Сборный резец для изготовления канавок
Полезная модель относится к обработке металлов резанием, в частности, к изготовлению канавок в деталях из закаленных сталей. Предлагаемая конструкция сборного резца для изготовления канавок, выполненная в виде державки с закрепленной на ней керамической пластиной в форме многогранника со средством фиксации пластины на державке, отличающаяся тем, что керамическая пластина выполнена с углом наклона режущей кромки 
, составляющим 3-7°, при этом средство фиксации керамической пластины выполнено в виде двух винтовых прихватов.
Полезная модель относится к обработке металлов резанием, в частности, к изготовлению канавок в изделиях из закаленных сталей. Значительный объем таких изделий приходится на различные виды гидроагрегатов, таких, как плунжерные насосы, системы подачи топлива в двигателях, топливные насосы высокого давления, скважинные насосы, трубопроводная арматура. Производство деталей данного типа обусловливает необходимость обработки канавок различного конструктивного и технологического назначения. Это наиболее ответственная и трудоемкая операция. Канавки в плунжерных парах исполняют роль отсекателей объемов жидкости, а также служат посадочной поверхностью для различного вида уплотнителей. Необходимые точностные и структурные характеристики поверхностей этих изделий обеспечиваются на последних финишных операциях, для чего зачастую вынужденно применяются несколько переходов абразивной обработки со щадящими режимами, что очень неэкономично, особенно в условиях серийного и крупносерийного производств. Замена абразивной финишной обработки на лезвийную, с использованием режущего инструмента из керамики является актуальной задачей.
Вместе с тем процессы обработки канавок, и отрезания представляют значительную сложность и, следовательно, осуществляются с относительно низкой производительностью. Сложность выполнения этих процессов состоит в том, что рабочая часть резца, особенно при отрезании и прорезании наружних и внутренних канавок имеет, как правило, небольшую ширину по сравнению с его длиной, а, следовательно, и относительно небольшую жесткость, что часто в процессе обработки приводит к возникновению вибраций, которые снижают стойкость инструмента. Кроме того, процесс обработки канавочными резцами характеризуется одновременной работой не менее чем трех кромок, т.е. имеет место несвободное резание, в результате чего инструмент испытывает значительные удельные нагрузки. Небольшое сечение канавки приводит к плохому отводу стружки, приводящего к непредсказуемой поломке инструмента и ухудшению качества обработанной поверхности. В связи с этим актуальны решения следующих задач:
- снижения нагрузок на лезвие инструмента при прорезке канавок;
- управление процессом стружкообразования при прорезке канавок;
- повышение жесткости сборного инструмента при прорезке канавок.
В настоящее время изготавливаются сборные резцы, оснащенные пластинами из различных марок керамики. Технические условия на токарные резцы с механическим креплением пластин из керамики регламентируются в России ГОСТ 26613-85 (в ред. 1992 г.) Сборные резцы для изготовления канавок в ГОСТ отсутствуют.
Из других источников известны сборные резцы для изготовления канавок, оснащенные пластинами из инструментального материала (см., например, патент на полезную модель РФ 
33528, В23В 27/16, опубл. 27.10.2003 г.)
Наиболее близким решением из уровня техники по технической сути является конструкция сборного резца для изготовления канавок, выполненного в виде державки, с закрепленной на ней пластиной из керамики (см. официальный каталог «Sandvik Coromant», «Отрезка и обработка канавок», 2011 г, с. В86-В87)
Недостатком известного из уровня техники сборного резца следует отнести невысокую жесткость конструкций в виду малого сечения режущей части и одного фиксирующего устройства пластины, отсутствие возможности управления процессом стружкообразования и силовыми нагрузками, так как пластины выполнены без канавок для дробления стружки, передний угол и угол наклона режущей кромки равны 0°.
В основу заявленной полезной модели была положена задача увеличения жесткости конструкции инструмента и управления процессом стружкообразования и силовыми нагрузками.
Техническими задачами заявленной полезной модели являются повышение жесткости конструкции за счет использования дополнительного средства фиксации, и обеспечение возможности управления процессом стружкообразования (отвод стружки от торца канавок) за счет геометрии рабочего лезвия.
Поставленный технический результат решается посредством того, что сборный резец для изготовления канавок, выполнен в виде державки с закрепленной на ней керамической пластиной в форме многогранника со средством фиксации пластины на державке, отличающийся тем, что керамическая пластина выполнена с углом наклона режущей кромки , составляющим 3-7°, при этом средство фиксации керамической пластины выполнено в виде двух винтовых прихватов.
Полезная модель поясняется графическими материалами.
Фиг.1 - сборный резец с пластиной и со средствами фиксации вид сбоку;
Фиг.2 - сборный резец с пластиной и со средствами фиксации вид сверху;
Фиг.3 - сборный резец с пластиной и со средствами фиксации вид спереди.
Сборный резец для изготовления канавок выполнен в виде корпуса 1, режущей керамической пластины 2. При этом пластина 2 зафиксирована в гнезде корпуса 1 верхним прихватом 3 и боковым прихватом 4.
Сборный резец для изготовления канавок работает следующим образом:
Пластину 2 устанавливают в гнездо корпуса 1 и закрепляют двумя винтовыми прихватами 3 и 4 при помощи торцевого ключа. После этого резец в сборе устанавливают на станок.
Данная конструкция режущей пластины была изготовлена и прошла испытания на лабораторной базе ГОУ ВПО МГТУ «Станкин» с положительным результатом при прорезке канавок в деталях типа «втулка плунжера» изготовленных из закаленной стали 12ХН3А (HRC 56). При проведении этих лабораторных испытаний случаев непрогнозируемых отказов инструмента выявлено не было, а статистические показатели характера их изнашивания представляли благоприятную картину. Испытания показали, что заявленные интервалы в формуле полезной модели являются необходимым и достаточным признаком заявленного технического решения (см. таблицу 1).
| Табл.1 | |||||
 | Угол наклона режущей кромки ° | Р хз, Н | P уз, Н | Р zз, Н |  NZ ,МПа |
| 1 | 0-2 | 145 | 1300 | 380 | 1774 |
| 2 | 3 | 117 | 916 | 234 | 1924 |
| 3 | 5 | 72 | 650 | 170 | 1791 |
| 4 | 7 | 52. | 309 | 123 | 3320 |
| 5 | 8-10 | 39 | 109 | 89 | 4804 |
Где Рхз, Руз, Рzз - силы, действующие на заднюю поверхность инструмента, а NZ - напряжение на задней поверхности резца.
Как видно из таблицы значения угла наклона режущей кромки при выходе за границы заявленного интервала приводят:
- при значениях угла наклона режущей кромки более 7°. происходит увеличение напряжения по задней поверхности до критических величин (NZ
3500 МПа);
- при значениях угла наклона режущей кромки менее 3° имеет место критическая величина силы, действующей на заднюю поверхность (Pz1000Н).
Эти факторы приводят к резкому повышению вероятности непрогнозируемых отказов инструмента и выходу его из работоспособного состояния, а также к снижению жесткости системы «инструмент-деталь», что недопустимо при работе инструмента на ответственных чистовых операциях.
Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимых пунктах формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, достаточной для получения требуемого технического результата. Свойства, регламентированные в заявленном сборном резце отдельными признаками общеизвестны из уровня техники, и не требуют дополнительных пояснений. Однако следует отметить, что заявленная совокупность существенных признаков на дату приоритета неизвестна из уровня техники и обеспечивает эффективное применение сборного резца для изготовления канавок.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для использования в области машиностроения на операциях прорезки канавок глубиной до 5 мм. в деталях из закаленных сталей;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте нижеизложенной формулы, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленный объект соответствуют требованию условия патентоспособности «промышленная применимость» по действующему законодательству.
Сборный резец для изготовления канавок, выполненный в виде державки с закрепленной на ней керамической пластиной в форме многогранника со средством фиксации пластины на державке, отличающийся тем, что керамическая пластина выполнена с углом наклона режущей кромки , составляющим 3-7°, при этом средство фиксации керамической пластины выполнено в виде двух винтовых прихватов.
