-III на фиг. 2;
на фиг. 4 представлен фрагмент фиг. 3;
на фиг. 5 представлен вид в перспективе режущей головки, показывающий охватываемый соединительный элемент 26 в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг. 6 частично представлен вид сбоку на режущую головку, показанную на фиг. 5;
на фиг. 7 представлено поперечное сечение, взятое вдоль линии VII-VII на фиг. 6;
на фиг. 8 представлен фрагмент фиг. 7;
на фиг. 9 представлен вид сбоку на режущий инструмент, показанный на фиг. 1;
на фиг. 10 представлено поперечное сечение, взятое вдоль линии X-X на фиг. 9 с режущим инструментом в высвобожденном положении;
на фиг. 11 представлено поперечное сечение, взятое вдоль линии XI-XI на фиг. 9 с режущим инструментом в высвобожденном положении;
на фиг. 12 представлено поперечное сечение, взятое вдоль линии X-X на фиг. 9 с режущим инструментом в закрепленном положении; и
на фиг. 13 представлено поперечное сечение, взятое вдоль линии XI-XI на фиг. 9 с режущим инструментом в закрепленном положении.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В последующем описании будут изложены различные аспекты настоящего изобретения. Для целей объяснения специфические особенности и детали представлены в таком виде, чтобы обеспечить полное понимание настоящего изобретения. Однако специалисту также следует понимать, что настоящее изобретение может быть использовано без представленных при этом специфических деталей. Далее, хорошо известные особенности могут быть исключены или упрощены, чтобы не затемнять настоящее изобретение.
Рассмотрим фиг. 1, показывающую вид режущего инструмента 10 в разобранном состоянии в соответствии с некоторыми вариантами настоящего изобретения. Режущий инструмент 10 имеет продольную ось А, определяющую продольное направление и направление вперед и назад относительно продольного направления, и включает режущую головку 12 и хвостовик 14. Во время операции обработки резанием режущий инструмент 10 вращается вокруг продольной оси А в направлении вращения для резания R1. Режущая головка 12 включает режущую часть 16 и крепежную часть 18 головки, продолжающуюся в направлении назад от режущей части 16. Хвостовик 14 включает установочную часть 20 на его заднем конце для закрепления в держателе инструмента и крепежную часть 22 инструмента, продолжающуюся в направлении вперед от переднего конца 24 хвостовика 14. В соответствии с некоторыми вариантами настоящего изобретения зажимная часть 18 головки включает охватывающий соединительный элемент 26, при этом зажимная часть 22 инструмента включает соответствующий охватываемый соединительный элемент 28.
Теперь дополнительно обратим внимание на фиг. 2-4, показывающие охватываемый соединительный элемент 28 в соответствии с вариантами настоящего изобретения. Охватываемый соединительный элемент 28 имеет непрерывную по окружности периферийную поверхность 30, имеющую три продольно продолжающиеся опорные поверхности 32. Выемка 34 тянется между каждой парой опорных поверхностей 32. В любом поперечном сечении, взятом через опорные поверхности 32 и выемки 34 перпендикулярно оси А, опорные поверхности 32 расположены радиально дальше от оси А, чем выемки 34. Опорные поверхности 32 лежат на поверхности общей первой цилиндрической поверхности, имеющей первый диаметр D1.
Охватываемый соединительный элемент 28 имеет два края в продольном направлении, задний край 36 и передний край 38. Задний край 36 выступает вперед от обращенной вперед передней поверхности 40 хвостовика 14, а передний край 38 охватываемого соединительного элемента 28 расположен на его свободном конце. На каждом краю расположен направляющий элемент 42. Опорные поверхности 32 и выемки 34 расположены между направляющими элементами 42. Направляющие элементы 42 имеют цилиндрическую форму и лежат на общей второй цилиндрической поверхности, имеющей второй диаметр D2. Второй диаметр D2 меньше, чем первый диаметр D1.
Охватываемый соединительный элемент 28 имеет два охватываемых элемента 44 передачи крутящего момента. Охватываемые элементы 44 передачи крутящего момента могут быть выступающими элементами, выдающимися из направляющих элементов 42, расположенных на заднем краю 36 охватываемого соединительного элемента 28. Охватываемые элементы 44 передачи крутящего момента могут выступать из переднего торца 40 хвостовика 14. Охватываемые элементы 44 передачи крутящего момента могут быть выполнены в виде сменных элементов и могут быть закреплены посредством винта 46 на охватываемом соединительном элементе 28. В соответствии с некоторыми вариантами охватываемый элемент 44 передачи крутящего момента может быть интегральной частью охватываемого соединительного элемента 28.
Для того чтобы выполнить плавный переход между опорной поверхностью 32 и примыкающей выемкой 34, опорные поверхности 32 могут сопрягаться с примыкающими выемками 34 через переходную поверхность 48, как показано на фиг. 4. Переходная поверхность 48 может быть образована, например, как сегмент цилиндра.
Теперь обратим внимание на фиг. 5-8, показывающие охватывающий соединительный элемент 26 в соответствии с вариантами настоящего изобретения. Охватывающий соединительный элемент 26 имеет установочное отверстие 50, имеющее непрерывную стенку 52. Стенка 52 отверстия имеет три продольно вытянутые опорные стенки 54. Выемки 56 вытянуты между каждой парой опорных стенок 54. В любом поперечном сечении, взятом через опорные стенки 54 и выемки 56 перпендикулярно оси А, опорные стенки 54 расположены радиально ближе к оси А, чем выемки 56. Опорные стенки 54 лежат на поверхности, общей третьей цилиндрической поверхности, имеющей третий диаметр D3. Третий диаметр D3 меньше, чем первый диаметр D1. Кроме того, третий диаметр D3 больше, чем второй диаметр D2. Следовательно, выполняется следующее соотношение: D2<D3<D1. Охватывающий соединительный элемент 26 имеет два охватывающих элемента 58 передачи крутящего момента. Охватывающие элементы 58 могут быть в виде пары разнесенных по окружности выемок для передачи крутящего момента, предназначенных для размещения и взаимодействия с охватываемыми элементами 44 передачи крутящего момента на упорных поверхностях 60, предотвращающих относительный поворот охватывающих и охватываемых зажимных элементов 26, 28 по отношению друг к другу. Охватывающие элементы 58 передачи крутящего момента примыкают к обращенной назад задней поверхности 62 режущей головки 12. Задняя поверхность 62 режущей головки 12 может, таким образом, иметь образованное в ней некруглое отверстие 80, которое соединено с установочным отверстием 50. Некруглое отверстие 80 может включать центральную зону, соединенную с разнесенными по окружности охватывающими элементами 58 передачи крутящего момента на противоположных сторонах центральной зоны. Вследствие их формы и положения охватывающие элементы 58 передачи крутящего момента расположены вблизи тонкой перемычки, образующей часть 78, обращенной назад задней поверхности 62.
Для того чтобы выполнить плавный переход между опорной стенкой 54 и примыкающей выемкой 56, опорные стенки 54 могут сопрягаться с примыкающими выемками 56 через переходную стенку 64, как показано на фиг. 8. Переходная стенка 64 может быть образована, например, в виде сегмента цилиндра.
Теперь обратим внимание на фиг. 9-13, иллюстрирующие сборку режущего инструмента 10. Режущий инструмент 10 собирается путем первоначального введения охватываемого соединительного элемента 28 в охватывающий соединительный элемент 26 в высвобожденное положение, как показано на фиг. 10. В высвобожденном положении опорные поверхности 32 расположены напротив выемок 56 и охватываемые элементы 44 передачи крутящего момента расположены в охватывающих элементах 58 передачи крутящего момента, но не взаимодействуют с упорными поверхностями 60, как показано на фиг. 11. Размеры опорных поверхностей 32 и выемок 56 выбраны так, чтобы гарантировать, что они не взаимодействуют друг с другом в высвобожденном положении.
Охватываемый соединительный элемент 28 поворачивается от высвобожденного положения к закрепленному положению путем поворота его в направлении закрепления R2 посредством вращения вокруг продольной оси А относительно охватывающего соединительного элемента 26. В закрепленном положении опорные поверхности 32 контактируют с опорными стенками 54, как показано на фиг. 12, чтобы обеспечить самозажим охватывающего и охватываемого соединительных элементов 26, 28. Самозажим обеспечивается посредством трения между опорными поверхностями 32 и опорными стенками 54, которое возникает вследствие того, что D3 меньше, чем D1. В закрепленном положении охватываемые элементы 44 передачи крутящего момента взаимодействуют с упорными поверхностями 60 охватывающих элементов 58 передачи крутящего момента, как показано на фиг. 13, посредством чего предотвращается дальнейший относительный поворот охватывающего и охватываемого соединительных элементов 26, 28. Направление закрепления R2 посредством вращения охватываемого соединительного элемента 28 является тем же направлением, что направление резания R1 посредством вращения режущего инструмента 10 во время операции резания. Следовательно, вращение режущего инструмента 10 во время операции резания поддерживает усилия закрепления. Разборку режущего инструмента 10 выполняют путем поворота охватываемого соединительного элемента 28 в направлении, противоположном направлению закрепления R2 посредством вращения относительно охватывающего соединительного элемента 26 от закрепленного положения к высвобожденному положению.
Из фиг. 10 ясно, что в высвобожденном положении нет контакта между опорными поверхностями 32 и опорными стенками 54. Следовательно, в высвобожденном положении направляющие элементы 42 способствуют соосной установке охватывающего и охватываемого соединительных элементов 26, 28, удерживая их на одной оси. Направляющие элементы 42 на переднем конце 38 охватываемого соединительного элемента 28 также способствуют его направлению в охватывающий соединительный элемент 26 во время сборки режущего инструмента 10.
Охватывающий соединительный элемент 26 имеет определенную степень упругости. Это необходимо, поскольку D3 меньше, чем D1, и для того, чтобы перевести охватываемый соединительный элемент 28 в установочном отверстии 50 в закрепленное положение, охватывающий соединительный элемент 26 должен иметь возможность расширения. Наличие опорных стенок 54 охватывающего соединительного элемента 26, расположенных на непрерывной по окружности стенке 52 отверстия, является преимуществом перед теми зажимными механизмами, которые имеют опорные стенки, расположенные на прерывистой стенке. Непрерывная по окружности стенка 52 отверстия обеспечивает большую прочность, чем прерывистая стенка, вследствие закрытой структуры и также увеличивает эффективное время работоспособности охватывающего соединительного элемента 26. Опорные стенки, расположенные на прерывистой стенке, имеют тенденцию к потере их упругости (и, следовательно, их зажимной способности) более быстро. Таким образом, охватывающие соединительные элементы, имеющие опорные стенки, расположенные на прерывистой стенке, могут быть использованы с меньшим числом циклов сборки и разборки режущего инструмента по сравнению с охватывающими соединительными элементами 26 в соответствии с настоящим изобретением.
Следует также отметить, что в этом изобретении, даже несмотря на то, что диаметр D3, определяемый опорными стенками 54 охватывающего зажимного элемента 26, меньше, чем диаметр D1, определяемый опорными поверхностями 32 охватываемого зажимного элемента 28, введение охватываемого зажимного элемента 28 в охватывающий зажимной элемент 26 может быть выполнено без применения нагрева для расширения охватывающего зажимного элемента 26, такого как в посадках с натягом.
Хотя настоящее изобретение было описано с определенной степенью детализации, следует понимать, что различные изменения и модификации могут быть выполнены без отхода от существа изобретения, изложенного в приведенной ниже формуле.