Колесотокарная пластина

Заявленное решение относится к металлорежущему инструменту, а именно к токарным режущим пластинам для токарной обработки колес железнодорожных вагонов.

Техническим результатом заявляемого решения является повышение эффективности стружколомания. Это достигается тем, что стружколомающие выступы режущей пластины имеют размеры, форму и расположение такие, чтобы обеспечить большую величину деформации стружки и изменить вектор деформации так, чтобы наряду с обычным процессом сдвига стружка получала винтовую деформацию. В итоге большая величина деформации и ее направление обеспечивают большую эффективность стружколомания в условиях обработки пластически деформированных (или наплавленных) объемов материала колеса.

Для достижения технического результата первый при отсчете от торца пластины выступ имеет форму валка, с уровня опорной поверхности пластины до дна стружкозавивающей канавки выполнен с убыванием высоты, максимальная высота отстоит от торца режущей пластины на расстоянии, соизмеримом с половиной максимальной глубины резания, а угол ориентации первого выступа относительно стружкозавивающей канавки предпочтительно перпендикулярен направлению движения стружки относительно режущей пластины, второй выступ выполнен в виде части сферы, не выступающей за уровень опорной плоскости 6 и проходящей через дно стружкозавивающей канавки, при этом максимальная высота сферы отстоит от торца режущей пластины на расстоянии, соизмеримом с двумя третями максимальной глубины резания.

Заявленное решение относится к металлорежущему инструменту, а именно к токарным режущим пластинам для колесотокарной обработки.

Уровень развития техники известен [Патент РФ 2201317, МПК 7 В23В 27/16. Тангенциальная режущая пластина. 27.03.2003. Бюл. 9] из решения, в котором режущая часть пластины имеет стружкозавивающую канавку с выкружкой, на внутренней стороне стружкозавивающей канавки, сопрягаемой с опорной поверхностью пластины, выполнены сферические выступы, размеры и местоположение радиусов выступов регламентированы относительно длины стружкозавивающей канавки. По сути решение состоит в том, что для совершенствования процесса стружколомания по длине стружкозавивающей канавки вблизи от опорной поверхности пластины выполнено несколько стружколомающих выступов, первые из которых имеют радиус сферы меньше, чем радиус сферы последующих выступов. Принцип такого расположения выступов основан на следующем положении: если выкружка стружкозавивающей канавки не в состоянии осуществить стружколомание, то дополнительная деформация сходящей стружки осуществляется первым или несколькими выступами малого диаметра сферы, расположенными рядом с выкружкой вблизи опорной поверхности пластины. Если и эти выступы не в состоянии осуществить стружколомание, то еще большая величина деформации стружки достигается при ее взаимодействии с первым или несколькими выступами большего диаметра сферы, расположенными за малыми выступами далее по длине стружечной канавки.

Недостатком решения является не эффективное стружколомание при обработке железнодорожных колес, у которых материал в районе галтели и выступа (реборды) за поверхностью катания значительно деформирован либо наплавлен в процессе восстановления поверхности. При обработке таких колес в районе галтели пластичность материала избыточна и деформация стружки недостаточна для образования эффекта ее долома указанными выступами.

Техническим результатом заявляемого решения является повышение эффективности стружколомания. Это достигается тем, что выступы имеют размеры, форму и расположение такие, чтобы обеспечить большую величину деформации стружки и изменить вектор деформации так, чтобы наряду с обычным процессом сдвига стружка получала винтовую деформацию. В итоге большая величина деформации и ее направление обеспечивают большую эффективность стружколомания в условиях обработки пластически деформированных (или наплавленных) объемов материала колеса.

Таким образом, заявляемое решение, как и прототип, содержит стружкозавивающую канавку с выкружкой. На внутренней стороне, сопрягаемой с опорной поверхностью пластины, стружкозавивающей канавки выполнены выступы, взаимодействующие с внутренней поверхностью стружки. Размеры, форма и местоположение выступов относительно стружкозавивающей канавки регламентированы.

Отличается заявляемое решении от прототипа тем, что первый выступ имеет продолговатую форму с убыванием высоты от уровня опорной поверхности пластины до дна стружкозавивающей канавки, максимальная высота отстоит от торца режущей пластины на расстоянии, соизмеримом с половиной максимальной глубины резания, а угол ориентации первого выступа относительно стружкозавивающей канавки предпочтительно перпендикулярен направлению движения стружки относительно режущей пластины.

Второй выступ выполнен в виде части сферы так, чтобы вершина сферы лежала на уровне опорной поверхности и сфера проходила через дно стружкозавивающей канавки, при этом максимальная высота сферы отстоит от торца режущей пластины на расстоянии, соизмеримом с двумя третями максимальной глубины резания.

На фиг.1. показано расположение стружколомающих выступов на передней поверхности пластины при виде на нее сверху. На фиг.2 показано сечение А-А по фигуре 1. На фиг.3 показано сечение Б-Б по фиг.1. На фиг.4 показано сечение В-В по фиг.1.

Устроены стружколомающие выступы на режущей колесотокарной пластине следующим образом. Позицией 1 обозначен торец пластины, 2 - боковая поверхность, 3 - фаска, 4 - стружкозавивающая канавка с выкружкой 5 у торца 1 пластины, 6 - опорная (верхняя) поверхность пластины. На внутренней поверхности 7 стружкозавивающей канавки выполнены выступы 8 и 9. Максимальная высота этих выступов находится на уровне опорной поверхности пластины. Выступ 8 расположен ближе к торцу 1, чем выступ 9. Он имеет продолговатую форму, расположен на внутренней поверхности 7 стружкозавивающей канавки 4 и простирается от опорной поверхности до дна 10 стружкозавивающей канавки 4. От опорной поверхности 6 ко дну 10 канавки высота выступа 8 плавно уменьшается, переходя к нулю на уровне дна 10. Контуры выступа плавно округлены в местах пересечения с внутренней стороной 7 стружкозавивающей канавки 4. Угол наклона входной 11 (со стороны движения стружки) поверхности выступа может быть больше угла наклона нерабочей стороны 12 выступа (сечение Б-Б по фиг.1). Угол разворота выступа относительно направления стружкозавивающей канавки 4 может достигать 90 градусов, но предпочтительно положение выступа должно быть перпендикулярно направлению движения стружки относительно канавки 4 с учетом разворота стружки выкружкой 5. Оценочные расчеты показывают, что этот угол может лежать в пределах от 45 до 90 градусов. Такой диапазон значений угла связан с местоположением выступа. Его верхняя (и соответственно остальные) точка может отстоять от торца 1 на разном расстоянии t₁. Оценочные расчеты показывают, что чем больше глубина t резания (она составляет 5-15 мм в зависимости от глубины залегания дефектов, полученных поверхностью катания колеса в процессе его эксплуатации), тем больше расстояние t₁, тем меньше угол. При глубине резания более 10 мм расстояние t₁ соизмеримо с половиной глубины резания (t₁0,5 t).

Выступ 9 выполнен в виде части сферы, не выступающей за уровень опорной плоскости 6. Сфера расположена на внутренней поверхности 7 стружечной канавки 4 и простирается до ее дна 10. Сфера сопряжена со стружечной канавкой плавными сопряжениями. Выступ 9 может отстоять от выступа 8 на разном расстоянии t₂ (в принципе выступ 8 может переходить сразу в выступ 9 для малой глубины резания). Оценочные расчеты показывают, что для случая обработки колеса с глубиной резания более 10 мм расстояние t₂ должно быть соизмеримо с двумя третями максимальной глубины t резания (t₂(2/3)·t).

Работает заявляемый объект следующим образом. Инструмент настраивают на глубину резания t, большую чем t₁ и t₂. При включении движения S подачи внутренняя поверхность стружки взаимодействует с поверхностью стружкозавивающей канавки 4 и выкружки 5. Если срезается металл, не претерпевший в процессе эксплуатации колеса существенных пластических деформаций, то стружкозавивающая канавка 4 вполне обеспечивает необходимое стружколомание за счет своей геометрии даже без учета воздействия выступов 8 и 9. Эти выступы обеспечивают еще большую деформацию стружки и дробление стружки на более мелкие элементы. При срезании пластически деформированных (или наплавленных) слоев материала выступ 8 своим фронтом поверхности 11 встречает перемещающуюся со сторон 2 и 1 стружку, завивает ее еще больше в направлении, перпендикулярном ее движению. Это создает в стружке большие по величине напряжения изгиба и приводит к дроблению (сколу) стружки. Если напряжения изгиба в стружке оказались недостаточными для отделения сегмента стружки, то она, проходя через верх выступа 8, встречается с выступом 9. Их взаимодействие происходит следующим образом. Выступ 9 еще более изгибает стружку в направлении, перпендикулярном ее движению, и, воздействуя на наружный край стружки (слева по фиг.1), завивает стружку в направлении, противоположном тому, в котором стружка первоначально завивалась выкружкой 5. Это приводит к надрыву стружки с крайней (левой) стороны и облегчению ее скола.

Описание принципа работы устройства объясняет достижение заявленного технического результата.

1. Режущая пластина для колесотокарной обработки, содержащая стружкозавивающую канавку с выкружкой и выступы, взаимодействующие с внутренней поверхностью стружки и выполненные на внутренней стороне, сопрягаемой с опорной поверхностью пластины, стружкозавивающей канавки, причем размеры, форма и местоположение выступов регламентированы относительно стружкозавивающей канавки, отличающаяся тем, что первый при отсчете от торца пластины выступ выполнен продолговатой формы с убыванием высоты от уровня опорной поверхности пластины до дна стружкозавивающей канавки и при максимальной высоте отстоящей от торца режущей пластины на расстоянии, соизмеримом с половиной максимальной глубины резания, при этом второй выступ выполнен в виде части сферы, не выступающей за уровень опорной плоскости и проходящей через дно стружкозавивающей канавки, при этом максимальная высота сферы отстоит от торца режущей пластины на расстоянии, соизмеримом с двумя третями максимальной глубины резания.

2. Режущая пластина по п.1, отличающаяся тем, что первый выступ ориентирован относительно стружкозавивающей канавки перпендикулярно направлению движения стружки относительно режущей пластины.