Режущая пластина с восемью режущими кромками и державка для нее - RU2434719C2

Чертежи

Описание

Изобретение относится к поворотной режущей пластине с восемью режущими кромками, содержащей две противолежащие, по существу квадратные базовые поверхности, которые повернуты относительно друг друга вокруг проходящей перпендикулярно им центральной оси, а также четыре идентичные торцевые поверхности. Кроме того, изобретение относится к державке для такой режущей пластины.

Из описания к патенту DE-AS 1232436 известен режущий элемент из твердого инструментального материала, который сформирован из двух половин режущего элемента, выполненных в виде усеченной пирамиды, которые повернуты относительно друг друга с образованием четырех идентичных противолежащих торцевых поверхностей. Торцевые поверхности образуют с обеими базовыми поверхностями в общей сложности восемь режущих кромок, которые проходят по всей длине торцевых или базовых поверхностей. Центральное отверстие, проходящее ортогонально к базовым поверхностям половин режущего элемента и, следовательно, перпендикулярно центральной оси, предназначено для установки винта, при помощи которого режущая вставка закрепляется в выемке державки. Четыре идентичные торцевые поверхности имеют плоские передние грани, относящиеся к соответствующим режущим кромкам и смежные с ними, которые проходят поперек центральной оси вдоль всей режущей кромки и вдоль центральной оси до центра торцевой поверхности, в котором обе половины режущего элемента граничат друг с другом.

В случае использования тангенциальных режущих пластин применительно, например, к токарному резцу их восемь режущих кромок могут последовательно использоваться для обработки детали путем вращения и поворота режущей пластины в державке.

Задачей изобретения является разработка улучшенной конструкции режущей вставки или пластины упомянутого выше типа с восемью режущими кромками. Кроме того, в задачу изобретения входит создание оптимальной по конструкции державки, предназначенной для установки такого рода режущей пластины.

Поставленная задача решена за счет отличительных признаков, приведенных в п.1 формулы изобретения. Признаки предпочтительных форм и различных вариантов выполнения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Поворотная режущая пластина согласно изобретению с восемью режущими кромками на каждой торцевой поверхности имеет по две стружкоотводные канавки. Эти стружкоотводные канавки проходят вдоль соответствующей им главной режущей кромки между вершиной, в которой главная режущая кромка переходит во вспомогательную режущую кромку, до заднего конца стружкоотводной канавки. При этом главная режущая кромка и соответствующая ей стружкоотводная канавка проходят лишь по части длины торцевой поверхности. За счет этого стружкоотводная канавка заканчивается в пределах этой торцевой поверхности на соответствующем конце стружкоотводной канавки.

Обе стружкоотводные канавки предпочтительно пересекаются, по меньшей мере частично, в пределах каждой торцевой поверхности. При этом стружкоотводные канавки, так же как и вспомогательные режущие кромки, главные режущие кромки и соединяющие их угловые кромки, которые предпочтительно, выполнены в форме окружности или дуги, расположены по диагонали напротив друг друга. Таким образом, каждая стружкоотводная канавка и соответствующая ей главная режущая кромка, а также соответствующая этой режущей кромке вспомогательная режущая кромка, проходящая по существу поперек главной режущей кромки, всегда расположены в области одного из режущих элементов или одной из половин режущей кромки, базовые поверхности которых, расположенные на расстоянии, соответствующем ширине торцевой поверхности, повернуты относительно друг друга. Таким же образом в пределах одной и той же торцевой поверхности на противолежащей стороне другой половины режущего элемента расположены другие режущие кромки (главная и вспомогательная режущие кромки) вместе с соответствующей им стружкоотводной канавкой.

Между обеими стружкоотводными канавками соответствующей торцевой поверхности сформирован гребень канавки, который приподнят относительно дна обеих стружкоотводных канавок. При этом зона или участок гребня канавки, проходящие между обращенными друг к другу задними гранями обеих стружкоотводных канавок, имеет меньшую ширину по сравнению с зоной или участком гребня канавки, который проходит за концы смежных стружкоотводных канавок. Другими словами: гребень канавки расширяется, начиная от соответствующего конца стружкоотводной канавки по направлению к базовой поверхности, обращенной к соответствующей стружкоотводной канавке.

Согласно предпочтительной форме выполнения изобретения эта расширенная зона гребня канавки проходит до вспомогательной режущей кромки соответствующей смежной торцевой поверхности одной и той же половины режущего элемента. В этом месте расширенный гребень канавки формирует вспомогательную заднюю поверхность для вспомогательной режущей кромки соответствующей смежной торцевой поверхности. Таким образом, эти вспомогательные задние поверхности, сформированные соответствующим гребнем канавки, расположены по диагонали напротив друг друга в пределах этой торцевой поверхности.

Согласно предпочтительному варианту выполнения гребень канавки, сформированный между стружкоотводными канавками и проходящий симметрично по торцевой поверхности через их концы, повернут, по меньшей мере, относительно оси или наклонен, в результате чего он проходит по косой линии. При этом осью вращения является центральная ось и/или перпендикулярная ей ось режущего элемента, которая проходит перпендикулярно центральной оси и расположена перпендикулярно соответствующей торцевой поверхности. В декартовой системе координат, в которой центральная ось расположена по оси y, а проходящая перпендикулярно данной торцевой поверхности ось расположена по оси z, гребень канавки наклонен к центру данной торцевой поверхности относительно оси, проходящей по оси х и перпендикулярной обеим торцевым поверхностям, смежным с данной торцевой поверхностью.

Предпочтительно, чтобы гребень канавки также был наклонен относительно центральной оси (оси у) к центру торцевой поверхности. За счет этого гребень канавки этой торцевой поверхности, по существу имеющий форму воронки, имеет самую нижнюю точку на центральном участке этой торцевой поверхности, то есть в ее центре.

Согласно приемлемому варианту выполнения, в частности этому варианту выполнения режущей пластины, посредством соответствующего конца стружкоотводной канавки формируется участок поверхности, который является выпуклым относительно дна канавки и плоским относительно данной торцевой поверхности, то есть который не наклонен к центру торцевой поверхности, и, следовательно, является относительно ровным. В данном варианте выполнения соответствующая стружкоотводная канавка имеет предпочтительно вершину канавки, расположенную по диагонали напротив соответствующей угловой кромки, посредством которой эта стружкоотводная канавка граничит как с плоским участком поверхности, так и со сравнительно узкой зоной или участком центрального гребня канавки.

В принципе каждая стружкоотводная канавка имеет сравнительно длинную заднюю грань канавки, которая проходит до главной режущей кромки, относящейся к данной стружкоотводной канавке. Следующий, сравнительно узкий, участок задней грани канавки этой же стружкоотводной канавки проходит до вспомогательной режущей кромки, соединенной через угловую кромку с этой гласной режущей кромкой. При этом в предпочтительной форме выполнения эта или каждая из этих задних граней канавки выгибается к центральной оси (по вогнутой линии) с образованием утопленной главной режущей кромки или утопленной вспомогательной режущей кромки. В результате этого главная режущая кромка и/или вспомогательная режущая кромка в области грани между данной торцевой поверхности и соответствующей ей базовой поверхностью или торцевой поверхностью, смежной с данной торцевой поверхностью, утапливаются в направлении центральной оси. Вследствие этого соответствующая угловая кромка имеет переходную зону, которая возвышается над входящей главной режущей кромкой и примыкающей к ней и также утопленной вспомогательной режущей кромкой.

Вспомогательные режущие кромки примыкающих друг к другу торцевых поверхностей частично накладываются друг на друга в средней зоне между обеими, смежными друг другу, половинами режущей пластины, но дальше проходят на некотором расстоянии друг от друга. В этой средней зоне концы вспомогательных режущих кромок, проходящих рядом друг с другом на некотором расстоянии, образуют поверхность смещения на каждой из этих двух смежных друг с другом торцевых поверхностей, при этом обе эти поверхности смещения расположены относительно друг друга под углом, предпочтительно под тупым или почти прямым углом.

Вращающаяся и поворотная режущая пластина с несколькими режущими кромками, в которой вспомогательные режущие кромки смежных друг с другом торцевых поверхностей на концевых участках расположены на расстоянии и проходят относительно друг друга с образованием поверхностей смещения, расположенных под углом друг к другу, уже является предметом изобретения. Таким образом, такое формирование вспомогательных режущих кромок такого рода режущей пластины представляет собой самостоятельное изобретение.

За счет наличия четырех идентичных торцевых поверхностей и двух смежных с ними идентичных базовых поверхностей режущая пластина согласно изобретению выполнена симметричной относительно угла 90°. В результате этого режущие кромки, выполненные в качестве главной режущей кромки и вспомогательной режущей кромки, или режущие кромки режущей пластины путем поворота режущей кромки в державке на 90° могут последовательно вводиться в работу, пока не будет выполнен оборот режущей пластины на 180°, после чего путем поворота на 90° в работу вводятся следующие четыре режущие кромки. При этом используемая, в частности, в качестве тангенциальной режущей кромки режущая пластина расположена в державке вершиной относительно продольной оси обрабатываемой детали.

Державка предпочтительной формы выполнения для такого рода вращающейся и поворотной режущей пластины с восемью режущими кромками или тангенциальной режущей пластины имеет выемку в виде гнезда для пластин с опорной поверхностью для опоры режущей пластины посредством ее базовой поверхности, а также два расположенных относительно друг друга под прямым углом контактных участка, на которые режущая пластина опирается своими торцевыми поверхностями. Эти контактные участки выполнены для опоры соответствующих торцевых поверхностей посредством их участков поверхности и/или гребней канавки, которые возвышаются над стружкоотводными канавками. При этом контактные участки имеют предпочтительно опорный участок, выполненный в виде оттиска ровного участка поверхности или гребня канавки торцевых поверхностей. За счет такой геометрии выемки державки, в частности токарного инструмента, в частности токарного резца, служащей гнездом для пластин, возникающие при обработке резанием высокие усилия передаются на державку, за счет чего исключается опасность разрушения гнезда для пластин.

Достигаемые за счет предлагаемого изобретения преимущества заключаются, в частности, в том, что при обработке резанием обрабатываемой детали посредством такой режущей пластины, за счет стружкоотводных канавок, выполненных и сформированных на торцевых поверхностях, обеспечивается оптимальное формирование стружки и формируется относительно большая стружколомная зона. Кроме того, за счет относительно мягкого резания с положительным продольным передним углом обеспечивается образование повышенного объема стружки, а благодаря тому, что главный угол в плане превышает 90°, обеспечивается высокая степень гибкости при обработке.

Режущая пластина согласно изобретению изготавливается предпочтительно методами прессования или литья под давлением. При этом отпадает необходимость последующего, обычно после процесса прессования, этапа обработки, включающего шлифование.

Ниже примеры исполнения предлагаемого изобретения более детально пояснены на примере чертежей.

Фиг.1 - общий вид режущей пластины с восемью режущими кромками, включающей повернутые относительно друг друга половины режущего элемента и стружкоотводные канавки, выполненные на идентичных торцевых поверхностях.

Фиг.2 - вид сбоку одной из базовых поверхностей режущей пластины согласно фиг.1.

Фиг.3 - вид на одну из торцевых поверхностей режущей пластины.

Фиг.4 - общий вид варианта выполнения режущей пластины с утопленными и выступающими главными режущими кромками.

Фиг.5 - вид режущей пластины согласно фиг.1 с ровными участками поверхности наклонного или повернутого гребня канавки.

Фиг.6 - общий вид державки для установки предлагаемой, согласно изобретению, режущей пластины.

Фиг.7 - вид сбоку державки с установленной режущей пластиной (тангенциальная режущая пластина).

Все аналогичные элементы на различных фигурах обозначены одними и теми же позициями.

Согласно фиг.1-5 тангенциальная режущая пластина 1, именуемая в дальнейшем режущая пластина или тангенциальная режущая пластина, содержит две противолежащие идентичные и по существу квадратные базовые поверхности 2, а также четыре идентичные торцевые поверхности 3, из которых на фиг.1 показаны две смежные торцевые поверхности 3, а на фиг.3 - только одна торцевая поверхность 3. Режущая вставка 1 может быть также. Согласно представленной системе координат (х, y, z) центральная ось пластины, перпендикулярная базовой поверхности 2, или центральная ось A₁ проходят в направлении оси y. Перпендикулярная им ось А₂ проходит в направлении оси z и расположена перпендикулярно двум, противолежащим друг другу, торцевым поверхностям 3. Ось А₃, которая перпендикулярна как центральной оси A₁, так и этой оси А₂, проходит перпендикулярно обеим противолежащим друг другу торцевым поверхностям 3 в направлении оси х. В плоскости, заключенной между осями А₂ и А₃, перпендикулярными торцевым поверхностям 3, расположена средняя плоскость режущей пластины 1, при этом обе базовые поверхности 2 вдоль центральной оси A₁ расположены на одинаковом расстоянии от средней плоскости.

Как отчетливо видно на фиг.2, обе базовые поверхности 2 режущей пластины 1 повернуты относительно друг друга вокруг центральной оси A₁. Угол поворота α обеих базовых поверхностей 2 должен составлять от 0° до 20°, в частности 10°±5°. Предпочтительно угол поворота лежит в пределах значений обычного или типичного заднего угла, составляющего 6°, и составляет предпочтительно 8°. Вследствие того что базовые поверхности 2 повернуты относительно друг друга примерно на 4° в направлении оси x, а также в направлении оси z, формируются две половины 1а и 1b режущего элемента режущей пластины 1, которые в средней плоскости (xz-плоскости), сформированной обеими осями А₂ и А₃, граничат друг с другом или переходят друг в друга.

Каждая из однотипных и идентичных торцевых поверхностей 3 образует с каждой базовой поверхностью 2 главную режущую кромку 4, которая проходит только по части длины соответствующей торцевой поверхности 3. Кроме того, каждая торцевая поверхность 3 содержит противолежащие друг другу скругленные или дугообразные угловые кромки 5. Соответствующая угловая кромка 5 (радиус вершины) формирует вспомогательную режущую кромку 6, которая прилегает к соответствующей главной режущей кромке 4 и проходит по торцевой поверхности 3, смежной данной торцевой поверхности 3. Каждой режущей кромке, сформированной из главной режущей кромки 4, угловой кромке 5 и вспомогательной режущей кромке 6 соответствует стружкоотводная канавка 7, утопленная в соответствующую торцевую поверхность 3, то есть выгнутая (вогнутая) в сторону центральной оси A₁. Таким образом, в пределах соответствующей торцевой поверхности 3 расположены по диагонали напротив друг друга две стружкоотводные канавки 7 - так же как и соответствующие главные режущие кромки 4, угловая кромка 5 и вспомогательные режущие кромки 6.

Каждая стружкоотводная канавка 7 имеет заднюю грань 7а канавки, прилегающую к соответствующей главной режущей кромке 4, то есть приподнятую относительно дна 7е канавки, заднюю грань 7b канавки, контактирующую с соответствующей вспомогательной режущей кромкой, заднюю грань 7с канавки, обращенную к другой стружкоотводной канавке 7 этой торцевой поверхности 3, а также конец 7d стружкоотводной канавки. Конец 7d стружкоотводной канавки расположен в пределах соответствующей торцевой поверхности 3 на расстоянии от ближайшей смежной торцевой поверхности 3. Этот конец 7d стружкоотводной канавки также сформирован задней гранью канавки, приподнятой относительно дна 7е канавки.

Между обеими стружкоотводными канавками 7 соответствующей торцевой поверхности 3 образован гребень или вершина 8 канавки. Этот гребень 8 канавки в области между предпочтительно пересекающимися стружкоотводными канавками 7 относительно узкий, а в области, противоположной концу 7d стружкоотводной канавки, относительно широкий. Другими словами: относительно центральной оси A₁ задняя грань 8 по своей протяженности вдоль оси в области, расположенной между двумя стружкоотводными канавками 1, уже чем в области между концами 7d стружкоотводных канавок и вспомогательной режущей кромкой 6 смежной торцевой поверхности 3, обращенной к концу 7d стружкоотводной канавки. В этом месте относительно широкий или расширенный гребень 8 канавки формирует, соответственно, вспомогательную заднюю поверхность 9 для вспомогательной режущей кромки 6 смежной торцевой поверхности 3.

Как явно следует из фиг.1, вспомогательные режущие кромки 6 обеих смежных друг с другом торцевых поверхностей 3 пересекаются, в плоскости соответствующей торцевой поверхности 3 или в зоне средней плоскости, заключенной между осями А₂ и А₃ (xz-плоскости), они расположены на расстоянии друг от друга. Обе вспомогательные режущие кромки 6 ни непосредственно, ни косвенно не переходят друг в друга, а проходят на расстоянии друг от друга с образованием поверхностей 10 смещения. Эти поверхности 10 смещения находятся в плоскости, соответствующей торцевой поверхности 3, и поэтому расположены относительно друг друга под прямым или тупым углом.

Центральное отверстие 11, которое проходит через режущую пластину 1 вдоль центральной оси A₁, предназначено для установки фиксирующего элемента (не показан), например винта или пальца, предназначенного для фиксации посредством зажима или заклинивания режущей пластины 1 в представленной на фиг.6 и 7 державке токарного инструмента.

Представленная на фиг.4 режущая пластина 1 отличается от режущей пластины 1 согласно фиг.1-3 тем, что соответствующая главная режущая кромка 4 и соответствующая вспомогательная режущая кромка 6 выполнены вогнутыми, то есть утоплены в направлении центральной оси A₁. За счет такой геометрии переходная зона между главной режущей кромкой 4 и режущей кромкой 6 является наивысшей точкой 12 режущей кромки в пределах угловой кромки 5. Таким образом, точка 12 режущей кромки и, следовательно, угловая кромка 5 относительно плоскости, заключенной между центральной осью A₁, с одной стороны, и осью А₂или А₃, с другой стороны, расположены дальше, чем таковые зоны режущей кромки утопленной или вогнутой главной режущей кромки 4 и/или вспомогательной режущей кромки 6, в которой режущая кромка расположена на наименьшем или минимальном расстоянии относительно центральной оси A₁.

Представленная на фиг.5 режущая пластина 1 соответствует режущей пластине 1 согласно фиг.1, при этом в отличие от представленной на последней фигуре режущей пластины 1 каждая торцевая поверхность 3 содержит два противолежащих друг другу по диагонали ровных участка 13 поверхности. Эти ровные участки 13 поверхности примыкают к соответствующему концу 7d стружкоотводной канавки 7, находящейся в одной и той же половине 1a, 1b режущего элемента. Таким образом, эти ровные участки 13 поверхности, симметричные относительно оси А₂ или относительно оси А₃, находятся между соответствующим смежным концом 7d соответствующей стружкоотводной канавки 7 и вспомогательной задней поверхностью 9 вспомогательной режущей кромки 6 торцевой поверхности 3, смежной данной половине 1а или 1b режущего элемента.

При выполнении режущей пластины 1 согласно фиг.1 и в случае формы выполнения согласно фиг.5 с ровным участком 13 поверхности гребень 8 канавки проходит предпочтительно наклонно или по косой линии относительно средней плоскости (xz-плоскости), а также относительно центра 14 поверхности соответствующей торцевой поверхности 3. Кроме того, гребень 8 канавки и сформированные им вспомогательные задние поверхности 9 наклонены, с одной стороны, относительно оси А₃, ас другой стороны, относительно центральной оси A₁. При этом соответствующий поворот или наклон постоянно направлен к центру 14 пластины или поверхности режущей пластины 1. В результате этого оба участка гребня 8 канавки, проходящие от центра поверхности или от центра 14 поверхности симметрично обеим противолежащим, граничащим торцевым поверхностям 3, наклонены или повернуты относительно друг друга с образованием по существу воронкообразной формы поверхности гребня 8 канавки.

На фиг.6 представлен общий вид держателя 15 для такого рода вращающейся и поворотной режущей пластины 1 с восемью режущими кромками. При этом державка 15 имеет выемку 16, которая выполняет роль гнезда для режущей пластины 1. На фиг.7 представлен вид сбоку торцевой поверхности 3, из которого видна выполненная в виде токарного резца державка 15 с установленной режущей пластиной 1.

Выемка 16 имеет опорную поверхность 17, к которой режущая пластина 1 прилегает своей базовой поверхностью 2. Резьбовое отверстие 18 в области этой опорной поверхности 17 предназначено для ввинчивания (не показанного) стопорного винта, который проходит через центральное отверстие 11 режущей пластины 1 и посредством которого режущая пластина 1 в смонтированном состоянии в выемке 16 прижимается к этой опорной поверхности 17. Кроме того, выемка 16 имеет два расположенных перпендикулярно друг другу контактных участка 19, предназначенных для опоры режущей пластины 1 посредством двух смежных торцевых поверхностей 3.

В области каждого из этих контактных участков 19 предусмотрен опорный участок 20, с которым контактирует соответствующая торцевая поверхность 3 только лишь в зоне соответствующего гребня 8 канавки на соответствующем контактном участке 19 выемки 16. Выполненные в форме дуги окружности участки 21 и 22 вершины выемки 16 образуют выполненные в державке 15 установочные участки, в которые входят главные режущие кромки 4, вспомогательные режущие кромки 6 или угловые кромки 5 режущей пластины 1, которые сформированы между торцевыми поверхностями 3, входящими в выемку 16, и базовой поверхностью 2, прилегающей к опорной поверхности 17.

Один или каждый контактный участок 19 посредством, например, пластинчатого (представлен штриховыми линиями) опорного элемента 23 может быть выполнен в качестве дополнительной опоры, которая вставляется в выемку 16 и фиксируется там. Такого рода, выполненный, предпочтительно из твердого материала, дополнительный опорный элемент 23 предназначен для использования при тяжелых условиях обработки резанием.

Как сравнительно отчетливо следует из фиг.7, режущая пластина 1 в державке 15 расположена ребром относительно продольной оси обрабатываемой детали (не показана), проходящей вдоль оси у. Находящиеся в рабочем положении главная режущая кромка 4 и вспомогательная режущая кромка 6, при таком расположении режущей пластины 1, вследствие отрицательного положения режущей пластины 1 в державке 15 и в результате того, что находящаяся в рабочем положении базовая поверхность 2 повернута относительно той базовой поверхности 2, которая прилегает к опорной поверхности 17 выемки 16, обусловливают образование отрицательного продольного переднего угла. Предпочтительно утопленная форма или геометрия вспомогательной режущей кромки 6 приводит, однако, в итоге к образованию положительного продольного переднего угла β.

Аналогичные соотношения имеют место также относительно осевого переднего угла, который при соответствующем положении режущей пластины 1, как показано на фиг.2, в соответствии с углом наклона или поворота α также приводит к образованию отрицательного переднего угла. Утопленная или опущенная форма исполнения или геометрия главной режущей кромки 4, согласно форме исполнения по фиг.4, однако, приводит в итоге к образованию положительного осевого переднего угла y. В такой форме исполнения режущей пластины 1 и при таком ее положении в державке 15 она функционирует как тангенциальная режущая пластина 1 как при положительном осевом переднем угле y, так и при положительном продольном переднем угле β. Увеличение функциональных вариантов использования вставленной в державку 15 тангенциальной режущей пластины 1 достигается за счет представленного на фиг.3 главного угла в плане σ, который превышает преимущественно 90°.

Стружкоотводные поверхности, выполненные в виде стружкоотводных канавок 7 и утопленные в виде желоба в соответствующую торцевую поверхность 3, то есть вогнутые относительно центральной оси A₁, обеспечивают в высокой степени надежный отвод стружки при обточке деталей. За счет задних граней канавки 8, также утопленных в торцевые поверхности 3 режущей пластины 1 с восемью режущими кромками, формируются благодаря симметричному формированию стружкоотводных канавок 7 как особо эффективно выступающие вспомогательные задние поверхности 9, так и особо оптимальные опорные места или опорные участки 20, которые обеспечивают надежную посадку пластинчатой режущей пластины 1 (режущей вставки) в державке 15.

Реферат

Режущая пластина выполнена поворотной и содержит две противолежащие, по существу квадратные, базовые поверхности, которые повернуты относительно друг друга вокруг проходящей перпендикулярно им центральной оси, а также четыре идентичные торцевые поверхности. Для повышения надежности установки режущей пластины в державке между каждой базовой поверхностью и каждой торцевой поверхностью сформирована главная режущая кромка, которая проходит лишь по части длины торцевой поверхности, причем каждая торцевая поверхность имеет две противолежащие по диагонали угловые кромки в форме дуги окружности, которые формируют вспомогательную режущую кромку, граничащую с соответствующей главной режущей кромкой, а также две утопленные в торцевую поверхность стружкоотводные канавки, которые проходят от соответствующей угловой кромки вдоль соответствующей главной режущей кромки до своего заднего конца. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 7 ил.

Формула