Держатель инструмента, имеющий выполненный за одно целое антивибрационный компонент, и режущий инструмент, снабженный держателем инструмента
Удлиненный держатель инструмента содержит антивибрационный компонент инструмента, имеющий корпусную часть компонента и антивибрационное приспособление. Антивибрационное приспособление содержит закрытую внутреннюю полость компонента, образованную в корпусной части компонента. Антивибрационное приспособление также содержит поглощающую вибрацию часть, расположенную в полости компонента и выполненную за одно целое с корпусной частью компонента таким образом, что они имеют цельную единую конструкцию. Поглощающая вибрацию часть содержит поглощающую вибрацию массу и по меньшей мере один упругий подвесной элемент, через который поглощающая вибрацию масса соединена с корпусной частью компонента. Полость компонента содержит колебательное пространство, расположенное между внутренней поверхностью корпусной части компонента и поглощающей вибрацию частью. Поглощающая вибрацию масса выполнена с возможностью колебания в колебательном пространстве при упругой деформации указанного по меньшей мере одного подвесного элемента. Режущий инструмент снабжен держателем инструмента. Достигается получение держателя режущего инструмента, обладающего улучшенными антивибрационными свойствами. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 9 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к держателям инструмента в целом и, в частности, к таким держателям инструмента, имеющим антивибрационный компонент, в частности к такому антивибрационному компоненту, изготавливаемому посредством аддитивного производства.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Для подавления вибрации держателя инструмента во время операций обработки металлов резанием держатели инструмента могут быть снабжены антивибрационным приспособлением. Обычно антивибрационное приспособление представляет собой пружинно-массовую систему, содержащую полость и поглощающую вибрацию массу, подвешенную в ней посредством упругих опорных элементов. Полость может быть наполнена вязкой текучей средой.
В некоторых таких антивибрационных приспособлениях указанные упругие опорные элементы могут быть образованы из конструкций типа уплотнительного кольца. Примеры таких систем удержания инструмента раскрыты, например, в US9,579,730, US2016/305503, US7,234,379, US6,443,673 и US3,774,730.
Благодаря применению аддитивного производства могут быть использованы альтернативные антивибрационные приспособления. Например, в WO 2012/084688 раскрыты полости, наполненные текучей смесью материалов, таких как порошок и газ или жидкость и газ. В качестве трехмерного препятствия для потока в указанных полостях обеспечена пространственная конструкция. В качестве другого примера, в US 8,946,585 раскрыта полость, предусмотренная для демпфирования вибрации инструмента и по меньшей мере частично наполненная незатвердевшим (нерасплавленным) порошковым материалом.
Задача настоящего изобретения состоит в предложении нового и улучшенного антивибрационного приспособления.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предложен держатель инструмента, выполненный удлиненным вдоль своей продольной оси держателя и имеющий антивибрационный компонент инструмента, причем антивибрационный компонент инструмента содержит:
корпусную часть компонента и
антивибрационное приспособление, содержащее:
внутреннюю полость компонента, образованную в корпусной части компонента и имеющую обращенную внутрь поверхность стенки полости;
поглощающую вибрацию часть, расположенную в полости компонента и выполненную за одно целое с корпусной частью компонента таким образом, что они имеют цельную единую конструкцию, причем поглощающая вибрацию часть содержит:
поглощающую вибрацию массу, подвешенную в полости компонента; и
по меньшей мере один упругий подвесной элемент, соединяющий поглощающую вибрацию массу с корпусной частью компонента; и
колебательное пространство, расположенное между поглощающей вибрацию частью и обращенной внутрь поверхностью стенки полости; причем:
поглощающая вибрацию масса выполнена с возможностью колебания в колебательном пространстве при упругой деформации указанного по меньшей мере одного подвесного элемента.
В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предложен режущий инструмент, содержащий:
держатель инструмента описанного выше типа и
режущую часть, содержащую по меньшей мере одну режущую вставку.
В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения предложен держатель инструмента, выполненный удлиненным вдоль своей продольной оси держателя и имеющий антивибрационный компонент инструмента, содержащий:
корпусную часть компонента и
антивибрационное приспособление, содержащее:
внутреннюю полость компонента, образованную в корпусной части компонента и имеющую обращенную внутрь поверхность стенки полости;
поглощающую вибрацию часть, расположенную в полости компонента и выполненную за одно целое с корпусной частью компонента таким образом, что они имеют цельную единую конструкцию, причем поглощающая вибрацию часть содержит:
поглощающую вибрацию массу, подвешенную в полости компонента; и
по меньшей мере один упругий подвесной элемент, соединяющий поглощающую вибрацию массу с корпусной частью компонента; и
колебательное пространство, расположенное между поглощающей вибрацию частью и обращенной внутрь поверхностью стенки полости; причем:
колебательное пространство наполнено вязкой текучей средой; и
поглощающая вибрацию масса соединена с корпусной частью компонента только на указанном по меньшей мере одном подвесном элементе.
Следует понимать, что все, приведенное выше, является раскрытием сущности изобретения, и что признаки, описанные в настоящем документе, могут быть применимы в любой комбинации к настоящему изобретению, например, любой из следующих признаков может быть применим к держателю инструмента или режущему инструменту.
Упругая деформация может вызываться растягивающей нагрузкой, прилагаемой поглощающей вибрацию массой к указанному по меньшей мере одному подвесному элементу.
Корпусная часть компонента может содержать первый аддитивно изготовляемый металлический материал. Поглощающая вибрацию масса может содержать второй аддитивно изготовляемый металлический материал. Первый и второй аддитивно изготовляемые металлические материалы могут различаться друг от друга.
Поглощающая вибрацию часть может содержать только один упругий подвесной элемент, соединяющий поглощающую вибрацию массу с корпусной частью компонента таким образом, что поглощающая вибрацию масса консольно выступает в полость компонента.
Колебательное пространство может полностью по периферии окружать поглощающую вибрацию часть.
Колебательное пространство может быть наполнено вязкой текучей средой.
Поглощающая вибрацию масса может быть соединена с корпусной частью компонента только на указанном по меньшей мере одном подвесном элементе.
Указанный по меньшей мере один подвесной элемент может не быть преднагруженным.
Указанный по меньшей мере один подвесной элемент может быть преднагруженным.
Антивибрационное приспособление может содержать регулирующий элемент, выступающий в колебательное пространство и упирающийся в один из указанного по меньшей мере одного подвесного элемента таким образом, что указанный подвесной элемент является преднагруженным.
Указанный по меньшей мере один подвесной элемент может быть выполнен удлиненным в том же направлении, что и держатель инструмента.
Указанный по меньшей мере один подвесной элемент может содержать периферийную поверхность подвесного элемента, проходящую вокруг продольной оси подвесного элемента. Периферийная поверхность подвесного элемента может иметь цилиндрическую форму.
Полость компонента и поглощающая вибрацию масса могут быть выполнены удлиненными в том же направлении, что и указанный по меньшей мере один подвесной элемент.
Указанный по меньшей мере один подвесной элемент может быть соединен с продольным концом поглощающей вибрацию массы.
Поглощающая вибрацию часть может содержать два подвесных элемента, соединенных с двумя противоположными продольными концами поглощающей вибрацию массы.
Поглощающая вибрацию масса и указанный по меньшей мере один подвесной элемент могут быть соосны с держателем инструмента.
Поглощающая вибрацию масса может иметь длину массы, измеряемую в направлении по ее длине. Указанный по меньшей мере один подвесной элемент может иметь длину подвесного элемента, измеряемую в направлении по его длине. Длина массы может быть по меньшей мере в пять раз больше длины подвесного элемента.
Поглощающая вибрацию масса может иметь максимальный размер массы в поперечном сечении. Указанный по меньшей мере один подвесной элемент может иметь максимальный размер подвесного элемента в поперечном сечении. Максимальный размер массы в поперечном сечении может быть по меньшей мере в пять раз больше максимального размера подвесного элемента в поперечном сечении.
Поглощающая вибрацию масса может иметь длину массы, проходящую вдоль продольной оси массы, а также может содержать две противоположные концевые поверхности (56) массы и периферийную поверхность массы, проходящую между ними, причем периферийная поверхность (58) массы проходит вокруг продольной оси массы.
Поглощающая вибрацию масса может иметь поперечное сечение массы, выполненное по плоскости, перпендикулярной к продольной оси массы, которое может быть одинаковым по меньшей мере для 60% длины массы.
Периферийная поверхность массы за исключением концевых поверхностей массы может иметь цилиндрическую форму.
Поглощающая вибрацию масса может иметь поперечное сечение массы, выполненное по плоскости, перпендикулярной к продольной оси массы, которое вдоль нее не является одинаковым.
Периферийная поверхность массы может сужаться внутрь к продольной оси массы.
Концевые поверхности массы могут быть плоскими и ориентированными перпендикулярно к продольной оси массы.
Концевые поверхности массы могут сужаться внутрь к продольной оси массы в направлении от периферийной поверхности массы.
Полость компонента может иметь форму, соответствующую форме поглощающей вибрацию массы.
Антивибрационный компонент инструмента может быть выполнен удлиненным вдоль своей продольной оси компонента и в том же направлении, что и держатель инструмента.
Антивибрационный компонент инструмента может дополнительно содержать две противоположные концевые поверхности компонента и периферийную поверхность компонента, проходящую между ними, причем периферийная поверхность компонента проходит вокруг продольной оси компонента, и по меньшей мере одно сквозное отверстие компонента проходит между поверхностью стенки полости и одной из концевых поверхностей компонента и периферийной поверхности компонента и открывается к ним. Полость компонента может быть уплотнена посредством по меньшей мере одного уплотняющего элемента, расположенного в указанном по меньшей мере одном сквозном отверстии компонента.
Антивибрационный компонент инструмента может содержать точно два сквозных отверстия компонента.
Указанное по меньшей мере одно сквозное отверстие компонента может проходить между поверхностью стенки полости и одной из концевых поверхностей компонента и может открываться к ним.
Режущая часть может быть прикреплена с возможностью отделения к держателю инструмента.
Антивибрационное приспособление может быть расположено на переднем конце режущего инструмента.
Указанный по меньшей мере один подвесной элемент может представлять собой пружину, проходящую по спирали вокруг продольной оси подвесного элемента.
Антивибрационный компонент инструмента может содержать внутренний канал для хладагента, проходящий внутри через указанный по меньшей мере один подвесной элемент и поглощающую вибрацию массу.
Режущий инструмент может быть невращающимся.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для наилучшего понимания настоящей заявки, а также для того, чтобы показать, как указанный объект может быть выполнен практически, ниже приведены сопроводительные чертежи, на которых:
на фиг. 1 показан перспективный вид режущего инструмента в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения, изображающий антивибрационный компонент;
на фиг. 2 показан частичный продольный вид в сечении антивибрационного компонента инструмента по фиг. 1, изображающий антивибрационное приспособление;
на фиг. 3 показан первый радиальный вид в сечении антивибрационного компонента инструмента, выполненный по линии III-III по фиг. 2;
на фиг. 4 показан второй радиальный вид в сечении антивибрационного компонента инструмента, выполненный по линии IV-IV по фиг. 2;
на фиг. 5 показана деталь фиг. 2, указанная ссылочным обозначением V;
на фиг. 6 показан схематичный вид частичного продольного сечения антивибрационного компонента инструмента в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 7 показан схематичный вид частичного продольного сечения антивибрационного компонента инструмента в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 8 показан схематичный вид частичного продольного сечения антивибрационного компонента инструмента в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения; и
на фиг. 9 показано продольное сечение антивибрационного компонента инструмента в соответствии с пятым вариантом осуществления настоящего изобретения.
Следует понимать, что для простоты и ясности иллюстрации, элементы, изображенные на чертежах, необязательно изображены в масштабе. Например, размеры некоторых из указанных элементов для ясности могут быть преувеличены относительно других элементов, или несколько физических компонентов могут содержаться в одном функциональном блоке или элементе. Кроме того, там, где предполагается целесообразным, для указания на соответствующие или аналогичные элементы на чертежах могут повторяться ссылочные обозначения.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В последующем описании будут описаны различные аспекты предмета настоящей заявки. В целях объяснения для обеспечения глубокого понимания предмета настоящей заявки достаточно подробно изложены конкретные конфигурации и детали. Однако специалисту в данной области техники следует понимать, что предмет настоящей заявки может быть выполнен на практике без конкретных конфигураций и деталей, представленных в настоящем документе.
На фиг. 1 показан режущий инструмент 20 для отвода стружки, представляющий аспект настоящего изобретения. Режущий инструмент 20 имеет продольную ось А инструмента. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения режущий инструмент 20 может представлять собой невращающийся режущий инструмент. То есть, режущий инструмент 20 неподвижен и не выполнен с возможностью вращения вокруг оси вращения. В этом неограничивающем примере, показанном на чертежах, режущий инструмент 20 представляет собой расточную оправку. Однако настоящее изобретение не ограничено только расточными оправками, и также может быть применимо, например, среди прочего, к инструментам для обработки канавок. Настоящее изобретение также может быть применимо к вращающимся режущим инструментам, таким как фрезерные и сверлильные инструменты. Для таких вращающихся режущих инструментов режущий инструмент 20 выполнен с возможностью вращения в направлении вращения вокруг продольной оси А инструмента.
Режущий инструмент 20 содержит держатель 22 инструмента. Режущий инструмент 20 также содержит режущую часть 24, содержащую по меньшей мере одну режущую вставку 26. Указанная по меньшей мере одна режущая вставка 26 выполнена с возможностью исполнения операций по обработке металлов резанием и для этой цели имеет режущую кромку. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения указанная по меньшей мере одна режущая вставка 26 может быть прикреплена с возможностью отделения к режущей части 24 инструмента. Режущая часть 24 может быть выполнена за одно целое с держателем 22 инструмента. Альтернативно, режущая часть 24 может быть прикреплена с возможностью отделения к держателю 22 инструмента. Режущая часть 24 может быть расположена на переднем конце держателя 22 инструмента.
На фиг. 2 показан держатель 22 инструмента, представляющий другой аспект настоящего изобретения. Держатель 22 инструмента имеет продольную ось В держателя инструмента, которая определяет противоположные переднее и заднее направления DF, DR. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения режущий инструмент 20 и держатель 22 инструмента могут быть соосны друг с другом. Следует отметить, что два элемента (например, в этом случае - режущий инструмент 20 и держатель 22 инструмента) являются соосными друг с другом, когда их продольные оси соинцидентны (выровнены друг с другом).
Также следует отметить, что использование терминов "передний" и "задний" на протяжении настоящих описания и формулы изобретения относится к относительному положению в направлении продольной оси В держателя инструмента в направлении налево или направо, соответственно, на фиг. 2. В сущности, переднее направление представляет собой направление к режущей части 26.
Со ссылкой на фиг. 2, держатель 22 инструмента содержит антивибрационный компонент 28 инструмента. Антивибрационный компонент 28 инструмента выполнен посредством аддитивного производства. Антивибрационный компонент 28 инструмента выполнен за одно целое таким образом, что имеет единую цельную конструкцию. Как использовано в настоящем документе, о предмете упоминают, что он "имеет единую цельную конструкцию" тогда, когда он получается в результате процесса аддитивного производства, даже если во время аддитивного изготовления этого предмета был использован более чем один материал. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения антивибрационный компонент 28 инструмента может содержать первый металлический материал. Например, первый аддитивно изготовляемый металлический материал может представлять собой сталь или спеченный карбид. Антивибрационный компонент 28 инструмента может содержать дополнительный второй аддитивно изготовляемый металлический материал. Первый и второй аддитивно изготовляемые металлические материалы могут быть различными. Например, второй аддитивно изготовляемый металлический материал может представлять собой вольфрам.
Следует отметить, что использование термина "аддитивно изготовляемый" на протяжении настоящих описания и формулы изобретения относится к процессам, используемым для создания трехмерного объекта, в котором для создания объекта формируют слои материала. Примеры таких процессов среди прочего содержат выборочную лазерную плавку (Selective Laser Melting, SLM), выборочное лазерное спекание (Selective Laser Sintering, SLS), прямое лазерное спекание металлов (Direct Metal Laser Sintering, DMLS), моделирование методом послойного наплавления (Fused Deposition Modeling, FDM) и 3D-печать.https://en.wikipedia.org/wiki/Three-dimensional_space
Со ссылкой на фиг. 1, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения антивибрационный компонент 28 инструмента может быть выполнен удлиненным вдоль своей продольной оси С компонента. Антивибрационный компонент 28 инструмента может быть выполнен удлиненным в том же направлении, что и держатель 22 инструмента. В частности, антивибрационный компонент 28 инструмента может быть соосен с держателем 22 инструмента. Антивибрационный компонент 28 инструмента может содержать две противоположные концевые поверхности 30 компонента и периферийную поверхность 32 компонента, проходящую между ними. Периферийная поверхность 32 компонента может проходить вокруг продольной оси С компонента.
Держатель 22 инструмента содержит антивибрационное приспособление 34, образованное на антивибрационном компоненте 28 инструмента. Антивибрационное приспособление 34 инструмента выполнено с возможностью уменьшения или устранения вибрации режущего инструмента 20, когда режущий инструмент 20 выполняет операцию по обработке металлов резанием. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения антивибрационное приспособление 34 и/или антивибрационный компонент 28 инструмента могут быть расположены на переднем конце режущего инструмента 20.
Антивибрационный компонент 28 инструмента содержит корпусную часть 40 компонента и антивибрационное приспособление 34. Антивибрационное приспособление 34 содержит внутреннюю полость 36 компонента, образованную в корпусной части 40 компонента. То есть, внутренняя полость 36 компонента заключена внутри корпусной части 40 компонента. Полость 36 компонента образована обращенной внутрь поверхностью 38 стенки полости. Поверхность 38 стенки полости разграничивает полость 36 компонента от корпусной части 40 компонента. Корпусная часть 40 компонента окружает полость 36 компонента. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения полость 36 компонента может быть удлинена вдоль своей продольной оси D полости. Полость 36 компонента может быть удлинена в том же направлении, что и держатель 22 инструмента. В частности, полость 36 компонента может быть соосна с держателем 22 инструмента. Поверхность 28 стенки полости может содержать две противоположные концевые поверхности 42 стенки полости и периферийную поверхность 44 стенки полости, проходящую между ними. Периферийная поверхность 44 стенки полости может проходить вокруг продольной оси D полости.
Дополнительно со ссылкой на фиг. 3, где показан первый радиальный вид в сечении полости 36 компонента (выполненный по плоскости, перпендикулярной к продольной оси D полости) через периферийную поверхность 44 стенки полости, полость 36 компонента имеет поперечное сечение полости. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения это поперечное сечение полости может быть одинаковым вдоль продольной оси D полости. Периферийная поверхность 44 стенки полости может иметь цилиндрическую форму. Как показано на фиг. 6-8, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения поперечное сечение полости может быть неодинаковым вдоль продольной оси D полости. Периферийная поверхность 44 стенки полости может сужаться внутрь к продольной оси D полости в любом направлении вдоль нее. Например, периферийная поверхность 44 стенки полости может иметь коническую форму.
Со ссылкой на фиг. 5, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения концевые поверхности 42 стенки полости могут сужаться внутрь к продольной оси D полости в направлении от периферийной поверхности 44 стенки полости. Например, концевые поверхности 42 стенки полости могут иметь коническую форму, заданную углом α конуса полости относительно продольной оси D полости. Угол α конуса может уменьшаться по направлению к вершине.
Со ссылкой на фиг. 6-8, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения концевые поверхности 42 стенки полости могут быть ступенчатыми и иметь две отдельные части, первую концевую поверхность 45а стенки полости, расположенную вблизи периферийной поверхности 44 стенки полости, которая может быть плоской и ориентирована перпендикулярно к продольной оси D полости, и вторую концевую поверхность 45b стенки полости, расположенную дистально от периферийной поверхности 44 стенки полости, которая может иметь цилиндрическую форму.
Как показано на фиг. 1 и 2, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения антивибрационный компонент 28 инструмента может содержать по меньшей мере одно сквозное отверстие 46 компонента, которое проходит между поверхностью 38 стенки полости и одной из концевых поверхностей 30 компонента и периферийной поверхностью 32 компонента и открывается к ним. Указанное по меньшей мере одно сквозное отверстие 46 компонента обеспечивает возможность наполнения полости 36 компонента вязкой текучей средой, как описано ниже в настоящем описании. В некоторых вариантах осуществления указанное по меньшей мере одно сквозное отверстие 46 компонента проходит между поверхностью 38 стенки полости и одной из концевых поверхностей 30 компонента и открывается к ним. В некоторых вариантах осуществления антивибрационный компонент 28 инструмента может содержать точно два сквозных отверстия 46 компонента. Преимущественно, это обеспечивает возможность извлечения остатков процесса аддитивного производства, таких как порошок и частицы и т.д., из одного из сквозных отверстий 46 компонента, в то время как вязкую текучую среду впрыскивают в полость 36 компонента через другое сквозное отверстие 46 компонента. После наполнения полости 36 компонента вязкой текучей средой полость 36 компонента может быть уплотнена посредством по меньшей мере одного уплотняющего элемента 50, расположенного в указанном по меньшей мере одном сквозном отверстии 46 компонента. Указанный по меньшей мере один уплотняющий элемент 50 может не проходить за поверхность 38 стенки полости в полость 36 компонента. Сквозное отверстие 46 компонента может быть резьбовым, а указанный по меньшей мере один уплотняющий элемент 50 может представлять собой резьбовой уплотняющий винт, взаимодействующий резьбовым способом со сквозным отверстием 46 компонента.
Со ссылкой на фиг. 2, антивибрационное приспособление 34 также содержит поглощающую вибрацию часть 52, расположенную внутри полости 36 компонента. Поглощающая вибрацию часть 52 содержит поглощающую вибрацию массу 54. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения поглощающая вибрацию масса 54 может быть жесткой. В некоторых вариантах осуществления в то время как корпус 40 компонента образован из первого аддитивного металлического материала, такого как сталь, поглощающая вибрацию масса 54 может быть выполнена из более плотного второго аддитивного металлического материала, такого как вольфрам. Даже в таком случае, как обсуждалось выше, благодаря процессу аддитивного производства поглощающая вибрацию масса 54 и корпус 40 компонента все еще считаются выполненными за единое целое таким образом, что имеют единую цельную конструкцию.
Поглощающая вибрацию масса 54 может быть удлинена вдоль своей продольной оси Е массы. Поглощающая вибрацию масса 54 может быть удлинена в том же направлении, что и держатель 22 инструмента. В частности, поглощающая вибрацию масса 54 может быть соосна с держателем 22 инструмента. Поглощающая вибрацию масса 54 может содержать два противоположных продольных конца 60 массы, которые расположены на расстоянии вдоль продольной оси Е массы. Поглощающая вибрацию масса 54 может содержать две противоположные концевые поверхности 56 массы и периферийную поверхность 58 массы, проходящую между ними. Периферийная поверхность массы 56 может проходить вокруг продольной оси Е массы. Две концевые поверхности 56 массы могут быть расположены на двух продольных концах 60 массы, соответственно. Со ссылкой на фиг. 2, поглощающая вибрацию масса 54 может иметь длину LM массы, измеряемую в направлении по ее длине (т.е., в направлении продольной оси Е массы). Со ссылкой на фиг. 3, поглощающая вибрацию масса 54 может иметь максимальный размер WM массы в поперечном сечении, измеряемый в направлении, перпендикулярном к продольной оси Е массы. Максимальный размер WM массы в поперечном сечении может считаться шириной WM массы.
Дополнительно со ссылкой на фиг. 3, где показан первый радиальный вид в сечении поглощающей вибрацию массы 54 (выполненный по плоскости, перпендикулярной к продольной оси Е массы) через периферийную поверхность 58 массы, поглощающая вибрацию масса 54 имеет поперечное сечение массы. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения поперечное сечение массы может быть одинаковым по меньшей мере для 60% длины LM массы вдоль продольной оси Е массы. Периферийная поверхность 58 массы за исключением концевых поверхностей 56 массы может иметь цилиндрическую форму.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения поперечное сечение массы может быть неодинаковым вдоль продольной оси Е массы. Например, как видно на фиг. 6, периферийная поверхность 58 массы может сужаться внутрь к продольной оси Е массы в любом направлении вдоль нее. Например, периферийная поверхность 58 массы может иметь коническую форму. Поглощающая вибрацию масса 54 может иметь вращательную симметрию вокруг продольной оси Е массы.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения концевые поверхности 56 массы могут быть плоскими и ориентированы перпендикулярно к продольной оси Е массы. В соответствии с некоторыми другими вариантами осуществления настоящего изобретения концевые поверхности 56 массы могут сужаться внутрь к продольной оси Е массы в направлении от периферийной поверхности 58 массы. Например, концевые поверхности 56 массы могут иметь коническую форму.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения периферийная поверхность 44 стенки полости может иметь форму, соответствующую форме периферийной поверхности 58 массы. Одна или обе из концевых поверхностей 42 стенки полости могут иметь форму, соответствующую форме соответствующей концевой поверхности 56 массы. Полость 36 компонента может иметь форму, соответствующую форме поглощающей вибрацию части 52.
Поглощающая вибрацию часть 52 содержит по меньшей мере один упругий подвесной элемент 62. Подвесной элемент 62 выполнен с возможностью упругой деформации. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения указанный по меньшей мере один подвесной элемент 62 может не быть преднагруженным (то есть, сжатым или растянутым). Указанный по меньшей мере один подвесной элемент 62 может представлять собой пружину, проходящую по спирали вокруг продольной оси F подвесного элемента (см. фиг. 9).
Альтернативно, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения указанный по меньшей мере один подвесной элемент 62 может быть выполнен удлиненным вдоль продольной оси F подвесного элемента. Указанный по меньшей мере один подвесной элемент 62 может быть выполнен удлиненным в том же направлении, что и держатель 22 инструмента. В частности, указанный по меньшей мере один подвесной элемент 62 может быть соосен с держателем 22 инструмента. Указанный по меньшей мере один подвесной элемент 62 может содержать два противоположных продольных конца 64 подвесного элемента, расположенных на расстоянии вдоль продольной оси F подвесного элемента. Указанный по меньшей мере один подвесной элемент 62 может содержать периферийную поверхность 66 подвесного элемента, проходящую вокруг продольной оси F подвесного элемента.
Дополнительно со ссылкой на фиг. 4, где показан второй радиальный вид в сечении одного подвесного элемента 62 (выполненный по плоскости, перпендикулярной к продольной оси F подвесного элемента) через периферийную поверхность 66 подвесного элемента, указанный один подвесной элемент 62 имеет поперечное сечение подвесного элемента. Периферийная поверхность 66 подвесного элемента может иметь цилиндрическую форму. Со ссылкой на фиг. 2, указанный по меньшей мере один подвесной элемент 62 может иметь длину LS подвесного элемента, измеряемую в направлении по его длине (т.е., в направлении продольной оси F подвесного элемента). Со ссылкой на фиг. 4, указанный по меньшей мере один подвесной элемент 62 может иметь максимальный размер WS подвесного элемента в поперечном сечении, измеряемый в направлении, перпендикулярном к продольной оси F подвесного элемента. Максимальный размер WS подвесного элемента в поперечном сечении может считаться шириной WS подвесного элемента.
Поглощающая вибрацию часть 52 выполнена за одно целое с корпусной частью 40 компонента таким образом, что они имеют цельную единую конструкцию. Поглощающая вибрацию масса 54 соединена с корпусной частью 40 компонента на указанном по меньшей мере одном подвесном элементе 62. Таким образом, поглощающая вибрацию масса 54 подвешена в полости 36 компонента посредством указанного по меньшей мере одного подвесного элемента 62.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения указанный по меньшей мере один подвесной элемент 62 может быть соединен с одним из продольных концов 60 массы. Поглощающая вибрацию часть 52 может содержать два подвесных элемента 62, соединенных с двумя продольными концами 60 массы. Поглощающая вибрацию часть 52 может содержать точно два подвесных элемента 62. Периферийная поверхность 66 подвесного элемента каждого подвесного элемента 62 может проходить от соответствующей концевой поверхности 56 массы к соответствующей концевой поверхности 42 стенки полости.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения поглощающая вибрацию масса 54 может быть длиннее указанного по меньшей мере одного подвесного элемента 62. Например, длина LM массы может быть по меньшей мере в пять раз больше длины LS подвесного элемента. Поглощающая вибрацию масса 54 может быть шире указанного по меньшей мере одного подвесного элемента 62. Например, максимальный размер WM массы в поперечном сечении может быть по меньшей мере в пять раз больше максимального размера WS подвесного элемента в поперечном сечении.
Антивибрационное приспособление 34 содержит колебательное пространство 68, образованное в полости 36 компонента. Колебательное пространство 68 расположено между поглощающей вибрацию частью 52 и корпусной частью 40 компонента (и, в частности, между поглощающей вибрацию частью 52 и обращенной внутрь поверхностью 38 стенки полости). Иначе говоря, корпусная часть 40 компонента и поглощающая вибрацию часть 52 расположены на расстоянии посредством колебательного пространства 68. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения колебательное пространство 68 полностью по периферии окружает поглощающую вибрацию часть 52. То есть, колебательное пространство 68 может проходить вокруг всей (360°) угловой протяженности продольной оси D полости. Колебательное пространство 68 может образовывать внутреннюю кольцевую щель на поглощающей вибрацию массе 54.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения поглощающая вибрацию масса 54 соединена с корпусной частью 40 компонента только на указанном по меньшей мере одном подвесном элементе 62. Таким образом, колебательное пространство 68 свободно от каких-либо отдельных дополнительных твердых элементов, таких как уплотнительное кольцо, расположенных между поверхностью 38 стенки полости и концевыми поверхностями 56 массы и/или периферийной поверхностью 58 массы и упирающихся в них (как показано, например, в US 7,234,379).
Поглощающая вибрацию масса 54 выполнена с возможностью колебания в колебательном пространстве 68 при упругой деформации указанного по меньшей мере одного подвесного элемента 62. Иначе говоря, поглощающая вибрацию масса 54 выполнена с возможностью колебательного смещения в колебательном пространстве 68, когда указанный по меньшей мере один подвесной элемент 62 подвергается упругой деформации. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения такая упругая деформация может вызываться растягивающей нагрузкой, прилагаемой поглощающей вибрацию массой 54 к указанному по меньшей мере одному подвесному элементу 62.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 2, для соединения поглощающей вибрацию массы 54 с корпусной частью 40 компонента используют два подвесных элемента 62 - один подвесной элемент 54 на каждый из двух противоположных концов поглощающей вибрацию массы 54. Однако в некоторых вариантах осуществления для соединения поглощающей вибрацию массы 54 с корпусной частью 40 компонента используют только один подвесной элемент 62. В таком случае поглощающая вибрацию масса 54 консольно выступает в полость 36 компонента.
Когда режущий инструмент 20 сталкивается с заготовкой, он подвержен вибрации. Обычно, для фрезеровочных или токарных работ эти вибрации представляют собой поперечные вибрации. Обычно, для работ резки и сверления эти вибрации представляют собой крутильные вибрации. Поглощающая вибрацию масса 54 колеблется с частотой вибрации. Антивибрационное приспособление 34 выполнено с возможностью обеспечения поглощающей вибрацию массы 54 частотой вибрации, близкой к собственной частоте режущего инструмента 20 или идентичной ей, тем самым уменьшая или устраняя вибрацию режущего инструмента 20.
Преимущественно, антивибрационное приспособление 34 может быть выполнено с возможностью регулировки (таким образом, что частота вибрации поглощающей вибрацию массы 54 соответствует собственной частоте режущего инструмента 20) без необходимости в демонтаже каких-либо отделимых частей. Для изменения частоты вибрации, с которой колеблется поглощающая вибрацию масса 54, может быть использован один или более механизмов, по отдельности или в комбинации. В одном неограничиваемом примере указанный по меньшей мере один подвесной элемент 62 может быть преднагруженным. Например, со ссылкой на фиг. 6, антивибрационное приспособление 34 может содержать регулирующий элемент 70, выступающий в колебательное пространство 68. Регулирующий элемент 70 может упираться в один из указанного по меньшей мере одного подвесного элемента 62, тем самым регулируя упругие свойства указанного по меньшей мере одного подвесного элемента 62. В частности, антивибрационный компонент 28 инструмента может содержать резьбовое регулирующее сквозное отверстие 72, которое проходит между поверхностью 38 стенки полости и периферийной поверхностью 32 компонента и открывается к ним. Регулирующий элемент 70 может представлять собой резьбовой регулирующий винт, взаимодействующий резьбовым способом с регулировочным сквозным отверстием 72.
Колебательное пространство 68 может быть наполнено вязкой текучей средой таким образом, что эта вязкая текучая среда по периферии окружает поглощающую вибрацию массу 54 и оказывает демпфирующий эффект на поглощающую вибрацию массу 54. Для регулировки этого демпфирующего эффекта могут быть использованы различные вязкие текучие среды, имеющие различную вязкость.
Поглощающая вибрацию масса 54 может быть изготовлена из второго аддитивно изготовляемого металлического материала, тогда как корпусная часть 40 компонента может быть изготовлена из первого аддитивно изготовленного металлического материала. В такой конфигурации масса поглощающей вибрацию массы 54 может быть отрегулирована без изменения ее размеров.
Также следует отметить, что другой признак настоящего изобретения состоит в том, что антивибрационное приспособление 34 подходит для нейтрализации поперечных вибраций и крутильных вибраций.
Несмотря на то, что настоящее изобретение было описано до определенной степени подробно, следует понимать, что различные изменения и модификации настоящего изобретения могут быть осуществлены без отступления от сущности или объема настоящего изобретения, как определены в прилагаемой формуле изобретения.
Например, со ссылкой на фиг. 7, антивибрационный компонент 28 инструмента может содержать дополнительное второе антивибрационное приспособление 34. Держатель 22 инструмента может содержать дополнительный второй антивибрационный компонент 28 инструмента (не показан). Таким образом, держатель 22 инструмента может содержать два антивибрационных приспособления 34. В такой конфигурации два колебательных пространства 68 могут находиться в сообщении друг с другом по текучей среде через сквозные отверстия 46 компонента.
Со ссылкой на фиг. 8, держатель 22 инструмента может быть модульным. То есть, держатель 22 инструмента может содержать компонент 74 хвостовика, изготовляемый раздельно от антивибрационного компонента 28 инструмента и соединенный с ним с образованием держателя 22 инструмента. В некоторых вариантах осуществления антивибрационный компонент 28 инструмента может быть вставлен в полость, образованную в компоненте 74 хвостовика. Антивибрационный компонент 28 инструмента может быть соединен с компонентом 74 хвостовика, например, с помощью пайки, сварки, резьбового взаимодействия и т.д. Альтернативно, компонент 74 хвостовика может содержать часть 76 втулки хвостовика, при этом с ней посредством посадки с натягом соединен антивибрационный компонент 28 инструмента. Компонент 74 хвостовика может быть выполнен посредством аддитивного производства. Альтернативно, компонент 74 хвостовика может быть выполнен посредством обычной субтрактивной технологии таким образом, что держатель 22 инструмента является так называемым "гибридным".
Альтернативно, как лучше всего видно на фиг. 1, держатель 22 инструмента может быть немодульным, когда антивибрационный компонент 28 инструмента выполнен за одно целое с держателем 22 инструмента в единой цельной конструкции таким образом, что антивибрационный компонент 28 инструмента представляет собой хвостовик держателя инструмента. Преимущественно, в такой конфигурации держатель 22 инструмента не нуждается в монтаже отдельных частей после изготовления.
Со ссылкой на фиг. 9, антивибрационный компонент 28 инструмента может содержать внутренний канал 78 для хладагента, проходящий внутри через указанный по меньшей мере один подвесной элемент 62 и поглощающую вибрацию массу 54. В такой конфигурации, где указанный по меньшей мере один подвесной элемент 62 является спиральным, внутренний канал 78 для хладагента также может проходить по спирали вокруг той же самой оси. Поглощающая вибрацию масса 54 может содержать углубление 80 массы, а указанный по меньшей мере один подвесной элемент 62 может быть присоединен к поглощающей вибрацию массе 54 в углублении 80 массы. Преимущественно, это может увеличивать длину указанного по меньшей мере одного подвесного элемента 62 без увеличения длины антивибрационного компонента 28 инструмента.
Несмотря на то, что настоящее изобретение было описано до определенной степени подробно, следует понимать, что различные изменения и модификации настоящего изобретения могут быть осуществлены без отступления от сущности или объема настоящего изобретения, как определены в прилагаемой формуле изобретения.
1. Держатель (22) режущего инструмента, выполненный удлиненным вдоль своей продольной оси (В) держателя и имеющий антивибрационный компонент (28) инструмента, причем антивибрационный компонент (28) инструмента содержит:
корпусную часть (40) компонента, в которой образована внутренняя полость (36) компонента, имеющая обращенную внутрь поверхность (38) стенки полости; и
антивибрационное приспособление (34), содержащее: поглощающую вибрацию часть (52), расположенную в полости (36) компонента и выполненную за одно целое с корпусной частью (40) компонента таким образом, что они имеют цельную единую конструкцию, причем поглощающая вибрацию часть (52) содержит:
поглощающую вибрацию массу (54), подвешенную в полости (36) компонента; и
по меньшей мере один упругий подвесной элемент (62), соединяющий поглощающую вибрацию массу (54) с корпусной частью (40) компонента; и
при этом между поглощающей вибрацию частью (52) и обращенной внутрь поверхностью (38) стенки полости расположено колебательное пространство (68);
причем поглощающая вибрацию масса (54) выполнена с возможностью колебания в колебательном пространстве (68) при упругой деформации указанного по меньшей мере одного подвесного элемента (62).
2. Держатель (22) режущего инструмента по п. 1, в котором упругая деформация вызывается растягивающей нагрузкой, прилагаемой поглощающей вибрацию массой (54) к указанному по меньшей мере одному подвесному элементу (62).
3. Держатель (22) режущего инструмента по п. 1, в котором:
корпусная часть (40) компонента выполнена с возможностью аддитивного изготовления из первого металлического материала;
поглощающая вибрацию масса (54) выполнена с возможностью аддитивного изготовления из второго металлического материала; и
при этом упомянутые первый и второй металлические материалы отличаются друг от друга.
4. Держатель (22) режущего инструмента по п. 1, в котором колебательное пространство (68) полностью по периферии окружает поглощающую вибрацию часть (52).
5. Держатель (22) режущего инструмента по п. 1, в котором колебательное пространство (68) наполнено вязкой текучей средой.
6. Держатель (22) режущего инструмента по п. 1, в котором поглощающая вибрацию масса (54) соединена с корпусной частью (40) компонента только на указанном по меньшей мере одном подвесном элементе (62).
7. Держатель (22) режущего инструмента по п. 1, в котором антивибрационное приспособление (34) содержит регулирующий элемент (70), выступающий в колебательное пространство (68) и упирающийся в один из указанного по меньшей мере одного подвесного элемента (62) таким образом, что указанный подвесной элемент (62) является преднагруженным.
8. Держатель (22) режущего инструмента по любому из пп. 1-7, в котором указанный по меньшей мере один подвесной элемент (62) представляет собой пружину, проходящую по спирали вокруг продольной оси (F) подвесного элемента.
9. Держатель (22) режущего инструмента по п. 1, в котором указанный по меньшей мере один подвесной элемент (62) выполнен удлиненным в том же направлении, что и держатель (22) инструмента.
10. Держатель (22) режущего инструмента по п. 9, в котором полость (36) компонента и поглощающая вибрацию масса (54) выполнены удлиненными в том же направлении, что и указанный по меньшей мере один подвесной элемент (62).
11. Держатель (22) режущего инструмента по п. 10, в котором указанный по меньшей мере один подвесной элемент (62) соединен с продольным концом (60) поглощающей вибрацию массы (54).
12. Держатель (22) режущего инструмента по п. 10, в котором поглощающая вибрацию часть (52) содержит два подвесных элемента (62), соединенных с двумя противоположными продольными концами (60) поглощающей вибрацию массы (54).
13. Держатель (22) режущего инструмента по п. 9, в котором ось (D) полости (36) компонента, поглощающей вибрацию массы (54), и ось (F) указанного по меньшей мере одного подвесного элемента (62) расположены соосно.
14. Держатель (22) режущего инструмента по п. 9, в котором:
поглощающая вибрацию масса (54) имеет длину (LM) массы, измеряемую в направлении по ее длине;
указанный по меньшей мере один подвесной элемент (62) имеет длину (LS) подвесного элемента, измеряемую в направлении по его длине; и
длина (LM) массы по меньшей мере в пять раз больше длины (LS) подвесного элемента.
15. Держатель (22) режущего инструмента по п. 9, в котором:
поглощающая вибрацию масса (54) имеет в поперечном сечении максимальный размер (WM) массы;
указанный по меньшей мере один подвесной элемент (62) имеет в поперечном сечении максимальный размер (WS) подвесного элемента; и
максимальный размер (WM) массы в поперечном сечении по меньшей мере в пять раз больше максимального размера (WS) подвесного элемента в поперечном сечении.
16. Держатель (22) режущего инструмента по п. 1, в котором поглощающая вибрацию масса (54) имеет длину (LM) массы, проходящую вдоль продольной оси (Е) массы и содержит две противоположные концевые поверхности (56) массы и периферийную поверхность (58) массы, проходящую между ними, причем периферийная поверхность (58) массы проходит вокруг продольной оси (Е) массы.
17. Держатель (22) режущего инструмента по п. 1, в котором антивибрационный компонент (28) инструмента выполнен удлиненным вдоль своей продольной оси (С).
18. Держатель (22) режущего инструмента по п. 17, в котором антивибрационный компонент (28) инструмента дополнительно содержит:
две противоположные концевые поверхности (30) компонента и периферийную поверхность (32) компонента, проходящую между ними, причем периферийная поверхность (32) компонента проходит вокруг его продольной оси (С); и
по меньшей мере одно сквозное отверстие (46) компонента, проходящее между поверхностью (38) стенки полости и одной из концевых поверхностей (30) компонента и периферийной поверхностью (32) компонента и открывающееся к ним, причем
полость (36) компонента уплотнена посредством по меньшей мере одного уплотняющего элемента (50), расположенного в указанном по меньшей мере одном сквозном отверстии (46) компонента.
19. Держатель (22) режущего инструмента по п. 1, в котором антивибрационный компонент (28) инструмента содержит внутренний канал (78) для хладагента, проходящий внутри через указанный по меньшей мере один подвесной элемент (62) и поглощающую вибрацию массу (54).
20. Режущий инструмент (20), содержащий:
держатель (22) режущего инструмента по п. 1 и
режущую часть (24), содержащую по меньшей мере одну режущую вставку (26).
21. Режущий инструмент (20) по п. 20, в котором режущая часть (24) прикреплена с возможностью отделения к держателю (22) режущего инструмента.
22. Режущий инструмент (20) по п. 20, который выполнен невращающимся.
