Держатель инструмента, имеющий гнездо для приёма вставки с поверхностями для снятия напряжений

Группа изобретений относится к обработке материалов резанием и может быть использована при обработке вращающимся режущим инструментом. Держатель инструмента содержит корпус по меньшей мере с одним гнездом для приема по меньшей мере одной режущей вставки. По меньшей мере один карман имеет опорную поверхность и упорную поверхность, поперечную опорной поверхности, и первую поверхность для снятия напряжения, расположенную между опорной поверхностью и упорной поверхностью. Первая поверхность для снятия напряжения проходит вдоль первой оси по направлению к первой периферийной поверхности кармана. Вторая поверхность для снятия напряжения образована между первой поверхностью для снятия напряжения и первой периферийной поверхностью кармана. Вторая поверхность для снятия напряжения имеет выпуклую форму на виде в разрезе, выполненном во второй плоскости, содержащей первую ось. Выпуклая форма может иметь радиус больше 0,3 мм. Способ изготовления держателя включает выполнение второй поверхности для снятия напряжения посредством неабразивной обработки. Уменьшается напряжение в гнездах для приема вставки во время операций механической обработки. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 16 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретения относится к держателям инструмента, имеющим гнезда для приема вставки, для использования в процессах резки металла в целом, и для операций обработки вращающимся режущим инструментом в частности.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В области режущих инструментов, используемых в операциях обработки вращающимся режущим инструментом, существует много примеров держателей инструмента, имеющих гнезда для приема вставки с поверхностями для снятия напряжений. Поверхности для снятия напряжений обычно расположены между опорной поверхностью и упорной поверхностью гнезда для приема вставки для уменьшения растягивающих и сдавливающих напряжений, действующих на держатель инструмента, посредством закрепленной с возможностью удаления режущей вставки во время операций механической обработки.

В качестве примеров известных из уровня техники держателей инструмента, имеющих гнезда для приема вставки с поверхностями для снятия напряжений, можно сделать ссылку на ФИГ. 8-10 из US 6,929,427 и на ФИГ. 1 и 7 из US 8,506,208.

Исследование методом конечных элементов растягивающих напряжений, действующих на гнезда для приема вставки, имеющие поверхности для снятия напряжений, показывает, что пиковые значения напряжений возникают на углу, образованном пересечением поверхностей для снятия напряжений и смежных периферийных поверхностей гнезда, или рядом с ним, и это также применимо к гнездам для приема вставки, содержащим поверхности, образованные на пересечении, имеющие форму выемки или вогнутую форму, если смотреть в разрезе.

На ФИГ. 1-3 показано гнездо 124 для приема вставки в соответствии с предшествующим уровнем техники, содержащий поверхность 134, образованную на пересечении между первой поверхностью 130 для снятия напряжения и смежной периферийной поверхностью 132 гнезда. Как показано на ФИГ. 4, поверхность 134, образованная на пересечении, которая по существу служит в качестве второй поверхности для снятия напряжения, имеет вогнутую форму, если смотреть в разрезе.

Кроме того, как показано на ФИГ. 4, в разрезе, поверхность 134, образованная на пересечении, проходит между первой конечной точкой 136 и второй конечной точкой 138. В своей первой конечной точке 136 поверхность 134, образованная на пересечении, образует первый разрыв со смежной первой поверхностью 130 для снятия напряжения, а в своей второй конечной точке 138 поверхность 134, образованная на пересечении, образует второй разрыв со смежной периферийной поверхностью 132 гнезда.

На ФИГ. 5 показана диаграмма исследования методом конечных элементов, показывающая растягивающие напряжения, действующие на гнездо 124 для приема вставки, вызванные закрепленной с возможностью удаления режущей вставки (не показана) во время режущих операций, с пиковым значением растягивающего напряжения, равным 37 кгс/мм² и возникающим непосредственно рядом с поверхностью 134, образованной на пересечении.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение усовершенствованного держателя инструмента, который уменьшает напряжения в гнездах для приема вставки во время операций механической обработки.

Также задачей настоящего изобретения является обеспечение усовершенствованного держателя инструмента, который может быть изготовлен эффективным образом.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с настоящим изобретением обеспечен держатель инструмента, содержащий корпус инструмента, имеющий по меньшей мере одно гнездо для приема по меньшей мере одной режущей вставки, при этом по меньшей мере одно гнездо содержит опорную поверхность и упорную поверхность, поперечную опорной поверхности, и

первую поверхность для снятия напряжения, расположенную между опорной поверхностью и упорной поверхностью и проходящую вдоль первой оси по направлению к периферийной поверхности гнезда,

причем вторая поверхность для снятия напряжения образована между первой поверхностью для снятия напряжения и периферийной поверхностью гнезда, и

вторая поверхность для снятия напряжения имеет выпуклую форму на виде в разрезе, выполненном в первой плоскости, содержащей первую ось.

Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением обеспечен способ изготовления держателя инструмента, описанного выше, в котором вторая поверхность для снятия напряжения образована посредством неабразивной обработки.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Для лучшего понимания изобретение будет далее описано, только в качестве примера, со ссылкой на сопутствующие чертежи, на которых штриховые линии представляет собой границы разреза местных видов элемента, и на которых:

на ФИГ. 1 показан вид в перспективе гнезда для приема вставки в соответствии с предшествующем уровнем техники;

на ФИГ. 2 показан подробный вид в перспективе части гнезда для приема вставки, показанного на ФИГ. 1;

на ФИГ. 3 показан вид спереди гнезда для приема вставки, показанного на ФИГ. 1;

на ФИГ. 4 показан подробный вид в разрезе гнезда для приема вставки, показанного на ФИГ. 3, выполненном по линии IV-IV;

на ФИГ. 5 показана диаграмма исследования методом конечных элементов гнезда для приема вставки, показанного на ФИГ. 1;

на ФИГ. 6 показан вид в перспективе держателя инструмента в соответствии с некоторыми вариантами реализации настоящего изобретения;

на ФИГ. 7 показан вид в перспективе гнезда для приема вставки держателя инструмента, показанного на ФИГ. 6;

на ФИГ. 8 показан подробный вид в перспективе части гнезда для приема вставки, показанного на ФИГ. 7;

на ФИГ. 9 показан вид спереди гнезда для приема вставки, показанного на ФИГ. 7;

на ФИГ. 10 показан вид сбоку гнезда для приема вставки, показанного на ФИГ. 7;

на ФИГ. 11 показан подробный вид в разрезе гнезда для приема вставки, показанного на ФИГ. 9, выполненном по линии XI-XI;

на ФИГ. 12 показан подробный вид в разрезе гнезда для приема вставки, показанного на ФИГ. 9, выполненном по линии XII-XII;

на ФИГ. 13 показана диаграмма исследования методом конечных элементов гнезда для приема вставки, показанного на ФИГ. 7;

на ФИГ. 14 показан подробный вид в разрезе гнезда для приема вставки, показанного на ФИГ. 10, выполненном по линии XIV-XIV;

на ФИГ. 15 показан подробный вид в разрезе гнезда для приема вставки, показанного на ФИГ. 9, выполненном по линии XV-XV; и

на ФИГ. 16 показан вид сбоку вращающегося режущего инструмента, используемого при изготовлении держателя инструмента по настоящему изобретению.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Как показано на ФИГ. 6, настоящее изобретение относится к держателю 20 инструмента, содержащему корпус 22 инструмента имеющий по меньшей мере одно гнездо 24 для приема по меньшей мере одной режущей вставки (не показана).

В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения корпус 22 инструмента может быть изготовлен из обработанной стали.

Также в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения по меньшей мере одна режущая вставка может быть закреплена с возможностью удаления в соответствующем ей гнезде 24.

Согласно настоящему изобретению, как показано на ФИГ. 7-10, по меньшей мере одно гнездо 24 имеет опорную поверхность 26 и упорную поверхность 28, поперечную опорной поверхности, первую поверхность 30 для снятия напряжения, расположенную между опорной поверхностью 26 и упорной поверхностью 28.

В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения первая поверхность 30 для снятия напряжения может пересекать опорную поверхность 26 и упорную поверхность 28.

В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения корпус 22 инструмента может иметь множество гнезд 24.

Как показано на ФИГ. 6, корпус 22 инструмента может иметь ось A_R вращения, а держатель 20 инструмента может быть использован в операциях обработки вращающимся режущим инструментом, например фрезеровании.

Согласно настоящему изобретению, как показано на ФИГ. 7-10, первая поверхность 30 для снятия напряжения проходит вдоль первой оси A1 по направлению к первой периферийной поверхности 32 гнезда. Вторая поверхность 34 для снятия напряжения образована между первой поверхностью 30 для снятия напряжения и первой периферийной поверхностью 32 гнезда. Вторая поверхность 34 для снятия напряжения может граничить с первой поверхностью 30 для снятия напряжения и первой периферийной поверхностью 32 гнезда.

В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения опорная поверхность 26 и упорная поверхность 28 могут пересекать первую периферийную поверхность 32 гнезда.

Также в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения упорная поверхность 28 может быть плоской, а первая ось A1 может быть параллельна упорной поверхности 28.

Как показано на ФИГ. 6 и 7, первая периферийная поверхность 32 гнезда может быть передней торцевой поверхностью 36 корпуса 22 инструмента.

В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения первая периферийная поверхность 32 гнезда может быть по существу плоской.

Также в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения первая периферийная поверхность 32 гнезда может быть перпендикулярной оси A_R вращения.

Как показано на ФИГ. 11, первая поверхность 30 для снятия напряжения может иметь вогнутую форму на виде в разрезе, выполненном в первой плоскости P1, перпендикулярной первой оси A1.

Как показано на ФИГ. 11, на виде в разрезе, выполненном в первой плоскости P1, первая поверхность 30 для снятия напряжения может иметь дугообразную форму, имеющую постоянный радиус R1 первой поверхности для снятия напряжения и угловой размер, превышающий 90 градусов.

В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения первая плоскость P1 может пересекать нижнюю опорную поверхность 26 и упорную поверхность 28.

Также в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения опорная поверхность 26 может пересекать вторую периферийную поверхность 38 гнезда.

Кроме того, в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения опорная поверхность 26 может быть плоской.

Как показано на ФИГ. 6, вторая периферийная поверхность 38 гнезда может быть цилиндрической внешней поверхностью 40 корпуса 22 инструмента.

Как показано на ФИГ. 12, в соответствии с настоящим изобретением вторая поверхность 34 для снятия напряжения имеет выпуклую форму на виде в разрезе, выполненном во второй плоскости P2, содержащей первую ось A1.

В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения, вторая поверхность 34 для снятия напряжения может быть не хонингованной, т.е. не образованной посредством хонингования кромки. Хонингование кромки представляет собой абразивную механическую обработку, при которой материал удаляют с кромки режущего инструмента для получения закругленной формы, имеющей радиус от 0,01 мм до 0,20 мм, например, вибрационный хонинг, хонингование в среде и хонингование щетками.

Также в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения, как показано на ФИГ. 10, опорная поверхность 26 может определять третью плоскость P3, а третья плоскость P3 может быть перпендикулярной второй плоскости P2.

На ФИГ. 13 показана подробная диаграмма исследования методом конечных элементов, показывающая растягивающие напряжения, действующие на гнездо 24 по настоящему изобретению, через соответствующую ему режущую вставку (не показана), во время режущих операций, с пиковым значением растягивающего напряжения, равным 23 кгс/мм², возникающим на второй поверхности 34 для снятия напряжения.

Пиковое значение растягивающего напряжения, равное 23 кгс/мм², возникающего на второй поверхности 34 для снятия напряжения по настоящему изобретению, как показано на ФИГ. 13, значительно ниже, чем пиковое значение растягивающего напряжения, равное 37 кгс/мм², возникающего непосредственно рядом с поверхностью 134, образованной на пересечении, известного из уровня техники гнезда 124 для приема вставки, показанного на ФИГ. 5.

Обеспечение второй поверхности 34 для снятия напряжения, имеющей выпуклую форму в разрезе, обеспечивает плавный переход со смежными поверхностями, а именно, с первой поверхностью 30 для снятия напряжения и с первой периферийной поверхностью 32 гнезда, преимущественно уменьшая пиковое значение растягивающего напряжения, действующего на гнездо 24.

Как показано на ФИГ. 14, в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения вторая поверхность 34 для снятия напряжения может иметь выпуклую форму на виде в разрезе, выполненном в четвертой плоскости P4, содержащей первую ось A1 и перпендикулярной второй плоскости P2.

Также в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения вторая поверхность 34 для снятия напряжения может иметь выпуклую форму на видах в разрезе (не показано), взятых вдоль ее пути между второй и четвертой плоскостями P2, P4.

Как показано на ФИГ. 15, на виде в разрезе, выполненном в пятой плоскости P5, перпендикулярной первой периферийной поверхности 32 гнезда, вторая поверхность 34 для снятия напряжения может иметь радиус R2 второй поверхности для снятия напряжения.

В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения радиус R2 второй поверхности для снятия напряжения может быть больше 0,3 мм.

Также в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения радиус R2 второй поверхности для снятия напряжения может быть равен радиусу R1 первой поверхности для снятия напряжения, или меньше него.

Кроме того, в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения пятая плоскость P5 может пересекать вторую плоскость P2 для образования острого первого угла α1 гнезда, имеющего значение меньшее или равное 60 градусам.

Настоящее изобретение также относится к способу изготовления держателя 20 инструмента, в котором вторая поверхность 34 для снятия напряжения может быть образована посредством неабразивной механической обработки и, вследствие чего, отличается от хонингования кромки.

В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения вторая поверхность 34 для снятия напряжения может быть обработана с использованием вращающегося режущего инструмента 42, например, фрезы.

Как показано на ФИГ. 16, вращающийся режущий инструмент 42 может иметь режущую кромку 44 вогнутой формы снаружи на его виде сбоку.

В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения вогнутая режущая кромка 44 вращающегося режущего инструмента 42 может иметь радиус больше 0,3 мм на его виде сбоку.

Как показано на ФИГ. 12, на виде в разрезе, выполненном во второй плоскости P2, первая поверхность 30 для снятия напряжения может касаться второй поверхности 34 для снятия напряжения в первой концевой точке N1 второй поверхности 34 для снятия напряжения.

Выполнение первой поверхности 30 для снятия напряжения так, чтобы она касалась второй поверхности 34 для снятия напряжения, обеспечивает плавный переход (например, без прерывистости) между указанными поверхностями и, таким образом, приводит к усовершенствованному уменьшению напряжения.

В других вариантах реализации настоящего изобретения (не показаны) вторая и пятая плоскости P2, P5 могут лежать в одной плоскости, а первая периферийная поверхность 32 гнезда может касаться второй поверхности 34 для снятия напряжения во второй концевой точке второй поверхности 34 для снятия напряжения.

Как показано на ФИГ. 11, на виде в разрезе, выполненном в первой плоскости P1, первая и вторая воображаемые прямые линии L1, L2, касающиеся первой и второй точек S1, S2 поверхности на опорной поверхности 26 и упорной поверхности 28, соответственно, пересекают друг друга с образованием второго угла α2 гнезда.

В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения второй угол α2 гнезда может иметь значение между 20 и 120 градусами.

Также в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения вогнутая часть 46 поверхности первой поверхности 30 для снятия напряжения может быть вырезана по отношению по меньшей мере к одному из:

первому направлению D1, параллельному первой воображаемой прямой линии L1, и

второму направлению D2, параллельному второй воображаемой прямой линии L2.

Как показано на ФИГ. 11, вогнутая часть 46 поверхности вырезана по отношению к первому направлению D1.

Следует понимать, что использование термина «вырезана» во всем описании и формуле изобретения относится к выемке или проходу, где прямая линия, проходящая в определенном направлении от заданной подповерхности выемки или прохода, пересекает другую подповерхность той же выемки или прохода.

Хотя настоящее изобретение описано с определенной степенью конкретности, следует понимать, что могут быть выполнены различные изменения и модификации без отклонения от сути или объема изобретения, заявленного ниже в формуле изобретения.

1. Держатель (20) инструмента, содержащий:

корпус (22), имеющий по меньшей мере одно гнездо (24) для приёма по меньшей мере одной режущей вставки, при этом указанное по меньшей мере одно гнездо (24) содержит опорную поверхность (26) и упорную поверхность (28), поперечную опорной поверхности,

первую поверхность (30) для снятия напряжения, расположенную между опорной поверхностью (26) и упорной поверхностью (28) и проходящую вдоль первой оси (A1) по направлению к первой периферийной поверхности (32) гнезда,

и вторую поверхность (34) для снятия напряжения, образованную между первой поверхностью (30) для снятия напряжения и первой периферийной поверхностью (32) гнезда,

причем вторая поверхность (34) для снятия напряжения имеет выпуклую форму на виде в разрезе, выполненном во второй плоскости (P2), содержащей первую ось (A1),

при этом на виде в разрезе, выполненном в первой плоскости (P1), перпендикулярной первой оси (A1),

первая поверхность (30) для снятия напряжения имеет вогнутую форму,

первая и вторая воображаемые прямые линии (L1, L2), касающиеся первой и второй точек (S1, S2) поверхности на опорной поверхности (26) и упорной поверхности (28), соответственно, пересекают друг друга с образованием второго угла (α2) гнезда, и

второй угол (α2) гнезда имеет значение между 20° и 120°.

2. Держатель (20) инструмента по п. 1, в котором:

на виде в разрезе, выполненном в пятой плоскости (P5), перпендикулярной первой периферийной поверхности (32) гнезда, вторая поверхность (34) для снятия напряжения имеет радиус (R2) второй поверхности для снятия напряжения, и

радиус (R2) второй поверхности для снятия напряжения больше 0,3 мм.

3. Держатель (20) инструмента по п. 1, в котором:

вторая поверхность (34) для снятия напряжения не хонингована.

4. Держатель (20) инструмента по п. 1, в котором:

первая поверхность (30) для снятия напряжения пересекает опорную поверхность (26) и упорную поверхность (28).

5. Держатель (20) инструмента по п. 1, в котором:

корпус (22) инструмента имеет ось вращения (A_R), а

первая периферийная поверхность (32) гнезда является по существу плоской и перпендикулярна оси (A_R) вращения.

6. Держатель (20) инструмента по п. 1, в котором:

опорная поверхность (26) и упорная поверхность (28) пересекают первую периферийную поверхность (32) гнезда.

7. Держатель (20) инструмента по п. 1, в котором:

упорная поверхность (28) является плоской, а

первая ось (A1) параллельна упорной поверхности (28).

8. Держатель (20) инструмента по п. 1, в котором:

на виде в разрезе, выполненном во второй плоскости (P2), первая поверхность (30) для снятия напряжения касается второй поверхности (34) для снятия напряжения в первой концевой точке (N1) второй поверхности (34) для снятия напряжения.

9. Держатель (20) инструмента по п. 1, в котором:

вторая поверхность (34) для снятия напряжения имеет выпуклую форму на виде в разрезе, выполненном в четвёртой плоскости (P4), содержащей первую ось (A1) и перпендикулярной второй плоскости (P2).

10. Держатель (20) инструмента по п. 1, в котором:

опорная поверхность (26) определяет третью плоскость (P3), а

третья плоскость (P3) перпендикулярна второй плоскости (P2).

11. Держатель (20) инструмента по п. 1, в котором:

первая плоскость (P1) пересекает опорную поверхность (26) и упорную поверхность (28).

12. Держатель (20) инструмента по п. 1, в котором:

на виде в разрезе, выполненном в первой плоскости (P1), первая поверхность (30) для снятия напряжения имеет дугообразную форму, имеющую постоянный радиус (R1) первой поверхности для снятия напряжения и угловой размер, превышающий 90°.

13. Держатель (20) инструмента по п. 12, в котором:

на виде в разрезе, выполненном в пятой плоскости (P5), перпендикулярной первой периферийной поверхности (32) гнезда, вторая поверхность (34) для снятия напряжения имеет радиус (R2) второй поверхности для снятия напряжения, и

радиус (R2) второй поверхности для снятия напряжения равен или меньше радиуса (R1) первой поверхности для снятия напряжения.

14. Держатель (20) инструмента по п. 1, в котором: вогнутая часть (46) поверхности первой поверхности (30) для снятия напряжения вырезана по отношению по меньшей мере к одному из:

первого направления (D1), параллельного первой воображаемой прямой линии (L1), и

второго направления (D2), параллельного второй воображаемой прямой линии (L2).

15. Способ изготовления держателя (20) инструмента, содержащего:

корпус (22), имеющий по меньшей мере одно гнездо (24) для приёма по меньшей мере одной режущей вставки, при этом указанное по меньшей мере одно гнездо (24) содержит опорную поверхность (26) и упорную поверхность (28), поперечную опорной поверхности, и

первую поверхность (30) для снятия напряжения, расположенную между опорной поверхностью (26) и упорной поверхностью (28) и проходящую вдоль первой оси (A1) по направлению к первой периферийной поверхности (32) гнезда,

вторую поверхность (34) для снятия напряжения, образованную между первой поверхностью (30) для снятия напряжения и первой периферийной поверхностью (32) гнезда,

причем вторая поверхность (34) для снятия напряжения имеет выпуклую форму на виде в разрезе, выполненном во второй плоскости (P2), содержащей первую ось (A1),

при этом способ включает:

обработку второй поверхности (34) для снятия напряжения с использованием вращающегося режущего инструмента (42), имеющего режущую кромку (44) вогнутой наружу формы на его виде сбоку.

16. Способ по п. 15, в котором:

вращающийся режущий инструмент (42) имеет режущую кромку (44) вогнутой наружу формы с радиусом, превышающим 0,3 мм, на его виде сбоку.