Результат интеллектуальной деятельности: РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ И РЕЖУЩАЯ ПЛАСТИНА (ВАРИАНТЫ)

Область техники

Настоящее изобретение относится к устройствам, используемым для обработки материалов резанием, в частности к фрезам для обработки труднообрабатываемых материалов, в том числе титановых сплавов и легированных сталей.

Уровень техники

При обработке деталей вращающимися режущими инструментами, в частности фрезами, возможно возникновение нежелательных вибрационных колебаний различных частот и упрочнение обрабатываемых поверхностей, что отрицательно влияет как на качество деталей, так и на работоспособность режущего инструмента.

Для предотвращения нежелательных вибрационных колебаний в режущем инструменте изменяют круговое расположение по отношению друг к другу сменных режущих пластин и их гнезд или устанавливают режущие пластины, имеющие разную геометрию режущих кромок.

Например, в патенте РФ №2348492 раскрыта конструкция вращающегося режущего инструмента, имеющего нерегулярную ориентацию вставных режущих пластин. Это инструмент в виде фрезы, на наружной поверхности которого расположены гнезда для режущих пластин, расположенных по меньшей мере в трех столбцах на круговой наружной поверхности, причем угловое расположение режущих пластин вокруг оси вращения, определяемое в плоскости, перпендикулярной к оси вращения, в первом ряду выполнено переменным в пределах этого ряда, а угловое расположение режущих пластин вокруг оси вращения во втором ряду выполнено переменным в пределах этого ряда и отличается от углового расположение режущих пластин вокруг оси вращения в пределах первого ряда.

Однако для вращающегося режущего инструмента, раскрытого в патенте РФ №2348492, характерно существенное изменение геометрии режущих кромок режущих пластин, одновременно установленных на корпусе режущего инструмента. В процессе обработки детали это может привести к значительному изменению возмущающего воздействия как на инструмент, так и на обрабатываемую деталь. Причем это воздействие в ряде случаев не согласуется с жесткостью системы инструмент-деталь-приспособление конкретного станка, что приводит к ухудшению условий обработки. Кроме того, при обработке труднообрабатываемых материалов, например титановых сплавов, существенное изменение геометрии режущих пластин может сказаться на их стойкости и качестве поверхностного слоя обрабатываемых поверхностей.

В патенте РФ №2463134 раскрыта конструкция фрезы с винтовыми зубьями, имеющая винтовые группы режущих пластин, механически прикрепленных к гнездам фрезы. Режущие пластины расположены винтовой группой на наружной поверхности фрезы таким образом, что по меньшей мере одна режущая кромка режущей пластины отнесена в угловом окружном направлении от паза под соседнюю режущую пластину, а соответствующая точка на каждой режущей кромке из одной или более режущих кромок образует часть линии расположения, имеющей неравномерный наклон за первым рядом пазов.

Конструкция фрезы с винтовыми зубьями, раскрытая в патенте РФ №2463134, также не позволяет устранить указанные выше недостатки.

В патентах РФ 2477674 и 2358844, а также в патенте США №7241082 раскрыты конструкции режущих пластин, каждая из которых выполнена двухсторонней и имеет две идентичные торцовые поверхности с режущими кромками. При этом главные задние поверхности, примыкающие к главным режущим кромкам, в каждом сечении плоскостью, в основном перпендикулярной главным боковым поверхностям, расположены под острыми внутренними углами к средней плоскости режущей пластины. Причем идентичные углы наклона задних поверхностей, соответствующие сечению указанной плоскостью каждой главной задней поверхности, равны между собой.

Использование раскрытых в патентах РФ 2477674 и 2358844, а также в патенте США №7241082 конструкций режущих пластин также не позволяет устранить указанные выше недостатки.

В патенте РФ №2483844 раскрыта конструкция фрезы и режущей пластины для нее. При этом фреза содержит режущие пластины, каждая из которых выполнена многогранной и имеющей верхнюю поверхность и противолежащую нижнюю поверхность с периферийной боковой поверхностью, продолжающейся между ними, по меньшей мере две главные режущие кромки и по меньшей мере два осевых передних угла между линиями, касательными к по меньшей мере двум главным режущим кромкам, причем осевые передние углы главных режущих кромок пластины отличаются друг от друга.

В конструкции фрезы и режущей пластины для нее, раскрытых в патенте РФ №2483844, также может использоваться существенное изменение геометрии режущих пластин, одновременно установленных на фрезе. Однако данная конструкция также оказывает значительное возмущающие воздействия на систему СПИД и обрабатываемую поверхность, что снижает ее эффективное использование особенно при обработке труднообрабатываемых материалов.

Задачей настоящего изобретения является создание улучшенной конструкции режущей пластины и режущего инструмента для ее использования, позволяющих снизить изменения возмущающего воздействия на систему СПИД и обрабатываемую поверхность при фрезеровании и в то же время погасить возникающие при этом вибрации и тем самым повысить работоспособность режущего инструмента.

Поставленная задача решается посредством совокупности признаков, приведенных в соответствующих пунктах формулы изобретения. В частности, предложена режущая пластина, имеющая для каждого в отдельности участка главной режущей кромки различные углы наклона задних поверхностей или длину и/или углы наклона защитных фасок, или для каждой торцовой поверхности свое износостойкие покрытие с отличающимися между собой коэффициентами трения скольжения.

Также предложена конструкция режущего инструмента для использования предложенной конструкции режущих пластин. Данная конструкция режущего инструмента позволяет оказать индивидуальное для каждой режущей кромки режущей пластины воздействие на зону резания без изменения геометрии режущих пластин, установленных в его корпусе, создав эффект неравномерного фрезерования, позволяющий снизить вибрации и отрицательное влияние на обрабатываемую поверхность.

Сущность изобретения

В соответствии с настоящим изобретением предложена режущая пластина, имеющая:

многоугольную форму и содержащая две противолежащие торцовые поверхности и расположенную между ними периферийную боковую поверхность, соединяющую торцовые поверхности и включающую две противолежащие идентичные главные боковые поверхности с отверстием, проходящим между ними,

среднюю плоскость М режущей пластины, параллельную торцовым поверхностям,

режущие кромки, образованные на пересечении соответственно торцовых поверхностей с периферийной боковой поверхностью,

при этом каждая режущая кромка содержит последовательно сопряженные между собой соответственно участки главной и вспомогательной режущих кромок, направленные под острым внутренним углом к средней плоскости М режущей пластины, с образованием на ее вершине угловых режущих кромок и без образования режущих кромок в ее нижних частях,

главные задние поверхности, примыкающие соответственно к каждому участку главной режущей кромки и расположенные под острым внутренним углом к средней плоскости М,

при этом каждая торцовая поверхность включает передние поверхности, примыкающие соответственно к каждой режущей кромке и проходящие от режущих кромок в основном в направлении вовнутрь режущей пластины соответственно торцовым поверхностям, имеющим в основном плоские и параллельные между собой базовые поверхности, проходящие по диагоналям соответствующих им торцовых поверхностей.

В соответствии с настоящим изобретением,

в каждом одноименном сечении плоскостью каждого участка главной режущей кромки, в основном перпендикулярном главным боковым поверхностям, острые внутренние углы наклона α1, α2, α3, α4 главных задних поверхностей к средней плоскости М, примыкающие соответственно к своему участку главной режущей кромки, не равны между собой,

или по меньшей мере одна главная задняя поверхность, примыкающая к одному участку главной режущей кромки, расположена под одним острым внутренним углом к средней плоскости М,

а другие главные задние поверхности, примыкающие соответственно к другим участкам главных режущих кромок, расположены под другими острыми внутренними углами к средней плоскости М, не равными первому, но равными или не равными между собой,

или по меньшей мере один участок главной режущей кромки имеет одну ширину и/или угол наклона β1 защитной фаски, выполненной на передней поверхности, примыкающей к этому участку главной режущей кромки,

а другие участки главных режущих кромок, в отличие от первого, имеют соответственно другие ширины и/или углы наклона β2, β3, β4 защитных фасок, выполненных на передних поверхностях, примыкающих соответственно к этим участкам главных режущих кромок,

или одна торцовая поверхность имеет одно износостойкое покрытие с одним коэффициентом трения скольжения, а вторая торцовая поверхность в отличие от первой имеет другое износостойкое покрытие с другим коэффициентом трения скольжения, не равным первому.

В соответствии с одним предпочтительным вариантом ширина главных задних поверхностей или ширина защитных фасок вдоль соответствующих им участков главных режущих кромок постоянная и переменная.

В соответствии настоящим изобретением также предложен режущий инструмент, в частности торцовая фреза, имеющая корпус с гнездами, выполненными непосредственно в корпусе или в кассетах, установленных в корпусе,

при этом каждое гнездо имеет одну опорную поверхность и боковые контактные поверхности для описанной выше по одному из вариантов режущей пластины, установленной в каждом гнезде.

Краткое описание чертежей

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

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

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

на фиг.3 показан вид сверху на торцовую поверхность режущей пластины, изображенной на фиг.1;

на фиг.4 показан вид сбоку на главную боковую поверхность режущей пластины, изображенной на фиг.1;

на фиг.5 показано схематично исполнение задних и передних поверхностей в сечениях I-I, II-II, III-III и IV-IV режущей пластины, изображенной на фиг.4;

на фиг.6 показан вид в перспективе на режущий инструмент в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг.7 показан вид гнезда в корпусе режущего инструмента, изображенного на фиг.7, под режущую пластину, изображенную на фиг.1.

Детальное описание чертежей

Рассмотрим фиг.1-5, показывающие конструктивное исполнение режущей пластины 10 в соответствии с настоящим изобретением.

Режущая пластина 10 имеет многоугольную форму и содержит две противолежащие торцовые поверхности 12, 14 и расположенную между ними периферийную боковую поверхность 16, соединяющую торцовые поверхности 12, 14 и включающую две противолежащие идентичные главные боковые поверхности 18 с отверстием 20, проходящим между ними,

среднюю плоскость М режущей пластины 10, параллельную торцовым поверхностям 12, 14,

режущие кромки 22, 24, 26, 28, образованные на пересечении соответственно торцовых поверхностей 12, 14 с периферийной боковой поверхностью 16,

при этом каждая режущая кромка 22, 24, 26, 28 содержит последовательно сопряженные между собой соответственно участки главной 30, 32, 34, 36 и вспомогательной 38, 40, 42, 44 режущих кромок, направленные под острым внутренним углом к средней плоскости М режущей пластины 10,

с образованием на ее вершине угловых режущих кромок 46, 48, 50, 52 и без образования в ее нижних частях угловых режущих кромок,

главные задние поверхности 54, 56, 58, 60, примыкающие соответственно к каждому участку главной режущей кромки 30, 32, 34, 36 и расположенные под острым внутренним углом к средней плоскости М,

при этом каждая торцовая поверхность 12, 14 включает передние поверхности 62, 64, 66, 68, примыкающие соответственно к каждой режущей кромке 22, 24, 26, 28 и проходящие от режущих кромок 22, 24, 26, 28 в основном в направлении вовнутрь режущей пластины 10 соответственно торцовым поверхностям 12, 14, имеющим в основном плоские и параллельные между собой базовые поверхности 12а и 14а, проходящие по диагоналям соответствующих им торцовых поверхностей 12 и 14.

Главный размер D1 определен между плоскостями Р торцовых поверхностей 12 и 14, а вспомогательный размер D2 определен между главными боковыми поверхностями 18 режущей пластины 10 (см. фиг.2).

В соответствии с предложенным изобретением

в каждом одноименном сечении плоскостью каждого участка главной режущей кромки, в основном перпендикулярном главным боковым поверхностям 18, острые внутренние углы наклона α1, α2, α3, α4 главных задних поверхностей 54, 56, 58, 60 к средней плоскости М, примыкающие соответственно к своему участку главной режущей кромки 30, 32, 34, 36, не равны между собой,

или по меньшей мере одна главная задняя поверхность 54, примыкающая к одному участку главной режущей кромки 30 расположена под одним острым внутренним углом α1 к средней плоскости М,

а другие главные задние поверхности 56, 58, 60, примыкающие соответственно к другим участкам главных режущих кромок 32, 34, 36, расположены под другими острыми внутренними углами α2, α3, α4 к средней плоскости М, не равными первому, но равными или не равными между собой,

или по меньшей мере один участок главной режущей кромки 30 имеет одну ширину и/или угол наклона β1 защитной фаски 70, выполненной на передней поверхности 62, примыкающей к этому участку главной режущей кромки 30,

а другие участки главных режущих кромок 32, 34, 36, в отличие от первого, имеют соответственно другие ширины и/или углы наклона β2, β3, β4 защитных фасок 72, 74, 76, выполненных на передних поверхностях 64, 66, 68, примыкающих соответственно к этим участкам главных режущих кромок 32, 34, 36,

или одна торцовая поверхность 12 имеет одно износостойкое покрытие с одним коэффициентом трения скольжения, а вторая торцовая поверхность 14 в отличие от первой имеет другое износостойкое покрытие с другим коэффициентом трения скольжения, не равным первому.

В соответствии с одним предпочтительным вариантом ширина главных задних поверхностей 54, 56, 58, 60 или ширина защитных фасок 70, 72, 74, 76 вдоль соответствующих им участков главных режущих кромок 30, 32, 34, 36 постоянная (на фиг.4 нижняя граница задних поверхностей указана штриховыми линиями) или переменная.

Рассмотрим также фиг.6 и 7, где изображен режущий инструмент 78, предложенный в настоящем изобретении, и гнездо под режущую пластину в соответствии с настоящим изобретением. Он может быть выполнен, в частности, в виде торцовой фрезы, имеющей:

корпус 80 с гнездами 82, выполненными непосредственно в корпусе 80 или в кассетах, установленных в корпусе 80,

при этом каждое гнездо 82 имеет одну опорную поверхность 84 и боковые контактные поверхности 86 для описанной выше режущей пластины 10, установленной в каждом гнезде 82.

В соответствии с настоящим изобретением в гнезда 82 корпуса 80 режущего инструмента 78 устанавливают в зависимости от обрабатываемого материала, режимов обработки и конфигурации обрабатываемой детали сменные режущие пластины 10. При этом режущие пластины одновременно могут быть установлены так, что параметры их главных режущих кромок на режущем инструменте в целом совпадают или наоборот не совпадают.

В процессе обработки деталей предложенным режущим инструментом без изменения углов резания режущих пластин могут быть созданы различные условия резания. Это позволяет снизить вибрационные нагрузки и отрицательное воздействие на поверхностный слой обрабатываемой детали, улучшить условия обработки и повысить работоспособность как режущих пластин, так и режущего инструмента в конкретных условиях.