Режущая пластина и режущий инструмент
Индексируемая режущая пластина предназначена для использования в режущем инструменте для фрезерования, имеет две идентичные в основном ромбоидальные противолежащие торцовые поверхности, периферийную боковую поверхность, расположенную между ними перпендикулярно ее средней плоскости, и включает шесть составляющих боковых поверхностей, четыре в основном плоские главные и две диаметрально противолежащие радиусные угловые боковые поверхности. Каждая угловая боковая поверхность расположена между и плавно соединена с двумя главными боковыми поверхностями. На каждой торцовой поверхности расположены две первые и две вторые режущие кромки. При этом средняя плоскость параллельна каждому плоскому торцовому участку. Для обработки внутренних углов малого радиуса режущая пластина дополнительно включает две диаметрально противолежащие в основном плоские вспомогательные боковые поверхности, каждая из которых расположена между двух главных боковых поверхностей и выполнена со 180° поворотной симметрией вокруг каждой из первой, второй и третьей осей симметрии. Причем первая ось симметрии расположена перпендикулярно плоским торцовым участкам и совпадает с осью сквозного отверстия, вторая ось симметрии проходит через вспомогательные боковые поверхности, а третья ось симметрии проходит через угловые боковые поверхности. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 6 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Это изобретение относится к режущей пластине и режущему инструменту в основном для операций обработки металлов резанием и в частности для обработки небольших радиусов во внутренних углах, а также для операций обработки с подачей под углом к плоскости, перпендикулярной оси инструмента.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Такие режущие инструменты, в основном в виде концевых фрез и кольцевых фрез, используются в металлообработке при производстве штампов, пресс-форм и других деталей, имеющих сложные геометрические поверхности и протяженные уступы. В этих деталях часто требуется выполнить внутренние углы с малым радиусом, иногда меньше 0,5 мм. В основном сложные геометрические поверхности выполняются на металлических заготовках с использованием шаровых концевых фрез или концевых фрез с круглыми режущими пластинами. Однако в практике отсутствуют шаровые концевые фрезы, имеющие сменные режущие пластины, которые могли бы выполнить внутренние углы с радиусом порядка 0,5 мм. Также отсутствуют круглые режущие пластины, имеющие радиус порядка 0,5 мм.
При обработке протяженных поверхностей на заготовке наиболее экономичный подход заключается в использовании вначале режущих инструментов, имеющих режущие пластины с большими радиусами, чтобы выполнить на поверхности главные элементы большого масштаба, а затем - в использовании для обработки элементов поверхности малого масштаба инструментов, имеющих возможность обработки малых радиусов, последние инструменты в случае необходимости могут быть использованы для уменьшения радиусов внутренних углов.
Режущие пластины с возможностью обработки малых радиусов имеют обычно ромбоидальную форму с режущим углом, выполненным с требуемым малым радиусом. Пример такой режущей пластины и соответствующего режущего инструмента раскрыт в заявке ЕР 1157768 А1. Режущая пластина по этой заявке имеет позитивную геометрию и, следовательно, только два режущих угла.
В заявке Германии DE 2811086 А1 раскрыта индексируемая режущая пластина для фрезерных станков, имеющая тело в форме параллелепипеда с поперечным сечением в форме параллелограмма с двумя основаниями, расположенными напротив друг друга, с двумя кромочными поверхностями, расположенными между указанными основаниями и двумя боковыми поверхностями, расположенными друг напротив друга, за счет чего основания и боковые поверхности пересекаются друг с другом и образуют главные режущие кромки, причем основания (11, 12) и боковые поверхности пересекаются под углом менее 90° и образуют кромки (17, 18), часть которых образует вспомогательную режущую кромку, тогда как оставшаяся часть выполнена в форме выемки (21, 22), предназначенной для размещения зажимного элемента, для чего каждая выемка образована плоскими поверхностями(23, 24) и ограничена кромками, параллельными вспомогательной режущей кромке.
Задачей настоящего изобретения является создание режущей пластины, имеющей четыре режущих угла, способных обрабатывать резанием на заготовке радиусные внутренние углы малого радиуса. Задачей настоящего изобретения является также создание режущего инструмента такого, как концевая фреза, имеющего возможность установки такой режущей пластины.
Еще одной задачей настоящего изобретения является создание режущей пластины и режущего инструмента упомянутого выше типа, способного выполнять операции обработки резанием с подачей под углом к обрабатываемой поверхности.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Режущая пластина и режущий инструмент по настоящему изобретению предназначены для обработки резанием металлов и композиционных материалов. Как правило, режущая пластина изготавливается путем прессования и спекания карбидных порошков. Однако технология инжекционного прессования также может быть использована.
В соответствии с настоящим изобретением предложена индексируемая режущая пластина для использования в режущем инструменте для операций фрезерования, имеющая:
две идентичные в основном ромбоидальные противолежащие торцовые поверхности;
периферийную боковую поверхность, расположенную между двумя противолежащими торцовыми поверхностями перпендикулярно ее средней плоскости, и включает шесть составляющих боковых поверхностей, четыре из которых являются в основном плоскими главными боковыми поверхностями, две - являются диаметрально противолежащими радиусными угловыми боковыми поверхностями, каждая угловая боковая поверхность расположена между и плавно соединена с двумя главными боковыми поверхностями;
на каждой торцовой поверхности расположены две первые режущие кромки и две вторые режущие кромки, каждая первая режущая кромка образует отличный от нуля первый угол по отношению к средней плоскости, а каждая вторая режущая кромка образует отличный от нуля второй угол по отношению к средней плоскости, две первые режущие кромки, расположенные на данной торцовой поверхности, наклонены друг к другу и расположены в соответствующих главных боковых поверхностях, параллельных друг другу, а две вторые режущие кромки, расположенные на данной торцовой поверхности, наклонены друг к другу и расположены в соответствующих главных боковых поверхностях, параллельных друг другу;
каждая из двух угловых режущих кромок, расположенных на каждой торцовой поверхности, плавно соединена с одной первой режущей кромкой и с одной второй режущей кромкой и образует с ними непрерывный участок режущей кромки;
два противолежащих плоских торцовых участка, расположенных по одному на каждой торцовой поверхности, при этом средняя плоскость параллельна каждому плоскому торцовому участку;
расположенное между плоскими торцовыми участками сквозное отверстие, ось которого определяет осевое направление режущей пластины, причем плоские торцовые участки образуют крайние в осевом направлении выступающие участки режущей пластины.
Если необходимо, первый угол выполнен отличным от второго угла.
Также, если необходимо, первый угол выполнен равным второму углу.
Если необходимо, периферийная боковая поверхность дополнительно включает две диаметрально противолежащие в основном плоские вспомогательные боковые поверхности, каждая из которых расположена между двух главных боковых поверхностей.
В основном режущая пластина имеет 180° поворотную симметрию вокруг каждой из первой, второй и третьей осей симметрии, первая ось расположена перпендикулярно плоским торцовым участкам и совпадает с осью сквозного отверстия, вторая ось проходит через вспомогательные боковые поверхности, а третья ось проходит через угловые боковые поверхности.
Предпочтительно, каждая торцовая поверхность включает переднюю поверхность, соответствующую участку режущей кромки и проходящую от него внутрь к средней плоскости.
Предпочтительно также, передняя поверхность сопрягается по соединительной поверхности с уступом, наклонным вверх от нее в направлении от средней плоскости.
Предпочтительно также, уступ, расположенный на данной торцовой поверхности, проходит от соединительной поверхности к плоскому торцовому участку этой поверхности.
Также в соответствии с настоящим изобретением предложен режущий инструмент для фрезерных операций, имеющий ось вращения А и содержащий:
множество индексируемых режущих пластин в соответствии с настоящим изобретением, каждая из которых размещена в гнезде с рабочей первой режущей кромкой, расположенной под заданным осевым передним углом (γ).
Как правило, осевой передний угол (γ) выбран из диапазона от 0° до 5°.
Краткое описание чертежей
Для лучшего понимания, но только в качестве примера, изобретение будет описано с отсылками к приложенным чертежам, на которых:
на фиг.1 показан вид в перспективе на режущую пластину в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.2 показан вид сверху на режущую пластину, представленную на фиг.1;
на фиг.3 показан вид слева на режущую пластину, представленную на фиг.1;
на фиг.4 показан вид справа на режущую пластину, представленную на фиг.1;
на фиг.5А частично показано сечение режущей пластины, представленной на фиг.2, по линии VA-VA;
на фиг.5В частично показано сечение режущей пластины, представленной на фиг.2, по линии VB-VB;
на фиг.5С частично показано сечение режущей пластины, представленной на фиг.2, по линии VC-VC;
на фиг.5D частично показано сечение режущей пластины, представленной на фиг.2, по линии VD-VD;
на фиг.6 показан вид сбоку на режущий инструмент в соответствии с настоящим изобретением.
Детальное описание изобретения
Рассмотрим вначале фиг.1-4, показывающие индексируемую режущую пластину 10 в соответствии с настоящим изобретением. Режущая пластина 10 имеет две идентичные в основном ромбоидальные противолежащие торцовые поверхности 12 и расположенную между ними периферийную боковую поверхность 14. Каждая торцовая поверхность 12 ограничена периферийной кромкой 16, по которой она соединяется с периферийной боковой поверхностью 14. Каждая периферийная кромка 16 содержит два участка 18 с непрерывной режущей кромкой, разделенные двумя частями 20 с нережущими кромками. К каждому участку 18 с непрерывной режущей кромкой примыкает канавка 22, которая ограничивает в основном плоский торцовый участок 24 торцовой поверхности 12. Следовательно, режущая пластина 10 имеет два противолежащих плоских торцовых участка 24, которые расположены параллельно друг другу и средней плоскости М режущей пластины, расположенной посередине между плоскими торцовыми участками 24.
Периферийная боковая поверхность 14 расположена перпендикулярно к средней плоскости М и включает восемь составляющих боковых поверхностей, а именно: четыре в основном плоских главных боковых поверхности 26, две диаметрально противолежащие радиусные угловые поверхности 28 и две диаметрально противолежащие в основном плоские вспомогательные боковые поверхности 30. Каждая из вспомогательных боковых поверхностей 30 расположена между и соединяется с двумя главными боковыми поверхностями 26. Аналогично каждая угловая боковая поверхность 28 расположена между и соединяется с двумя главными боковыми поверхностями 26.
Каждый участок 18 режущих кромок включает первую режущую кромку 32, вторую режущую кромку 34 и угловую режущую кромку 36, по которой соединяются первая и вторая режущие кромки 32, 34. Каждая первая режущая кромка 32 проходит от сопряженной с ней угловой режущей кромки 36 к примыкающему участку нережущей кромки 20 с приближением к средней плоскости М. Первая режущая кромка 32 предпочтительно является прямой и наклонена под отличным от нуля первым углом θ1 по отношению к средней плоскости М. Аналогично каждая вторая режущая кромка 34 проходит от сопряженной с ней угловой режущей кромки 36 к примыкающему участку нережущей кромки 20 с приближением к средней плоскости М. Вторая режущая кромка предпочтительно является прямой и наклонена под отличным от нуля вторым углом θ2 по отношению к средней плоскости М. Первый и второй углы θ1, θ2 могут быть равны или не равны друг другу. Две первые режущие кромки 32, относящиеся к данной торцовой поверхности 12, наклонены друг к другу и расположены в соответствующих параллельных главных боковых поверхностях 26, а две вторые режущие кромки 34, относящиеся к данной торцовой поверхности 12, наклонены друг к другу и расположены в соответствующих параллельных главных боковых поверхностях 26. Плоские вспомогательные боковые поверхности 30 образуют пару противолежащих плоских углов на режущей пластине 10.
Каждая торцовая поверхность 12 включает переднюю поверхность 38, примыкающую к каждому участку 18 режущих кромок. Передняя поверхность 38 проходит от участка 18 режущих кромок внутрь к средней плоскости М до соединительной поверхности 40, по которой она сопрягается с уступом 42, наклоненным от соединительной поверхности 40 в направлении от средней плоскости М к плоскому участку 24. Как может быть видно на фиг.2 и 5A-5D, передняя поверхность 38, примыкающая к первой режущей кромке 32, имеет переменную длину (измеренную перпендикулярно к первой режущей кромке 32) вдоль режущей кромки. Она имеет первую длину L1 (в сечении VA-VA) вблизи примыкающей нережущей кромки 20 и вторую длину L2 (в сечении VВ-VВ) вблизи примыкающей угловой режущей кромки 36, причем вторая длина L2 больше, чем первая длина L1 и длина передней поверхности непрерывно изменяется между двумя этими значениями вдоль режущей кромки. С другой стороны передняя поверхность 38, примыкающая ко второй режущей кромке 34, имеет третью длину L3, которая приблизительно постоянна вдоль длины второй режущей кромки 34. Для лучшего понимания следует отметить, что линия, обозначающая на фиг.1 и 2 соединительную поверхность 40, является только иллюстративным элементом. Как следует из фиг.5A-5D, соединительная поверхность 40 представляет собой изогнутую поверхность ограниченной ширины, образующую часть канавки 22.
Режущая пластина 10 имеет 180° поворотную симметрию вокруг первой, второй и третьей осей симметрии R1, R2 и R3. Первая ось R1 расположена перпендикулярно плоским торцовым участкам 24, вторая ось R2 проходит через вспомогательные боковые поверхности 30, а третья ось R3 проходит через угловые боковые поверхности 28. Вторая и третья оси R2, R3 лежат в средней плоскости М, а первая ось R1 перпендикулярна ко второй и третьей осям R2, R3. В режущей пластине 10 выполнено сквозное отверстие 44, ось которого совпадает с первой осью поворотной симметрии R1. Сквозное отверстие 44 проходит между плоскими торцовыми участками 24 и определяет осевое направление режущей пластины. Следует отметить, что на видах слева и справа на режущую пластину 10 на фиг.3 и 4 она имеет наибольшую ширину в осевом направлении в той части, где плоские торцовые участки 24 расположены прямо напротив друг друга. Другими словами, плоские торцовые участки 24 образуют наиболее выступающие в осевом направлении участки режущей пластины 10. Как правило, радиус R угловой режущей кромки 36 выбран из диапазона от 0,2 до 6,35 мм.
Теперь обратим внимание на фиг.6, показывающую режущий инструмент 46 в соответствии с настоящим изобретением. Режущий инструмент 46 представляет собой концевую фрезу, имеющую возможность обработки резанием малых радиусов во внутренних углах заготовки 48 в соответствии с величиной радиуса R угловой режущей кромки 36. Режущий инструмент 46 имеет также возможность выполнения операций обработки с наклонной подачей посредством второй режущей кромки 34. Режущий инструмент 46 имеет ось вращения А и содержит корпус 50 с индексируемыми режущими пластинами 10 в соответствии с настоящим изобретением, размещенными в его гнездах 52. Каждая режущая пластина 10 имеет две рабочие режущие кромки, одну первую рабочую кромку 32' и одну вторую рабочую кромку 34', а также одну рабочую угловую режущую кромку 36'. Гнезда 52 спроектированы так, что первая рабочая кромка 32' расположена с осевым передним углом γ, как правило, близким к 0°, но в основном не более 5°. Поскольку рабочая первая режущая кромка 32' расположена под первым углом θ1 по отношению к средней плоскости М на режущей пластине 10, соответствующий задний угол α, как правило близкий к θ1, но в основном не меньший, чем θ1 - 5°, образуется между режущей пластиной 10 и частями поверхности заготовки 48, примыкающими к рабочей второй режущей кромке 34'.
Рабочая первая режущая кромка 32' может быть разделена на переднюю часть, примыкающую к рабочему режущему углу 36', заднюю часть, удаленную от режущего угла 36', и промежуточную часть между ними. В операциях обработки резанием, включающих получение на заготовке малых радиусов на внутренних углах таких, как изготовление штампов и пресс-форм, в обработке участвует в основном рабочий режущий угол 36'. Следует учитывать, что даже, если передняя часть рабочей первой кромки также принимает участие в обработке, канавка 22 должна быть по всей длине рабочей режущей кромки 32' от передней части к задней части, чтобы обеспечить зазор между торцовой поверхностью 12, примыкающей к задней части рабочей первой кромки 32', и заготовкой 48. Следует также учитывать, что, если вместо плоских вспомогательных боковых поверхностей 30 режущая пластина имела бы углы, выступающие за плоские вспомогательные боковые поверхности 30, тогда эта часть режущей пластины, выступающая за плоские вспомогательные боковые поверхности 30, соответствующие рабочей первой режущей кромке 32', неблагоприятно выступала бы за круг резания, определяемый рабочей первой режущей кромкой 32'. Это особенно важно при операциях обработки протяженных уступов, а также при подаче под углом вверх.
Хотя настоящее изобретение было описано с определенной степенью детализации, следует понимать, что различные изменения и модификации могут быть выполнены без отхода от существа и объема изобретения, изложенных в приведенной ниже формуле.
1. Индексируемая режущая пластина (10) для использования в режущем инструменте (44) для операций фрезерования, имеющая две идентичные в основном ромбоидальные противолежащие торцовые поверхности (12), периферийную боковую поверхность (14), расположенную между двумя противолежащими торцовыми поверхностями (12) перпендикулярно ее средней плоскости (М), и включающую шесть составляющих боковых поверхностей, четыре в основном плоские главные боковые поверхности (26) и две диаметрально противолежащие радиусные угловые боковые поверхности (28), причем каждая угловая боковая поверхность (28) расположена между и плавно соединена с двумя главными боковыми поверхностями (26), на каждой торцовой поверхности (12) расположены две первые режущие кромки (32) и две вторые режущие кромки (34), каждая первая режущая кромка (32) образует отличный от нуля первый угол по отношению к средней плоскости (М), а каждая вторая режущая кромка (34) образует отличный от нуля второй угол по отношению к средней плоскости (М), две первые режущие кромки (32), расположенные на данной торцовой поверхности (12), наклонены друг к другу и расположены в соответствующих главных боковых поверхностях (26), параллельных друг другу, а две вторые режущие кромки (34), расположенные на данной торцовой поверхности (12), наклонены друг к другу и расположены в соответствующих главных боковых поверхностях, параллельных друг другу (26), каждая из двух угловых режущих кромок (36), расположенных на каждой торцовой поверхности (12), плавно соединена с одной первой режущей кромкой (32) и с одной второй режущей кромкой (34) и образует с ними непрерывный участок режущей кромки (18), два противолежащих плоских торцовых участка (24), расположенных по одному на каждой торцовой поверхности (12), при этом средняя плоскость (М) параллельна каждому плоскому торцовому участку, расположенное между плоскими торцовыми участками (24) сквозное отверстие (44), ось которого определяет осевое направление режущей пластины, причем плоские торцовые участки (24) образуют крайние в осевом направлении выступающие участки режущей пластины (10), отличающаяся тем, что она дополнительно включает две диаметрально противолежащие в основном плоские вспомогательные боковые поверхности (30), каждая из которых расположена между двух главных боковых поверхностей (26) и выполнена со 180°-ной поворотной симметрией вокруг каждой из первой, второй и третьей осей симметрии (R1, R2, R3), причем первая ось симметрии (R1) расположена перпендикулярно плоским торцовым участкам (24) и совпадает с осью сквозного отверстия, вторая ось симметрии (R2) проходит через вспомогательные боковые поверхности (30), а третья ось симметрии (R3) проходит через угловые боковые поверхности (28).
2. Режущая пластина по п.1, отличающаяся тем, что первый угол выполнен отличным от второго угла.
3. Режущая пластина по п.1, отличающаяся тем, что каждая торцовая поверхность (12) включает переднюю поверхность (38), соответствующую каждому участку режущей кромки (18) и проходящую от него внутрь к средней плоскости (М).
4. Режущая пластина по п.3, отличающаяся тем, что передняя поверхность (38) сопряжена по соединительной поверхности (40) с уступом (42), наклонным вверх от нее в направлении от средней плоскости (М).
5. Режущая пластина по п.4, в которой уступ (42), расположенный на данной торцовой поверхности (12), проходит от соединительной поверхности (40) к плоскому торцовому участку (24) этой поверхности.
6. Режущий инструмент (44) для фрезерных операций, имеющий ось вращения (А) и содержащий множество индексируемых режущих пластин (10) в соответствии с п.1, каждая из которых размещена в гнезде с рабочей первой режущей кромкой (32'), расположенной под заданным осевым передним углом (γ).
7. Режущий инструмент по п.6, в котором осевой передний угол (γ) выбран из диапазона от 0° до 5°.
