Патент на изобретение №2311994

(54) РЕЖУЩАЯ ПЛАСТИНА И ФРЕЗА

(57) Реферат:

Изобретение относится к области обработки сборного режущего инструмента, фрезерованию уступов на заготовке. Режущая пластина имеет пару противолежащих главных боковых поверхностей, каждая из которых включает две отстоящие друг от друга в основном плоские и не лежащие в одной плоскости опорные поверхности, расположенные под различными углами к нормали к основанию режущей пластины. Фреза содержит по крайней мере одну режущую пластину и корпус, имеющий гнездо под пластину, включающее смежные боковую и заднюю стенки в основном поперечные к его основанию. Боковая стенка выполнена с двумя отстоящими друг от друга в основном плоскими и не лежащими в одной плоскости боковыми опорными поверхностями, расположенными под различными углами к нормали к основанию гнезда. Технический результат: повышение точности установки режущей пластины в гнезде. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 11 ил., на рабочей главной режущей кромке 28′, установленной для торцового фрезерования. Другая из двух главных режущих кромок 28 на фигурах не видна. Корпус фрезы 10 выполнен коническим с уменьшением диаметра к передней части 38, имеющей передний конец 40 с радиусом R_A и задний конец 42 с радиусом R_B, причем R_B больше, чем R_A. Рабочая главная режущая кромка 28′ имеет рабочий конец 28′_А, примыкающий к переднему концу 40 и задний конец 28′_В, удаленный от переднего конца 40. Как показано на фиг.2А, 2В и 3, рабочая главная режущая кромка 28′ определяет режущий круг 30, который отмечен для сравнения. На фиг.2А положение заднего конца 42 фрезы 10 отмечено пунктирной линией, показывающей относительное расположение переднего и заднего концов 40, 42 передней части 38 в отношении режущего круга 30.

На фиг.4 можно видеть, что, когда режущая пластина 12 установлена на фрезе 10, ее нижняя поверхность 16 имеет передний радиально наружный нижний угол 46 и задний радиально наружный нижний угол 48. Также можно видеть, что рабочая главная режущая кромка 28′ на участке ее рабочего конца 28′_А расположена на большем радиальном расстоянии от переднего радиально наружного нижнего угла 46, чем она расположена на участке нерабочего конца 28′_В от заднего радиально наружного нижнего угла 48. Следовательно, что является недостатком, рабочий конец 28′_A рабочей главной режущей кромки 28′, который подвергается воздействию более значительных сил резания, чем нерабочий конец 28′_В, выполнен с большим вылетом от опоры, чем нерабочий конец 28′_В.

Фреза, имеющая корпус с коническим передним концом слабее, чем фреза, имеющая корпус с цилиндрическим передним концом. Фиг.3 показывает цилиндрическую фрезу 50, т.е. фрезу, имеющую цилиндрическую переднюю часть 51. Цилиндрическая передняя часть 51 имеет передний конец 52 с радиусом R_B, равным радиусу заднего конца цилиндрической передней части 51 (не показан). Если известная режущая пластина 12 установлена на цилиндрическую фрезу 50, как показано на фиг.3, то ее передний радиально наружный нижний угол 46 будет расположен на радиальном расстоянии R_A. Поскольку R_A меньше, чем R_B, передний радиально наружный нижний угол 46 режущей пластины 12 не достигнет периферии 53 корпуса цилиндрической фрезы 50. С другой стороны, задний радиально наружный нижний угол 48 достигнет периферии 53. Следовательно, длинная кромка 34 нижней кромки 26, соединяющая задний и передний радиально наружные нижние углы 48, 46, не достигнет периферии 53 корпуса фрезы 50 в отличие от заднего радиально наружного нижнего угла 48. Следовательно, известная режущая пластина 12 не будет правильно установлена и в цилиндрическом корпусе фрезы 50.

Очевидно, известная режущая пластина 12 должна быть изменена, чтобы она имела возможность правильной установки. Для цилиндрической фрезы 50, предназначенной для фрезерования прямоугольного уступа на заготовке и установке режущей пластины с положительным осевым передним углом, главные боковые поверхности режущей пластины не должны быть плоскими, а – в основном винтовыми.

Главный недостаток режущих пластин, имеющих неплоские или винтовые главные задние поверхности, состоит в сложности их закрепления и точной установки в корпусе фрезы.

Задачей настоящего изобретения является создание режущей пластины и цилиндрической фрезы, в которых преодолевались бы вышеотмеченные недостатки.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с настоящим изобретением режущая пластина имеет:

верхнюю поверхность, нижнюю поверхность и периферийную боковую поверхность, расположенную между ними и включающую: пару противолежащих главных боковых поверхностей и пару противолежащих вспомогательных боковых поверхностей;

две противолежащие главные режущие кромки, образованные на пересечении противолежащих главных боковых поверхностей с верхней поверхностью;

причем каждая из пары противолежащих главных боковых поверхностей включает две отстоящие друг от друга в основном плоские и нележащие в одной плоскости опорные поверхности.

В соответствии с настоящим изобретением первая из двух отстоящих друг от друга опорных поверхностей расположена под первым углом к нормали N к плоскости Р, проходящей через нижнюю поверхность режущей пластины, а вторая из двух отстоящих друг от друга опорных поверхностей расположена под вторым углом к нормали N.

В соответствии с настоящим изобретением первый угол выполнен больше, чем второй угол .

Предпочтительно каждая главная боковая поверхность включает также, по крайней мере, одну верхнюю заднюю поверхность, расположенную между опорными поверхностями и главной режущей кромкой и образующую задний угол с нормалью N.

Предпочтительно также, каждая главная боковая поверхность включает, по крайней мере, одну нижнюю заднюю поверхность, расположенную между опорными поверхностями и нижней поверхностью.

Как правило, режущая пластина выполнена с, по крайней мере, одним сквозным отверстием, проходящим между верхней и нижней поверхностями.

Фреза в соответствии с настоящим изобретением содержит:

по крайней мере, одну режущую пластину в соответствии с настоящим изобретением и корпус, имеющий, по крайней мере, одно гнездо под пластину, включающее:

смежные боковую и заднюю стенки, в основном поперечные к его основанию, причем боковая стенка выполнена с двумя отстоящими друг от друга в основном плоскими и нележащими в одной плоскости боковыми опорными поверхностями: передней боковой опорной поверхностью и задней боковой опорной поверхностью, передняя боковая опорная поверхность расположена под третьим углом ‘ к нормали N’ к плоскости Р’, проходящей через основание, а задняя боковая опорная поверхность расположена под четвертым углом ‘ к нормали N’.

В соответствии с настоящим изобретением третий угол ‘ выполнен больше, чем четвертый угол ‘.

Также в соответствии с настоящим изобретением первый угол выполнен больше, чем третий угол ‘ на первую разность углов ₁, а второй угол выполнен больше, чем четвертый угол ‘ на вторую разность углов ₂.

Предпочтительно, первая и вторая разности углов ₁, ₂ идентичны и равны заданной разности углов .

В соответствии с настоящим изобретением передняя боковая опорная поверхность имеет верхнюю кромку и задняя боковая опорная поверхность имеет верхнюю кромку, причем верхняя кромка передней боковой опорной поверхности взаимодействует с первой опорной поверхностью, соответствующей главной боковой поверхности, по крайней мере, одной режущей пластины, а верхняя кромка задней боковой опорной поверхности взаимодействует со второй опорной поверхностью, соответствующей главной боковой поверхности, по крайней мере, одной режущей пластины.

В соответствии со специфическим неограничивающим примером первый угол равен приблизительно 14°, второй угол равен приблизительно 5°, а заданная разность углов равна приблизительно 0,5°.

В соответствии с настоящим изобретением корпус режущего инструмента имеет, по крайней мере, одно гнездо под режущую пластину, включающее:

смежные боковую и заднюю стенки, в основном поперечные к основанию гнезда, причем боковая стенка выполнена с двумя отстоящими друг от друга в основном плоскими и нележащими в одной плоскости боковыми опорными поверхностями: передней боковой опорной поверхностью и задней боковой опорной поверхностью, передняя боковая опорная поверхность расположена под третьим углом ‘ к нормали N’ к плоскости Р’, проходящей через основание гнезда, а задняя боковая опорная поверхность расположена под четвертым углом ‘ к нормали N’.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Для лучшего понимания изобретение будет описано, но только в качестве примера, с отсылками к приложенным чертежам, на которых:

на фиг.1 частично показан вид сбоку на известную фрезу;

на фиг.2А частично показано поперечное сечение фрезы на фиг.1 по линии IIА-IIА;

на фиг.2В частично показано поперечное сечение фрезы на фиг.1 по линии IIВ-IIВ;

на фиг.3 частично показано поперечное сечение, аналогичное показанному на фиг.2А, но с цилиндрическим корпусом фрезы и известной режущей пластиной;

на фиг.4 представлен вид снизу на известную пластину на фиг.1, показывающий ее радиальную ориентацию по отношению к оси вращения известной фрезы, на которой она установлена, при удаленном корпусе фрезы;

на фиг.5 показан схематический вид в перспективе на режущую пластину в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг.6А частично показано поперечное сечение режущей пластины на фиг.5 по линии VIA-VIA;

на фиг.6В частично показано поперечное сечение режущей пластины на фиг.5 по линии VIB-VIB;

на фиг.7 представлен вид снизу на режущую пластину на фиг.5, показывающий ее радиальную ориентацию по отношению к оси вращения цилиндрической фрезы, на которой она установлена, при удаленном корпусе фрезы;

на фиг.8 показан вид в перспективе на гнездо под пластину в корпусе фрезы в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг.9 показан вид сбоку на гнездо под пластину на фиг.8;

на фиг.10А частично показано поперечное сечение гнезда под пластину, представленного на фиг.9, по линии ХА-ХА;

на фиг.10В частично показано поперечное сечение гнезда под пластину, представленного на фиг.9, по линии ХВ-ХВ; и

на фиг.11 показан вид в перспективе на фрезу в соответствии с настоящим изобретением.

ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Режущая пластина 54 в соответствии с настоящим изобретением показана на фиг.5-7. Режущая пластина 54, как правило, изготавливается прессованием и спеканием карбидных порошков. Однако технология инжекционного прессования также может быть использована. Режущая пластина 54 имеет в основном форму параллелограмма с верхней поверхностью 56, нижней поверхностью 58 и периферийной боковой поверхностью 60, проходящей между верхней и нижней поверхностями 56, 58. Периферийная боковая поверхность 60 включает две главные боковые поверхности 62 и две вспомогательные боковые поверхности 64. Хотя изобретение описано в отношении режущих пластин, имеющих в основном форму параллелограмма, оно равно применимо к режущим пластинам, имеющим в основном форму прямоугольника или квадрата. Две вспомогательные боковые поверхности 64 выполнены с выступающими частями 66. Главная и вспомогательная боковые поверхности 62, 64 соединяются с верхней поверхностью 56 вдоль верхней кромки 68, а с нижней поверхностью 58 – вдоль нижней кромки 70. Фиг.7 показывает вид снизу на пластину, представленную на фиг.5 и установленную на цилиндрической фрезе в соответствии с настоящим изобретением, имеющей ось вращения В. Корпус фрезы удален с тем, чтобы можно было видеть радиальное положение различных частей режущей пластины по отношению к оси вращения В. Осевой передний угол не может быть определен на этом виде, поскольку на нем ось В параллельна нижней поверхности 58 режущей пластины 54, но это не соответствует их действительному положению. Как видно на фиг.7, верхняя и нижняя кромки 68, 70 имеют в основном форму параллелограмма. Верхняя кромка 68 включает две противолежащие главные кромки 72, составляющие две главные режущие кромки, и две вспомогательные кромки 74. Из сравнения фиг.4 и 7 будет заметно, что ориентация нижней кромки 70 режущей пластины 54 в соответствии с настоящим изобретением по отношению к верхней кромке 68 имеет противоположное направление по сравнению с ориентацией нижней кромки 26 известной режущей пластины 12 к верхней кромке 24.

Участок каждой вспомогательной кромки 74, расположенный на соответствующей выступающей части 66, составляет зачистную кромку 76. Нижняя кромка 70 имеет две противолежащие длинные кромки 78 и две противолежащие короткие кромки 80. Режущая пластина 54 имеет базовую позитивную геометрию. Это означает, что внутренний угол между главной и вспомогательной боковыми поверхностями 62, 64 и нижней поверхностью 58, измеренный между касательными плоскостями к этим поверхностям на нижней кромке 70, является тупым, тогда как внутренний угол между главной и вспомогательной боковыми поверхностями 62, 64 и верхней поверхностью 56, измеренный между касательными плоскостями к этим поверхностям на верхней кромке 68, является острым.

Вернемся на фиг.3, было отмечено, что, если известная режущая пластина 12 установлена в цилиндрическом корпусе фрезы 50, то передний радиально наружный нижний угол 46 и, следовательно, длинная кромка 34 ее нижней кромки 26 не достигают периферии 53 корпуса фрезы 50. Для того чтобы длинная кромка 34 нижней кромки 26 достигала периферии 53 корпуса фрезы 50, конструкция режущей пластины 12 должна быть изменена путем поворота нижней поверхности 16 относительно верхней поверхности 14.

Рассмотрим фиг.7, на которой можно оценить последствия указанного изменения конструкции. Можно отметить, что в отличие от известной режущей пластины 12 режущая пластина 54 в соответствии с настоящим изобретением имеет рабочую режущую кромку 72′, рабочий конец которой 72′_А благоприятно выполнен с меньшим вылетом от опоры, чем задний конец 72′_В.

Следует отметить, что, если после поворота нижней поверхности 16 известной режущей пластины 12 относительно верхней поверхности 14 каждую длинную кромку 34 нижней кромки 26 произвольно соединить с соответствующей главной кромкой 28 верхней кромки поверхностью, чтобы получить главную боковую поверхность, то эта главная боковая поверхность будет в основном винтовой, что неблагоприятно.

В соответствии с настоящим изобретением каждая главная боковая поверхность 62 включает две отстоящие друг от друга в основном плоские и нележащие в одной плоскости опорные поверхности 82. Первая – 82А из двух отстоящих друг от друга опорных поверхностей 82 расположена под первым углом к нормали N к плоскости Р, проходящей через нижнюю поверхность режущей пластины, а вторая – 82В из двух отстоящих друг от друга опорных поверхностей 82 расположена под вторым углом к нормали N. В соответствии с настоящим изобретением первый угол выполнен больше, чем второй угол . Опорные поверхности 82 не пересекают главные режущие кромки 72.

Участок каждой главной боковой поверхности 62, проходящий между первой и второй опорными поверхностями 82А, 82В, образует произвольной формы центральную поверхность 84. Каждая главная боковая поверхность 62 включает верхнюю заднюю поверхность 86, расположенную между главной режущей кромкой 72 с одной стороны и первой и второй опорными поверхностями 82А, 82В и центральной поверхностью 84 с другой стороны. Верхняя задняя поверхность 86 образует задний угол с нормалью N. Предпочтительно, для каждой главной боковой поверхности 62 верхняя задняя поверхность 82 примыкает к главной режущей кромке 72 вдоль всей ее длины.

Каждая главная боковая поверхность 62 включает также нижнюю заднюю поверхность 88, расположенную между длинной кромкой 78 нижней кромки 70 нижней поверхности 58 с одной стороны и первой и второй опорными поверхностями 82А, 82В и центральной поверхностью 84 с другой стороны. Предпочтительно, для каждой главной боковой поверхности 62 нижняя задняя поверхность 88 примыкает к длинной кромке 78 ее нижней кромки 70 вдоль всей длины нижней кромки 78.

Следует отметить, что в соответствии с настоящим изобретением, когда режущая пластина 54 установлена на фрезе (см. фиг.7), радиально наружная длинная кромка 78 нижней кромки 70 нижней поверхности 58 примыкает к периферии корпуса фрезы. Ширина и наклон нижней задней поверхности 88 будут влиять на величину первого и второго углов и .

Режущая пластина 54 выполнена с двумя сквозными отверстиями 90, проходящими между верхней и нижней поверхностями 56, 58 и необходимыми в основном для относительно длинных режущих пластин.

Теперь обратим внимание на фиг.8-11. Фреза 92 в соответствии с настоящим изобретением имеет ось вращения В и включает корпус 94, имеющий гнезда 96, в которых установлены режущие пластины 54. Каждое гнездо 96 под пластину ограничено боковой стенкой 98, примыкающей к задней стенке 100, и основанием 102, к которому боковая и задняя стенки 98, 100 расположены в основном поперечно. Боковая стенка 98 выполнена с двумя отстоящими друг от друга в основном плоскими и нележащими в одной плоскости боковыми опорными поверхностями 104 (104А, 104В): передней боковой опорной поверхности 104А и задней боковой опорной поверхности 104В. Задняя стенка 100 выполнена с задней опорной поверхностью 108, имеющей верхнюю кромку 110. Боковые опорные поверхности 104 имеют верхние кромки 106 (106А, 106В); передняя боковая опорная поверхность 104А имеет верхнюю кромку 106А, а задняя боковая опорная поверхность 104В имеет верхнюю кромку 106В. Передняя боковая опорная поверхность 104А расположена под третьим углом ‘ к нормали N’ к плоскости Р’, проходящей через основание 102, а задняя боковая опорная поверхность 104В расположена под четвертым углом ‘ к нормали N’. В соответствии с настоящим изобретением третий угол ‘ выполнен больше, чем четвертый угол ‘.

Боковые опорные поверхности 104 и опорные поверхности 82 спроектированы с наклоном под такими углами, что, когда режущая пластина 54 установлена в гнезде 96, верхние кромки 106 боковых опорных поверхностей 104 контактируют с опорными поверхностями 82. Верхние кромки 106 боковых опорных поверхностей 104 являются прямыми и, следовательно, боковые опорные поверхности 104 контактируют с опорными поверхностями 82 по линии. Более конкретно, верхняя комка 106А передней боковой опорной поверхности 104А контактирует по линии с первой боковой опорной поверхностью 82А, а верхняя кромка 106В задней боковой опорной поверхности 104В контактирует по линии со второй опорной поверхностью 82В. Для того чтобы гарантировать, что верхние кромки 106 боковых опорных поверхностей 104 контактируют с опорными поверхностями 82 по линии, наклоны боковых опорных поверхностей гнезда и опорных поверхностей режущей пластины выполнены такими, что первый угол выполнен больше, чем третий угол ‘ на первую разность углов ₁, a второй угол выполнен больше, чем четвертый угол ‘ на вторую разность углов ₂.

Предпочтительно, первая и вторая разности углов ₁ и ₂ идентичны и равны заданной разности углов . В соответствии со специфическим неограничивающим примером первый угол равен приблизительно 14°, второй угол равен приблизительно 5°, а заданная разность углов равна приблизительно 0,5°.

Аналогично, наклон задней опорной поверхности 108 и наклон вспомогательной боковой поверхности 64 выбраны так, чтобы гарантировать, что верхняя комка 110 задней опорной поверхности 108 контактировала со вспомогательной боковой поверхностью по линии. Следовательно, режущая пластина 54 опирается в гнезде 96 под пластину на два контактных участка на одной стороне и один контактный участок на смежной стороне, что придает ей стабильное и определенное базирование.

Хорошо известно, что во время производства режущих пластин микрогеометрия поверхности пластины часто получается неопределенно нарушенной, что приводит к нестабильному качеству поверхности в части шероховатости. Поэтому опорные поверхности 82 могут не быть совершенно плоскими, даже если они были спроектированы плоскими. В таком случае верхние кромки 106 боковых опорных поверхностей 104 будут контактировать с опорными поверхностями 82 по прерывистой линии.

Хотя настоящее изобретение было описано с определенной степенью детализации, следует понимать, что различные изменения и модификации могут быть сделаны без отхода от существа и объема изобретения, изложенных в приведенной ниже формуле изобретения. Например, хотя изобретение было описано для режущих пластин, у которых главная боковая поверхность 62 имеет только одну верхнюю заднюю поверхность 86, примыкающую к главным режущим кромкам 72, две и более верхних задних поверхностей могут быть выполнены.

Аналогично, тогда как главные боковые поверхности 62 были описаны с одной нижней задней поверхностью 88, примыкающей к длинной кромке 78 нижней кромки 70 нижней поверхности 58, две и более нижних задних поверхностей также могут быть выполнены. Обе верхняя и нижняя задние поверхности 86, 88 или одна из них могут быть спроектированы очень узкими, например, шириной в один миллиметр или меньше. Поэтому, например, первая и вторая опорные поверхности 82А, 82В и центральная поверхность 84 могут казаться выходящими от главной кромки 72 соответствующей длинной кромки 78 или от нижней задней поверхности 88 к главной кромке 72.

Формула изобретения

1. Режущая пластина (54), имеющая верхнюю поверхность (56), нижнюю поверхность (58) и периферийную боковую поверхность (60), расположенную между ними и включающую пару противолежащих главных боковых поверхностей (62) и пару противолежащих вспомогательных боковых поверхностей (64), две противолежащие главные режущие кромки (72), образованные на пересечении противолежащих главных боковых поверхностей (62) с верхней поверхностью (56), причем каждая из пары противолежащих главных боковых поверхностей (62) включает две отстоящие друг от друга в основном плоские и не лежащие в одной плоскости опорные поверхности (82), причем первая из двух отстоящих друг от друга опорных поверхностей (82А) расположена под первым углом к нормали N к плоскости Р, проходящей через нижнюю поверхность (58), а вторая из двух отстоящих друг от друга опорных поверхностей (82В) расположена под вторым углом к нормали N, отличающаяся тем, что первый угол выполнен большим, чем второй угол .

2. Режущая пластина (54) по п.1, отличающаяся тем, что каждая главная боковая поверхность (62) включает также, по крайней мере, одну верхнюю заднюю поверхность (86), расположенную между опорными поверхностями (82) и главной режущей кромкой (72) и образующую задний угол с нормалью N.

3. Режущая пластина (54) по п.2, отличающаяся тем, что каждая главная боковая поверхность (62) включает, по крайней мере, одну нижнюю заднюю поверхность (88), расположенную между опорными поверхностями (82) и нижней поверхностью (58).

4. Режущая пластина (54) по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена с, по крайней мере, одним сквозным отверстием (90), проходящим между верхней (56) и нижней (58) поверхностями.

5. Фреза (92), содержащая, по крайней мере, одну режущую пластину (54) по п.1 и корпус (94), имеющий, по крайней мере, одно гнездо (96) под пластину, включающее смежные боковую и заднюю стенки (98, 100), в основном поперечные к его основанию (102), причем боковая стенка (98) выполнена с двумя отстоящими друг от друга в основном плоскими и не лежащими в одной плоскости боковыми опорными поверхностями (104): передней боковой опорной поверхностью (104А) и задней боковой опорной поверхностью (104В), передняя боковая опорная поверхность (104А) расположена под третьим углом ‘ к нормали N’ к плоскости Р’, проходящей через основание (102), а задняя боковая опорная поверхность (104В) расположена под четвертым углом ‘ к нормали N’.

6. Фреза (92) по п.5, в которой третий угол ‘ выполнен больше, чем четвертый угол ‘.

7. Фреза (92) по п.6, в которой первый угол выполнен больше, чем третий угол ‘ на первую разность углов ₁, а второй угол выполнен больше, чем четвертый угол ‘ на вторую разность углов ₂.

8. Фреза (92) по п.7, в которой первая и вторая разности углов ₁, ₂ идентичны и равны заданной разности углов .

9. Фреза (92) по п.8, в которой передняя боковая опорная поверхность (104А) имеет верхнюю кромку (106А) и задняя боковая опорная поверхность (104В) имеет верхнюю кромку (106В), причем верхняя кромка (106А) передней боковой опорной поверхности (104А) взаимодействует с первой опорной поверхностью (82А) соответствующей главной боковой поверхности (62), по крайней мере, одной режущей пластины (54), а верхняя кромка (106В) задней боковой опорной поверхности (104В) взаимодействует со второй опорной поверхностью (82В) соответствующей главной боковой поверхности (62), по крайней мере, одной режущей пластины (54).

10. Фреза (92) по п.9, в которой первый угол равен приблизительно 14°, второй угол равен приблизительно 5°, а заданная разность углов равна приблизительно 0,5°.

РИСУНКИ