Фреза и режущая пластина с задним выступом для нее - RU2560466C2

Чертежи

Показать все 9 чертежа(ей)

Описание

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[001] Объект настоящего изобретения относится фрезам, в которых режущая пластина с выступом удерживается в гнезде под режущую пластину фиксирующим винтом.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[002] Фрезы, например сферические концевые фрезы, очень часто должны противостоять большим осевым режущим силам, оставаясь в то же время прочно прикрепленными к резцедержателю. В подобных случаях важно, чтобы фиксирующий винт был защищен от режущих сил; в противном случае он может пластически изгибаться и даже ломаться.

[003] В патенте США 5951213 раскрыта фреза, которая имеет вал и скругленную концевую головку, которая имеет на головке два гнезда для пластин, которые являются диаметрально противоположными друг другу. Гнезда для пластин выполнены с возможностью приема ассиметричных режущих пластин, причем каждая имеет центральное сквозное отверстие. Режущие пластины являются идентичными и представляют собой пластинчатые элементы с по существу остроконечной, удлиненной листообразной или сливообразной формой выемок, образующие две концевые точки или кончика и имеющие каждый две непохожие режущие кромки. Когда одна режущая кромка изнашивается, пластина может быть индексирована (повернута) относительно своего сквозного отверстия и переустановлена в другое гнездо пластины для обеспечения другой режущей кромки для режущих работ.

[004] Однако имеются некоторые недостатки. Во-первых, максимальное количество пластин, которые можно прикрепить к режущему инструменту, ограничено двумя. Во-вторых, геометрия пластины такая, что контур режущей кромки пластины состоит из четверти окружности (то есть, где угол, образуемый в центре окружности, составляет 90°) и продолжающейся прямой линии. Это ограничивает маневренность режущего инструмента. В-третьих, когда режущим инструментом фрезеруют с по существу направленным вниз или вверх движением, ни одна из опорных поверхностей не перпендикулярна направлению фрезерования, избегая таким образом оптимального поглощения осевых сил.

[005] В патенте США 3466720 раскрыта реверсивная сменная режущая пластина для установки на соответствующей державке, имеющая симметрично расположенные равные верхнюю и нижнюю поверхности, расходящиеся впереди друг от друга.

[006] Однако для фиксации пластин и облегчения установки используются V-образные выемки, которые не служат цели поглощения каких-либо осевых сил. Во-вторых, режущая кромка подходит для обточки на токарном станке цилиндрической обрабатываемой детали и не подходит для какого-либо типа фрезерования.

[007] В патенте США 6270292 раскрыта режущая пластина для установки на державке режущего инструмента, содержащая переднюю режущую часть, имеющую рабочую переднюю поверхность, соединенную по меньшей мере с одной режущей кромкой, и заднюю установочную часть. Задняя установочная часть имеет верхнюю, нижнюю и боковые стенки, продолжающиеся от передней режущей части до задней опорной стенки задней установочной части, ориентированные по существу в одном направлении с указанной рабочей передней поверхностью.

[008] Несмотря на то, что геометрия пластины была оптимизирована таким образом, чтобы позволить ей иметь относительно длинные режущие кромки с задними установочными частями, имеющими по существу уменьшенные размеры, режущий инструмент не может быть использован для создания сферических отверстий. В дополнение, по меньшей мере шесть режущих пластин должны быть установлены в державке, что является трудоемким, когда пластины необходимо заменить.

[009] В заявке на патент США 2010/0124465 раскрыта режущая пластина, которая допускает установку внутри принимающего пластину гнезда сферической фрезы. Режущая пластина содержит первую по существу плоскую поверхность, вторую по существу плоскую поверхность, первую криволинейную боковую поверхность, вторую криволинейную боковую поверхность, первую пару режущих кромок, образованных на пересечении между первой по существу плоской поверхности и первой и второй криволинейных боковых поверхностей, и вторую пару режущих кромок, образованных на пересечении между второй по существу плоской поверхности и первой и второй криволинейных боковых поверхностей. Первая по существу плоская поверхность по существу параллельна второй по существу плоской поверхности. Режущая пластина является зеркально симметричной вокруг всех трех осей. Таким образом, например, когда один элемент заданной пары режущих кромок изнашивается, пластина может быть индексирована (повернута) относительно своего центрального сквозного отверстия, т.е. относительно своей z-оси для обеспечения другого элемента данной пары для фрезерования.

[0010] И снова имеются некоторые заметные недостатки. Во-первых, максимальное количество пластин, которые могут быть прикреплены к режущему инструменту, ограничено двумя. Во-вторых, геометрия пластины такая, что контур режущей кромки пластины состоит из четверти окружности (то есть, где угол, образуемый в центре окружности, составляет 90°). Это ограничивает маневренность режущего инструмента. В-третьих, когда режущим инструментом фрезеруют с по существу направленным вниз или вверх движением, ни одна из опорных поверхностей не перпендикулярна направлению фрезерования, избегая, таким образом, оптимального поглощения осевых сил.

[0011] Задачей настоящего изобретения является создание режущей пластины, которая существенно уменьшает или преодолевает упомянутые выше недостатки.

[0012] Также задачей настоящего изобретения является создание фрезерного инструмента для такой режущей пластины.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0013] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления объекта настоящего изобретения предложена режущая пластина, содержащая:

противоположные верхнюю и нижнюю поверхности и периферийную поверхность, продолжающуюся между ними и содержащую переднюю дугообразную поверхность и заднюю поверхность, причем передняя дугообразная поверхность пересекает верхнюю и нижнюю поверхности в двух кромках, при этом по меньшей мере одна из кромок представляет собой режущую кромку;

заднюю поверхность, содержащую центральную заднюю поверхность, две боковые опорные поверхности и две задние опорные поверхности, при этом центральная задняя поверхность расположена между двумя боковыми опорными поверхностями, которые продолжаются вперед от нее, причем каждая боковая опорная поверхность является смежной соответствующей задней опорной поверхности, при этом центральная задняя поверхность и две боковые опорные поверхности расположены на выступе режущей пластины, выступающем за задние опорные поверхности в направлении от центральной области передней дугообразной поверхности; и

сквозное отверстие пластины, проходящее между верхней и нижней поверхностями.

[0014] Согласно другим вариантам осуществления настоящего изобретения предложена державка для режущих пластин, имеющая продольную ось вращения, определяющую направление спереди назад, при этом передний конец державки для режущих пластин имеет множество идентичных гнезд под режущие пластины, каждое из которых содержит:

базовую поверхность;

боковую стенку, содержащую боковые контактные поверхности;

отверстие гнезда в базовой поверхности; и

гнездо в боковой стенке смежное базовой поверхности, при этом гнездо содержит нижнюю поверхность, заднюю поверхность и две боковые опорные поверхности, причем каждая боковая опорная поверхность гнезда продолжается от смежной боковой контактной поверхности, при этом:

гнездо выполнено так и такие имеет размеры, чтобы принимать часть режущей пластины, удерживаемой в каждом гнезде под режущую пластину только одной из двух боковых опорных поверхностей гнезда, примыкающих к стороне указанной части.

[0015] Согласно другим вариантам осуществления настоящего изобретения также предложена фреза, содержащая:

державку для режущих пластин; и

режущую пластину, закрепленную в каждом гнезде под режущую пластину державки для режущих пластин фиксирующим винтом, при этом:

фиксирующий винт расположен в сквозном отверстии пластины и установлен по резьбе в отверстии гнезда;

первая и вторая боковые контактные поверхности державки для режущих пластин упираются в первую и вторую задние опорные поверхности режущей пластины соответственно;

базовая поверхность державки для режущих пластин упирается в нижнюю поверхность режущей пластины;

а выступ расположен в гнезде, причем первая боковая опорная поверхность упирается в первую боковую опорную поверхность гнезда.

[0016] Согласно другим вариантам осуществления настоящего изобретения также предложена двухсторонняя режущая пластина, содержащая:

противоположные верхнюю и нижнюю поверхности и периферийную поверхность, продолжающуюся между ними и содержащую переднюю дугообразную поверхность и заднюю поверхность, причем передняя дугообразная поверхность пересекает верхнюю и нижнюю поверхности в двух кромках, при этом каждая из кромок представляет собой режущую кромку;

заднюю поверхность, содержащую центральную заднюю поверхность, две боковые опорные поверхности и две задние опорные поверхности, при этом центральная задняя поверхность расположена между двумя боковыми опорными поверхностями, которые продолжаются вперед от нее, причем каждая боковая опорная поверхность является смежной соответствующей задней опорной поверхности, центральная задняя поверхность и две боковые опорные поверхности расположены на выступе режущей пластины, причем выступ выступает за задние опорные поверхности в направлении от центральной области передней дугообразной поверхности; и

сквозное отверстие пластины, проходящее между верхней и нижней поверхностями; при этом:

режущая пластина имеет вращательную симметрию в 180° вокруг оси симметрии, которая проходит через центральную заднюю поверхность, сквозное отверстие пластины и переднюю дугообразную поверхность;

а режущая пластина выполнена неиндексируемой вокруг сквозного отверстия пластины.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0017] Для лучшего понимания настоящего изобретения и для того, чтобы показать, как оно может быть осуществлено на практике, будет сделана ссылка на сопровождающие чертежи, на которых:

Фиг. 1 представляет собой вид в перспективе фрезы в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 2 показывает фрезу по фиг. 1 с режущей пластиной, извлеченной из гнезда под режущую пластину;

Фиг. 3 представляет собой вид сверху режущей пластины в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 4 представляет собой вид спереди режущей пластины, показанной на фиг. 3;

Фиг. 5 представляет собой вид сбоку режущей пластины, показанной на фиг. 3;

Фиг. 6 представляет собой вид сверху режущей пластины в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 7 представляет собой вид спереди режущей пластины, показанной на фиг. 6;

Фиг. 8 представляет собой вид сбоку режущей пластины, показанной на фиг. 6;

Фиг. 9 представляет собой вид в перспективе сзади режущей пластины в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения; и

Фиг. 10 представляет собой вид сбоку державки для режущих пластин в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

[0018] Следует понимать, что для простоты и ясности иллюстрации элементы, изображенные на чертежах, не обязательно должны быть выполнены точно или в масштабе. Например, размеры некоторых элементов могут быть сильно увеличены относительно других элементов для ясности, или несколько физических элементов может быть включено в один функциональный блок или элемент. Кроме того, при рассмотрении соответствующие ссылочные позиции могут повторяться на чертежах для обозначения соответствующих или подобных элементов.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0019] В нижеприведенном описании будут описаны различные особенности настоящего изобретения. Для разъяснения приведены определенные конфигурации и детали, предназначенные для обеспечения полного понимания настоящего изобретения. Тем не менее, для специалиста в данной области техники также будет очевидно, что настоящее изобретение может быть реализовано на практике без отдельных деталей, представленных в данном описании. Кроме того, хорошо известные элементы могут быть опущены или упрощены, чтобы не затруднять понимание настоящего изобретения.

[0020] Со ссылкой на фиг. 1 и 2 показана фреза 20 в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. Фреза 20 выполнена в виде державки 22 для режущих пластин, имеющей множество идентичных фрезерных режущих пластин 24, закрепленных с возможностью снятия в соответствующем множестве идентичных гнезд 26 под режущие пластины. Фреза 20 имеет продольную ось R вращения, определяющую направление спереди назад, при этом гнезда 26 под режущие пластины и режущие пластины 24 расположены на переднем конце фрезы 20. Каждая режущая пластина 24 закреплена в соответствующем гнезде 26 под режущую пластину посредством фиксирующего винта 28, проходящего через сквозное отверстие 30 пластины в режущей пластине 24 и установленного по резьбе в отверстии 32 гнезда в базовой поверхности 34 гнезда 26 под режущую пластину. Державка 22 для режущих пластин может быть выполнена из первого материала, а режущая пластина 24 - из второго более твердого материала. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления фреза 20 может иметь от двух до четырех режущих пластин 24, закрепленных в соответствующих гнездах 26 под режущие пластины.

[0021] Как показано на фиг. 3, 4 и 5, режущая пластина 24 содержит верхнюю поверхность 36 и противоположную нижнюю поверхность 38, при этом сквозное отверстие 30 пластины имеет центральную ось C и проходит через верхнюю и нижнюю поверхности 36, 38. Между верхней поверхностью 36 и нижней поверхностью 38 продолжается периферийная поверхность 40. Периферийная поверхность 40 окружает всю режущую пластину 24. Периферийная поверхность 40 содержит переднюю дугообразную поверхность 42 и заднюю поверхность 44.

[0022] Задняя поверхность 44 является многосторонней и содержит центральную заднюю поверхность 46, две боковые опорные поверхности 48, 50, первую боковую опорную поверхность 48 и вторую боковую опорную поверхность 50, и две задние опорные поверхности 52, 54, первую заднюю опорную поверхность 52 и вторую заднюю опорную поверхность 54. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления две боковые опорные поверхности 48, 50 могут быть параллельны друг другу и перпендикулярны центральной задней поверхности 46. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления две задние опорные поверхности 52, 54 могут быть плоскими и лежать в одной плоскости. Центральная задняя поверхность 46 расположена между двумя боковыми опорными поверхностями 48, 50. В режущей пластине 24 две боковые опорные поверхности 48, 50 продолжаются вперед от центральной задней поверхности 46, которая расположена в поперечном направлении к ним. Каждая боковая опорная поверхность 48, 50 является смежной соответствующей задней опорной поверхности 52, 54. В режущей пластине 24 центральная задняя поверхность 46 и две боковые опорные поверхности 48, 50 расположены на выступе 56 режущей пластины 24. Как видно на чертежах, центральная задняя поверхность 46 расположена на обращенной назад стенке выступа 56, а две боковые опорные поверхности 48, 50 расположены на обращенных в боковом направлении наружу стенках выступа 56. Выступ 56 выступает за задние опорные поверхностей 52, 54 в направлении от центральной области передней дугообразной поверхности 42.

[0023] Режущая пластина 24, показанная на фиг. 3-5, представлена в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. В соответствии с первым вариантом осуществления режущая кромка 58 образована там, где передняя дугообразная поверхность 42 пересекает верхнюю поверхность 36. Дополнительно в соответствии с первым вариантом осуществления кромка 60, которая не является режущей кромкой, образована там, где передняя дугообразная поверхность 42 пересекает нижнюю поверхность 38, то есть режущая пластина 24 является «односторонней».

[0024] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления на виде сверху режущей пластины 24 режущая кромка 58 может находиться на круглой дуге, где угол α, образуемый в центре окружности, может составлять 120°.

[0025] Следует понимать, что с первым углом α, составляющим более 90°, в дополнение к осуществлению фрезерования с режущими силами, действующими в осевом направлении назад, фреза 20 допускает проведение фрезерования с режущими силами, действующими в осевом направлении вперед, и таким образом работать с повышенным диапазоном маневренности.

[0026] Как показано на фиг. 4 и 5, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения ширина передней дугообразной поверхности 42 между верхней и нижней поверхностями 36, 38 может быть меньше по бокам, чем в середине. Кроме того, как видно на фиг. 5, передняя дугообразная поверхность 42 может быть наклонена внутрь в направлении от верхней поверхности 36.

[0027] Как показано на фиг. 4 и 7, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения верхняя и нижняя поверхности 36, 38 могут быть по существу плоскими.

[0028] Как показано на фиг. 3, 6 и 9, с каждой стороны выступа 56 может быть предусмотрено снятие напряжения канавок 62, 64, расположенных между выступом 56 и задними опорными поверхностями 52, 54.

[0029] Со ссылкой на фиг. 6, 7 и 8 показана режущая пластина 24 в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения. В соответствии со вторым вариантом осуществления дополнительная режущая кромка 60 образована там, где передняя дугообразная поверхность 42 пересекает нижнюю поверхность 38. Режущие кромки 58, 60, образованные в верхней и нижней поверхностях 36, 38, являются идентичными, так что пластина является двухсторонней и может быть перевернута.

[0030] В соответствии со вторым вариантом осуществления режущая пластина 24 имеет вращательную симметрию на 180° вокруг оси B симметрии. Ось B симметрии проходит через центральную заднюю поверхность 46, центральную ось C сквозного отверстия 30, а также через переднюю дугообразную поверхность 42. Однако следует отметить, что режущая пластина 24 является неиндексируемой относительно своего сквозного отверстия 30, в отличие от пластины, раскрытой в упомянутом выше патенте США № 5951213 и заявке на патент США № 2010/0124465. В показанном варианте осуществления ось B симметрии перпендикулярна и делит пополам центральную заднюю поверхность 46.

[0031] Как видно на фиг. 2 и 10, каждое гнездо 26 под режущую пластину имеет боковую стенку 66, расположенную по существу вертикально от базовой поверхности 34. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления базовая поверхность 34 и боковая стенка 66 могут быть перпендикулярны друг другу. Гнездо 68 образовано в боковой стенке 66 смежно базовой поверхности 34. Гнездо 68 имеет нижнюю поверхность 70 гнезда, противоположную верхней поверхности 72 гнезда, заднюю поверхность 74 гнезда и две боковые опорные поверхности 76, 78 гнезда, первую боковую опорную поверхность 76 гнезда и вторую боковую опорную поверхность 78 гнезда. Две боковые опорные поверхности 76, 78 гнезда могут быть по существу параллельны друг другу и поперечны продольной оси (R) вращения. Задняя поверхность 74 гнезда и боковые опорные поверхности 76, 78 гнезда расположены между верхней и нижней поверхностями 72, 70 гнезда.

[0032] Каждая боковая опорная поверхность 76, 78 гнезда продолжается от смежной задней поверхности 74 гнезда к боковой стенке 66. Первая боковая опорная поверхность 76 гнезда обеспечивает главным образом осевую опору для режущей пластины 24 против режущих сил, действующих в осевом направлении назад. Вдоль боковой стенки 66 гнезда от смежных первой и второй боковых опорных поверхностей 76, 78 гнезда и от смежной базовой поверхности 34 гнезда под режущую пластину продолжаются первая и вторая боковые контактные поверхности 82, 80 соответственно. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления первая и вторая боковые контактные поверхности 82, 80 являются плоскими и лежат в одной плоскости, аналогично двум задним опорным поверхностям 52, 54, образованным на режущей пластине 24. Первая и вторая боковые контактные поверхности 82, 80 обеспечивают главным образом радиальную опору для режущей пластины 24.

[0033] В других вариантах осуществления настоящего изобретения (не показаны) гнездо 68 может не содержать верхнюю поверхность 72 гнезда.

[0034] Как видно на фиг. 2, каждое гнездо 26 под режущую пластину имеет две канавки 84, 86 на базовой поверхности 34, расположенные в направлении, перпендикулярном боковой стенке 66. Данные канавки 84, 86 являются следствием способа изготовления для создания гнезда 68.

[0035] Установка и опора режущей пластины 24 в гнезде 26 под режущую пластину будут описаны со ссылкой на фиг. 1, 2 и 10. Когда режущая пластина 24 расположена в гнезде 26 под режущую пластину державки 22 для режущих пластин, выступ 56 режущей пластины 24 расположен в гнезде 68 державки 22 для режущих пластин. Согласно некоторым вариантам осуществления предусмотрено четыре опорные области, в которых режущая пластина 24 и гнездо 26 под режущую пластину входят в зацепление друг с другом. Первая опорная область образована между нижней поверхностью 38 режущей пластины 24 и базовой поверхностью 34 державки 22 для режущих пластин. Вторая опорная область образована между первой задней опорной поверхностью 52 режущей пластины 24 и первой боковой контактной поверхностью 82 державки 22 для режущих пластин. Третья опорная область образована между второй задней опорной поверхностью 54 режущей пластины 24 и второй боковой контактной поверхностью 80 державки 22 для режущих пластин. Четвертая опорная область возникает, когда выступ 56 входит в зацепление с гнездом 68, и образована между первой боковой опорной поверхностью 48 и первой боковой опорной поверхностью 76 гнезда. Четвертая опорная область обеспечивает главным образом осевую опору для режущей пластины 24 против режущих сил, действующих на режущей пластине 24 в осевом направлении назад во время фрезерования. Аналогичным образом, вторая и третья опорные области обеспечивают главным образом радиальную опору для режущей пластины 24 против режущих сил, действующих на режущей пластине 24 во время фрезерования.

[0036] Из изложенной выше компоновки для установки и опоры видно, что центральная задняя поверхность 46 режущей пластины 24, хотя расположенная в гнезде 74, не упирается в заднюю поверхность 74 гнезда. Кроме того, видно, что гнездо 68 выполнено так и имеет такие размеры, чтобы принимать часть режущей пластины, закрепленной в соответствующем гнезде под режущую пластину, только одной из двух боковых опорных поверхностей 76, 78 гнезда, упирающихся в сторону данной части.

[0037] Вторая, третья и четвертая опорные области созданы посредством выполнения сквозного отверстия 30 пластины соответствующим образом эксцентричным относительно отверстия 32 гнезда. Благодаря эксцентричности, когда фиксирующий винт 28 затягивают, к режущей пластине 24 прикладывается смещающее усилие, поджимающее режущую пластину 24 в гнездо 26 под режущую пластину во второй, третьей и четвертой опорных областях. Данная компоновка используется для большинства операций фрезерования, в которых осевые режущие силы направлены в направлении спереди назад. В подобных операциях фрезерования отсутствует контакт между второй боковой опорной поверхностью 50 и второй боковой опорной поверхностью 78 гнезда. Однако для режущих операций, для которых осевые режущие силы направлены в направлении спереди назад, отсутствует контакт между первой боковой опорной поверхностью 48 и первой боковой опорной поверхностью 76 гнезда, так что данные две поверхности не будут образовывать четвертую опорную область. Вместо этого будет контакт между второй боковой опорной поверхностью 50 и второй боковой опорной поверхностью 78 гнезда, образуя тем самым четвертую опорную область.

Реферат

Режущая пластина имеет противоположные верхнюю и нижнюю поверхности и периферийную поверхность, продолжающуюся между ними, с образованием одной или двух режущих кромок. Периферийная поверхность имеет переднюю дугообразную поверхность и заднюю поверхность. Задняя поверхность имеет выступ, который продолжается в направлении от центральной области передней поверхности. Выступ расположен в гнезде. Гнездо содержит первую боковую опорную поверхность гнезда для обеспечения главным образом осевой опоры для режущей пластины против режущих сил, действующих в осевом направлении назад во время фрезерования. Технический результат: расширение технологических возможностей фрезы. 3 н. 13 з.п. ф-лы, 10 ил.

Формула