Сменная режущая пластина и фреза

 

Использование: фреза для обработки выемок, например, заплечиков, канавок и других, стенки которых расположены под углом 90^o друг к другу. Сущность изобретения: режущая пластина квадратной формы предназначена для установки на цилиндрической фрезе при фрезеровании выемок в обрабатываемой детали и имеет четыре поворачиваемые режущие кромки, каждая из которых включает первую, вторую и третью следующие друг за другом и наклоненные под углом друг к другу части, расположенные так, что при фрезеровании первая и вторая части режущей кромки обрабатывают перпендикулярную основанию поверхность выемки обрабатываемой детали, а третья часть прилегающей режущей кромки служит для зачистки поверхности основания выемки. Кроме того, при установке режущей пластины на фрезе задние углы при вершине и на противоположном от нее конце кромки выполнены равными, а по меньшей мере первая и вторая части каждой режущей кромки расположены так, что все принадлежащие им точки лежат на цилиндрической поверхности, образованной при вращении прямой, параллельной оси вращения фрезы вокруг этой оси на радиусе, равном радиусу рабочей части фрезы. 2 с. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к сменным режущим пластинам, устанавливаемым в цилиндрических фрезах для фрезерования выемок, например, заплечиков, канавок и других, стенки которых расположены под углом 90^o друг к другу (в дальнейшем - "указанные выемки").

Известные фрезы такого типа в основном разделяются на два класса. К первому классу относятся фрезы, снабженные одним рядом расположенных по периферии режущих пластин, главная режущая кромка каждой из которых, расположенная по существу параллельно оси вращения фрезы, предназначена для фрезерования перпендикулярной основанию стенки выемки или уступа, а поперечно расположенная зачищающая кромка - для зачистки поверхности основания выемки. Пределы применения такого инструмента ограничены глубиной выемки, которую необходимо профрезеровать. Эта глубина не может быть больше протяженности главной режущей кромки. Фрезы, относящиеся ко второму классу, в добавление к нижнему ряду режущих пластин уже описанной конструкции снабжены еще по меньшей мере одним периферийным рядом пластин, главные режущие кромки каждой из которых по существу, параллельны оси вращения фрезы. При использовании такой фрезы глубина фрезерования перпендикулярной основанию стенки выемки, без сомнения, увеличивается. Режущие пластины, расположенные в самом нижнем ряду, очевидно, должны иметь поперечно расположенные зачищающие кромки, тогда как режущие пластины второго и любого последующего ряда в таких кромках не нуждаются.

С экономической точки зрения желательно, чтобы каждая режущая пластина имела максимальное количество режущих кромок, которые при необходимости могут быть легко установлены в нужном положении путем поворота.

Большинство известных режущих пластин для фрез, предназначенных для вышеупомянутых целей, имеет форму продолговатого прямоугольника, снабженного двумя параллельными друг другу режущими кромками, либо треугольника с тремя режущими кромками.

В Европейском патенте 0156780 предложена цилиндрическая фреза для обработки указанных выемок, в которой каждая режущая пластина имеет в основном квадратную форму и имеет четыре поворотных режущих кромки, каждая из которых соединена с поперечно направленной зачищающей кромкой, расположенной на выступе пластины, который выходит за пределы основного квадрата пластины. Очевидно, однако, что такие пластины имеют ограниченное применение. Они могут быть использованы в цилиндрических фрезах только с одним рядом расположенных по периферии пластин, поэтому глубина фрезерования выемки ограничена протяженностью режущей кромки каждой пластины.

В другом Европейском патенте 0489702A2 описывается по существу квадратная режущая пластина для фрезы, имеющая четыре главные режущие кромки, каждая из которых соединена с режущей кромкой, называемой дополнительной, а фактически являющейся зачищающей, расположенной под небольшим углом по отношению к режущей кромке. Такая режущая пластина не обладает недостатками пластины, описанной в Европейском патенте 0156780, так как у нее отсутствуют выступы, которые неизбежно ограничивают глубину выемки. Однако, такая пластина, установленная, как указывается, под отрицательным радиальным передним углом, обладает недостатком, общим для такого рода пластин, а именно: задний угол при вершине режущей кромки значительно больше заднего угла на противоположном от нее конце кромки. Если допустить, что относительно небольшой задний угол на противоположном от вершины конце режущей кромки пластины в действительности является минимально допустимым, при котором возможна ее эксплуатация, то очевидно, что задний угол при вершине чрезмерно велик, что повышает опасность ослабления режущей кромки в этой точке и, как следствие, снижения срока службы фрезы.

В принадлежащих заявителю действующих патентах США 5071292 и 5078550 рассмотрен этот присущий обычным пластинам для фрез недостаток и предложены решения по его преодолению. Все эти предложения, однако, относятся к продолговатым режущим пластинам прямоугольной формы, и их применение для пластин по существу квадратной формы, в которых имеются четыре попеременно действующих режущих кромки, никак не предусмотрено.

Задачей настоящего изобретения является создание по существу квадратной сменной режущей пластины, которая предназначена для фрезы и режущая кромка которой имеет повышенную прочность и увеличенный срок службы, а также цилиндрической фрезы, содержащей указанную пластину и имеющей увеличенный срок службы.

Поставленная задача решена тем, что в сменной режущей пластине для установки на цилиндрической части фрезы, имеющей квадратное плоское основание, квадратную переднюю поверхность и боковые поверхности, расположенные с наклоном наружу от соответствующих кромок основания и пересекающие переднюю поверхность с образованием соответствующих режущих кромок пластины, каждая из которых включает несколько следующих одна за другой частей, количество упомянутых частей режущей кромки выбрано равным трем, из них первая и третья части расположены при углах режущей пластины и соединены со второй частью, которая составляет основную часть всей длины режущей кромки, причем первая часть в направлении ко второй наклонена в сторону, противоположную основанию, вторая часть в направлении от первой к третьей части наклонена в сторону основания, а третья часть в направлении от второй части к прилегающему углу пластины наклонена в сторону, противоположную основанию, при этом каждая из упомянутых боковых поверхностей состоит из задней поверхности и базирующей поверхности, расположенных под углом друг к другу, при установке режущей пластины на фрезе задние углы при вершине и на противоположном от нее конце кромки выполнены равными, при этом при установке на фрезе первая и вторая части режущей кромки предназначены для обработки боковой поверхности выемки на обрабатываемой детали, расположенной перпендикулярно основанию упомянутой выемки, причем первая и вторая части каждой режущей кромки расположены при установке на фрезу так, что все принадлежащие им точки расположены на цилиндрической поверхности, образованной при вращении прямой, параллельной оси вращения фрезы вокруг этой оси, радиус которой равен радиусу рабочей части фрезы.

Таким образом, режущая пластина для фрезы в соответствии с настоящим изобретением имеет в основном квадратную форму и имеет четыре попеременно действующие режущие кромки, предназначенные для обработки перпендикулярных основанию стенок выемки, причем каждая режущая кромка соединена с поперечно расположенной зачищающей кромкой, в качестве которой выступает соседняя режущая кромка. Преимуществом настоящего изобретения является то, что благодаря наклонному расположению под совсем небольшим углом зачищающей кромки относительно второй части режущей кромки, продолжением которой она является, при обработке вертикальной поверхности выемки она не соприкасается с обрабатываемой поверхностью и потому не изнашивается.

С другой стороны, благодаря равенству углов при вершине и на противоположном от нее конце каждой режущей кромки последняя имеет повышенную прочность. Таким образом, срок службы фрезы увеличен.

Задняя и передняя поверхности режущей пластины по меньшей мере в районе соединения со второй частью режущей кромки могут быть выполнены криволинейными таким образом, что при установке режущей пластины на фрезе задний и радиальный передний углы, измеренные относительно фрезы, имеют постоянную величину по всей длине второй части режущей кромки.

Третья часть режущей кромки при установке режущей пластины на фрезе может быть расположена параллельно оси последней или под углом к ней так, что принадлежащие этой части точки отделены промежутком от цилиндрической поверхности, на которой расположены первая и вторая части режущей кромки.

В центре базирующей поверхности боковых поверхностей предлагаемой сменной режущей пластины может быть выполнено углубление, ограниченное двумя выступающими участками, предназначенными для взаимодействия с базирующими поверхностями фрезы, причем эти выступающие участки могут быть выполнены выпуклыми.

Решение указанной задачи обеспечено также тем, что в фрезе, содержащей корпус с цилиндрической частью и сменную режущую пластину, последняя установлена так, что третья часть одной режущей кромки, примыкающая к соседней кромке в поперечном направлении, предназначена для использования в качестве зачищающей кромки.

Благодаря такому решению обеспечено увеличение срока службы фрезы.

Сменная режущая пластина в предлагаемой фрезе может быть расположена так, чтобы радиальный передний угол на второй части режущей кромки был положительным.

Изобретение поясняется прилагаемыми чертежами, на которых на фиг. 1 в аксонометрической проекции схематично показана режущая пластина для фрезы, выполненная в соответствии с изобретением; на фиг. 2 схематично показан вид сбоку на пластину, изображенную на фиг. 1; на фиг. 3 схематично показан вид сбоку на модифицированную пластину, выполненную в соответствии с изобретением; на фиг. 4 в аксонометрической проекции схематично показана фреза с режущей пластиной, выполненной в соответствии с изобретением, в процессе фрезерования; на фиг. 5 в увеличенном масштабе показана часть фрезы, изображенной на фиг. 4, и на фиг. 6 в аксонометрической проекции схематично показана фреза с режущей пластиной, с частичным вырывом для более наглядной демонстрации углового расположения пластин в составе фрезы.

Как видно из фиг. 1 и 2, режущая пластина для фрезы включает по существу плоское квадратное основание 1 и по существу квадратную верхнюю переднюю поверхность 2. Четыре одинаковых торцевых поверхности 3 (только две из них показаны на чертеже), выходящие из соответствующих боковых кромок 4 основания, пересекают переднюю поверхность 2 по соответствующим режущим кромкам 5 режущей пластины. Каждая режущая кромка 5 включает, как ясно видно на фиг. 2, первую, вторую и третью части 5a, 5b, 5c. Из чертежа видно, что эти части режущей кромки расположены под углом друг к другу, причем для наглядности относительные углы наклона частей изображены с преувеличением. Первая и третья части 5a, 5c режущей кромки проходят от соответствующих закругленных углов 6a, 6b режущей пластины ко второй части 5b режущей кромки и сливаются с ней. Первая часть 5a режущей кромки наклонена вверх, в сторону, противоположную основанию 1 пластины, вторая часть 5b наклонена в сторону основания 1, а третья часть 5c наклонена в сторону, противоположную основанию 1. Как можно видеть, вторая часть составляет основную часть длины режущей кромки 5, а именно 65-75%. Третья часть может занимать примерно 5-20% от общей длины режущей кромки, а остальное приходится на первую часть режущей кромки.

Каждая задняя главная поверхность 3 включает верхний и нижний участки 3a, 3b. Верхний участок 3a образует заднюю поверхность, а нижний 3b - установочный участок пластины. На общем виде (фиг.1) установочная часть 3Ь пластины выполнена с центральным углублением 7, соединенным по обеим сторонам с двумя частями 8 выпуклой формы.

Верхняя передняя поверхность 2 примыкает к каждой режущей кромке 5 своим участком 9, который проходит вниз от режущей кромки 5 в направлении основания 1 к параллельной ей центральной плоской части 10 верхней передней поверхности 2. В центре плоской части 10. расположено сквозное отверстие 11, через которое пластину закрепляют на фрезе с помощью зажимного винта.

Согласно варианту выполнения, изображенному на фиг. 1 и 2, верхний участок 3а задней поверхности и участок 9 передней поверхности изогнуты таким образом, что при установке пластины на фрезе задний и радиальный передний углы резания остаются практически постоянными вдоль всей длины режущей кромки 5. Такая конструкция режущей пластины для фрезы, в частности, с режущей кромкой, наклоненной к основанию пластины, описана подробно в наших действующих патентах 5071292 и 5078550.

Как описано ниже со ссылкой на фиг. 5, расположение по меньшей мере первой и второй частей 5a, 5b режущей кромки таково, что они лежат на цилиндрической поверхности, образованной вращением образующей относительно оси вращения фрезы на радиусе, равном радиусу фрезы.

На фиг. 4, 5 и 6 проиллюстрирован способ установки фрезерной пластины 'в соответствии с изобретением и с предыдущим описанием, а также характер работы фрезы при обработке указанных выемок.

Как видно из этих чертежей, режущую фрезерную пластину устанавливают в кармане 15, расположенном на периферии цилиндрической державки 16 фрезы. Фреза предназначена для фрезерования в детали 18 выемок 17, имеющих поверхность основания 20 и перпендикулярную основанию стенку 19 (т.е. указанных выемок).

Как видно из фиг. 5, перпендикулярная основанию стенка 19 выемки 18 обрабатывается первой и второй частями 5a, 5b режущей кромки 5, а третья часть 5c, принадлежащая поперечно расположенной прилегающей режущей кромке 5, служит зачищающей кромкой при обработке поверхности основания 20. Для получения гладкой, однородной поверхности 19 при обработке ее частями 5а, 5b режущей кромки необходимо, чтобы все точки кромок частей 5a, 5b лежали на цилиндрической поверхности, образованной при вращении образующей, расположенной на расстоянии радиуса фрезы от оси 21 ее вращения. Как видно из чертежа, линии 22, проходящие через соответствующие точки на этих частях режущей кромки, лежат на этой поверхности.

Для того, чтобы при фрезеровании третья часть 5c режущей кромки чрезмерно не изнашивалась, что приведет к ухудшению ее работы по зачистке после того, как на ее место будет установлена поворотом следующая кромка (а это происходит, когда режущая кромка третьей части 5c расположена по существу параллельно оси 21 вращения), третью часть 5c режущей кромки, как правило, выполняют с отклонением под небольшим углом от параллельного оси положения, вследствие чего она не касается обрабатываемой перпендикулярной основанию стенки.

Фиг. 6 поясняет установку режущей пластины в державку фрезы под необходимым углом.

Как видно из чертежа, пластину устанавливают на опорной поверхности 22, по существу параллельной оси 21 вращения фрезы 16. Однако вторая, главная часть 5b режущей кромки 5 наклонена вниз, к основанию, и таким образом, эта кромка образует с базовой линией 21a, параллельной оси 21 вращения фрезы, положительный аксиальный угол γ_a , поэтому можно считать, что пластина установлена под положительным углом к фрезе.

С другой стороны, рассматривая положение скалывающей части 9 передней поверхности, которая наклонена от части 5b режущей кромки вниз к основанию 1 пластины, убеждаемся, что часть 9 передней поверхности образует положительный радиальный угол γ_r с базовой линией 23, проходящей от оси 21 вращения инструмента перпендикулярно к ней, через участок 5b режущей кромки. Таким образом, пластину можно считать установленной с положительным аксиальным передним углом и с положительным радиальным передним углом резания.

Как описано выше со ссылкой на фиг. 1, нижний установочный участок 4 каждой главной задней поверхности выполнен с углублением 7 в центре, ограниченным выпуклыми участками 3b. Как видно из фиг. 6, такая конструкция установочных участков пластины обеспечивает более точную установку пластины в нужное положение На опорной поверхности державки, чем в случае, когда установочный участок выполнен в виде сплошной плоской поверхности. Это достигается благодаря выпуклым участкам 3Ь, которые обеспечивают то, что посадка пластины на опорные поверхности будет происходить с очень точной фиксацией положения пластины.

Выступающие части опорных участков 3b могут быть выполнены не только плавно изогнутыми, но и в виде узких следующих друг за другом под углом плоских участков.

Несмотря на то, что описание настоящего изобретения относится к режущей пластине для фрезы, к главному участку режущей кромки которой примыкают непрерывно изогнутые передняя и задняя поверхности, при сохранении вдоль всей длины этого участка режущей кромки по существу постоянных значений заднего угла и радиального переднего угла резания при установке пластины на фрезе, изобретение также можно применить и в том случае, когда главная вторая часть режущей кромки по существу прямолинейна, а задний угол задней торцевой поверхности при вершине этой части режущей кромки по существу равен заднему углу на ее противоположном от вершины конце при установке пластины на фрезе. Такая усовершенствованная пластина схематично показана на фиг. 3, где режущая кромка 5^' включает первую, вторую и третью составляющие ее части 5a^', 5b^', 5c^', из которых главная 5b^' является по существу прямолинейной. Верхняя часть 3а задней поверхности пластины, которая наклонена под углом по отношению к нижней части 3b и, кроме того, к участку передней поверхности, выполнена так, что при установке пластины на фрезе задний угол задней поверхности при вершине пластины по существу равен заднему углу на противоположном от нее конце.

Такая конструкция режущей пластины для фрезы, соответствующая указанным требованиям, подробно описана в нашем патенте 5078550.

Режущие пластины, выполненные в соответствии с настоящим изобретением, как описано выше на примере, могут быть эффективно использованы при фрезеровании указанных углублений, позволяя реализовать преимущества, присущие квадратным режущим пластинам (т.е. с максимальным количеством поворотно устанавливаемых режущих кромок), сохраняя при этом преимущества, присущие режущим пластинам для фрезы, выполненным, в основном, в соответствии с нашими патентами США 5052863, 5071292 и 5078550.

Формула изобретения

1. Сменная режущая пластина для установки на цилиндрической части фрезы, имеющая квадратное плоское основание, квадратную переднюю поверхность и боковые поверхности, расположенные с наклоном наружу от соответствующих кромок основания и пересекающие переднюю поверхность с образованием соответствующих режущих кромок пластины, каждая из которых включает несколько следующих одна за другой частей, отличающаяся тем, что количество частей режущей кромки выбрано равным трем, из них первая и третья части расположены при углах режущей пластины и соединены с второй частью, которая составляет основную часть всей длины режущей кромки, причем первая часть в направлении к второй наклонена в сторону, противоположную основанию, вторая часть в направлении от первой и третьей частей наклонена в сторону основания, а третья часть в направлении от второй части к прилегающему углу пластины наклонена в сторону, противоположную основанию, при этом каждая боковая поверхность состоит из задней поверхности и базирующей поверхности, расположенных под углом одна к другой, при установке режущей пластины на фрезе задние углы при вершине и на противоположном от нее конце кромки выполнены равными, при этом при установке на фрезе первая и вторая части режущей кромки предназначены для обработки боковой поверхности выемки на обрабатываемой детали, расположенной перпендикулярно основанию выемки, причем первая и вторая части каждой режущей кромки расположены при установке на фрезу так, что все принадлежащие им точки расположены на цилиндрической поверхности, образованной при вращении прямой, параллельной оси вращения фрезы вокруг этой оси, радиус которой равен радиусу рабочей части фрезы.

2. Пластина по п.1, отличающаяся тем, что задняя и передняя поверхности по меньшей мере в районе соединения с второй частью режущей кромки выполнены криволинейными так, что при установке режущей пластины на фрезе задний и радиальный передний углы, измеренные относительно фрезы, имеют постоянную величину по всей длине второй части режущей кромки.

3. Пластина по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что третья часть режущей кромки расположена при установке режущей пластины на фрезе параллельно оси последней.

4. Пластина по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что третья часть режущей кромки при установке режущей пластины на фрезе расположена под углом к оси последней так, что принадлежащие этой части точки отделены промежутком от цилиндрической поверхности, на которой расположены первая и вторая части режущей кромки.

5. Пластина по любому из пп.1 4, отличающаяся тем, что в центре базирующей поверхности выполнено углубление, ограниченное двумя выступающими участками, предназначенными для взаимодействия с базирующими поверхностями фрезы.

6. Пластина по п.5, отличающаяся тем, что выступающие участки выполнены выпуклыми.

7. Фреза, содержащая корпус с цилиндрической частью и сменную режущую пластину, отличающаяся тем, что режущая пластина установлена так, что третья часть одной режущей кромки, примыкающая к соседней кромке в поперечном направлении, предназначена для использования в качестве зачищающей кромки.

8. Фреза по п.7, отличающаяся тем, что сменная режущая пластина расположена так, что радиальный передний угол на второй части режущей кромки положительный.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6