Режущая пластина с восемью режущими кромками и державка для нее - RU2434720C2

Чертежи

Описание

Изобретение относится к вращающейся и 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, при этом между каждой базовой поверхностью и каждой торцевой поверхностью установлена главная режущая кромка. 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 граничащие 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 вставок (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 для обеспечения надежной посадки режущих пластин в державке. 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.

Вращающаяся и поворотная режущая пластина согласно изобретению с восемью режущими кромками на каждой торцевой поверхности имеет опорную поверхность, размещенную между стружкоотводными канавками, которая симметрично проходит за концы граничащих стружкоотводных канавок в поперечном направлении относительно главных режущих кромок до соприкасания с последними.

В предпочтительной форме выполнения главные режущие кромки проходят лишь по части длины соответствующей торцевой поверхности. Так, в частности, соответствующая главная режущая кромка проходит между соответствующей ей угловой кромкой и скругленным участком кромки данной базовой поверхности. Угловые кромки, преимущественно, скруглены в форме дуги окружности. Скругленный участок кромки формирует, предпочтительно, по меньшей мере, часть или участок вспомогательной задней поверхности вспомогательной режущей кромки граничащей торцевой поверхности.

Опорная поверхность включает выполненный в форме окружности или овала поверхностный контур с утопленным по гиперболе, суженным средним участком поверхности. При этой форме выполнения опорная поверхность имеет форму топора. При этом стружкоотводные канавки сформированы между суженным средним участком поверхности и противолежащими по диагонали угловыми кромками (радиусами кромки).

Целесообразно, чтобы опорная поверхность проходила также в продольном направлении главных режущих кромок по всей торцевой поверхности. В случае предпочтительной для данного случая формы поверхности или геометрии, опорная поверхность имеет два клинообразных участка поверхности, которые симметричны, в частности вращательно-симметричны, относительно суженного среднего участка поверхности. Концы этих участков проходят, предпочтительно, до вспомогательных режущих кромок граничащих торцевых поверхностей. В этом варианте выполнения соответствующий клинообразный участок опорной поверхности, в частности, в сочетании со скругленным участком кромки, формирует всю или часть вспомогательной задней поверхности для вспомогательной режущей кромки граничащей торцевой поверхности.

Соответствующая стружкоотводная канавка имеет кромку, которая имеет соответствующим образом скругленную, в частности по дуге окружности, форму и расположена по диагонали напротив соответствующей угловой кромки. Посредством этой кромки стружкоотводная канавка граничит с опорной поверхностью. Стружкоотводные канавки проходят вдоль соответствующей главной режущей кромки между угловой кромкой, на которой главная режущая кромка переходит во вспомогательную режущую кромку, до заднего конца стружкоотводной канавки. Стружкоотводная канавка заканчивается в пределах данной торцевой поверхности на соответствующем конце стружкоотводной канавки. При этом стружкоотводные канавки, также как и вспомогательные режущие кромки, главные режущие кромки и соединяющие их угловые кромки, которые, предпочтительно, имеют форму дуги окружности, расположены по диагонали напротив друг друга. Таким образом, каждая стружкоотводная канавка и соответствующая ей главная режущая кромка, а также относящаяся к этой стружкоотводной канавке вспомогательная режущая кромка, проходящая поперек главной режущей кромки, постоянно находятся в зоне одной из половин режущего элемента или режущей пластины, базовые поверхности которых, расположенные относительно друг друга на расстоянии, равном ширине торцевой поверхности, повернуты относительно друг друга. В пределах этой же торцевой поверхности другие кромки (главная режущая кромка и вспомогательная режущая кромка), вместе с относящейся к ним стружкоотводной канавкой, расположены на противоположной стороне в другой половине режущего элемента.

Между обеими стружкоотводными канавками соответствующей торцевой поверхности опорная поверхность приподнята относительно дна обеих стружкоотводных канавок. Напротив соответствующего конца стружкоотводной канавки опорная поверхность проходит симметрично до противолежащих друг другу главных режущих кромок, в то время как в зоне между стружкоотводными канавками предусмотрен относительно узкий участок поверхности в форме суженного участка опорной поверхности.

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 главной режущей кромкой. При этом в предпочтительной форме исполнения 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 этой торцевой поверхностью и соответствующей ему базовой поверхностью или торцевой поверхностью, граничащим с этим 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, граничащими друг с другом, 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 на каждой из этих двух граничащих друг с другом торцевых поверхностей поверхность смещения, 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 граничащих друг с другом торцевых поверхностей на концевых участках расположены на расстоянии друг от друга, которые 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 граничащих с ними идентичных базовых поверхностей предлагаемая, согласно изобретению, режущая пластина выполнена симметричной под углом 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.

Резцережатель 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 по существу под прямым углом контактных участка, на которые режущая пластина опирается своими торцевыми поверхностями. Эти контактные участки выполнены для опоры соответствующих торцевых поверхностей посредством их опорных поверхностей. При этом контактные участки имеют опорный участок, выполненный, преимущественно, в виде оттиска ровной или плоской опорной поверхности идентичных 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 режущих пластин.

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 в особенной степени 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.

Предлагаемая, согласно изобретению, режущая пластина 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, на которых представлены:

Фиг.1 - общий вид режущей пластины с восемью режущими кромками, включающей повернутые относительно друг друга половины режущего элемента и опорные поверхности, предусмотренные на аналогичных торцевых поверхностях и в формуле гиперболы суженные в области центра поверхности;

Фиг.2 - общий вид варианта выполнения режущей пластины с дополнительными клинообразными участками опорных поверхностей;

Фиг.3 - общий вид формы выполнения режущей пластины согласно фиг.1 с утопленными или вогнутыми главными режущими и с утопленными и вогнутыми вспомогательными режущими кромками;

Фиг.4 - общий вид державки для установки предлагаемой режущей пластины;

Фиг.5 - вид сбоку державки с установленной режущей пластиной, выполненной в виде тангенциальной режущей пластины.

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

Согласно фиг.1-3 тангенциальная режущая пластина 1, именуемая в дальнейшем режущая пластина, содержит две противолежащие идентичные и по существу квадратные базовые поверхности 2, а также четыре идентичные торцевые поверхности 3, из которых на чертеже видны две граничащие друг с другом торцевые поверхности 3. 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.

Обе базовые поверхности 2 повернуты относительно друг друга вокруг центральной оси A₁, как это относительно отчетливо видно на фиг.5. 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, которые в средней плоскости (xz-плоскости), сформированной обеими осями A₂ 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. Она 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. Они формируют вспомогательную режущую кромку 6, которая прилегает к соответствующей главной режущей кромке 4 и проходит по торцевой поверхности 3, граничащей с данной торцевой поверхностью 3. Каждой режущей кромке, сформированной из главной режущей кромки 4, угловых кромок 5 и вспомогательной режущей кромки 6, соответствует стружкоотводная канавка 7. Она выполнена утопленной в соответствующую торцевую поверхность 3, то есть вогнутой в сторону центральной оси A₁. Таким образом, в пределах соответствующей торцевой поверхности 3 расположены по диагонали напротив друг друга две стружкоотводные канавки 7, именуемые в дальнейшем стружкоотводными канавками - так же как и соответствующие главные режущие кромки 4, угловые кромки 5 и вспомогательные режущие кромки 6.

Каждая стружкоотводная канавка 7 включает заднюю грань 7а канавки, прилегающую к соответствующей главной режущей кромке 4, то есть приподнятую относительно дна канавки 7е, заднюю грань 7b канавки, контактирующую с соответствующей вспомогательной режущей кромкой 6, 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 граничащей 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 сформирована опорная поверхность 8. Эта опорная поверхность 8, приподнятая относительно стружкоотводных канавок 7 или расположенная в одной плоскости, проходит симметрично за концы 7d граничащей стружкоотводной канавки 7 и поперек главных режущих кромок 4 до контакта с ними. Таким образом, главные режущие кромки 4 проходят от соответствующей угловой кромки 5 вдоль опорной поверхности 8 до скругленного участка кромки 9, предусмотренного между данной торцевой поверхностью 3 и базовой поверхностью 2, отнесенной к главной режущей кромке 4. Этот участок кромки по существу заканчивается на скругленной или дугообразной угловой кромке 5 соответствующей торцевой поверхности 3. В этом месте скругленный участок кромки 9 формирует, по меньшей мере, участок вспомогательной задней поверхности 6 граничащей торцевой поверхности 3.

В принципе, соответствующая опорная поверхность 8 имеет форму овала, круга или эллипса. Опорная поверхность 8 имеет в центре поверхности соответствующей торцевой поверхности 3 утопленный по гиперболе, суженный участок 8а поверхности. К этому суженному участку 8а поверхности примыкают расположенные вращательно-симметрично относительно соответствующей оси А₂, А₃ участки 8b поверхности. Таким образом, четыре идентичные опорные поверхности 8 четырех аналогичных или идентичных торцевых поверхностей 3 имеют форму топора. При такой форме или геометрии опорной поверхности 8 она скручена относительно осей A₂ и А₃, которые перпендикулярны противолежащим относительно друг друга торцевым поверхностям 3.

Непосредственно с центральным суженным участком 8а поверхности опорной поверхности 8 граничат стружкоотводные канавки 7. Таким образом, одна из соответствующих стружкоотводных канавок 7 имеет противолежащую по диагонали одной из угловых кромок 5, скругленную по окружности или дуге кромку канавки 7f, посредством которой эта стружкоотводная канавка 7 примыкает к опорной поверхности 8. Таким образом, соответствующая скругленная кромка канавки 7f формирует, по меньшей мере, часть конца 7d канавки. При таком варианте исполнения стружкоотводные канавки 7f проходят между главными или вспомогательными режущими кромками 4 или 6 и суженным средним участком поверхности 8а опорной поверхности 8, а также соответствующим участком или частью поверхности скругленного участка кромки 9, который формирует вспомогательную заднюю поверхность для вспомогательной режущей кромки 6 соответствующей граничащей торцевой поверхности 3.

Вспомогательные режущие кромки 6 граничащих друг с другом торцевых поверхностей 3 пересекаются в плоскостях соответствующих торцевых поверхностей 3, расположенных на расстоянии друг от друга. Таким образом, обе вспомогательные режущие кромки 6 не переходят друг в друга ни непосредственно, ни косвенно, а проходят на расстоянии друг от друга с образованием поверхностей 10 смещения. Эти поверхности 10 смещения находятся в плоскости соответствующей торцевой поверхности 3 и, следовательно, 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.4 и 5 державке токарного инструмента.

Представленная на фиг.2 режущая пластина 1 соответствует режущей пластине 1 согласно фиг.1, при этом в отличие от представленной на фиг.1 режущей пластины 1, опорная поверхность 8 содержит два противолежащих по диагонали клинообразных участка поверхности 12. Эти участки поверхности 12 примыкают к соответствующему концу 7d стружкоотводной канавки 7, расположенной в одной половине 1a, 1b режущего элемента. Эти симметричные оси А₂ или оси А₃, плоские участки поверхности 12 проходят от расширенной задней грани поверхности 12а с расположенными напротив вершинами поверхности 12b, обращенной к суженному участку поверхности 8а и примыкающей к нему, до соответствующей вспомогательной режущей кромки 6 граничащего в этой половине 1а или 1b режущей пластины торцевой поверхности 3 и в этом месте формируют вспомогательную заднюю поверхность или часть ее. При таком варианте исполнения стружкоотводные канавки 7 проходят между главными или вспомогательными режущими кромками 4 или 6 и суженным средним участком поверхности 8а опорной поверхности 8, а также ее клинообразным участком поверхности 12.

Представленная на фиг.3 режущая пластина 1 отличается от режущей пластины согласно фиг.1 тем, что соответствующая главная режущая кромка 4 и соответствующая вспомогательная режущая кромка 6 выполнены выпуклыми (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 режущей кромки 13 в пределах угловой кромки 5. Таким образом, точка режущей кромки 13 и, следовательно, угловая кромка 5 расположены дальше относительно плоскости, заключенной между центральной осью A₁, с одной стороны, и осью A₂ или А₃, с другой стороны, чем таковые зоны режущей кромки утопленной или выпуклой главной режущей кромки 4 и/или вспомогательной режущей кромки 6, в которой режущая кромка расположена на наименьшем или минимальном расстоянии относительно центральной оси A₁.

На фиг.4 представлен общий вид державки 14 для такого рода вращающейся и поворотной режущей пластины 1 с восемью режущими кромками. При этом державка 14 имеет выемку 15, которая выполняет роль гнезда для режущей пластины 1. На фиг.5 представлен вид сбоку торцевой поверхности 3, на котором виден выполненный в виде токарного резца державки 14 с установленной режущей пластиной 1.

Выемка 15 имеет опорную поверхность 16, к которой режущая пластина 1 прилегает своей базовой поверхностью 2. Резьбовое отверстие 17 в области этой опорной поверхности 16 предназначено для ввинчивания (не показан) стопорного винта, который проходит через центральное отверстие 11 режущей пластины 1 и посредством которого режущая пластина 1 в смонтированном состоянии в выемке 15 прижимается к этой опорной поверхности 16. Кроме того, выемка 15 имеет два расположенных перпендикулярно друг другу контактных участка 18, предназначенных для опоры режущей пластины 1 посредством двух граничащих друг с другом торцевых поверхностей 3.

В области каждого из этих контактных участков 18 предусмотрен опорный участок 19, с которым контактирует соответствующий торец 3 только лишь в зоне соответствующей опорной поверхности 8 на соответствующем контактном участке 18 выемки 15. Выполненные в форме дуги окружности участки 20 и 21 вершины выемки 15 образуют выполненные в державке 14 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 15, и базовой поверхностью 2, прилегающей к опорной поверхности 16.

Один или каждый контактный участок 18 посредством, например, пластинчатого опорного элемента 22 (представлен штриховыми линиями) может быть выполнен в качестве дополнительной опоры, которая вставляется в выемку 15 и фиксируется там. Такого рода выполненный, предпочтительно из твердого материала, дополнительный опорный элемент 22 предназначен для использования при тяжелых условиях обработки резанием.

Как сравнительно отчетливо следует из фиг.5, режущая пластина 1 в державке 14 расположена ребром относительно продольной оси обрабатываемой детали (не показана), проходящей вдоль оси y. 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 14 и в результате того, что находящаяся в рабочем положении базовая поверхность 2 повернута относительно той базовой поверхности 2, которая прилегает к опорной поверхности 16 выемки 15, обусловливают образование отрицательного продольного переднего угла. Утопленная форма или геометрия вспомогательной режущей кромки 6, согласно представленному на фиг.3 примеру исполнения, приводит, однако, в итоге к образованию положительного продольного переднего угла β.

Аналогичные соотношения имеют место также относительно поперечного переднего угла, который при соответствующем положении режущей пластины 1, как показано на фиг.1 и 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.3, приводит, однако, в итоге к образованию положительного поперечного переднего угла y. В такой форме исполнения режущей пластины 1 и при таком ее положении в державке 14, она функционирует как тангенциальная режущая пластина 1 как при положительном поперечном переднем угле y, так и при положительном продольном переднем угле β.

Стружкоотводные поверхности, выполненные в виде стружкоотводных канавок 7, и утопленные в виде желоба в соответствующий торец 3, то есть выпуклые относительно центральной оси A₁, обеспечивают в высокой степени надежный отвод стружки при обточке деталей. За счет симметричной опорной поверхности 8 обеспечивается формирование в особой степени оптимального опорного места или опорных участков 19 для надежной посадки пластинчатой режущей пластины 1 (режущей вставки) в державке 14.

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. При этом между каждой базовой поверхностью и каждой торцевой поверхностью сформирована главная режущая кромка. Для обеспечения надежности установки режущей пластины в державке каждая торцевая поверхность имеет две противолежащие по диагонали угловые кромки, которые формируют вспомогательную режущую кромку, граничащую с соответствующей главной режущей кромкой. Каждая торцевая поверхность содержит две стружкоотводные канавки, которые проходят от соответствующей угловой кромки вдоль соответствующей главной режущей кромки до своего заднего конца, а между стружкоотводными канавками (7) сформирована опорная поверхность, которая проходит симметрично за концы граничащей стружкоотводной канавки поперек главной режущей кромки до контакта с ней. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.

Формула