Режущая пластина и режущий инструмент
Изобретение относится к области металлообработки, токарным, фрезерным или сверлильным операциям. Пластина имеет верхнюю и нижнюю поверхности и множество боковых поверхностей, расположенных между ними, каждая боковая поверхность пересекает верхнюю поверхность по верхней кромке, по крайней мере, часть которой составляет режущую кромку, множество угловых боковых поверхностей, каждая боковая поверхность расположена между первой угловой боковой поверхностью и второй угловой боковой поверхностью, выборку, по крайней мере, на одной боковой поверхности, расположенную ниже верхней кромки и имеющую первую и вторую противоположно расположенные боковые кромки и верхнюю кромку между ними, первую и вторую вспомогательные боковые поверхности, примыкающие к выборке, по крайней мере, часть первой вспомогательной боковой поверхности расположена от первой боковой кромки до первой угловой боковой поверхности и, по крайней мере, часть второй вспомогательной боковой поверхности расположена от второй боковой кромки до второй угловой боковой поверхности. Для улучшения базирования режущей пластины в гнезде, по крайней мере, часть первой вспомогательной боковой поверхности и, по крайней мере, часть второй вспомогательной боковой поверхности выполнены плоскими и не лежащими в одной плоскости, при этом, по крайней мере, часть первой вспомогательной боковой поверхности наклонена наружу от первой угловой боковой поверхности к первой боковой кромке, а, по крайней мере, часть второй вспомогательной боковой поверхности наклонена наружу от второй угловой боковой поверхности ко второй боковой кромке. Режущий инструмент имеет гнездо с установленной в нем режущей пластиной, гнездо ограничено базовой стенкой, задней и боковой стенками, имеющими соответственно заднюю и боковую контактные кромки. Для достижения того же технического результата одна из задней или боковой контактных кромок взаимодействует с режущей пластиной по первой и второй опорным точкам, расположенным соответственно на первой и второй боковых кромках выборки на, по крайней мере, одной боковой поверхности режущей пластины. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 11 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к опорному устройству для сменных режущих пластин, используемых в режущих инструментах для механической обработки металлов при фрезерных, сверлильных и токарных операциях.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Основная проблема при проектировании режущих инструментов, в которых сменная режущая пластина устанавливается в своем гнезде, состоит в точности, с которой может быть определено положение рабочей режущей кромки. Для режущих пластин в основном квадратной, прямоугольной или ромбической формы гнездо под пластину имеет полностью соответствующую форму и ограничивается базовой опорной стенкой и двумя примыкающими к ней боковыми опорными стенками, расположенными в основном перпендикулярно к базовой опорной стенке. Поскольку гнезда под пластины выполняются в корпусах инструментов, плоскостность их опорных стенок достаточна высока. С другой стороны, режущие пластины не всегда изготавливаются с той же степенью точности, как гнезда под них. Это особенно справедливо для твердосплавных пластин для обработки металлов резанием, изготавливаемых путем спекания и прессования карбидного порошка. В процессе спекания режущие пластины усаживаются таким образом, который не является абсолютно определенным. Другими словами, режущие пластины становятся в определенной степени деформированными и их поверхности в основном не будут иметь требуемую плоскостность. Поскольку три смежные поверхности: две боковые поверхности и нижняя поверхность режущей пластины опираются на боковые опорные стенки и базовую опорную стенку гнезда под пластину, точность положения режущей пластины в гнезде и соответственно точность положения рабочей режущей кромки будет зависеть от степени плоскостности поверхностей режущей пластины.
Один подход, используемый для решения проблемы точного определения положения рабочей режущей кромки, заключается в шлифовании поверхностей пластины. Другой подход заключается в проектировании гнезда с тремя опорными точками на базовой опорной стенке, двумя опорными точками на одной из двух смежных боковых опорных стенок и одной опорной точкой на другой из двух смежных боковых опорных стенок. Для специалистов должно быть понятно, что использование термина «опорная точка» не подразумевает геометрическую точку, не имеющую размера, но физическую точку, имеющую небольшую площадь, размеры которой определяются требуемой точностью.
Еще один используемый подход состоит в проектировании пластин так, чтобы опорные точки были выполнены на поверхностях пластины вместо опорных точек гнезда под пластину. Этот подход особенно привлекателен, поскольку он более эффективен по стоимости, чем другие подходы. С одной стороны, не требуется шлифования поверхностей пластины и, с другой стороны, он требует меньше операций механической обработки при изготовлении гнезда под пластину. При применении третьего подхода использовались два способа. По первому способу - плоские и лежащие в одной плоскости опорные поверхности см., например, патент США №5441370, а по второму - округленные выступы см., например, патент США №6126366. Недостаток первого в том, что опорные поверхности все еще требуют высокой степени плоскостности для хорошего определения рабочей режущей кромки. Недостаток второго в том, что округленные выступы образуют так называемые «поднутрения». Это означает, что пластина по второму способу может быть выполнена только с использованием разъемных пресс-форм.
Известна сменная режущая пластина для использования в режущем инструменте, имеющая верхнюю поверхность, нижнюю поверхность и множество боковых поверхностей, расположенных между нижней и верхней поверхностями, каждая боковая поверхность пересекает верхнюю поверхность по верхней кромке, по крайней мере, часть которой составляет режущую кромку, множество угловых боковых поверхностей, каждая боковая поверхность расположена между первой угловой боковой поверхностью и второй угловой боковой поверхностью, выборку, по крайней мере, на одной боковой поверхности, расположенную ниже верхней кромки и имеющую первую и вторую противоположно расположенные боковые кромки и верхнюю кромку между ними, первую и вторую вспомогательные боковые поверхности, примыкающие к выборке, по крайней мере, часть первой вспомогательной боковой поверхности расположена от первой боковой кромки до первой угловой боковой поверхности и, по крайней мере, часть второй вспомогательной боковой поверхности расположена от второй боковой кромки до второй угловой боковой поверхности (см. ЕР 0555192, В 23 В 27/16, 1993).
Задача настоящего изобретения состоит в обеспечении режущей пластины с опорными элементами, имея в виду устранение вышеупомянутых недостатков, с тем чтобы при установке режущей пластины на режущий инструмент она статично устанавливалась в хорошо определенном опорном устройстве с тремя опорными точками и имела точно расположенную режущую кромку.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с настоящим изобретением предложена сменная режущая пластина для использования в режущем инструменте, имеющая:
верхнюю поверхность, нижнюю поверхность и множество боковых поверхностей, расположенных между нижней и верхней поверхностями, каждая боковая поверхность пересекает верхнюю поверхность по верхней кромке, по крайней мере, часть от которой составляет режущую кромку,
множество угловых боковых поверхностей, каждая боковая поверхность расположена между первой угловой боковой поверхностью и второй угловой боковой поверхностью,
выборку на, по крайней мере, боковой поверхности, расположенную ниже верхней кромки и имеющую первую и вторую противоположные боковые кромки и верхнюю кромку между ними,
первую и вторую вспомогательные боковые поверхности, примыкающие к каждой выборке, по крайней мере, часть первой вспомогательной боковой поверхности расположена от первой боковой кромки к первой угловой боковой поверхности, и, по крайней мере, часть второй вспомогательной боковой поверхности расположена от второй боковой кромки к второй угловой боковой поверхности, причем, по крайней мере, часть первой вспомогательной боковой поверхности и, по крайней мере, часть второй вспомогательной боковой поверхности выполнены плоскими и некопланарными, причем, по крайней мере, часть первой вспомогательной боковой поверхности наклонена наружу от первой угловой боковой поверхности к первой боковой кромке и, по крайней мере, часть второй вспомогательной боковой поверхности наклонена наружу от второй угловой боковой поверхности ко второй боковой кромке.
В соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения каждая первая и вторая вспомогательные боковые поверхности имеют часть, ограничивающую верхнюю кромку выборки.
Кроме того, в соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения первая и вторая вспомогательные боковые поверхности наклонены наружу от нижней поверхности к верхней поверхности.
Кроме того, в соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения каждая первая и вторая вспомогательные боковые поверхности выполнены идентичными.
В соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения режущая пластина имеет четыре боковые поверхности.
При этом в соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения каждая из четырех боковых поверхностей выполнена с выборкой.
В соответствии с особенностями применения настоящего изобретения боковые поверхности в своем множестве выполнены идентичными.
В случае необходимости первая и вторая вспомогательные боковые поверхности могут быть выполнены шлифованными.
В соответствии с настоящим изобретением предложен также режущий инструмент, имеющий гнездо для установки режущей пластины в соответствии с настоящим изобретением, причем гнездо под пластину ограничено базовой стенкой и примыкающими задней и боковой стенками, расположенными в основном вверх от базовой стенки и имеющими соответственно заднюю и боковую контактные кромки, одна из которых предназначена для взаимодействия с режущей пластиной по первой и второй опорным точкам, расположенным соответственно на первой и второй боковых кромках выборки на, по крайней мере, одной боковой поверхности режущей пластины.
В соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения режущая пластина имеет четыре боковые поверхности.
Кроме того, в соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения каждая из четырех боковых поверхностей выполнена с выборкой и задняя контактная кромка взаимодействует с режущей пластиной в первой и второй опорных точках, расположенных соответственно на первой и второй боковых кромках на одной боковой поверхности, а боковая контактная кромка взаимодействует с режущей пластиной в третьей опорной точке, расположенной на первой боковой кромке смежной боковой поверхности.
Следует отметить, что в соответствии с этим предпочтительным вариантом режущая пластина устанавливается в гнезде посредством устройства с тремя опорными точками.
В соответствии с особенностями применения настоящего изобретения боковые поверхности режущей пластины в своем множестве выполнены идентичными.
В соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения первая и вторая вспомогательные боковые поверхности режущей пластины имеют часть, ограничивающую верхнюю кромку выборки.
Кроме того, в соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения первая и вторая вспомогательные боковые поверхности режущей пластины наклонены наружу от нижней поверхности в направлении к верхней поверхности.
В случае необходимости первая и вторая вспомогательные боковые поверхности режущей пластины могут быть выполнены шлифованными.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для лучшего понимания, но только в качестве примера, изобретение будет описано ниже с отсылками к приложенным чертежам, на которых:
на фиг.1 показан вид в перспективе первого варианта режущей пластины в соответствии с настоящим изобретением,
на фиг.2 показан вид сбоку на режущую пластину на фиг.1,
на фиг.3 показано поперечное сечение режущей пластины на фиг.1 и 2, взятое по линии III-III на фиг.2,
на фиг.4 показан вид в перспективе второго варианта режущей пластины в соответствии с настоящим изобретением,
на фиг.5 показан вид в перспективе третьего варианта режущей пластины в соответствии с настоящим изобретением,
на фиг.6 показан вид в перспективе с альтернативной формой выборки,
на фиг.7 в перспективе показан вид на гнездо режущего инструмента с установленной в нем режущей пластиной в соответствии с настоящим изобретением,
на фиг.8 в перспективе показан вид на гнездо режущего инструмента для установки режущей пластины в соответствии с настоящим изобретением,
на фиг.9 частично показано сечение гнезда режущего инструмента с установленной в нем режущей пластиной, взятое по линии IX-IX на фиг.7,
на фиг.10 показан инструмент для обработки пазов, в котором установлены режущие пластины в соответствии с настоящим изобретением,
на фиг.11 показана торцовая фреза, в которой установлены режущие пластины в соответствии с настоящим изобретением.
ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг.1-3 показана сменная индексируемая режущая пластина 20 в соответствии с первым вариантом настоящего изобретения. Режущая пластина 20 имеет в основном квадратную форму, верхнюю поверхность 22, нижнюю поверхность 24 и четыре идентичные боковые поверхности 26, расположенные между верхней поверхностью 22 и нижней поверхностью 24. Каждая боковая поверхность 26 пересекает верхнюю поверхность 22 по верхней кромке 28. Настоящее изобретение относится к опорам режущей пластины в режущем инструменте и не связано с особенностями формы режущей кромки. Поэтому форма режущей кромки не будет описываться, следует только указать, что, по крайней мере, часть верхней кромки 28 составляет режущую кромку. Режущая пластина 20 имеет четыре угловые боковые поверхности 30, при этом каждая боковая поверхность 26 расположена между двумя угловыми боковыми поверхностями 30.
Поскольку четыре боковые поверхности 26 идентичны между собой, структура боковых поверхностей будет описана в отношении только одной из них, при этом следует понимать, что описанная структура относится ко всем четырем боковым поверхностям 26. Особенностью боковой поверхности 26 является то, что она выполнена с выборкой 32. Выборка 32 расположена ниже верхней кромки 28, т.е. она ее не пересекает. Выборка 32 в основном расположена центрально на боковой поверхности 26 по отношению к угловым боковым поверхностям 30. Выборка 32 имеет граничную кромку на поверхности 26, определяемую двумя противоположными боковыми кромками 34 и верхней кромкой 36, соединяющейся с боковыми кромками 34. Боковая поверхность 26 выполнена с задней поверхностью 38, примыкающей к верхней кромке 28. Остаток боковой поверхности 26 между задней поверхностью 38 и нижней поверхностью 24 разделен на две плоские вспомогательные боковые поверхности 40. Плоские означает настолько плоские, насколько это возможно получить, учитывая допуски на изготовление. Следовательно, в основном если режущие пластины согласно настоящему изобретению производятся только прессованием и спеканием, то следует ожидать, что вспомогательные боковые поверхности 40 будут менее плоскими, чем если бы эти поверхности были шлифованы после прессования и спекания.
Каждая вспомогательная боковая поверхность 40 разделяется на верхнюю часть 42, примыкающую к задней поверхности 38, и нижнюю часть 44, расположенную от верхней части 42 к нижней поверхности 24. Верхняя и нижняя части разделяются воображаемой линией, представленной пунктирной линией 45. Верхняя и нижняя части 42, 44 данной вспомогательной боковой поверхности 40 лежат в одной плоскости, поскольку данная вспомогательная поверхность является плоской. Верхние части 42 вытянуты наружу от соответствующих угловых боковых поверхностей 30 и встречаются по центрально расположенному ребру 46, размещенному между задней поверхностью 38 и выборкой 32. Каждая нижняя часть вытянута наружу от соответствующей угловой боковой поверхности 30 к соответствующей боковой кромке 34 выборки 32. Как показано на фиг.2, поперечное сечение на фиг.3 взято по линии III-III, которая рассекает боковые кромки 34 в точках Р с каждой стороны выборки. На фиг.3 линия L, которая совпадает с линией III-III на фиг.2, проведена через точки Р. Как можно видеть, каждая вспомогательная боковая поверхность 40 (и следовательно, также каждая соответствующая верхняя и нижняя части 42, 44) наклонена от соответствующей угловой боковой поверхности 30 к соответствующей боковой кромке 34 под острым углом α к линии L. Величина угла α зависит от конструкций режущей пластины 20. В качестве неограничивающего примера α=0,6°. Как будет более детально описано ниже в отношении установки режущей пластины 20 в гнезде режущего инструмента, точки Р представляют опорные точки между режущей пластиной 20 и гнездом.
В соответствии с вариантом, описанным выше, каждая вспомогательная боковая поверхность 40 имеет часть, а именно верхнюю часть 42, ограничивающую верхнюю кромку 36 выборки. Более того, как можно видеть на фиг.2, вспомогательная боковая поверхность 40 наклонена наружу от нижней поверхности 24 к верхней поверхности 22. Также две вспомогательные боковые поверхности 40 боковой поверхности 26 выполнены идентичными.
Рассмотрим фиг.4, показывающую режущую пластину 20 в соответствии со вторым вариантом настоящего изобретения. В соответствии с этим вариантом каждая нижняя часть 44 разделяется на два участка: верхний участок 48 и нижний участок 50. Участки 48, 50 пересекаются по ребру 52. Верхние части 42 в соответствии со вторым вариантом имеют те же особенности, как верхняя часть 42 по первому варианту. Это значит, что верхние части 42 вытянуты наружу от соответствующей угловой боковой поверхности и встречаются по центральному ребру 46, расположенному между задней поверхностью 38 и выборкой 32. Верхний участок 48 в соответствии со вторым вариантом имеет те же особенности, что нижние части 44 по первому варианту. Это означает, что каждый верхний участок 48 вытянут наружу от соответствующей угловой боковой поверхности 30 к соответствующей боковой кромке 34 выборки 32. Следовательно, поперечное сечение, взятое по верхнему участку, будет иметь форму, совпадающую с поперечным сечением, показанным на фиг.3. Очевидно, что два верхних участка 48 на каждой боковой поверхности 26 являются плоскими и не лежат в одной плоскости. В соответствии со вторым вариантом опорные точки Р будут расположены на боковых кромках 34, примыкающих к верхнему участку 48. В отличие от первого варианта нижние участки 50 могут иметь любую требуемую геометрию, к ним нет требований, чтобы они были плоскими или были плоскими и не лежали в одной плоскости.
Рассмотрим фиг.5, показывающую режущую пластину 20 в соответствии с третьим вариантом настоящего изобретения. В соответствии с этим вариантом режущая пластина имеет верхний и нижний участки 48, 50, имеющие те же особенности, что эти участки по второму варианту. Однако каждая боковая поверхность режущей пластины 26 в соответствии с третьим вариантом имеет заднюю поверхность 52, примыкающую к верхней кромке 28 и проходящую к верхнему участку 48 и верхней кромке 36, которые могут иметь любую требуемую геометрию.
В трех вариантах режущей пластины 20, описанных выше, выборка 32 выходит на нижнюю поверхность 24. На фиг.6 показана закрытая выборка 54, которая может быть использована как альтернативная форма выборки в настоящем изобретении. Закрытая выборка 54 не доходит до нижней поверхности 24. Очевидно, что закрытая выборка 54 может быть использована с любым из трех вариантов описанной выше режущей пластины 20.
Рассмотрим фиг.7-11. Режущий инструмент 56, такой как инструмент для обработки пазов 58 или торцовая фреза 60, имеет гнезда под пластину 62, в которых установлены режущие пластины 20 в соответствии с настоящим изобретением. Каждое гнездо 62 ограничено базовой стенкой 64 и примыкающими задней и боковой стенками 66, 68, расположенными в основном вверх от базовой стенки 64. На задней и боковой стенках 66, 68 выполнены соответственно задняя и боковая контактные кромки 70, 72. Когда режущая пластина 20 установлена в гнезде 62 (см. фиг.8 и 9), задняя контактная кромка 70 взаимодействует с режущей пластиной 20 по первой и второй опорным точкам P1 и Р2, расположенным на боковых кромках 34' выборки 32' боковой поверхности 26', обращенной к задней стенке 66, а боковая контактная кромка 72 взаимодействует с режущей пластиной 20 по третьей опорной точке Р3, расположенной на боковой кромке 34'' выборки 32'' боковой поверхности 26'', обращенной к боковой стенке 68.
Выше не было сделано отсылок к способу, используемому для закрепления режущей пластины 20 в гнезде 62, поскольку это не является особенностью настоящего изобретения. На чертежах показано сквозное отверстие 74 в режущей пластине 20 и резьбовое отверстие 76 в базовой стенке 64 гнезда под пластину 62. Специалистам должно быть понятно, что эти отверстия предназначены для размещения винта для закрепления режущей пластины 20 в гнезде 62. Будет понятно также, что могут быть использованы другие элементы, такие как прихваты, рычаги и штифты.
Хотя настоящее изобретение было описано с определенной степенью детальности, должно быть понятно, что различные изменения и модификации могут быть сделаны без отхода от существа и объема изобретения, изложенных ниже в формуле. Например, следует учитывать, что хотя были упомянуты твердосплавные пластины, настоящее изобретение равно применимо для керамических пластин. Следует также учитывать, что настоящее изобретение не ограничивается режущими пластинами, имеющими в основном квадратную форму, как показано на фигурах. Опорное устройство для режущей пластины, имеющей выборку на боковых поверхностях с плоскими и не лежащими в одной плоскости участками поверхности с каждой стороны выборки, может быть равно применено к прямоугольным, треугольным и вообще к пластинам многоугольной формы.
1. Сменная режущая пластина для использования в режущем инструменте, имеющая верхнюю поверхность, нижнюю поверхность и множество боковых поверхностей, расположенных между нижней и верхней поверхностями, каждая боковая поверхность пересекает верхнюю поверхность по верхней кромке, по крайней мере, часть которой составляет режущую кромку, множество угловых боковых поверхностей, каждая боковая поверхность расположена между первой угловой боковой поверхностью и второй угловой боковой поверхностью, выборку, по крайней мере, на одной боковой поверхности, расположенную ниже верхней кромки и имеющую первую и вторую противоположно расположенные боковые кромки и верхнюю кромку между ними, первую и вторую вспомогательные боковые поверхности, примыкающие к выборке, по крайней мере, часть первой вспомогательной боковой поверхности расположена от первой боковой кромки до первой угловой боковой поверхности и, по крайней мере, часть второй вспомогательной боковой поверхности расположена от второй боковой кромки до второй угловой боковой поверхности, отличающаяся тем, что, по крайней мере, часть первой вспомогательной боковой поверхности и, по крайней мере, часть второй вспомогательной боковой поверхности выполнены плоскими и не лежащими в одной плоскости, при этом, по крайней мере, часть первой вспомогательной боковой поверхности наклонена наружу от первой угловой боковой поверхности к первой боковой кромке, а, по крайней мере, часть второй вспомогательной боковой поверхности наклонена наружу от второй угловой боковой поверхности ко второй боковой кромке.
2. Режущая пластина по п.1, отличающаяся тем, что каждая из первой и второй вспомогательных боковых поверхностей имеет часть, ограничивающую верхнюю кромку выборки.
3. Режущая пластина по п.1, отличающаяся тем, что первая и вторая вспомогательные боковые поверхности наклонены наружу от нижней поверхности в направлении верхней поверхности.
4. Режущая пластина по п.1, отличающаяся тем, что первая и вторая вспомогательные боковые поверхности выполнены идентичными.
5. Режущая пластина по п.1, отличающаяся тем, что она имеет четыре боковые поверхности.
6. Режущая пластина по п.5, отличающаяся тем, что каждая из четырех боковых поверхностей выполнена с выборкой.
7. Режущая пластина по п.1, отличающаяся тем, что боковые поверхности в своем множестве выполнены идентичными.
8. Режущая пластина по п.1, отличающаяся тем, что первая и вторая вспомогательные боковые поверхности выполнены шлифованными.
9. Режущий инструмент, имеющий гнездо с установленной в нем режущей пластиной по п.1, в котором гнездо ограничено базовой стенкой, задней и боковой стенками, имеющими соответственно заднюю и боковую контактные кромки, одна из задней или боковой контактных кромок взаимодействует с режущей пластиной по первой и второй опорным точкам, расположенным соответственно на первой и второй боковых кромках выборки на, по крайней мере, одной боковой поверхности режущей пластины.
10. Режущий инструмент по п.9, в котором режущая пластина имеет четыре боковые поверхности.
11. Режущий инструмент по п.10, в котором на каждой из четырех боковых поверхностей режущей пластины выполнена выборка, при этом задняя контактная кромка взаимодействует с режущей пластиной по первой и второй опорным точкам, расположенным соответственно на первой и второй боковых кромках одной боковой поверхности, а боковая контактная кромка взаимодействует с режущей пластиной по третьей опорной точке, расположенной на первой боковой кромке смежной боковой поверхности.
12. Режущий инструмент по п.9, в котором боковые поверхности режущей пластины в своем множестве выполнены идентичными.
13. Режущий инструмент по п.9, в котором в режущей пластине каждая из первой и второй вспомогательных боковых поверхностей имеют часть, ограничивающую верхнюю кромку выборки.
14. Режущий инструмент по п.9, в котором в режущей пластине первая и вторая вспомогательные боковые поверхности наклонены наружу от нижней поверхности в направлении к верхней поверхности.
15. Режущий инструмент по п.9, в котором в режущей пластине первая и вторая вспомогательные боковые поверхности выполнены шлифованными.
