Результат интеллектуальной деятельности: ДИСКОВАЯ ФРЕЗА ДЛЯ ОБРАБОТКИ УЗКИХ ПАЗОВ И ПЛАСТИНА ДЛЯ НЕЕ (ВАРИАНТЫ)

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области обработки материалов резанием, в частности к сборному режущему инструменту.

Уровень техники

Обычно дисковые фрезы для обработки узких пазов (WO 2005/053888, RU 231878 C1, RU 2508966 С2) содержат корпус в виде диска, на периферии которого в гнездах установлены индексируемые тангенциальные режущие пластины. В дисковых фрезах соседние режущие пластины размещены в гнездах с противоположных торцовых поверхностей корпуса, а их главные режущие кромки расположены с перекрытием. Каждое гнездо имеет основание, являющееся базовой поверхностью. На нем может быть выполнен выступ с резьбовым отверстием. Режущая пластина в каждом гнезде через сквозное отверстие, выполненное в ее центральной части, закреплена с помощью крепежного винта.

Для снижения напряжений в углах между дном и боковыми стенками фрезеруемых пазов выполняют радиусные закругления. Для их получения угловые режущие кромки режущих пластин также должны иметь соответствующие закругления. В процессе фрезерования пазов особенно в изделиях из труднообрабатываемых материалов, например титановых сплавов, угловые режущие кромки подвергаются усиленному термомеханическому воздействию, которое приводит к сложному напряженно-деформированному состоянию режущих кромок и самих режущих пластин. Это особенно отрицательно влияет на работоспособность фрез, имеющих режущие пластины со специальными износостойкими покрытиями, идентичные режущие кромки которых расположены близко одна от другой.

Кроме того, при фрезеровании узких пазов могут возникать вибрации, как в диапазоне собственных частот режущих пластин, так и корпусов дисковых фрез, что также отрицательно влияет на работоспособность режущего инструмента.

Известна конструкция дискового режущего инструмента и режущей пластины к нему (WO 2012173255 A1, US 20137129433 A1). При этом режущий инструмент содержит корпус с гнездами, где с помощью винтов закреплены сменные режущие пластины. Режущие пластины имеют тело, например, треугольной формы с выступами и крепежным отверстием, верхнюю, нижнюю базовую и боковые поверхности. На выступах зеркально симметрично относительно их осей выполнены идентичные главные и вспомогательные режущие кромки. При этом расстояние между вершинами режущих кромок, имеющих радиусные закругления, для каждого выступа меньше диаметра окружности, вписанной в верхнюю поверхность тела режущей пластины.

При использовании данной конструкции режущего инструмента и режущих пластин к нему для фрезерования узких пазов в изделиях из труднообрабатываемых материалов возможно снижение его работоспособности из-за сложного напряженно-деформированного состояния режущих кромок, особенно в зоне радиусных закруглений. Это может быть обусловлено значительной площадью верхних поверхностей режущих пластин, находящихся в непосредственной близости от стенок обрабатываемого паза и подвергающихся значительному термическому воздействию. Кроме того, при работе данных фрез возможно возникновение вибраций, отрицательно влияющих на работоспособность инструмента. Это может быть обусловлено тем, что режущие пластины имеют на каждом выступе симметрично расположенные режущие кромки и установлены идентично относительно оси инструмента с одной и другой сторон корпуса дисковой фрезы.

Настоящее изобретение направлено на создание дисковой фрезы для обработки узких пазов и режущей пластины для нее с повышенной работоспособностью в условиях обработки глубоких пазов в изделиях из труднообрабатываемых материалов.

Указанный технический результат достигается посредством совокупности признаков, приведенных в соответствующих пунктах формулы изобретения. В частности изменена конструкция корпуса режущей пластины так, что ее верхняя поверхность, находящаяся в непосредственной близости от боковых стенок обрабатываемого паза, существенно уменьшена. Это достигнуто за счет того, что корпус режущей пластины имеет центральную часть с отверстием и, по меньшей мере, три радиально расположенных и симметрично разнесенных по окружности с последовательным чередованием с боковыми базовыми секторами и переходом в них корпусных элемента. Кроме того, находящиеся рядом режущие кромки расположены на разных расстояниях от плоскости проходящей через ось симметрии и поворота пластины и перпендикулярной тангенциальным базам пластины.

Также предложена конструкция дисковой фрезы для использования разработанной режущей пластины, у которой на одной стороне корпуса выполнены гнезда для использования одной режущей кромки, а с другой стороны - другой режущей кромки корпусных элементов предложенных вариантов режущих пластин.

Раскрытие изобретения

Предложенная группа изобретений содержит два варианта конструкции режущих пластин и два варианта конструкции дисковых фрез.

В соответствии с настоящим изобретением предложен первый вариант режущей пластины.

Пластина содержит корпус с центральной частью с отверстием, ось которого является осью симметрии и поворота пластины.

В соответствии с изобретением корпус пластины выполнен с по меньшей мере тремя радиально расположенными и симметрично разнесенными по окружности с последовательным чередованием с боковыми базовыми секторами и переходом в них корпусными элементами и содержит нижнюю базовую и верхнюю поверхности, между которыми расположена боковая поверхность.

Она включает для каждого корпусного элемента тангенциально и радиально расположенные поверхности, на пересечении которых асимметрично относительно плоскости, проходящей через ось симметрии и поворота пластины перпендикулярно тангенциальным базам пластины, образованы режущие кромки.

При этом одна из режущих кромок для каждого корпусного элемента расположена ближе к указанной плоскости, чем другая режущая кромка, а вершины режущих кромок расположены на окружностях относительно оси, имеющих соответственно разный диаметр, причем расстояние между вершинами режущих кромок выбрано не менее диаметра окружности, вписанной в центральную часть верхней поверхности корпуса, и не более диаметра окружности, вписанной в центральную часть нижней базовой поверхности корпуса.

На пересечении верхней поверхности и тангенциально расположенных поверхностей выполнены радиусные закругления, образующие угловые режущие кромки, причем боковые стороны боковых базовых секторов сопряжены с корпусом пластины, а тангенциальной базой пластины является ее широкая часть, от которой выполнены скосы, расположенные под углом в направлении оси пластины.

В соответствии с одним предпочтительным исполнением первого варианта режущей пластины в центральной части ее корпуса со стороны нижней базовой поверхности выполнена выемка, имеющая форму поверхности второго порядка, например конуса или цилиндра.

В соответствии с другим предпочтительным исполнением первого варианта режущей пластины ее верхняя поверхность содержит первый, второй и третий участки.

Причем первый участок параллелен нижней базовой поверхности и расположен вокруг отверстия, второй участок сопряжен с первым участком и выполнен в виде поверхности второго порядка, в частности в виде элементов поверхности конуса, причем наибольший диаметр этого участка больше диаметра окружности, вписанной в верхнюю поверхность, и меньше диаметра окружности, описанной вокруг пластины, а третий участок имеет участки, расположенные у каждой угловой режущей кромки.

В соответствии с другим предпочтительным исполнением первого варианта режущей пластины на ее верхней поверхности возле угловых режущих кромок выполнены выступы, поднутрения, направленные вовнутрь корпусных элементов, и выборки, делящие выступы на два участка.

В соответствии с другим предпочтительным исполнением первого варианта режущей пластины ее корпусные элементы выполнены в форме усеченной пирамиды. В соответствии со вторым вариантом режущая пластина содержит корпус с центральной частью с отверстием, ось которого является осью симметрии и поворота пластины.

Корпус пластины выполнен с по меньшей мере тремя радиально расположенными и симметрично разнесенными по окружности с последовательным чередованием с боковыми базовыми секторами и переходом в них корпусными элементами и содержит нижнюю базовую и верхнюю поверхности, между которыми расположена боковая поверхность, включающая для каждого корпусного элемента тангенциально и радиально расположенные поверхности, на пересечении которых асимметрично относительно плоскости, проходящей через ось симметрии и поворота пластины перпендикулярно тангенциальным базам пластины образованы режущие кромки.

При этом одна из режущих кромок для каждого корпусного элемента расположена ближе к указанной плоскости, чем другая режущая кромка.

Вершины режущих кромок расположены на окружностях относительно оси, имеющих соответственно разный диаметр, а на пересечении верхней поверхности и тангенциально расположенных поверхностей выполнены радиусные закругления, образующие угловые режущие кромки, причем боковые стороны боковых базовых секторов сопряжены с корпусом пластины, а тангенциальной базой пластины является ее широкая часть, от которой выполнены скосы, расположенные под углом в направлении оси пластины.

В соответствии с одним предпочтительным исполнением второго варианта режущей пластины в центральной части ее корпуса со стороны нижней базовой поверхности выполнена выемка, имеющая форму поверхности второго порядка, в частности конуса или цилиндра.

В соответствии с другим предпочтительным исполнением второго варианта режущей пластины ее верхняя поверхность содержит первый, второй и третий участки, причем первый участок параллелен нижней базовой поверхности и расположен вокруг отверстия, второй участок сопряжен с первым участком и выполнен в виде поверхности второго порядка, преимущественно в виде поверхности конуса, причем наибольший диаметр этого участка больше диаметра окружности, вписанной в верхнюю поверхность, и меньше диаметра, окружности, описанной вокруг пластины, а третий участок имеет участки, расположенные у каждой угловой режущей кромки.

В соответствии с другим предпочтительным исполнением второго варианта режущей пластины на ее верхней поверхности возле угловых режущих кромок выполнены выступы, поднутрения, направленные вовнутрь корпусных элементов, и выборки, делящие выступы на два участка.

В соответствии с другим предпочтительным исполнением второго варианта режущей пластины корпусные элементы выполнены в форме усеченной пирамиды,

В соответствии с первым вариантом дисковая фреза для обработки узких пазов содержит корпус в виде диска с рабочей поверхностью, расположенной вокруг оси вращения, и гнезда, выполненные в корпусе и расположенные поочередно с одной и другой стороны корпуса соответственно.

Причем каждое гнездо имеет опорную базовую поверхность и боковые базовые поверхности для режущих пластин, выполненных по первому варианту.

Эти режущие пластины установлены с перекрытием в каждом гнезде и закреплены винтами, входящими в отверстия, выполненные в корпусе.

При этом гнезда с одной стороны корпуса предназначены для использования одной режущей кромки, а гнезда с другой стороны корпуса - для другой режущей кромки каждого корпусного элемента режущей пластины.

В соответствии со вторым вариантом дисковая фреза для обработки узких пазов содержит корпус в виде диска с рабочей поверхностью, расположенной вокруг оси вращения, и гнезда, выполненные в корпусе и расположенные поочередно с одной и другой стороны корпуса соответственно.

Причем каждое гнездо имеет опорную базовую поверхность и боковые базовые поверхности для режущих пластин, выполненных по второму варианту.

Режущие пластин установлены на дисковой фрезе с перекрытием в каждом гнезде и закреплены винтами, входящими в отверстия, выполненные в корпусе, при этом гнезда с одной стороны корпуса предназначены для использования одной режущей кромки, а гнезда с другой стороны корпуса - для другой режущей кромки каждого корпусного элемента режущей пластины.

Краткое описание чертежей

Для лучшего понимания, но только в качестве примера, изобретение будет описано с отсылками к приложенным чертежам, на которых изображены дисковая фреза для обработки узких пазов и режущая пластина для нее. При этом:

на фиг. 1 показан вид в перспективе на режущую пластину в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг. 2 показан вид сверху на режущую пластину, изображенную на фиг. 1;

на фиг. 3 показан вид сбоку на режущую пластину, изображенную на фиг. 1;

на фиг. 4 показан вид снизу на режущую пластину, изображенную на фиг. 1;

на фиг. 5 показан вид в перспективе на режущую пластину по одному из предпочтительных вариантов исполнения режущей пластины, изображенной на фиг. 1;

на фиг. 6 показан вид сверху на режущую пластину, изображенную на фиг. 5;

на фиг. 7 показан вид в перспективе на режущую пластину по другому предпочтительному варианту исполнения режущей пластины, изображенной на фиг. 1;

на фиг. 8 показан вид сверху на режущую пластину, изображенную на фиг. 7;

на фиг. 9 показан вид сбоку на дисковую фрезу для обработки узких пазов;

на фиг. 10 показан вид в перспективе гнезда, выполненного в корпусе дисковой фрезы для обработки узких пазов, для крепления режущей пластины, изображенной на фиг. 1, 5 и 7;

на фиг. 11 показан увеличенный фрагмент 1 крепления режущей пластины на фрезе, изображенной на фиг. 9;

на фиг. 12 показано сечение фиг. 11 по линии А-А;

на фиг. 13 показан вид сбоку на фрезу, изображенную на фиг. 9.

Подробное описание изобретения

Рассмотрим фиг. 1-13, где изображена дисковая фреза для обработки глубоких пазов и режущая пластина для нее.

В соответствии с первым вариантом исполнения режущая пластина 10 содержит корпус 12 с центральной частью 14 с отверстием 16, ось 18 которого является осью симметрии и поворота пластины.

Корпус 12 режущей пластины 10 выполнен с по меньшей мере тремя радиально расположенными и симметрично разнесенными по окружности с последовательным чередованием с боковыми базовыми секторами 22 и переходом в них корпусными элементами 20 и содержит нижнюю базовую 24 и верхнюю 26 поверхности, между которыми расположена боковая поверхность 28.

Боковая поверхность 28 включает для каждого корпусного элемента 20 тангенциально 30 и радиально 32 расположенные поверхности, на пересечении которых асимметрично относительно плоскости 34, проходящей через ось 18 симметрии и поворота пластины 10 перпендикулярно тангенциальным базам 42 пластины 10 образованы режущие кромки.

При этом одна из режущих кромок 36 для каждого корпусного элемента 20 расположена ближе к указанной плоскости 34, чем другая режущая кромка 36а, а вершины режущих кромок 36 и 36а расположены на окружностях относительно оси 18, имеющих соответственно разный диаметр D3 и D4.

Причем расстояние В между вершинами режущих кромок 36 и 36а выбрано не менее диаметра D окружности, вписанной в центральную часть 14 верхней поверхности 26 корпуса 12, и не более диаметра D2 окружности, вписанной в центральную часть нижней базовой поверхности 24 корпуса, а на пересечении верхней поверхности 26 и тангенциально расположенных поверхностей 30 выполнены радиусные закругления 38, образующие угловые режущие кромки 40 и 40а.

Боковые стороны боковых базовых секторов 22 сопряжены с корпусом 12 пластины 10, а тангенциальной базой пластины 10 является ее широкая часть 42, от которой выполнены скосы 44 и 46, расположенные под углом в направлении оси 18 пластины 10.

В соответствии с одним предпочтительным исполнением первого варианта режущей пластины 10 в ее центральной части 14 корпуса 12 со стороны нижней базовой поверхности 24 выполнена выемка 24а, имеющая форму поверхности второго порядка, например конуса или цилиндра.

В соответствии с другим предпочтительным исполнением первого варианта режущей пластины 10 ее верхняя поверхность 26 содержит первый 48, второй 50 и третий 52 участки.

Причем первый участок 48 параллелен нижней базовой поверхности 24 и расположен вокруг отверстия 16, второй участок 50 сопряжен с первым участком 48 и выполнен в виде поверхности второго порядка, в частности в виде элементов поверхности конуса, причем наибольший диаметр D1 этого участка больше диаметра окружности, вписанной в верхнюю поверхность 26, и меньше диаметра, окружности, описанной вокруг пластины 10, а третий участок 52 имеет участки, расположенные у каждой угловой режущей кромки 40 и 40а режущей пластины.

В соответствии с другим предпочтительным исполнением первого варианта режущей пластины 10 на ее верхней поверхности 26 возле угловых режущих кромок 40 и 40а выполнены выступы 52а, поднутрения 50b, направленные вовнутрь корпусных элементов 20, и выборки 50с, делящие выступы 50а на два участка.

В соответствии с другим предпочтительным исполнением первого варианта режущей пластины 10 ее корпусные элементы 20 выполнены в форме усеченной пирамиды.

В соответствии со вторым вариантом режущая пластина 10 содержит корпус 12 с центральной частью 14 с отверстием 16, ось 18 которого является осью симметрии и поворота пластины.

Согласно изобретению ее корпус выполнен с по меньшей мере тремя радиально расположенными и симметрично разнесенными по окружности с последовательным чередованием с боковыми базовыми секторами 22 и переходом в них корпусными элементами 20 и содержит нижнюю базовую 24 и верхнюю 26 поверхности, между которыми расположена боковая поверхность 28, включающая для каждого корпусного элемента 20 тангенциально 30 и радиально 32 расположенные поверхности, на пересечении которых асимметрично относительно плоскости 34, проходящей через ось 18 симметрии и поворота пластины 10 перпендикулярно тангенциальным базам 42 пластины 10, образованы режущие кромки 36 и 36а.

При этом одна из режущих кромок 36 для каждого корпусного элемента 20 расположена ближе к указанной плоскости 34, чем другая режущая кромка 36а, вершины режущих кромок 36 и 36а расположены на окружностях относительно оси 18, имеющих соответственно разный диаметр D3 и D4, а на пересечении верхней поверхности 26 и тангенциально расположенных поверхностей 30 выполнены радиусные закругления 38, образующие угловые режущие кромки 40 и 40а, причем боковые стороны боковых базовых секторов 22 сопряжены с корпусом 12 пластины 10, а тангенциальной базой пластины 10 является ее широкая часть 42, от которой выполнены скосы 44 и 46, расположенные под углом в направлении оси 18 пластины 10.

В соответствии с одним предпочтительным исполнением второго варианта режущей пластины 10 в ее центральной части 14 корпуса 12 со стороны нижней базовой поверхности 24 выполнена выемка 24а, имеющая форму поверхности второго порядка, в частности конуса или цилиндра.

В соответствии с другим предпочтительным исполнением второго варианта режущей пластины 10 ее верхняя поверхность 26 содержит первый 48, второй 50 и третий 52 участки.

Первый участок 48 параллелен нижней базовой поверхности 24 и расположен вокруг отверстия 16, второй участок 50 сопряжен с первым участком 48 и выполнен в виде поверхности второго порядка, преимущественно в виде поверхности конуса, причем наибольший диаметр D1 этого участка больше диаметра окружности, вписанной в верхнюю поверхность 26, и меньше диаметра, окружности, описанной вокруг пластины 10, а третий участок 52 имеет участки, расположенные у каждой угловой режущей кромки 40 и 40а.

В соответствии с другим предпочтительным исполнением второго варианта режущей пластины 10 на ее верхней поверхности 26 возле угловых режущих кромок 40 и 40а выполнены выступы 52а, поднутрения 50b, направленные вовнутрь корпусных элементов 20, и выборки 50с, делящие выступы 50а на два участка.

В соответствии с другим предпочтительным исполнением второго варианта режущей пластины 10 ее корпусные элементы 20 выполнены в форме усеченной пирамиды, таким образом, второй вариант исполнения режущей пластины 10 отличается от первого варианта тем, что расстояние В между вершинами режущих кромок 36 и 36а каждого корпусного элемента 20 не связано соотношением с диаметрами вписанных окружностей верхней 26 и нижней базовой 24 поверхностей.

В соответствии с изобретением предложено два варианта дисковых фрез. В первом варианте фрезы используется режущая пластина, выполненная по первому варианту ее исполнения, а во втором варианте дисковых фрез - режущая пластина, выполненная по второму варианту ее исполнения.

Дисковая фреза для обработки узких пазов 54 (фиг. 10-13) содержит корпус 56 в виде диска с рабочей поверхностью, расположенной вокруг оси вращения 58.

В корпусе 56 выполнены гнезда 60 и 60а и расположены поочередно с одной и другой его стороны. Следует отметить, что гнезда 60 и 60а могут быть выполнены в кассетах, установленных в корпусе 56. При этом кассеты являются промежуточными элементами между корпусом 56 и режущей пластиной 10.

Каждое гнездо 60 и 60а имеет опорную базовую поверхность 62 и 62а и боковые базовые поверхности 64 и 64а для режущих пластин 10,

Режущие пластины 10 установлены с перекрытием в каждом гнезде 60 и 60а и закреплены винтами 68, входящими в отверстия 66 и 66а, выполненные в корпусе 56, при этом гнезда 60 с одной стороны корпуса 56 предназначены для использования одной режущей кромки 36, а гнезда 60а с другой стороны корпуса 56 - для другой режущей кромки 36а каждого корпусного элемента 20 режущей пластины 10.

Для обеспечения надежного закрепления пластины 10 на опорной базовой поверхности 62 и 62а гнезд 60 и 60а может быть выполнен выступ 62b с резьбовым отверстием 66 и 66а, который входит в выемку 24а режущей пластины 10.

Описание работы предпочтительного варианта исполнения изобретения.

Режущие пластины 10 устанавливают в гнезда 60 и 60а корпуса 56 фрезы 54 и закрепляют винтом 68 через отверстие 16 в пластине 10 и резьбовое отверстие 66 и 66а в корпусе 54. При этом на одной стороне корпуса 54 используют одну режущую кромку 36 режущих пластин, а на другой стороне корпуса 54 - другую режущую кромку 36а, смежную первой. При этом в зависимости от марки обрабатываемого металла и размеров обрабатываемого паза могут быть использованы режущие пластины с различным исполнением ее верхней поверхности 26 корпуса 12.

Далее фрезу устанавливают на оправку, которую, например, крепят в шпинделе металлообрабатывающего станка. При износе режущих кромок производят поворот пластин вокруг оси. При использовании всех режущих кромок на одной стороне пластины ее переставляют на другую противоположную сторону фрезы.

При фрезеровании пазов, по сравнению с существующими аналогами, термомеханическое воздействие на угловые режущие кромки предложенной режущей пластины снижено. Это обусловлено тем, что площадь верхней поверхности корпуса пластины, непосредственно находящейся рядом со стенкой обрабатываемого паза, значительно уменьшена.

Кроме того, расстояние В между вершинами режущих кромок 36 и 36а больше диаметра вписанной окружности в верхнюю поверхность 26 корпуса 12, что существенно снижает влияние изменения величины верхней поверхности корпуса при ее нагреве на напряженно-деформированное состояние радиально расположенных элементов 20 корпуса 12 и тем самым улучшаются условия работы угловых режущих кромок 40 и 40а пластины 10.

Индивидуальное позиционирование режущих пластин с одной 56а и другой 56b стороны корпуса фрезы 54 в индивидуальных гнездах 60 и 60а для использования асимметрично расположенных режущих кромок соответственно 36 и 36а, обеспечивает разность жесткости закрепления режущих пластин при силовом замыкании относительно оси фрезы при ее работе. Это способствует снижению вибраций. Данный эффект является неожиданным для специалистов в данной области техники. Он выявлен и подтвержден в результате испытаний.

Таким образом, использование предложенной фрезы при обработке узких пазов и режущей пластины для нее способствуют повышению работоспособности инструмента, особенно при обработке глубоких пазов в изделиях из труднообрабатываемых материалов.

Хотя настоящее изобретение было описано с определенной степенью детализации, различные изменения и модификации могут быть выполнены без отхода от существа и объема изобретения, изложенных в приведенной ниже формуле изобретения.