Режущий инструмент и сменная режущая пластина (варианты)

Режущий инструмент и сменная режущая пластина относится к устройствам, используемым в процессе обработки материалов резанием, в том числе при обработке изделий из высокоуглеродистых сталей и титановых сплавов. Сменная режущая пластина содержит передние и задние поверхности, по меньшей мере, одну и более режущих кромок, образованных на их пересечении, по меньшей мере, одну и более опорных поверхностей. По первому варианту на опорные поверхности нанесено износостойкое покрытие с высоким коэффициентом трения покоя или скольжения в паре с материалом опорных базовых поверхностей гнезд режущего инструмента большим, чем коэффициент трения скольжения передних поверхностей. По второму варианту износостойкое покрытие с высоким коэффициентом трения покоя или скольжения в паре с материалом соответственно опорных и боковых базовых поверхностей гнезд режущего инструмента нанесено на опорные и зоны задних поверхностей сменной режущей пластины, контактирующие с базовыми поверхностями гнезд режущего инструмента. Режущий инструмент для использования сменной режущей пластины имеет корпус с рабочей поверхностью, расположенной вокруг оси вращения. Непосредственно в корпусе или в кассетах, установленных в корпусе, выполнены гнезда. Каждое гнездо имеет не покрытые или покрытые износостойким покрытием опорную базовую поверхность и боковые базовые поверхности для описанной выше по любому из вариантов сменной режущей пластины, установленной в каждом гнезде. Технический результат: повышение надежности закрепления сменной режущей пластины в гнездах режущего инструмента и снижение вибраций. 3 н., 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Режущий инструмент и сменная режущая пластина (варианты)

Реферат.

Режущий инструмент и сменная режущая пластина относятся к устройствам, используемым в процессе обработки материалов резанием, в том числе при обработке изделий из высокоуглеродистых сталей и титановых сплавов. Сменная режущая пластина содержит передние и задние поверхности, одну или более режущих кромок, образованных на их пересечении, одну или более опорных поверхностей. По первому варианту на опорные поверхности нанесено износостойкое покрытие с коэффициентом трения покоя или скольжения в паре с материалом опорных базовых поверхностей гнезд режущего инструмента большим, чем коэффициент трения скольжения передних поверхностей. По второму варианту износостойкое покрытие с коэффициентом трения покоя или скольжения в паре с материалом соответственно опорных и боковых базовых поверхностей гнезд режущего инструмента большим, чем коэффициент трения скольжения передних поверхностей нанесено на опорные и на зоны задних поверхностей, имеющих возможность контакта с боковыми базовыми поверхностями гнезд режущего инструмента. Режущий инструмент имеет корпус с рабочей поверхностью, расположенной вокруг оси вращения инструмента, гнезда, выполненные непосредственно в корпусе или в кассетах, установленных в корпусе. При этом каждое гнездо имеет базовую поверхность и боковые базовые поверхности для сменной режущей пластины, не покрытые или покрытые износостойким покрытием с коэффициентом трения покоя или скольжения в паре с материалом опорных базовых поверхностей режущих пластин большим, чем коэффициент трения скольжения их передних поверхностей. Технический результат: повышение надежности закрепления сменной режущей пластины в гнездах режущего инструмента и снижение вибраций. 3 н., 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Область техники.

Настоящая полезная модель относится к устройствам, используемым в процессе обработки материалов резанием, в том числе высокоуглеродистых сталей и титановых сплавов.

Уровень техники.

В процессе обработки материалов резанием на сменные режущие платины действуют значительные знакопеременные нагрузки и вибрации, передающиеся на зоны контакта базовых поверхностей сменных режущих пластин и гнезд для их крепления в корпусе режущего инструмента.

Известны вращающиеся режущие инструменты, имеющие рабочую часть с гнездами, в которых установлены и механически закреплены с помощью винтов сменные режущие пластины. Они, в частности, могут иметь на передних и задних поверхностях режущего клина износостойкие покрытия с низким коэффициентом трения скольжения (например, патент RU 2478731), что обусловлено необходимостью повышения стойкости сменных режущих пластин.

При использовании такого режущего инструмента для обработки изделий из трудно обрабатываемых материалов и их сплавов, в частности титановых сплавов, возникают проблемы устойчивости и надежного крепления сменных режущих пластин из-за действия на них большой величины знакопеременных нагрузок, обусловленных усилиями резания. Данные требования особенно важны при обработке изделий из титановых сплавов, так как однозначное позиционирование пластин существенно влияет на их стойкость. При этом также необходимо снижение отрицательного влияния на стойкость инструмента возникающих в процессе резания вибраций.

Для достижения указанного технического результата могут быть использованы конструкции сменных режущих пластин и режущего инструмента, используемые для высокоскоростной обработки изделий из алюминия и его сплавов.-2-

Известны конструкции, имеющие сопрягаемые зубчатые базовые поверхности гнезд и сменных режущих пластин, например, раскрытые в патенте США 8057132. Такое соединение требует дополнительных затрат для его точного изготовления, может приводить к неопределенному позиционированию сменной режущей пластины в гнезде корпуса режущего инструмента и создавать дополнительные напряжения в сменной режущей пластине.

В патенте США 6196769 раскрыта конструкция режущего инструмента для высокоскоростной механической обработки, в которой базовые поверхности гнезда корпуса имеют выпуклую V-образную форму и контактируют с вогнутой V-образной поверхностью сменной режущей пластины. В такой конструкции существенно снижена механическая прочность сменной режущей пластины и, как в предыдущем техническом решении, возникают дополнительные трудности в ее точном базировании.

В патенте РФ 2469821 раскрыта конструкция режущего инструмента для высокоскоростной механической обработки, в которой базовые поверхности гнезда корпуса имеют вогнутую V-образную форму и контактируют с выпуклой V-образной поверхностью сменной режущей пластины. В такой конструкции существенно снижена механическая прочность корпуса режущего инструмента и также возникают дополнительные трудности в точном базировании сменной режущей пластины.

Настоящая полезная модель направлена на создание улучшенной конструкции сменной режущей пластины для ее работы в тяжелых условиях при обработке изделий из труднообрабатываемых, в том числе титановых сплавов, путем повышения надежности ее закрепления и снижения вибраций за счет дополнительного рассеивания (диссипации) энергии в зонах контакта базовых поверхностей режущих пластин и гнезд для их закрепления.

Настоящая полезная модель также направлена на создание режущего инструмента для закрепления и использования предложенной сменной режущей пластины.

Указанный технический результат достигается посредством совокупности признаков, приведенных в соответствующих пунктах формулы полезной модели. В частности предложена сменная режущая пластина, базовые поверхностности которой имеют износостойкие покрытия с коэффициентом трения покоя или скольжения в паре с материалом базовых поверхностей

гнезд предложенного режущего инструмента большим, чем коэффициент трения скольжения передних поверхностей пластины.

Сущность полезной модели.

В соответствии с настоящей полезной моделью предложена конструкция сменной режущей пластины по первому варианту, содержащая:

передние и задние поверхности, одну или более режущих кромок, образованных на их пересечении, одну или более опорных поверхностей,

причем на опорные поверхности нанесено износостойкое покрытие с коэффициентом трения покоя или скольжения в паре с материалом опорных базовых поверхностей гнезд режущего инструмента большим, чем коэффициент трения скольжения передних поверхностей.

В соответствии с одним из предпочтительных вариантов износостойкое покрытие выполнено из титан-аллюминия-нитрида или алюминий-титан -нитрида, или из титана.

В соответствии с настоящей полезной моделью предложена конструкция сменной режущей пластины по второму варианту, содержащая:

передние и задние поверхности, одну или более режущих кромок, образованных на их пересечении, одну или более опорных поверхностей,

причем на опорные и на зоны задних поверхностей, имеющих возможность контакта с боковыми базовыми поверхностями гнезд режущего инструмента, нанесено износостойкое покрытие с коэффициентом трения покоя или скольжения в паре с материалом соответственно опорных и боковых базовых поверхностей гнезд режущего инструмента большим, чем коэффициент трения скольжения передних поверхностей.

В соответствии с предпочтительным вариантом исполнения режущей пластины износостойкое покрытие выполнено из титан-аллюминия-нитрида или алюминий-титан-нитрида, или из титана.

В соответствии с настоящей полезной моделью предложен режущий инструмент, имеющий:

корпус с рабочей поверхностью, расположенной вокруг оси вращения инструмента, гнезда, выполненные непосредственно в корпусе или в кассетах, установленных в корпусе.-4-

Согласно настоящей полезной модели каждое гнездо имеет базовую поверхность и боковые базовые поверхности для сменной режущей пластины, не покрытые или покрытые износостойким покрытием с коэффициентом трения покоя или скольжения в паре с материалом опорных базовых поверхностей режущих пластин большим, чем коэффициент трения скольжения их передних поверхностей.

Краткое описание чертежей

Для лучшего понимания, но только в качестве примера, полезная модель будет описана с отсылками к приложенным чертежам, на которых изображены примеры использования предложенного технического решения для сменных режущих пластин и режущего инструмента, используемых при обработке изделий из титановых и других труднообрабатываемых сплавов.

При этом на чертежах в частности изображены:

на фиг. 1 показана в перспективе сменная режущая пластина, на опорную поверхность которой нанесено износостойкое покрытие;

на фиг. 2 показан вид А снизу на сменную режущую пластину, изображенную на фиг. 1;

на фиг. 3 показана в перспективе сменная режущая пластина, изображенная на фиг. 1, на опорную и на зоны задних поверхностей, имеющие возможность контакта с боковыми базовыми поверхностями гнезд режущего инструмента, нанесено износостойкое покрытие;

на фиг. 4 показан вид А снизу на сменную режущую пластину, изображенную на фиг. 3;

на фиг. 5 показан вид в перспективе режущего инструмента для использования сменной режущей пластины, изображенной на фиг. 1-4;

на фиг. 6 показано в перспективе гнездо для крепления сменной режущей пластины в режущем инструменте, изображенном на фиг. 5.

Подробное описание чертежей.

Рассмотрим чертежи 1-6, показывающие сменную режущую пластину 10 и режущий инструмент 24, в котором используется эта режущая пластина.

В соответствии с настоящей полезной моделью предложенная сменная режущая пластина 10 выполнена индексируемой и может иметь отверстие 20.

Ее предпочтительно изготавливают путем фасонного или инжекционного прессования и спекания порошков карбидов.

Сменная режущая пластина 10 согласно первому варианту содержит:

передние 12 и задние 14 поверхности, одну или более режущих кромок 16, образованных на их пересечении, одну или более опорных поверхностей 18.

Причем на опорные поверхности 18 нанесено износостойкое покрытие с коэффициентом трения покоя или скольжения в паре с материалом опорных базовых поверхностей 34 гнезд 30 режущего инструмента 24 большим, чем коэффициент трения скольжения передних поверхностей 12.

В соответствии с одним предпочтительным вариантом исполнения режущей пластины 10 износостойкое покрытие выполнено из титан-аллюминия-нитрида или алюминий-титан-нитрида, или из титана.

Сменная режущая пластина 10 согласно второму варианту содержит передние 12 и задние 14 поверхности, одну или более режущих кромок 16, образованных на их пересечении, одну или более опорных поверхностей 18.

Причем на опорные 18 и на зоны 22 задних поверхностей 14, имеющих возможность контакта с боковыми базовыми поверхностями 36 гнезд 30 режущего инструмента 24, нанесено износостойкое покрытие с коэффициентом трения покоя или скольжения в паре с материалом соответственно опорных 34 и боковых 36 базовых поверхностей гнезд 30 режущего инструмента 24 большим, чем коэффициент трения скольжения передних поверхностей 12.

В соответствии с предпочтительным вариантом исполнения режущей пластины 10 износостойкое покрытие выполнено из титан-аллюминия-нитрида или алюминий-титан-нитрида, или из титана.

Согласно настоящей полезной модели режущий инструмент 24, имеет:

корпус с рабочей поверхностью 26, расположенной вокруг оси вращения 28 инструмента, гнезда 30, выполненные непосредственно в корпусе или в кассетах, установленных в корпусе.

Согласно полезной модели каждое гнездо 30 режущего инструмента 24 имеет базовую поверхность 34 и боковые базовые поверхности 36 для сменной режущей пластины 10, не покрытые или покрытые износостойким покрытием с коэффициентом трения покоя или скольжения в паре с материалом опорных базовых поверхностей режущих пластин большим, чем коэффициент трения скольжения их передних поверхностей.

Предложенная полезная модель работает следующим образом.

Рассмотрим его работу на примере концевой фрезы. При этом сменные режущие пластины 10 устанавливают в гнезда 30 и закрепляют через отверстия 20 с помощью винтов 40. При этом пластины держатся в гнездах за счет усилий закрепления винтов и сил трения, возникающих в местах контакта их опорных поверхностей с базовыми поверхностями гнезд режущего инструмента.

В целях повышения стойкости режущих кромок пластин на их передние и задние поверхности обычно наносят износостойкие покрытия с низким коэффициентом трения скольжения. При этом обычно технологически это покрытие наносят на все поверхности пластин, в том числе на их опорные поверхности, что значительно снижает силы трения, удерживающие пластины, и нагружает винты.

Согласно второму варианту износостойкое покрытие нанесено не только на опорные, но и в частности на зоны задних поверхностей, имеющие возможность контакта с боковыми базовыми поверхностями гнезд режущего инструмента.

При закреплении режущих пластин 10 винтами 40, как при первом, так и при втором вариантах между контактирующими поверхностями пластин и гнезд режущего инструмента возникают значительные силы трения, способствующие повышению надежности закрепления и позиционирования пластин.

При врезании и в процессе обработки, например, изделий из титана и его сплавов в период нагружения режущих кромок силы трения на контактирующих поверхностях значительно увеличиваются, что также позволяет улучшить позиционирование сменных режущих пластин и способствует снижению вибраций за счет дополнительной диссипации энергии колебаний пластин.

Причем возникающая сила трения при одинаковом усилии закрепления превышает величину сил трения для износостойкого покрытия передних поверхностей или базового материала пластины без износостойкого покрытия.

Таким образом, предложенная конструкции сменной режущей пластины и режущего инструмента для ее использования при обработке изделий из труднообрабатываемых материалов позволяет повысить надежность ее закрепления и позиционирования, а также снизить вибрации за счет дополнительного рассеивания энергии колебаний.

Хотя настоящая полезная модель была описана с определенной степенью детализации, различные изменения и модификации могут быть выполнены без отхода от существа и объема полезной модели, изложенных в приведенной ниже формуле полезной модели.

1. Сменная режущая пластина (10), содержащая передние (12) и задние (14) поверхности, одну или более режущих кромок (16), образованных на их пересечении, одну или более опорных поверхностей (18), причем на опорные поверхности (18) нанесено износостойкое покрытие с коэффициентом трения покоя или скольжения в паре с материалом опорных базовых поверхностей (34) гнезд (30) режущего инструмента (24) большим, чем коэффициент трения скольжения передних поверхностей (12).

2. Сменная режущая пластина (10) по п. 1, отличающаяся тем, что износостойкое покрытие выполнено из титан-аллюминия-нитрида или алюминий-титан-нитрида, или из титана.

3. Сменная режущая пластина (10), содержащая передние (12) и задние (14) поверхности, одну или более режущих кромок (16), образованных на их пересечении, одну или более опорных поверхностей (18), причем на опорные (18) и на зоны (22) задних поверхностей (14), имеющих возможность контакта с боковыми базовыми поверхностями (36) гнезд (30) режущего инструмента (24), нанесено износостойкое покрытие с коэффициентом трения покоя или скольжения в паре с материалом соответственно опорных (34) и боковых (36) базовых поверхностей гнезд (30) режущего инструмента (24) большим, чем коэффициент трения скольжения передних поверхностей (12).

4. Сменная режущая пластина (10) по п. 3, отличающаяся тем, что износостойкое покрытие выполнено из титан-аллюминия-нитрида или алюминий-титан-нитрида, или из титана.

5. Режущий инструмент (24), имеющий корпус с рабочей поверхностью (26), расположенной вокруг оси вращения (28) инструмента, гнезда (30), выполненные непосредственно в корпусе или в кассетах, установленных в корпусе, отличающийся тем, что каждое гнездо (30) имеет базовую поверхность (34) и боковые базовые поверхности (36) для сменной режущей пластины (10), не покрытые или покрытые износостойким покрытием с коэффициентом трения покоя или скольжения в паре с материалом опорных базовых поверхностей режущих пластин большим, чем коэффициент трения скольжения их передних поверхностей.

РИСУНКИ