Режущий инструмент для металлообрабатывающего станка

009966 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к инструменту для машинной обработки резанием, содержащему первую часть инструмента и вторую часть инструмента, имеющие общую ось вращения, причем первая часть инструмента снабжена установочным штырем и кольцевой поверхностью на своем основании, а вторая часть инструмента снабжена осевой проточкой для приема установочного штыря и кольцевой поверхностью, выполненной с возможностью прижатия к кольцевой поверхности первой части инструмента при помощи прижимных средств для осевого прижима частей инструмента друг к другу. Инструмент является, в частности, сверлильным инструментом с рабочей головкой, которая образует первую часть инструмента и которая снабжена установочным штырем, входящим в посадочную проточку вала. В данном случае этот вал образует вторую часть инструмента. Такие инструменты в различных исполнениях известны с давних пор. Предшествующий уровень техники Из патентного документа EP-A-0547049 известен инструмент, в котором в установочном штыре имеется радиальная сквозная проточка под зажимной палец, называемый также самоустанавливающимся пальцем. Один конец зажимного пальца выполнен с внутренним конусом, в который входит наружный конус стопорного винта. Другой конец зажимного пальца выполнен с наружным конусом, который входит во внутренний конус второго стопорного винта. Посредством двух стопорных винтов обеспечивается напряжение зажимного пальца в осевом направлении таким образом, что установочный штырь затягивается в посадочную проточку соединительной втулки. За счет этого две кольцевые поверхности плотно прижимаются друг к другу. Толщина стенки и материал соединительной втулки, зазор между установочным штырем и посадочной проточкой, а также усилие натяжения задаются таким образом, что соединительная втулка в напряженном состоянии упруго расширяется в осевом направлении зажимного пальца. Кроме того, диаметр посадочной проточки уменьшается в поперечном направлении, так что соединительная втулка прижимается к наружной стороне установочного штыря. За счет этого посадочная проточка приобретает примерно овальную форму в поперечном сечении. Такая овальная упругая деформация соединительной втулки и второй части инструмента считается невыгодной. В качестве альтернативы и для устранения указанной упругой деформации соединительной втулки предлагается перекрывать зазор посредством выпучивания установочного штыря. За счет этого можно, по меньшей мере, частично устранить или сделать ненужной указанную упругую деформацию соединительной втулки. Для достижения выпучивания установочного штыря в нем предусмотрена сквозная прорезь, проходящая к внутренней полости поперечной проточки поперечно по длине контакта. Сущность изобретения Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании инструмента указанного типа, обладающего более высокой прочностью на изгиб и более точно центрированного. Кроме того, инструмент должен быть удобен в эксплуатации и экономичен в изготовлении. Было установлено, что при выборе угла между первым стопорным винтом и вторым стопорным винтом существенно больше 90 и существенно меньше 120 достигаются особенно симметрически сбалансированное поверхностное давление и нейтральность изгибающего момента относительно оси вращения инструмента. Симметричное распределение поверхностного давления обеспечивает выгодное соединение обеих частей инструмента с выдерживанием параллельности осей. При затягивании первого и второго стопорных винтов, кроме осевой силы, создается также радиальная сила, которая вызывает появление фрикционной силы между установочным штырем и осевой проточкой. За счет задания углов между радиальными проточками в соответствии с изобретением создается равнодействующая сила, превышающая силу, создаваемую противолежащим стопорным винтом. Действие этой увеличенной силы в осевом направлении компенсирует фрикционную силу. Вместо четырехточечного контакта создается возможность многоугольного распределения с тремя участками контакта установочного штыря в осевой проточке. С одной стороны, упругая деформация второй части инструмента становится меньше, и, с другой стороны, эта упругая деформация является не овальной, а многоугольной, что дает выгодное симметричное распределение упругой деформации. Благодаря указанным участкам контакта обеспечиваются более высокая надежность соединения между обеими частями инструмента и, соответственно, улучшенное удаление стружки. Было установлено также, что упрощается процесс работы, поскольку требуется только затягивание трех указанных стопорных винтов в единственной последовательности. За счет этого устраняется многоэтапный процесс затяжки,который требовался ранее. Соответственно, снижаются затраты времени на соединение двух частей инструмента. Другие предпочтительные варианты охарактеризованы в зависимых пунктах формулы изобретения и раскрыты в последующем описании и на чертежах. Перечень фигур чертежей Далее со ссылками на прилагаемые чертежи будет подробно описан пример осуществления изобретения. На чертежах: фиг. 1 изображает инструмент по изобретению в поперечном разрезе,фиг. 2 схематично изображает расположение стопорного винта в проточке установочного штыря,-1 009966 фиг. 3 изображает установочный штырь в перспективе,фиг. 4 изображает другой вид установочного штыря в перспективе,фиг. 5 изображает в перспективе режущий инструмент с вырезанным сектором,фиг. 6 изображает разрез инструмента по фиг. 1, представляющий распределение поверхностного давления по периферии установочного штыря,фиг. 7 изображает инструмент на виде с частичным разрезом для пояснения действующих сил,фиг. 8 схематично изображает в перспективе первую часть инструмента,фиг. 9 схематично изображает вторую часть инструмента в радиальном разрезе,фиг. 10 изображает параллелограмм сил. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения Инструмент 1 содержит первую часть 2 инструмента, показанную, например, на фиг. 5 и образующую, например, рабочую головку, которая снабжена двумя держателями резцов, как показано на фиг. 7. Инструмент 1 является, в частности, сверлильным инструментом с одним или двумя регулируемыми резцами. Данное изобретение может использоваться также в качестве модульной системы режущих инструментов для обработки сверлением. Первая часть 2 инструмента имеет установочный штырь 4, который с определенным зазором может входить в осевую проточку 7 второй части 3 инструмента. В собранном состоянии по фиг. 5 кольцевая поверхность 5 первой части 2 инструмента прилегает к кольцевой поверхности 6 второй части 3 инструмента. Обе части 2 и 3 имеют общую ось A вращения, а обе кольцевые поверхности 5 и 6 лежат в одной плоскости, проходящей поперечно этой оси вращения. Для прижима кольцевых поверхностей 5 и 6 друг к другу, за счет чего достигается надежное соединение между собой частей 2 и 3 инструмента, в качестве прижимного средства предусмотрены три стопорных винта 8, 9 и 10, распределенных по периферии второй части 3 инструмента, как это показано на фиг. 1, 6 и 9. Как видно на этих чертежах, расположение элементов симметрично относительно оси. Показанные на фиг. 1 углы W1 и W2 равны, а угол W3 имеет величину меньше 120 и больше 90. Предпочтительно углы W1 и W2 имеют величину больше 125 и в особенности составляют примерно 130. Предпочтительно угол W3 имеет величину меньше 105 и предпочтительно больше 95. Наиболее предпочтительно угол W3 составляет примерно 100. Стопорные винты 8, 9 и 10 завинчены в соответствующие радиальные проточки 12, 13 и 14, как показано на фиг. 1 и 9. Эти проточки 12, 13 и 14 являются резьбовыми и проходят радиально сквозь стенку 20 второй части 3 инструмента, как это видно на фиг. 1. Стопорные винты 8, 9 и 10 могут завинчиваться с помощью шестигранного торцевого ключа (не показан). На переднем торцевом конце каждый стопорный винт 8, 9 и 10 имеет наружный конус 11, который входит в соответствующую радиальную проточку 21, 22 или 23 установочного штыря 4. Каждая проточка 21, 22 и 23 имеет коническую поверхность 15,выполненную соответственно наружному конусу 11. Как показано на фиг. 2, ось каждого стопорного винта 8, 9 и 10 смещена относительно оси соответствующей проточки 21, 22 и 23 на расстояние D по направлению оси А вращения. При завинчивании стопорных винтов 8, 9 и 10 на них воздействует соответствующая сила F7. Силы F7 имеют радиальные F5 и осевые F6 составляющие. Эти осевые составляющие F6 действуют в осевом направлении на установочный штырь 4. При затягивании двух стопорных винтов 9 и 10, кроме указанной осевой силы F6 (фиг. 7), создается также радиальная сила F5, что вызывает появление фрикционной силы F14 между установочным штырем 4 и проточкой 7. Как показано на фиг. 7 и 10, за счет описанного соотношения величин углов W1,W2 и W3 создаются силы F9 и F10, сумма которых превышает силу, создаваемую стопорным винтом 8. Действие обеих сил F9 и F10 в осевом направлении компенсирует фрикционную силу F14. За счет того,что угол W3 выбран меньше 120 и больше 90, может быть симметрично выровнено поверхностное давление сил F8, F9 и F10. Вследствие этого изгибающий момент относительно оси А вращения нейтрален. Достигаемое симметричное поверхностное давление обеспечивает выгодное соединение обеих частей 2 и 3 инструмента с выдерживанием параллельности осей. На периферии установочного штыря 4 выполнены три прорези 16, 17 и 18, причем каждая из них пересекает соответствующую проточку 21, 22 или 23. Как видно на чертежах, эти прорези 16, 17 и 18 имеют форму щелей и проходят радиально сквозь стенку 20. Предпочтительно прорези 16, 17 и 18 представляют собой открытые щели шириной от 0,2 до 0,4 мм и предпочтительно выполнены с помощью лазера. Однако они могут быть также щелями, выполненными фрезерованием, и иметь ширину от 1 до 5 мм. Прорези проходят в осевом направлении, причем прорезь 18 выходит на торцевую поверхность 24 установочного штыря 4. Две другие прорези 16 и 17 могут быть сквозными до торца или не сквозными в осевом направлении. При затягивании стопорных винтов 8, 9 и 10 с их заглублением в установочный штырь 4 он втягивается в осевом направлении в проточку 7 второй части 3 инструмента. При этом согласно фиг. 2 и 6 стопорные винты 8, 9 и 10 прилегают к двум поверхностям L1 конической поверхности 15 и за счет этого оказывают на установочный штырь 4 силы, действующие в направлении стрелок 19 под углом друг к другу, равным примерно 90. Под действием этих сил прорези 16, 17 и 18 расширяются в окружном направлении установочного штыря 4. Соответственно, установочный штырь 4 упруго деформируется в области каждой прорези 16, 17 и 18. Деформация является многоугольной в соответствии с расположением стопорных винтов 8, 9 и 10. Соответствующим образом периферия установочного штыря 4-2 009966 искажается с приобретением многоугольной формы и прижимается к проточке 7 второй части 3 инструмента. Стенка 20 второй части 3 инструмента также упруго деформируется при напряжении от затягивания стопорных винтов 8-10, однако эта деформация имеет значительно меньшую степень, поскольку в стенке 20 не предусмотрены прорези, соответствующие прорезям 16-18. В результате устраняется зазор установочного штыря 4 в осевой проточке 7. За счет распределения показанных на фиг. 6 соответствующих областей контакта на периферии установочного штыря 4 создается очень устойчивое соединение между частями 2 и 3 инструмента. Как показано на фиг. 6, для расширения установочного штыря 4 требуются силы F1 и F2, а силы F3 и F4 требуются для прижима установочного штыря 4 по периферии. Показанные на фиг. 8-10 силы оказывают равномерное поверхностное давление на кольцевые поверхности 5 и 6. Силы F5, F11 и F12 создаются в радиальном направлении при затягивании стопорных винтов 8, 9 и 10. За счет конической формы стопорных винтов 8, 9 и 10 сила, создаваемая каждым стопорным винтом, может быть разложена на радиальную и осевую составляющие. По существу, главными силами являются показанные на фиг. 8 силы F8, F9 и F10, создающие равномерное давление на кольцевые поверхности 5 и 6. Как показано на эпюре сил по фиг. 10, суммарная сила F13 сил F11 и F12 больше противодействующей силы F5. Для наглядности на фиг. 10 угол между силами F11 и F12 показан больше предпочтительного угла величиной 100. За счет повышенной силы F13 компенсируются фрикционная сила F14(фиг. 7), а также соответствующие осевые составляющие сил F5, F12 и F13. Благодаря этому достигается равномерное давление на кольцевые поверхности 5 и 6. Как видно на чертежах, прорези 16, 17 и 18 проходят в направлении кольцевой поверхности 5 через соответствующие проточки 21, 22 или 23. Поэтому выпучивание происходит также, соответственно, в осевом направлении от торцевой поверхности 24 до кольцевой поверхности 5. Таким образом, области выпучивания имеют не выборочный характер, а являются линейными. За счет этого достигаются особенно высокая жесткость и устойчивость соединения, а также хорошие характеристики демпфирования вибрации. Инструмент 1 дополнительно отличается высокой совместимостью. В частности, первая часть 2 инструмента может быть соединена со второй частью 3, снабженной всего одним стопорным винтом 8, 9 или 10. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Инструмент для машинной обработки резанием, содержащий первую часть 2 инструмента и вторую часть 3 инструмента, имеющие общую ось A вращения, причем первая часть 2 инструмента снабжена установочным штырем 4 и кольцевой поверхностью 5 на своем основании, а вторая часть 3 инструмента снабжена осевой проточкой 7 для приема установочного штыря 4 и кольцевой поверхностью 6,выполненной с возможностью прижатия к кольцевой поверхности 5 первой части 2 инструмента при помощи прижимных средств 8, 9, 10 для осевого прижима частей 2, 3 инструмента друг к другу, причем прижимные средства 8, 9, 10 содержат три стопорных винта 8, 9, 10, распределенных по периферии второй части 3 инструмента, каждый из которых радиально завинчен в резьбовую проточку 12, 13, 14 второй части 3 инструмента и входит в радиальную проточку 21, 22, 23 установочного штыря 4, отличающийся тем, что угол W3 между первым стопорным винтом 10 и вторым стопорным винтом 9 составляет менее 120 и более 90, а угол W1 между первым стопорным винтом 10 и третьим стопорным винтом 8 равен углу W2 между третьим стопорным винтом 8 и вторым стопорным винтом 9. 2. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что угол W3 между первым стопорным винтом 10 и вторым стопорным винтом 9 составляет от 95 до 105. 3. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что угол W3 между первым стопорным винтом 10 и вторым стопорным винтом 9 составляет порядка 100. 4. Инструмент по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что в установочном штыре 4 предусмотрена прорезь 16, 17, 18 для каждой радиальной проточки 21, 22, 23, обеспечивающая выпучивание на периферии установочного штыря 4 при затягивании стопорных винтов 8, 9, 10. 5. Инструмент по п.4, отличающийся тем, что прорези 16, 17, 18 в установочном штыре 4 проходят в осевом направлении через проточки 21, 22, 23. 6. Инструмент по п.4 или 5, отличающийся тем, что по меньшей мере одна прорезь 18 в установочном штыре 4 выходит на торцевую поверхность 24 установочного штыря 4. 7. Инструмент по п.4 или 5, отличающийся тем, что по меньшей мере две, предпочтительно все три прорези 16, 17, 18 в установочном штыре 4 выходят на торцевую поверхность 24 установочного штыря 4. 8. Инструмент по любому из пп.4-7, отличающийся тем, что прорези 16, 17, 18 выполнены в виде относительно узких щелей шириной от 0,2 до 0,4 мм, предпочтительно порядка 0,3 мм. 9. Инструмент по п.8, отличающийся тем, что прорези 16, 17, 18 выполнены посредством лазера. 10. Инструмент по любому из пп.4-7, отличающийся тем, что прорези 16, 17, 18 выполнены в виде щелей шириной от 1 до 5 мм.