Установка для регулируемого подогрева твердосплавной режущей пластины
Полезная модель относится к обработке металлов фрезерованием и может быть использована при обработке сталей и сплавов, в том числе труднообрабатываемых.
Установка для регулируемого подогрева твердосплавной режущей пластины при фрезеровании металлов и сплавов содержит металлорежущий инструмент, на корпусе которого закреплена твердосплавная режущая пластина, нагревательную электрическую цепь, электромагнит с сердечником и геркон, источник постоянного тока, соединенный с твердосплавной режущей пластиной, под которой расположен изолированный от корпуса металлорежущего инструмента полупроводниковый слой. Полупроводниковый слой состоит из смеси дисульфида молибдена с жидким стеклом, под ним расположена токоподводящая пластина, изолированная от корпуса. Установка дополнительно содержит регулируемый блок усиления с термопарой, закрепленной на твердосплавной режущей пластине, а подводка электрического тока к твердосплавной режущей пластине осуществлена через графитовые щетки, токоподводящее кольцо. Обеспечивается снижение величины износа твердосплавной режущей пластины.2 ил.
Полезная модель относится к обработке металлов фрезерованием и может быть использована при обработке сталей и сплавов, в том числе труднообрабатываемых.
Наиболее близким по технической сущности, выбранным в качестве прототипа. является режущий инструмент с охлаждением Девяткина С,П. [А.с. СССР 
1553260, МКИ5 В 23 В 27/16, опубл. 1990],
Известное устройство содержит корпус, на котором с помощью винта закреплены режущая и полупроводниковая пластины с изолирующей прокладкой. Электрическая цепь включает полупроводниковую пластину, подключенную к источнику постоянного электрического тока, второй полюс которого замкнут на обрабатываемую деталь. На режущей пластине закреплен электромагнит с сердечником, воздействующим на геркон, который замыкается или размыкается при изменении температуры режущей пластины, увеличивая или уменьшая теплопоглощение на контакте пластин в соответствии с эффектом Пельтье, поддерживая тем самым температуру режущей пластины на оптимальном уровне.
Известной причиной, препятствующей получению технического результата, который обеспечивает рассматриваемое изобретение, является циклическое изменение температуры режущей пластины, что приводит к накоплению внутренних напряжений и повышает опасность растрескивания твердого сплава (известна рекомендация о поддержании температуры зубьев фрезы вне зоны резания равной температуре резания за счет горячего воздуха [Остафьев В.А. Расчет динамической прочности режущего инструмента. -М.: Машиностроение, 1979. 168 с.]). Наличие значительного градиента температуры по высоте режущей пластины (между нагревающейся режущей кромкой и охлаждаемой границей с полупроводниковой пластиной) также увеличивает напряжения растяжения и повышает склонность режущей пластины к растрескиванию. Имеются определенные трудности в подборе материала сердечника с требуемой температурой точки Кюри для разных сочетаний режущего и обрабатываемого материалов. Кроме того, часть тока в известном устройстве уходит через винт в корпус инструмента, снижая коэффициент полезного действия тока; перед креплением режущей пластины к корпусу в ней необходимо изготовить отверстие, подогнанное по размерам сердечника для адекватного изменения температуры в этих элементах, в то время, как коэффициент теплового линейного расширения материалов режущей пластины и сердечника различен,
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является обеспечение оптимального сочетания прочностных характеристик и трещиностойкости материала твердосплавной режущей пластины.
При осуществлении полезной модели поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в снижении величины износа твердосплавной режущей пластины благодаря повышению ее трещиностойкости путем предварительного нагрева до температур 300-500°С перед началом процесса резания и поддержание температуры в процессе резания за счет включения или выключения нагревательной электрической цепи. Возможность регулирования температуры подогрева твердосплавной режущей пластины в процессе обработки заготовки фрезерованием предотвращает хрупкое разрушение твердосплавной режущей пластины в виде выкрашивания и микросколов в период приработки, когда ее температура повышается от комнатной до рекомендованной (при этом твердый сплав, из которого изготовлена режущая пластина, переходит из хрупкого в хрупко-пластическое состояние).
Указанный технический результат достигается тем, что в установке для регулируемого подогрева твердосплавной режущей пластины при фрезеровании металлов и сплавов, содержащей металлорежущий инструмент, на корпусе которого закреплена твердосплавная режущая пластина, нагревательную электрическую цепь, электромагнит с сердечником и геркон, источник постоянного тока. соединенный с твердосплавной режущей пластиной, под которой расположен изолированный от корпуса металлорежущего инструмента полупроводниковый слой, новым является то, что полупроводниковый слой состоит из смеси дисульфида молибдена с жидким стеклом, под ним расположена токоподводящая пластина, изолированная от корпуса, при этом установка дополнительно содержит регулируемый блок усиления с термопарой, закрепленной на твердосплавной режущей пластиной, а подводка электрического тока к твердосплавной режущей пластине осуществлена через графитовые щетки, токоподводящее кольцо.
Между заявленным техническим результатам и существенными признаками полезной модели существует следующая причинно-следственная связь: предварительный нагрев твердосплавной режущей пластины до 300-500°С перед обработкой фрезерованием за счет пропускания постоянного электрического тока, дополнительно используя эффект Пельтье на границе контакта с полупроводниковым слоем, состоящим из смеси дис\льфида молибдена с жидким стеклом, повышает начальную трещиностойкость твердосплавной режущей пластины, что снижает ее суммарный износ в процессе фрезерования; указанный подогрев обеспечивает комплекс конструктивных элементов, составляющих заявляемую установку для регулируемого подогрева твердосплавной режущей пластины при фрезеровании металлов и сплавов.
На фиг.1 изображена принципиальная схема установки для регулируемого подогрева твердосплавной режущей пластины при фрезеровании металлов и сплавов; на фиг.2 - разрез металлорежущего инструмента, поясняющий расположение твердосплавной режущей пластины, полупроводникового слоя, токоподводящей пластины и изолирующей пластины.
Установка для регулируемого подогрева включает нагревательную электрическую цепь металлорежущий инструмент и цепь для контроля и регулирования температуры.
Металлорежущий инструмент состоит из несущего корпуса 1 и упорного кольца 2, на корпусе расположен механизм крепления твердосплавной режущей пластины 11, который состоит из штифта крепежного 9, тяги 8, шайбы 14 и гайки 10. К твердосплавной режущей пластине 11 через полупроводниковый слой 7 и токоподводящую пластину 4 с изолирующей прокладкой 6, проволоки 12, токоподводящего кольца 3 и двух графитовых щеток 15 производится подводка электрического тока. Для изоляции корпуса 1 металлорежущего инструмента от электрического тока используется трубка 13 из кварцевого стекла и текстолитовая прокладка 5.
Для упрощения изготовления корпуса 1 металлорежущего инструмента, а именно. закрытых пазов под сменные многогранные пластины упорное кольцо 2 имеет в себе часть геометрии пазов и запрессовывается на корпус 1.
Электрическая цепь содержит источник питания 16, автотрансформатор 17. выпрямитель 18, амперметр 19 и вольтметр 20. Для контроля и регулирования температуры используются кнопка "Пуск" 21. пускатель 22, контакты 23 пускателя 22, термопара 24, регулируемый блок усиления 25, электромагнит с сердечником 26, геркон 27, реле 28. контакт 29 реле 28, кнопка "Стоп" 30. Термопара 24 закреплена на твердосплавной режущей пластине 11. Все вышеназванные электрические устройства стандартны и выпускаются промышленностью.
Устройство работает следующим образом.
Перед обработкой фрезерованием замыкают кнопку "Пуск" 21, включая пускатель 22. Контакты 23 пускателя 22 при этом замыкают нагревательную электрическую цепь и начинается нагрев твердосплавной режущей пластины 11. В выходную цепь выпрямителя 18 включены для обеспечения требуемых параметров нагрева твердосплавной режущей пластины 11 амперметр 19 и вольтметр 20 постоянного тока. Один полюс выпрямителя 18 подключен к токоподводящей пластине 4, второй - к корпусу 1. При прохождении электрического тока основное количество теплоты выделяется в контакте твердосплавной режущей пластины 11 с полупроводниковым слоем 7 за счет эффекта Пельтье, а также в самой твердосплавной режущей пластине 11 в соответствии с законом Джоуля-Ленца.Причем для нагрева твердосплавной режущей пластины до 850°С достаточно тока не более 200 А, тогда как в известных устройствах [А.с. СССР 1247173, МКИ4 В 23 В 27/16, опубл. 1986] он достигает 2000 А. При нагреве твердосплавной режущей платины 11 до заданной температуры термопара 24 включает регулируемый блок усиления 25 и электромагнит с сердечником 26, который размыкает геркон 27. Срабатывает реле 28, которое размыкает цепь питания контактом 29 реле 28. Кнопка "Стоп" 30 служит для отключения системы после завершения работы.
После нагрева твердосплавной режущей пластины 11 до требуемой температуры 300-500°С в зависимости от материала твердосплавной режущей пластины 11 начинают процесс фрезерования. В процессе обработки детали температура твердосплавной режущей пластины 11 поддерживается за счет тепловыделения при фрезеровании и дополнительного нагрева, осуществляемого включением через геркон 27 и реле 28 нагревательной электрической цепи. При этом износ твердосплавной режущей пластины 11 по задней поверхности уменьшается в 1,5-1,7 раза.
Установка для регулируемого подогрева твердосплавной пластины металлорежущего инструмента для фрезерования металлов и сплавов, содержащая нагревательную электрическую цепь, электромагнит с сердечником, геркон, источник постоянного тока, соединенный с твердосплавной пластиной, выполненной с изолированным от корпуса металлорежущего инструмента полупроводниковым слоем, отличающаяся тем, что она снабжена регулируемым блоком усиления, термопарой, закрепленной на твердосплавной режущей пластине, и реле, при этом подвод электрического тока к твердосплавной режущей пластине осуществляется через графитовые щетки и токоподводящее кольцо, а реле выполнено с возможностью срабатывания и разрыва контакта в нагревательной электрической цепи посредством регулируемого блока усиления, электромагнита с сердечником и геркона при нагреве твердосплавной режущей пластины до заданной температуры.
