Двухслойная режущая пластина

 

Использование: металлообработка, расширение областей эффективного использования инструментов, оснащенных поликристаллическими сверхтвердыми материалами . Сущность изобретения: режущая двухслойная пластина круглой или многогранной форм состоит из слоя сверхтвердого материала и подложки, выполненной в виде усеченного конуса, угол которого меньше или равен углу самоторможения, и переходной части. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з B 23 В 27/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4818505/08 (22) 26.02,90 (46) 23.08,92. Бюл. N. 31 (71) Харьковский политехнический институт им. В. И. Ленина (72) А. Г. Тимчук, В. П, Зубарь, Г. К. Крыжный, А, А. Овчинников, Ю. М. Рывкин и И. Л.

Рыбошлыков (56) Конструкции и эксплуатация фреэ, оснащенных композитами. Библиотечка фрезеровщика. — Л.: Машиностроение, 1988, с, 11-12, табл. 1,2.

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано для расширения областей эффективного использования инструментов, оснащенных поликристаллическими сверхтвердыми материалами, Известны режущие пластины, в которых выполнены глухие отверстия, предназначенные для их крепления на державке (авт. св. М 543465, кл. В 23 В 27/16, и Авт. св. t4

1154055. кл, В 23 В 27/16). Здесь нет непосредственного воздействия элементов крепления на слой сверхтвердого материала, но . усилия крепления, удерживающие пластины, невелики в силу специфики механизма крепления, поэтому надежность крепления, особенно при наличии вибрации, недостаточна, Этот недостаток усугубляется при уменьшении размеров пластин, что также ведет к уменьшению размеров элементов крепления, потере их жесткости.. Ж 1756076 А1

2 (54) ДВУХСЛОЙНАЯ РЕЖУЩАЯ ПЛАСТИНА (57) Использование: металлообработка, расширение областей эффективного использования инструментов, оснащенных поликристаллическими сверхтвердыми материалами. Сущность изобретения: режущая двухслойная пластина круглой или многогранной форм состоит из слоя сверхтвердого материала и подложки, выполненной в виде усеченного койуса, угол которого меньше или равен углу самоторможения, и переходной части. 6 ил.

Наиболее близким к предлагаемым по технической сущности являются режущие пластины круглой и многогранной формы, состоящие из металлической подложки с закрепленным на ней слоем сверхтвердого с материала Щ . (Л достоинством двухслойных режущих 0» пластин является то обстоятельство, что слой режущего сверхтвердого элемента имеет небольшую толщину, а по особенностям процесса спекания это обеспечивает большую его плотпость и теераость, резко снижает стоимость режущих элементов иэ- д за меньшего расхода сверхтвердых материалов, а наличие металлической подложки обеспечивает прочность пластин, поскольку отдельно взятые образцы из сверхтвердого материала весьма хрупкие. В то же время их недостатком является необходимость крепления при помощи прихватов, накладок и т.д. При этом элементы крепления закрыва1756076

40

45 диться слой металла с толщиной

50 ют значительную часть передней поверхности режущей пластины инструмента и затрудняет сход стружки, что вызывает в конечном итоге снижение производительности процесса резания. Кроме того, наличие элементов крепления над пластиной снижает технологические возможности инструмента, особенно при обработке отверстий малых диаметров, в отрезных резцах и т.д.

Недостатком механического крепления пластин сверху с помощью прихватов является также и то, что вызываемые при этом высокие контактные напряжения приводят к преждевременному выходу из строя рабочего слоя пластины, т.е. снижает стойкость этих пластин.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей и повышение стойкости эа счет исключения воздействия на рабочий слой сверхтвердого материала элементов механизма крепления.

Это достигается тем, что в режущей двухслойной пластине круглой или многогранной формы, состоящей из металлической подложки с нанесенным на нее слоем сверхтвердого материала, подложка выполнена в виде усеченного конуса, при этом угол конуса равен или меньшеугла самотормож ения.

На чертеже представлены конструкции пластин следующих форм: круглой (фиг. 1 и

2); шестигранной (фиг. 3), трехгранной (фиг.

4), квадратной (фиг. 5) и ромбической (фиг.

6).

Двухслойная режущая пластина содер- 3 жит рабочий слой 1 из сверхтвердого материала. переходную зону 2 и подложку 3.

Подложка 3 выполнена s виде усеченного конуса, угол которого 2 P 2,5-3,0 в зависимости от материала подложки 3 и других конструктивных соображений.

В основании конус имеет диаметр О» = (0,8-1,0)d, где d — диаметр вписанной окруж ности в многоугольник, определяющий форму пластины. Такой диапазон указан из следующих соображений. Диаме р основания конуса круглой пластины не может быть больше диаметра рабочего слоя, так как он будет мешать ввести рабочий слой в контакт с обрабатываемой поверхностью. Поэтому его максимальная величина равна d. При уменьшении основания конуса рабочий слой выступает эа конус. т.е, образуется консоль. Но в процессе резания в консольной конструкции возникают изгибные на- 5 пряжения, которые плохо переносятся сверхтвердым материалом и он может разрушиться. В некоторых случаях необходимо обеспечить задний угол а, а также переточку инструмента, и это вызывает необходимость уменьшить диаметр конуса О» (см, фиг, 2), Уменьшение значения О» до 0,8 d не вызывает появления существенных изгибных напряжений, а при дальнейшем уменьшении конуса такие напряжения возрастают и возникает необходимость в дополнительных конструктивных мероприятиях для их устранения.

В случае многогранной режущей пластины основание конуса тоже не должно выступать за контуры пластины и поэтому его диаметр не должен превышать диаметра вписанной в многоугольник окружности, Уменьшение его значения до величин, меньших 0,8 d, недопустимо из-за тех же причин, что и для круглых пластин, Высота конуса Е» не должна быть меньше среднего диаметра конуса (или что примерно равно диаметру вписанной окружности d как одного иэ основных параметров) по условию надежной и соосной установки этого конуса в отвесное конусное гнездо державки, т.е. 1» = 1.0 d, С другой стороны, увеличение высоты конуса свыше

1,4 d не вызывает сколько-нибудь ощутимый рост надежности соосности установки этого конуса, не приводит к практическомуснижеwe контактных напряжений на поверхности контакта конусных поверхностей режущей пластины и гнезда инструмента, а только приводит к увеличению габаритов, Конструкция многогранных режущих пластин с конической подложкой 3 должна содержать еще и переходную зону. Наличие этой зоны вызвано следующими причинами

Многогранные пластины имеют определенное удаление вершин и прилегающих к ним режущих кромок от вписанной окружности (вынос вершин) m, На этих участках пластин образуются консоли. Под действием силы резания в рабочем слое 1 сверхтвердого материала возникают изгибные напряжения, которые плохо переносятся этим материалом, поэтому под этим слоем должен находостаточной для устранения опасных изгибных деформаций.

Этот слой металла плавно переходит из многогранной формы в круглую с диаметром О» основания конуса, Переходная часть тоже повышает жесткость консольных участков и снижает изгибные напряжения в рабочем слое 1. Но увеличение высоты Н переходной части, с одной стороны, уменьшает иэгибные напряжения в рабочем слое

1, а с другой стороны, удаляет рабочий слой

1 от конусной поверхности, т.е, or места

1756076

15

30 крепления. Это приводит к уменьшению жесткости режущей пластины в направлении, перпендикулярном оси конуса и под воздействием силы резания в этом направлении может произойти отклонение режущей части пластины и снизиться точность обработки детали. При снижении Н до значений, меньших 0,8 m, происходит быстрое разру.шение слоя сверхтвердого материала, а при увеличении H сверх 1,2 m наблюдается волнистость обработанной поверхности.

Режущие пластины могут использоваться как в токарных резцах, так и в многолезвийных инструментах, например, в кассетных фрезах. Корпус инструмента должен содержать конусное отверстие, в которое взводит режущая пластина. Конусное отверстие может быть сквозное или ступенчатое. Контакт с корпусом происходит по большой поверхности. Кроме того, конус с углом, равным или меньшим угла самоторможения, обеспечивает увеличение усилия зажима с увеличением сил резания, То есть усилие зажима автоматически повышается с увеличением сил резания без применения каких-либо дополнительных приспособлений. При этом силы трения, возникающие на боковой поверхности конуса, исключают возможность проворота пластины вокруг оси, а следовательно. обеспечивают фиксацию пластины от проворота, Это особенно важно для многогранных пластин, что позволяет устанавливать требуемые углы резания в плане. Данная конструкция позволяет легко изменить эти углы или повернуть пластину для использования другого участка режущей кромки, Для этого легким постукиванием по торцовой поверхности подложки извлекают режущую пластинку и вновь вставляют s гнеэдо в требуемом положении.

Применение конусной подложки повышает надежность крепления без применения каких-либо дополнительных устройств.

Отсутствие прихватов, воздействующих на рабочий слой, повышает стойкость режущих пластин. Возможность устанавливать пластины в любом положении позволяет использовать все участки режущей кромки и организовать процесс резания с оптимальными углами резания.

Данная режущая пластина значительно расширяет технологические возможности режущего инструмента путем исключения прижимных планок, прихватов, накладок v. т,д. и обеспечивает получение режущего инструмента с открытой передней поверхностью, что способствует беспрепятственному сходу стружки. Эта особенно важно при обработке пластичных цветных металлов, например алюминия, медных сплавов, когда у элементов крепления образуются застойные зоны металла или же его налипание-. При открытой передней поверхности этот недостаток устраняется, эффективность механической обработки повышается за счет увеличения режимов резания и повышения качества обрабатываемых деталей.

Формула изобретения

Двухслойная режущая пластина круглой Йли многогранной формы, состоящая из металлической подаожкй и рабочего слоя из снерхтвердого материала, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что. с целью расширения технологических возможностей и повышения стойкости за счет исключения воздействия на рабочий слой мехайиэма крепления, металлическая подложка выполнена в виде усеченного конуса, геометрические размеры которого находятся в следующих соотношениях

D» = (0,8...1,0)d

i» .= (1,0...1,4)а

Н - (0,8...1,2)m, где б — диаметр вписанной окружности режущей пластины, m — максимальное удаление вершины режущей пластины от диаметра вписанной окружности, C4 — диаметр основания усеченного конуса, 1» — высота усеченного конуса, Н вЂ” высота переходной части от основания усеченного конуса до рабочего слоя.

1756076

/ д фиг,P г

1 у

Е у фйзЗ фи8.5

Составитель А.Тимчук

Редактор Е.Полионова Техред М.Моргентал Корректор M.ÏåTðîsà

Заказ 3048 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35. Раушская наб.. 4I5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул, Гагарина, 101