Резец

Техническое решение относится к обработке материалов резанием и может быть использовано в качестве резца для чистовой и черновой обработки. Задачей предлагаемого технического решения является повышение жесткости конструкции в направлении результирующей силы резания, демпфирующий способности и расширение области применения резца. Сущность технического решения заключается в том, что резец, содержащий державку, на которой расположена режущая пластина и узел ее крепления, выполненную из верхнего и нижнего металлических слоев, внутренние стороны которых снабжены пазами с установленными в них металлическими укосинами, причем укосины повернуты под углом 90° к направлению горизонтальной составляющей силы резания. Данный угол обеспечивающий максимальную жесткость конструкции. Между укосинами, верхним и нижним металлическими слоями используется ячеистая структура, выполненная в виде металлической или металлокерамической пены.

Техническое решение относится к обработке материалов резанием и может быть использовано в качестве резца для чистовой и черновой обработки.

Известен резец, содержащий державку, режущую пластину, установленную на державке, и вставку из композиционного материала - А.с. 1750850 СССР, МПК⁴ В23В 27/00, Бюл. №28, 30.07.1992 г.

Недостатком данного резца является:

- недостаточная жесткость резца в направлении результирующей силы резания;

- невозможность использования инструмента при черновой обработке ввиду невысоких физико-механических свойств державки.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является резец, содержащий державку, режущую пластину, установленную на державке посредством узла крепления, и вставку из композиционного материала - Пат. РФ №2217267, МПК ⁷ В23В 27/00, 27.11.2003 г. Державка данного резца содержит выполненные из металла верхний и нижний слои, внутренние стороны которых снабжены пазами с установленными в них под разными углами металлическими укосинами, а композиционный материал расположен между укосинами и верхними и нижними слоями.

Данная конструкция резца имеет существенные недостатки:

- недостаточную жесткость конструкции в направлении осевой составляющей силы резания;

- нерациональное расположение укосин по отношению к направлению воздействия результирующей силы резания, приводящее к возникновению напряжений в конструкции, а также к неполному использованию заложенных в конструкцию жесткостных характеристик;

- для качественного заполнения ячеистой структуры сложной конструкции требуется композиционный материал с высокой подвижностью, что ограничивает использование других видов композитов.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение жесткости конструкции в направлении результирующей силы резания, демпфирующий способности и расширение области применения резца.

Сущность технического решения заключается в том, что резец, содержащий выполненную из верхнего и нижнего металлических слоев державку, на которой расположены режущая пластина и узел ее крепления, укосины, установленные в пазах, выполненных на внутренних поверхностях верхнего и нижнего металлических слоев державки, между укосинами полости с наполнителем, причем укосины расположены под углом 90° к направлению горизонтальной составляющей силы резания, а в качестве наполнителя взята металлическая или металлокерамическая пена.

Металлическая и металлокерамические пена представляет собой разветвленную сеть твердых перегородок или пластин, формирующих ребра и грани полиэдрических ячеек, объединенных в единый ансамбль так, чтобы заполнить пространство.

Соединение пластин верхнего и нижнего металлических слоев державки осуществляется в процессе формования металлической пены.

На фиг.1 представлен резец с державкой, на которой расположена режущая пластина. На фиг.2 - поперечное сечение державки резца. На фиг.3 показана схема действующих сил в горизонтальной плоскости. На фиг.4 представлено продольное сечение державки резца.

Державка резца состоит из верхнего 1 и нижнего 2 металлических слоев, укосин 4 и виброгасящего слоя наполнителя 3 между верхним и нижним слоями и укосинами.

Устройство работает следующим образом.

При работе данным резцом с заданным вылетом жесткость конструкции обеспечивает консольная часть резца, состоящая из верхнего 1 и нижнего 2 металлических слоев, наполнителя 3 между ними и металлических укосин 4, установленных в пазах, выполненных на внутренних поверхностях верхнего и нижнего металлических слоев державки.

Укосины установлены в пазах под углом 90° к направлению горизонтальной составляющей силы резания Р _р (рис.3), представляющей собой векторную сумму составляющих сил резания в осевом и радиальном направлении Р _р=Р_X+Р_Y.

Приведем расчет рационального расположения пазов на внутренних поверхностях верхнего и нижнего металлических слоев державки.

При точении проходным резцом осевая составляющая силы резания равна Р_X=0,3Р_Z, радиальная составляющая Р_Y=0,5Р_Z . Угол между векторами Р_р и Р _Y на схеме сил (фиг.3) равен arctg(P_X /Р_Y)=arctg(0,3P_z/(0,5Р _z))=arctg0,6=30°. Рассматривая треугольник, образованный Р_р, Р_Y и направлением паза (фиг.3), можно определить оптимальную величину наклона пазов на внутренних поверхностях верхнего и нижнего слоев державки проходного резца относительно его боковой поверхности: =60°. Пазы, выполненные под углом =60° к боковой поверхности консольного участка державки, сопряженного с главной режущей кромкой (рис.3 и 4), обеспечивают установку укосин под углом 90° к направлению горизонтальной составляющей силы резания Р_р.

Расположение металлических укосин 4, имеющих повышенную жесткость по сравнению с жесткостью ячеистой структуры наполнителя, под углом 90° к направлению горизонтальной составляющей силы резания Р _р, приводит к наиболее полному использованию заложенных в конструкцию жесткостных характеристик, повышает жесткость резца в направлении осевой и результирующей силы резания в 1,3...1,5 раза, исключает возникновение напряжений косого изгиба и сдвига в конструкции. Это позволяет расширить режимы резания и использовать резец при точении с большими величинами подач.

Вставка 3 из металлической или металлокерамической пены, находящаяся между металлическими слоями державки, хорошо гасит колебания, обладает достаточной прочностью и выдерживает температурные колебания в процессе работы резцом.

Резец, содержащий выполненную из верхнего и нижнего металлических слоев державку, на которой расположены режущая пластина и узел ее крепления, укосины, установленные в пазах, выполненных на внутренних поверхностях верхнего и нижнего металлических слоев державки, между укосинами полости с наполнителем, отличающийся тем, что укосины расположены под углом 90° к направлению горизонтальной составляющей силы резания, а в качестве наполнителя взята металлическая или металлокерамическая пена.