PL249587B1

PL249587B1 - Cutting tool

Info

Publication number: PL249587B1
Application number: PL441619A
Authority: PL
Inventors: Kamil Piekarski; Grzegorz Gancarczyk
Original assignee: Ita Tools Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Priority date: 2022-06-30
Filing date: 2022-06-30
Publication date: 2026-05-18
Also published as: PL441619A1

Abstract

Narzędzie skrawające charakteryzuje się tym, że płytki tnące (3) na swojej powierzchni spodniej mają podłużny wypust usytuowany pomiędzy otworem przelotowym, a krawędzią powierzchni spodniej, od strony ścianki przedniej (9) zawierającej ostrze skrawające, przy czym środek wpustu jest na osi symetrii płytki tnącej (3), a jeden koniec tego wpustu jest od strony jednej ze ścianek bocznych, a drugi jest od strony drugiej ścianki bocznej, a ponadto odległość pomiędzy końcami wpustu, a jego środkiem jest mniejsza od odległości pomiędzy tym środkiem, a krawędziami powierzchni spodniej od strony ścianek bocznych, przy czym wnęka ma wypust spasowany z wpustem, a wpust płytki tnącej (3) jest osadzony na tym wypuście.The cutting tool is characterized in that the cutting plates (3) on their bottom surface have a longitudinal projection located between the through hole and the edge of the bottom surface, on the side of the front wall (9) containing the cutting blade, wherein the center of the groove is on the axis of symmetry of the cutting plate (3), and one end of this groove is on the side of one of the side walls and the other is on the side of the other side wall, and furthermore the distance between the ends of the groove and its center is smaller than the distance between this center and the edges of the bottom surface on the side walls, wherein the recess has a projection fitted with the groove, and the groove of the cutting plate (3) is mounted on this projection.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest narzędzie skrawające mające zastosowanie zwłaszcza do obróbki materiałów niemetalicznych, w szczególności drewna i materiałów drewnopochodnych.The subject of the invention is a cutting tool applicable in particular to the processing of non-metallic materials, in particular wood and wood-based materials.

Z amerykańskiego opisu patentowego US 6659694 B1 znana jest głowica skrawająca do obróbki drewna, zawierająca cylindryczny korpus oraz wiele obwodowych, rozmieszczonych w odstępach, spiralnych rowków, przy czym wspomniane rowki zawierają wnęki do mocowania płytek tnących. Każda z wnęk do mocowania płytek ma otwór do przyjmowania śruby do rozłącznego mocowania płytki tnącej we wnęce. Krawędzie tnące płytek tnących usytuowane są w linii z krawędziami tnącymi innych płytek tnących zamocowanych w innych wnękach tworząc ciągłe spiralne ostrze.U.S. Patent No. 6,659,694 B1 discloses a cutting head for woodworking comprising a cylindrical body and a plurality of circumferential, spaced-apart spiral grooves, said grooves including recesses for receiving cutting inserts. Each of the insert-receiving recesses has a hole for receiving a screw for releasably securing a cutting insert in the recess. The cutting edges of the cutting inserts are aligned with the cutting edges of other cutting inserts secured in other recesses to form a continuous spiral blade.

Z europejskiego opisu patentowego EP 2379290 B1 znane jest narzędzie skrawające oraz element tnący narzędzia skrawającego w postaci wymiennej płytki tnącej. Narzędzie skrawające ma cylindryczny korpus oraz obwodowe, rozmieszczone w odstępach wnęki rozciągające się z obrzeża powierzchni cylindrycznej korpusu oraz przystosowane do przyjmowania wymiennych płytek tnących mocowanych we wnękach za pomocą śrub. Wnęki mają trójkątny kształt podobnie jak płytki, które po zamocowaniu we wnękach mają krawędzie tnące ułożone wzdłuż jednej spiralnej linii.European Patent EP 2379290 B1 describes a cutting tool and a cutting element in the form of an interchangeable cutting insert. The cutting tool has a cylindrical body and circumferential, spaced-apart recesses extending from the periphery of the cylindrical surface of the body and adapted to receive interchangeable cutting inserts secured in the recesses by screws. The recesses are triangular in shape, similar to the inserts themselves, which, when secured in the recesses, have cutting edges arranged along a single helical line.

W wyżej wymienionych rozwiązaniach występuje problem z dokładnością mocowania płytek tnących w korpusie, który został ograniczony przez wynalazek znany z europejskiego opisu patentowego EP 2379290 B1, w którym płytka tnąca na swojej spodniej powierzchni ma biegnący prostopadle do ostrza rowek, a montażowy otwór przelotowy w płytce przechodzi przez ten rowek i dzieli go na dwie części. Wnęka w korpusie ma natomiast wystające żeberko usztywniające, które stanowi powierzchnię przylegania płytki tnącej w obszarze jej rowka. Żeberko zawiera gwintowany otwór dzielący je na dwa obszary. Płytka tnąca zamocowana we wnęce styka się z dolną powierzchnią, ścianką boczną rowka, i częścią zaokrąglonej ścianki obwodowej usytuowanej naprzeciw ostrza.The aforementioned solutions present a problem with the accuracy of mounting the cutting inserts in the body, which is addressed by the invention known from European patent EP 2379290 B1, in which the cutting insert has a groove on its underside running perpendicular to the blade, and a mounting hole in the insert passes through this groove, dividing it into two parts. The cavity in the body, on the other hand, has a protruding stiffening rib, which forms the contact surface for the cutting insert in the area of its groove. The rib includes a threaded hole dividing it into two areas. The cutting insert mounted in the cavity contacts the underside, the sidewall of the groove, and a portion of the rounded peripheral wall opposite the blade.

W znanych narzędziach skrawających występuje problem z dokładnością montażu płytek tnących co wpływa negatywnie na jakość wykonywanej z ich użyciem obróbki. W rozwiązaniach, w których występuje wpust w postaci, prostopadłego względem ostrza, rowka na spodniej powierzchni płytki oraz spasowany z nim wypust w postaci żeberka we wnęce na korpusie narzędzia, występuje ryzyko pęknięcia płytek tnących podczas ich montażu we wnękach korpusu narzędzia, w obszarze występowania rowka, przy zastosowaniu zbyt wysokiej siły dokręcenia śruby montażowej - ok. 6 Nm. W znanych rozwiązaniach przy kącie osiowym mocowania wynoszącym 30° błąd mocowania jest na poziomie 1,59°.Conventional cutting tools have a problem with the accuracy of insert mounting, which negatively impacts the quality of machining performed with them. Designs that incorporate a keyway (a groove perpendicular to the blade) on the underside of the insert and a matching rib-shaped projection in a recess on the tool body can result in the inserts breaking during mounting in the tool body recesses, in the area of the groove, if the mounting screw tightening force is too high – approximately 6 Nm. In conventional designs, at an axial mounting angle of 30°, the mounting error is 1.59°.

Narzędzie skrawające o cylindrycznym korpusie oraz wymiennych płytkach tnących zawierających powierzchnię wierzchnią, od jednej strony, oraz powierzchnię spodnią, od strony przeciwnej, a na swoim obwodzie ścianki boczne, zaokrągloną ściankę tylną oraz, położoną naprzeciwko ścianki tylnej, ściankę przednią, która zawiera ostrze skrawające, mocowanych rozłącznie we wnękach rozmieszczonych na cylindrycznej powierzchni tego korpusu, połączeniami śrubowymi, przy czym powierzchnia dna każdej z wnęk jest spasowana z powierzchnią spodnią zamocowanej w niej płytki tnącej, a ponadto na powierzchni spodniej każdej z płytek jest podłużny wpust, a wnęka ma podłużny wypust spasowany z tym wpustem, według wynalazku charakteryzuje się tym, że wypust płytki tnącej jest usytuowany pomiędzy otworem przelotowym a krawędzią powierzchni spodniej, od strony ścianki przedniej zawierającej ostrze skrawające, przy czym środek wpustu jest na osi symetrii płytki tnącej, a jeden koniec tego wpustu jest od strony jednej ze ścianek bocznych a drugi jest od strony drugiej ścianki bocznej, a ponadto odległość pomiędzy końcami wpustu a jego środkiem jest mniejsza od odległości pomiędzy tym środkiem a krawędziami powierzchni spodniej od strony ścianek bocznych, przy czym wnęka ma wypust spasowany z wpustem, a wpust płytki tnącej jest osadzony na tym wypuście.A cutting tool with a cylindrical body and replaceable cutting inserts comprising a top surface on one side and a bottom surface on the opposite side, and on its circumference side walls, a rounded rear wall and, opposite the rear wall, a front wall which contains a cutting blade, releasably mounted in recesses arranged on the cylindrical surface of this body by means of screw connections, wherein the bottom surface of each of the recesses is fitted with the bottom surface of the cutting insert mounted therein, and furthermore on the bottom surface of each of the inserts there is a longitudinal groove, and the recess has a longitudinal projection fitted with this groove, according to the invention characterized in that the projection of the cutting insert is located between the through hole and the edge of the bottom surface, on the side of the front wall containing the cutting blade, wherein the center of the groove is on the axis of symmetry of the cutting insert, and one end of this groove is on the side of one of the side walls and the other is on the side side of the second side wall, and furthermore the distance between the ends of the groove and its centre is smaller than the distance between this centre and the edges of the bottom surface on the side of the side walls, the recess having a projection fitted to the groove, and the cutting plate groove is mounted on this projection.

Korzystnie wpust płytki tnącej oraz wypust wnęki mają kształt łuku.Preferably, the cutting plate groove and the recess projection have an arc shape.

Dalsze korzyści uzyskiwane są, jeżeli środki łuków wpustu oraz wypustu są od strony montażowych otworów.Further benefits are obtained if the centers of the groove and tongue arches are on the side of the mounting holes.

Następne korzyści uzyskuje się, jeśli płytka tnąca na swojej przedniej ściance ma wyżłobienie, którego głębokość wynosi co najmniej połowę grubości ostrza skrawającego, a ostrze skrawające jest osadzone w tym wyżłobieniu i jest z nim zlutowane.Further advantages are obtained if the cutting insert has a groove on its front wall, the depth of which is at least half the thickness of the cutting blade, and the cutting blade is embedded in this groove and brazed to it.

Kolejne korzyści uzyskiwane są, jeśli kąt nachylenia x ścianki wpustu względem jego dna oraz odpowiadający mu kąt nachylenia ścianki wypustu względem dna wnęki jest rozwarty, a korzystnie wynosi od 95° do 105°.Further advantages are obtained if the angle of inclination x of the groove wall relative to its bottom and the corresponding angle of inclination of the tongue wall relative to the bottom of the recess is obtuse, and preferably ranges from 95° to 105°.

Dalsze korzyści uzyskiwane są, jeśli kąt osiowy y ostrza skrawającego wynosi od 30° do 54,9°.Further benefits are obtained if the axial angle y of the cutting edge is between 30° and 54.9°.

W narzędziu skrawającym według wynalazku wyeliminowany został problem pękania płytek, przy zastosowaniu zbyt wysokiej siły dokręcania, przy ich przykręcaniu do korpusu narzędzia. Zastosowany w wynalazku wpust przeznaczony do osadzania na wypuście wnęki korpusu narzędzia skrawającego ułatwia precyzyjne pozycjonowanie płytki podczas jej montażu we wnęce, którego dokładność jest wyższa niż w przypadku rozwiązań znanych ze stanu techniki, a uzyskana tolerancja wynosi 0,8. Przy znamionowym kącie osiowym usytuowania krawędzi tnącej płytki wynoszącym 35° po dokręceniu płytki uzyskuje się kąt osiowy ostrza wynoszący 34,2°. Płytki tnące mają zwiększoną odporność na pękanie podczas montażu i nie ulegają uszkodzeniu nawet przy zastosowaniu siły dokręcania wynoszącej 10 Nm. Ponadto zastosowanie wyżłobienia na ostrze wpływa pozytywnie na automatyzację lutowania ostrza skrawającego PKD, ułatwiając tym samym produkcję płytek i pozwalając na uzyskanie powtarzalności lutowania ostrzy płytki na poziome 0,1 mm. Powierzchnia przylegania ostrza skrawającego do przedniej ścianki płytki jest o ok. 28% większa niż w rozwiązaniach znanych ze stanu techniki, w związku z czym ograniczone zostało ryzyko jego oderwania podczas korzystania z narzędzia. Większa precyzja montażu płytek tnących oraz osadzenia ich ostrzy skrawających pozwala na uzyskanie wyższej dokładności obróbki z wykorzystaniem narzędzia skrawającego według wynalazku. Dodatkowo przy zastosowaniu kształtów wypustów we wnękach korpusu danego narzędzia i dedykowanych dla niego płytek, różnych dla poszczególnych typów narzędzi, eliminuje się błędy polegające na zamocowaniu w korpusie danego narzędzie płytek dla niego nieprzeznaczonych.The cutting tool according to the invention eliminates the problem of insert breakage caused by excessive tightening force when screwing them into the tool body. The key used in the invention, designed to fit onto the projection of the cutting tool body's recess, facilitates precise insert positioning during installation in the recess, with accuracy higher than that of prior art solutions, achieving a tolerance of 0.8. At a nominal axial angle of 35° for the insert's cutting edge, the resulting axial blade angle after tightening the insert is 34.2°. The cutting inserts have increased resistance to breakage during installation and are not damaged even with a tightening force of 10 Nm. Furthermore, the use of a blade groove positively impacts the automation of PCD cutting blade soldering, thereby facilitating insert production and enabling repeatability of soldering insert blades to within 0.1 mm. The contact surface of the cutting edge to the front wall of the insert is approximately 28% larger than in prior art solutions, reducing the risk of its detachment during tool use. Greater precision in the mounting of cutting inserts and the seating of their cutting edges allows for higher machining accuracy using the cutting tool according to the invention. Furthermore, by using the shapes of the projections in the recesses of the tool body and dedicated inserts, which differ for each tool type, errors resulting from mounting inserts that are not intended for the tool body are eliminated.

Narzędzie skrawające w przykładzie wykonania zostało bliżej wyjaśnione na rysunku, na którym na fig. 1 przedstawiono narzędzie skrawające w rzucie izometrycznym, fig. 2 - szczegół A z fig. 1 w powiększeniu, fig. 3 - narzędzie w rzucie izometrycznym bez zamocowanych płytek tnących, fig. 4 - szczegół B z fig. 3 w powiększeniu, fig. 5 - płytkę tnącą narzędzia w rzucie izometrycznym od góry; fig. 6 w rzucie izometrycznym od dołu; fig. 7 - w widoku z boku z wyrwaniem; fig. 8 - szczegół C z fig. 7 w powiększeniu; fig. 9 - płytka w widoku z dołu; fig. 10 - w widoku z góry, fig. 11 - narzędzie w widoku z boku.The cutting tool in an example embodiment is explained in more detail in the drawing, in which fig. 1 shows the cutting tool in an isometric view, fig. 2 - detail A from fig. 1 enlarged, fig. 3 - the tool in an isometric view without attached cutting inserts, fig. 4 - detail B from fig. 3 enlarged, fig. 5 - the cutting insert of the tool in an isometric view from above; fig. 6 in an isometric view from below; fig. 7 - side view with cut-away; fig. 8 - detail C from fig. 7 enlarged; fig. 9 - the plate in a bottom view; fig. 10 - in a top view, fig. 11 - the tool in a side view.

Narzędzie skrawające, według wynalazku, w pierwszym przykładzie wykonania ma cylindryczny korpus 1 zawierający na swojej walcowej powierzchni wnęki 2, w których zamocowane są wymienne płytki tnące 3. Każda płytka tnąca 3 ma płaską powierzchnię wierzchnią 4 oraz spodnią 5 a także centralny montażowy otwór przelotowy 6. Po jednej stronie powierzchni wierzchniej 4 płytka tnąca 3 ma wlutowane ostrze skrawające 7 z PKD. Ponadto płytka tnąca 3 ma zaokrągloną ściankę tylną 8 usytuowaną po przeciwnej stronie względem ścianki przedniej 9. Ostrze skrawające 7 wlutowane jest w wyżłobieniu 10, które jest w ściance przedniej 9 powyżej powierzchni spodniej 5, przy czym głębokość wyżłobienia 10 wynosi 0,9 grubości ostrza skrawającego 7 a jego wysokość wynosi 0,8 wysokości ostrza skrawającego 7. Wyżłobienie 10 jest spasowane z ostrzem skrawającym 7 od strony jego ścianki położonej po przeciwnej stronie względem powierzchni natarcia 11 oraz od strony podstawy ostrza skrawającego 7 położonej naprzeciw powierzchni przyłożenia 12. Płytka tnąca 3 ma ponadto dwie ścianki boczne 13 usytuowane symetrycznie, jedna od strony jednego końca ostrza skrawającego 7 a druga od strony drugiego. Ponadto płytka tnąca 3 na swojej powierzchni spodniej 5 pomiędzy jej krawędzią od strony ostrza skrawającego 7 a otworem przelotowym 6 ma podłużny łukowy wpust 14, którego jeden koniec jest od strony jednej ścianki bocznej 13, a drugi od strony przeciwnej ścianki bocznej 13. Punkt środkowy łuku jest od strony otworu przelotowego 6 oraz jest usytuowany na osi symetrii, powierzchni spodniej 5 płytki tnącej 3, prostopadłej względem jej krawędzi od strony ostrza skrawającego 7 oraz stanowiącej jednocześnie oś symetrii płytki tnącej 3. Środek łuku wpustu 14 jest na osi symetrii płytki tnącej 3. Ponadto odległość pomiędzy końcami wpustu 14 a jego środkiem jest mniejsza od odległości pomiędzy tym środkiem a krawędziami powierzchni spodniej 5 od strony ścianek bocznych 13. Powierzchnia ścianek wewnętrznych wpustu 14 jest nachylona względem jego dna pod kątem x wynoszącym 100°. Krawędzie powierzchni spodniej 5 oraz wpustu 14 są sfazowane. Każda wnęka 2 ma wypust 15 spasowany z wpustem 14 płytki tnącej 3 oraz otwór nieprzelotowy 16. Wpust 14 płytki tnącej 3 jest osadzony na wypuście 15 wyżłobienia a jej otwór przelotowy 6 jest współosiowy z otworem nieprzelotowym 16 wnęki 2. Rozwarty kąt x pomiędzy ściankami wewnętrznymi wpust u 14 a jego dnem pozwala na jego łatwiejsze osadzanie na spasowanym z nim wypuście 15 wnęki 2. Powierzchnia wnęki 2 jest spasowana z płytką tnącą 3 od strony jej powierzchni spodniej 5. Płytka tnąca 3 jest przykręcona we wnęce 2 do korpusu 1 śrubą 17 wkręconą w otwory montażowe 6 i 16. Kąt osiowy y ostrza wynosi 30°.The cutting tool according to the invention, in the first embodiment, has a cylindrical body 1 containing on its cylindrical surface recesses 2 in which replaceable cutting inserts 3 are mounted. Each cutting insert 3 has a flat top surface 4 and bottom surface 5 as well as a central mounting through hole 6. On one side of the top surface 4, the cutting insert 3 has a soldered PCD cutting blade 7. Moreover, the cutting insert 3 has a rounded rear wall 8 located on the opposite side to the front wall 9. The cutting blade 7 is brazed in a groove 10 located in the front wall 9 above the bottom surface 5, wherein the depth of the groove 10 is 0.9 of the thickness of the cutting blade 7 and its height is 0.8 of the height of the cutting blade 7. The groove 10 is fitted with the cutting blade 7 on the side of its wall located on the opposite side to the rake surface 11 and on the side of the base of the cutting blade 7 located opposite the clearance surface 12. The cutting insert 3 also has two symmetrically arranged side walls 13, one on the side of one end of the cutting blade 7 and the other on the side of the other end. Furthermore, the cutting plate 3 has on its bottom surface 5 between its edge on the side of the cutting blade 7 and the through hole 6 an elongated arcuate groove 14, one end of which is on the side of one side wall 13 and the other on the side of the opposite side wall 13. The center point of the arc is on the side of the through hole 6 and is situated on the axis of symmetry of the bottom surface 5 of the cutting plate 3, perpendicular to its edge on the side of the cutting blade 7 and constituting at the same time the axis of symmetry of the cutting plate 3. The center of the arc of the groove 14 is on the axis of symmetry of the cutting plate 3. Furthermore, the distance between the ends of the groove 14 and its center is smaller than the distance between this center and the edges of the bottom surface 5 on the side of the side walls 13. The surface of the inner walls of the groove 14 is inclined with respect to its bottom at an angle x of 100°. The edges of the bottom surface 5 and the groove 14 are chamfered. Each recess 2 has a projection 15 fitted with a groove 14 of the cutting plate 3 and a blind hole 16. The groove 14 of the cutting plate 3 is mounted on the projection 15 of the groove and its through hole 6 is coaxial with the blind hole 16 of the recess 2. The obtuse angle x between the inner walls of the groove 14 and its bottom allows for its easier mounting on the projection 15 of the recess 2 fitted with it. The surface of the recess 2 is fitted with the cutting plate 3 from the side of its bottom surface 5. The cutting plate 3 is screwed in the recess 2 to the body 1 with a screw 17 screwed into the mounting holes 6 and 16. The axial angle y of the blade is 30°.

Narzędzie skrawające, według wynalazku, w drugim przykładzie wykonania ma powierzchnię ścianek wewnętrznych wpustu 14 nachyloną względem jego dna pod kątem x wynoszącym 95° oraz kąt osiowy y ostrza wynoszący 54,9°. W pozostałym zakresie wykonanie jest jak w przykładzie pierwszym.The cutting tool according to the invention, in the second embodiment, has the surface of the inner walls of the groove 14 inclined relative to its bottom at an angle x of 95° and the axial angle y of the blade is 54.9°. In the remaining scope, the design is as in the first embodiment.

Narzędzie skrawające, według wynalazku, w trzecim przykładzie wykonania ma powierzchnię ścianek wewnętrznych wpustu 14 nachyloną względem jego dna pod kątem x wynoszącym 105° oraz kąt osiowy y ostrza wynoszący 35°. W pozostałym zakresie wykonanie jest jak w przykładzie pierwszym.The cutting tool according to the invention, in the third embodiment, has the surface of the inner walls of the groove 14 inclined relative to its bottom at an angle x of 105° and the axial angle y of the blade is 35°. In the remaining scope, the design is as in the first embodiment.

Claims

Patent claims

1. A cutting tool with a cylindrical body and replaceable cutting plates having a top surface on one side and a bottom surface on the opposite side, and on its circumference side walls, a rounded rear wall and, opposite the rear wall, a front wall which contains a cutting blade, releasably mounted in recesses arranged on the cylindrical surface of this body by screw connections, wherein the bottom surface of each of the recesses is fitted with the bottom surface of the cutting plate fitted therein, and furthermore on the bottom surface of each plate there is a longitudinal groove, and the recess has a longitudinal projection fitted with this groove, characterized in that the projection (14) of the cutting plate (3) is located between the through hole (6) and the edge of the bottom surface (5), on the side of the front wall (9) containing the cutting blade (7), wherein the center of the groove (14) is on the axis of symmetry of the plate (3), and one end of this groove (14) is on the side of one of the side walls (13) and the other is on the side of the other side wall (13), and furthermore the distance between the ends of the groove (14) and its center is smaller than the distance between this center and the edges of the bottom surface (5) on the side of the side walls (13), wherein the recess (2) has a projection (15) fitted with the groove (14), and the groove (15) of the cutting plate (3) is mounted on this projection (15).

2. A cutting tool according to claim 1, characterized in that the groove (14) of the cutting plate (3) and the projection (15) of the recess (2) are arc-shaped.

3. A cutting tool according to claim 2, characterized in that the centers of the arcs of the groove (14) and the tongue (15) are on the side of the mounting holes (6 and 16).

4. A cutting tool according to one of claims 1 to 3, characterized in that the cutting plate (3) has a recess (10) on its front wall (9), the depth of which is at least half the thickness of the cutting blade (7), and the cutting blade (7) is embedded in this recess (10) and is brazed to it.

5. Tool according to one of claims 1 to 4, characterized in that the angle x of inclination of the groove wall (14) relative to its bottom and the corresponding angle of inclination of the tongue wall (15) relative to the bottom of the recess (2) is obtuse.

6. Tool according to claim 5, characterized in that the angle x of inclination of the groove wall (14) in relation to its bottom and the corresponding angle of inclination of the tongue wall (15) in relation to the bottom of the recess (2) is from 95° to 105°.

7. Tool according to one of claims 1 to 6, characterized in that the axial angle y of the cutting edge (7) is from 30° to 54.9°.