Режущий инструмент с утяжелителем для гашения вибрации

Режущий инструмент имеет корпус и узел утяжелителя для гашения вибрации. Корпус имеет первую и вторую боковые поверхности и верхнюю поверхность, проходящую между ними, причем режущая часть расположена в переднем конце корпуса на его верхней поверхности. Отверстие для утяжелителя открыто к первой и второй боковым поверхностям и имеет внутреннюю поверхность. Утяжелитель расположен в отверстии для утяжелителя и содержит первую часть со сквозным отверстием, вторую часть утяжелителя со снабженным резьбой отверстием, демпфирующее кольцо, расположенное вдоль внутренней поверхности отверстия, и крепежный элемент, выполненный с возможностью соединения первой и второй частей утяжелителя и поджатия их друг к другу таким образом, что контактная поверхность каждой части прижата к демпфирующему кольцу в отверстии для утяжелителя. Достигается повышение эффективности гашения вибрации. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ

[1] Настоящее изобретение заявляет приоритет по предварительной заявке США №62/036,264, поданной 12 августа 2 014, содержание которой посредством ссылки полностью включено в настоящую заявку.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[2] Настоящее изобретение относится, в целом, к режущим инструментам, а в частности, к корпусу режущего инструмента с механизмами гашения вибрации.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[3] Режущие инструменты, особенно типа резца, имеют режущую пластину, расположенную в его переднем конце. Выполнение режущих операций в переднем конце корпуса может вызвать нежелательные вибрации в режущем конце. Режущие инструменты с механизмами гашения вибрации описаны, например, в JP 2003062703 A, JP 2011042007 A, US 6113319 и KR 101258519.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[4] В соответствии с предметом настоящей заявки обеспечен режущий инструмент, содержащий:

- корпус, имеющий продольную ось и содержащий:

первую и вторую боковые поверхности, и верхнюю поверхность, проходящую между ними;

режущую часть, расположенную в переднем конце корпуса на верхней поверхности;

отверстие для утяжелителя, открытое к первой и второй боковым поверхностям и содержащее ось отверстия, проходящую поперек продольной оси, и внутреннюю поверхность отверстия; и

- утяжелитель, расположенный в отверстии для утяжелителя и содержащий:

первую часть утяжелителя;

вторую часть утяжелителя;

демпфирующее кольцо, расположенное вдоль внутренней поверхности отверстия; и

крепежный элемент, соединяющий друг с другом первую и вторую части утяжелителя и поджимающий их друг к другу таким образом, что каждая часть утяжелителя прижата к демпфирующему кольцу в отверстии для утяжелителя.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[5] Для лучшего понимания настоящего изобретения и показа, каким образом оно может быть реализовано практически, ниже описаны сопроводительные чертежи, на которых:

ФИГ. 1 показывает перспективный вид сверху режущего инструмента согласно одному варианту реализации настоящего изобретения;

ФИГ. 2 показывает вид сбоку режущего инструмента, изображенного на ФИГ. 1;

ФИГ. 3 показывает перспективный вид сверху режущего инструмента, изображенного на ФИГ. 1;

ФИГ. 4 показывает вид сбоку режущего инструмента, изображенного на ФИГ. 3;

ФИГ. 5 показывает перспективный вид режущего инструмента, изображенного на ФИГ. 1, частично разобранного;

ФИГ. 6 показывает другой перспективный вид режущего инструмента, изображенного на ФИГ. 1, частично разобранного;

ФИГ. 7 показывает вид спереди режущего инструмента, изображенного на ФИГ. 1, частично разобранного; и

ФИГ. 8 показывает режущий инструмент в разрезе по линии VIII-VIII, изображенной на ФИГ. 2.

[6] Следует понимать, что в целях простоты и ясности иллюстрации показанные на чертежах элементы не обязательно являются масштабированными. Например, размеры некоторых из элементов могут быть увеличены относительно других элементов для ясности, или несколько физических компонентов могут быть включены в один функциональный блок или элемент. Кроме того, где это уместно, позиционные номера могут повторяться на чертежах для указания соответствующих или аналогичных элементов.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[7] Ниже описаны различные аспекты настоящего изобретения. В целях ясности для полного понимания настоящего изобретения сформулированы конкретные конфигурации и детали. Однако для специалиста также очевидно, что настоящее изобретение может быть осуществлено без конкретных деталей, представленных в настоящей заявке. Кроме того, известные признаки могут быть опущены или упрощены, чтобы не усложнять описание настоящего изобретения.

[8] На ФИГ. 1-8 показаны различные виды режущего инструмента 100 согласно одному варианту реализации настоящего изобретения. Режущий инструмент 100 содержит корпус 101, в целом имеющий удлиненную форму и продольную ось А, и утяжелитель 116. Корпус 101 имеет первую боковую поверхность 102 и вторую боковую поверхность 104, а также верхнюю поверхность 106, проходящую между ними.

[9] Режущая часть 108 расположена в переднем конце 110 корпуса 101 на его верхней поверхности 106. В корпусе 101 сформировано отверстие 112 для утяжелителя, имеющее ось В, проходящую поперек продольной оси А. Отверстие 112 для утяжелителя открыто к обеим из первой и второй боковых поверхностей 102, 104. Отверстие 112 имеет внутреннюю поверхность 114. Согласно некоторым вариантам реализации отверстие 112 является круглым отверстием, и, как показано в разрезе на ФИГ. 8, внутренняя поверхность 114 является симметричной V-образной поверхностью, причем каждая сторона V-образной формы образует отличный от нуля острый первый угол α с осью В отверстия. Согласно некоторым вариантам реализации первый угол α составляет 45°. Согласно некоторым вариантам реализации отверстие 112 может быть расположено рядом с передним концом 110 корпуса 101.

[10] Утяжелитель 116 расположен в отверстии 112 для утяжелителя. Утяжелитель 116 содержит две части, включая первую часть 118 утяжелителя и вторую часть 122 утяжелителя. Утяжелитель 116 также содержит демпфирующее кольцо 126 и крепежный элемент 128, соединяющий вместе и поджимающий первую и вторую части 118, 122 утяжелителя друг к другу. В показанном на чертеже варианте реализации крепежный элемент выполнен в форме зажимного винта 128, но также могут быть использованы болты, штифты, заклепки и другие соединители. Первая часть 118 утяжелителя имеет сквозное отверстие 120, проходящее через нее вдоль оси В. Вторая часть 122 утяжелителя имеет снабженное резьбой отверстие 124, проходящее через нее вдоль оси В. Снабженное резьбой отверстие 124 второй части 122 утяжелителя может быть сквозным отверстием или глухим отверстием. Демпфирующее кольцо 126 расположено вдоль внутренней поверхности 114 отверстия между первой и второй частями 118, 122 утяжелителя.

[11] Демпфирующее кольцо 126 выполнено из упругого сжимаемого материала, такого как резина, и упруго прижато к внутренней поверхности 114 отверстия. Если отверстие 112 для утяжелителя имеет круглую форму, демпфирующее кольцо 126 также является уплотнительным кольцом круглого сечения. Первая и вторая части 118, 122 утяжелителя выполнены из имеющего большую плотность материала, чем материал корпуса 101. Например, если корпус 101 выполнен из стали, первая и вторая части 118, 122 утяжелителя могут быть выполнены, например, из твердого металла, вольфрама и тому подобного.

[12] Первая часть 118 утяжелителя имеет первую наружную поверхность 136, первую внутреннюю поверхность 138 и первую периферийную поверхность 140, проходящую между ними. Первая периферийная поверхность 140 имеет первую контактную поверхность 130. Вторая часть 122 утяжелителя имеет вторую наружную поверхность 142, вторую внутреннюю поверхность 144 и вторую периферийную поверхность 14 6, проходящую между ними. Вторая периферийная поверхность 14 6 имеет вторую контактную поверхность 132. Следует отметить, что первая и вторая части 118 утяжелителя, 122 не обязательно являются идентичными и могут отличаться по весу или толщине.

[13] Зажимной винт 128 проходит через сквозное отверстие 120 первой части 118 утяжелителя и благодаря своей резьбе взаимодействует со снабженным резьбой отверстием 124 второй части 122 утяжелителя. Таким образом, зажимной винт 128 сжимает (т.е. стягивает) первую и вторую части 118, 122 утяжелителя друг с другом. Зажимной винт 128 ввинчен в снабженное резьбой отверстие 124. Когда зажимной винт 128 находится в завинченном положении (например, как показано на ФИГ. 1, 3 и 8), каждая из первой и второй частей 118, 122 утяжелителя прижата к демпфирующему кольцу 126 в отверстии 112.

[14] Если первая и вторая части 118, 122 утяжелителя сжаты вместе, демпфирующее кольцо 126 упруго взаимодействует с внутренней поверхностью 114 отверстия. Первая и вторая части 118, 122 утяжелителя взаимодействуют с демпфирующим кольцом 126 только первой и второй контактными поверхностями 130, 132. Согласно некоторым вариантам реализации каждая из первой и второй частей 118, 122 утяжелителя имеет форму диска со своей центральной осью C1, С2, соответственно, и каждая из первой и второй контактных поверхностей 130, 132 с наклоном проходит к соответствующим первой и второй внутренним поверхностям 138, 144, формируя отличный от нуля острый второй угол β с соответствующей центральной осью C1, С2 и/или осью В отверстия в собранном режущем инструменте (как показано на ФИГ. 7). Согласно некоторым вариантам реализации второй угол β составляет 45°. Если каждая из первой и второй частей 118, 122 утяжелителя имеет форму диска, сквозное отверстие 120 и снабженное резьбой отверстие 124 сформированы в центре дисковых форм (как показано на сопроводительных чертежах).

[15] Когда утяжелитель 116 находится в сжатом положении, первая и вторая части 118, 122 утяжелителя свободно колеблются в отверстии 112 для утяжелителя. Таким образом, первая и вторая внутренние поверхности 138, 144 не контактируют с друг другом, и первая и вторая части 118, 122 утяжелителя контактируют только с демпфирующим кольцом 126, расположенным между ними. Кроме того, первая и вторая периферийные поверхности 140, 146 не контактируют с внутренней поверхностью 114 отверстия, как показано, например, на ФИГ. 8.

[16] Таким образом, демпфирующее кольцо 126 захвачено между внутренней поверхностью 114 отверстия и первой и второй контактными поверхностями 130, 132. Таким образом, весь массивный утяжелитель 116 захвачен в отверстии 112 и не может выпасть из него.

[17] Режущий вкладыш 134 удерживается в режущей части 108 корпуса 101 для выполнения режущих операций на обрабатываемой детали, например, проточки, нарезания канавок или отрезания. Во время таких режущих операций корпус 101 может испытывать колебания и вибрировать (например, вдоль оси В отверстия) из-за его удлиненной формы и повторяющегося контакта с обрабатываемой деталью. Такие колебания или вибрации могут быть нежелательными, поскольку они приводят к неуправляемому перемещению режущей пластины 134 во время работы и, таким образом, формируют изогнутую или неровную канавку на обрабатываемой детали, которая может нарушить режущую операцию или качество обработанной поверхности обрабатываемой детали.

[18] Для уменьшения или устранения таких нежелательных вибраций утяжелитель 116 действует в качестве динамического поглотителя вибрации (DVA) или резонансного виброгасителя (TMD) для корпуса 101 путем увеличения массы режущей части 108 режущего инструмента, причем демпфирующее кольцо 126 действует в качестве пружины, и сжатые части 118, 122 утяжелителя действуют вместе в качестве демпфирующей массы. Таким образом, утяжелитель 116 может быть назван как утяжелитель 116 для гашения вибрации. Вибрации корпуса 101 передаются через демпфирующее кольцо 126 частям 118, 122 утяжелителя, которые, в свою очередь, воспринимают нагрузку для гашения вибраций корпуса 101.

[19] Поскольку утяжелитель 116 является незакрепленным утяжелителем с двумя частями, он обеспечивает преимущество точной регулировки массы, требуемой для конкретного режущего инструмента 100. Степень, до которой зажимной винт 128 ввинчен в снабженное резьбой отверстие 124, определяет степень, до которой демпфирующее кольцо 126 упруго взаимодействует с внутренней стенкой 114 отверстия. От этого также зависит размер контактных поверхностей между первой и второй частями 118, 122 утяжелителя и демпфирующим кольцом 126, а также между демпфирующим кольцом 126 и внутренней поверхностью 114 отверстия. В аспекте динамического поглощения вибрации (DVA) утяжелителя 116 такая точная регулировка определяет модуль упругости демпферного кольца 126.

[20] Вес утяжелителя 116 и, в частности, вес каждой из частей 118, 122 утяжелителя, а также форма и размер первой и второй частей 118, 122 утяжелителя определяются в соответствии с формой и размером корпуса 101 и согласно режущим операциям, которые должны быть выполнены с использованием данного режущего инструмента 100. Характеристики утяжелителя 116 могут изменяться в различных режущих инструментах. Согласно еще одному варианту реализации режущий инструмент 100 может быть использован с различными утяжелителями 116.

[21] Кроме того, поскольку части 118, 122 утяжелителя сжаты вместе плавающим способом относительно корпуса 101, части 118, 122 утяжелителя в случае необходимости могут быть легко удалены из отверстия 112 и заменены другими частями утяжелителя. Эта гибкость является преимуществом по сравнению с другими средствами для демпфирования вибрации, которые прочно связаны с корпусом, например, обычной пайкой или пайкой твердым припоем без возможности разборки или замены массивных элементов.

[22] Согласно некоторым вариантам реализации толщина Т корпуса 101 в отверстии 112 для утяжелителя меньше, чем наружный диаметр D частей 118, 122 утяжелителя (как показано на ФИГ. 2 и 8) по меньшей мере в 3 раза (т.е. D>3T). Согласно некоторым вариантам реализации общая толщина сближенных частей 118, 122 утяжелителя (т.е. расстояние между наружными поверхностями частей 118, 122 утяжелителя вдоль оси В, например, как показано на ФИГ. 8) равна толщине Т корпуса 101, так что утяжелитель 116 не проходит за пределы боковых поверхностей 102, 104 корпуса 101.

[23] После размещения в отверстии 112 указанный утяжелитель 116 сжимают зажимным винтом 128 до тех пор, пока первая и вторая части 118, 122 утяжелителя не будут сближены и не будут в достаточной степени сжимать демпфирующее кольцо 126. Затем, утяжелитель 116 может быть зафиксирован в сжатом положении, например, заклеиванием зажимного винта 128 в ввинченном положении. Таким образом, зажимной винт 128 зафиксирован в ввинченном положении и не может быть вывинчен из снабженного резьбой отверстия 124, например, из-за колебаний или вибрации корпуса 101. Кроме того, первая и вторая части 118, 122 утяжелителя и демпфирующее кольцо 126 зафиксированы вместе, в результате чего предотвращено изменение демпфирующего эффекта утяжелителя 116 (например, пользователем режущего инструмента 100).

[24] Несмотря на то, что настоящее изобретение описано на примере одного или более конкретных вариантов реализации, настоящее описание предназначено в целом служить только в качестве иллюстрации и не должно рассматриваться как ограничение настоящего изобретения описанным вариантам реализации. Следует понимать, что специалистами могут быть выполнены различные модификации, которые, конкретно не описаны в настоящей заявке, но которые, однако, остаются в пределах объема охраны настоящего изобретения.

1. Режущий инструмент (100), содержащий:

корпус (101), имеющий продольную ось (А) и содержащий:

первую и вторую боковые поверхности (102, 104) и верхнюю поверхность (106), проходящую между ними;

режущую часть (108), расположенную в переднем конце (110) корпуса (101) на верхней поверхности (106),

отверстие (112) для утяжелителя, открытое к первой и второй боковым поверхностям (102, 104) и имеющее ось (В) отверстия, проходящую поперек продольной оси (А), и внутреннюю поверхность (114) отверстия,

и

утяжелитель (116), расположенный в отверстии (112) для утяжелителя и содержащий:

первую часть (118) утяжелителя,

вторую часть (122) утяжелителя,

демпфирующее кольцо (126), расположенное вдоль внутренней поверхности (114) отверстия, и

крепежный элемент (128), соединяющий друг с другом первую и вторую части (118, 122) утяжелителя и поджимающий их друг к другу таким образом, что каждая часть (118, 122) утяжелителя прижата к демпфирующему кольцу (126) в отверстии (112) для утяжелителя.

2. Режущий инструмент (100) по п. 1, в котором отверстие (112) для утяжелителя выполнено в виде круглого отверстия.

3. Режущий инструмент (100) по п. 2, в котором демпфирующее кольцо (126) выполнено в виде уплотнительного кольца круглого сечения.

4. Режущий инструмент (100) по п. 1, в котором внутренняя поверхность (114) отверстия выполнена симметричной V-образной, причем каждая сторона V-образной формы образует первый угол (α) с осью (В) отверстия.

5. Режущий инструмент (100) по п. 4, в котором первый угол (α) составляет 45°.

6. Режущий инструмент (100) по п. 1, в котором отверстие (112) для утяжелителя расположено рядом с передним концом (110) корпуса (101).

7. Режущий инструмент (100) по п. 1, в котором демпфирующее кольцо (126) выполнено из сжимаемого материала.

8. Режущий инструмент (100) по п. 7, в котором в качестве сжимаемого материала выбрана резина.

9. Режущий инструмент (100) по п. 1, в котором первая и вторая части (118, 122) утяжелителя выполнены из материала с большей плотностью, чем материал корпуса (101).

10. Режущий инструмент (100) по п. 9, в котором корпус (101) выполнен из стали, а первая и вторая части (118, 122) утяжелителя выполнены из твердого металла.

11. Режущий инструмент (100) по одному из пп. 1-10, в котором:

каждая из первой и второй частей (118, 122) утяжелителя имеет форму диска,

первая часть (118) утяжелителя имеет первую наружную поверхность (136), первую внутреннюю поверхность (138) и первую периферийную поверхность (140), проходящую между ними, причем первая периферийная поверхность (140) имеет первую контактную поверхность (130),

вторая часть (122) утяжелителя имеет вторую наружную поверхность (142), вторую внутреннюю поверхность (144) и вторую периферийную поверхность (146), проходящую между ними, причем вторая периферийная поверхность (146) имеет вторую контактную поверхность (132), и

каждая из первой и второй контактных поверхностей (130, 132) проходит с наклоном относительно соответствующих первой и второй внутренних поверхностей (138, 144) и образует второй угол (β) с осью (В) отверстия.

12. Режущий инструмент (100) по п. 11, в котором второй угол (β) составляет 45°.

13. Режущий инструмент (100) по п. 1, в котором:

каждая из первой и второй частей (118, 122) утяжелителя имеет круглую форму с наружным диаметром (D), и

толщина (Т) корпуса (101) в отверстии (112) для утяжелителя меньше, чем наружный диаметр (D) по меньшей мере в три раза.

14. Режущий инструмент (100) по п. 1, в котором:

первая часть (118) утяжелителя имеет сквозное отверстие (120),

вторая часть (122) утяжелителя имеет снабженное резьбой отверстие (124),

крепежный элемент содержит зажимной винт (128), проходящий через сквозное отверстие (120) первой части (118) утяжелителя и посредством резьбы взаимодействующий со снабженным резьбой отверстием (124) второй части (122) утяжелителя и, таким образом, плотно прижимающий первую и вторую части (118, 122) утяжелителя друг к другу,

причем во ввинченном положении зажимного винта (128) каждая часть (118, 122) утяжелителя прижата к демпфирующему кольцу (126) в отверстии (112) для утяжелителя.

15. Режущий инструмент (100) по п. 14, в котором каждая из первой и второй частей (118, 122) утяжелителя имеет форму диска, а сквозное отверстие (120) и снабженное резьбой отверстие (124) сформированы в центре упомянутых частей.

16. Утяжелитель (116) режущего инструмента, предназначенный для увеличения массы режущей части (108) инструмента, содержащий:

дисковидную первую часть (118) утяжелителя, имеющую первую центральную ось (С1), первую наружную поверхность (136), первую внутреннюю поверхность (138) и первую периферийную поверхность (140), проходящую между ними, причем первая периферийная поверхность (140) имеет первую контактную поверхность (130), которая с наклоном проходит к первой внутренней поверхности (138) с образованием угла с первой центральной осью (С1),

дисковидную вторую часть (122) утяжелителя, имеющую вторую центральную ось (С2), вторую наружную поверхность (142), вторую внутреннюю поверхность (144) и вторую периферийную поверхность (146), проходящую между ними, причем вторая периферийная поверхность (146) имеет вторую контактную поверхность (132), которая проходит с наклоном ко второй внутренней поверхности (144) с образованием угла со второй центральной осью (С2),

сжимаемое демпфирующее кольцо (126) и

крепежный элемент (128), выполненный с возможностью соединения первой и второй частей (118, 122) утяжелителя и поджатия их друг к другу таким образом, что контактная поверхность (130, 132) каждой части (118, 122) утяжелителя прижата к демпфирующему кольцу (126), когда демпфирующее кольцо (126) расположено между двумя частями (118, 122) утяжелителя.

17. Режущий инструмент (100), содержащий:

корпус (101), имеющий продольную ось (А) и содержащий:

первую и вторую боковые поверхности (102, 104) и верхнюю поверхность (106), проходящую между ними,

режущую часть (108), расположенную в переднем конце (110) корпуса (101) на верхней поверхности (106),

отверстие (112) для утяжелителя, открытое к первой и второй боковым поверхностям (102, 104) и имеющее ось (В), проходящую поперек продольной оси (А), и внутреннюю поверхность (114) отверстия,

и

утяжелитель (116) по п. 16, расположенный в отверстии (112) для утяжелителя.