Сменная многогранная режущая пластина

Авторы патента:

Полезная модель относится к обработке металлов резанием, а именно к конструкциям сменных многогранных пластин (СМП) для металлорежущего инструмента, применяемого в операциях токарной обработки, растачивания, фрезерования и других подобных видах обработки. Задача - повышение стойкости СМП путем обеспечения равномерного износа ее передней поверхности. Указанная задача достигается тем, что в СМП создается тело с соответствующей геометрией режущей части; форма передней поверхности пластины обеспечивает ее равномерный износ за счет перераспределения контактных напряжений.

Известны твердосплавные СМП с выполненными на передней поверхности стружколомающими канавками (см. справочник инструментальщика / И.А.Ординарцев и др. - Л.: Машиностроение, 1987. - С.846). Сложная форма передней поверхности в таких СМП предназначена для более эффективного завивания и дробления стружки, необходимого при обработке на металлорежущих станках с ЧПУ.

Недостатком таких режущих пластин является то, что в процессе эксплуатации износ передней поверхности пластины происходит неравномерно, что снижает стойкость СМП. Причинами неравномерного износа являются изменяющиеся в широком интервале температуры и контактные напряжения на рабочих поверхностях пластины.

Известна также сменная многогранная режущая пластина (патент РФ №2154553 МПК В23В 27/16. Опубликовано 20.08.2000 г.), каждая кромка которой имеет больший участок, прилегающий к одному углу пластины, и последующий меньший участок, прилегающий к соседнему углу. Для защиты от повреждения сходящей стружкой неработающей части кромки и соседних кромок на передней поверхности пластины выполнены ребра отклонения стружки, предназначенные для совместного действия с режущими кромками. Каждое ребро вытянуто от области, смежной с соединением указанных большего и меньшего участков режущей кромки, и имеет в основном одинаковую протяженность с указанной областью и отделено от режущей кромки участком передней поверхности. Такая конструкция пластины обеспечивает

улучшенное стружкозавивание и стружкодробление, за счет чего увеличивается стойкость. Недостатком режущей пластины по патенту №2154553 является неравномерность износа, что приводит к потере работоспособности пластины из-за износа на локальных участках режущей части.

Задача - повышение стойкости сменной многогранной режущей пластины путем обеспечения равномерного износа ее передней поверхности.

Указанная задача достигается тем, что в СМП создается тело с соответствующей геометрией режущей части; форма передней поверхности пластины выполнена, исходя из предложенной формулы, что обеспечивает ее равномерный износ за счет перераспределения контактных напряжений.

Форма передней поверхности определяется в вертикальных сечениях (см. фиг.1 (общий вид СМП, вид сверху); фиг.2 (вид А на фиг.1); фиг.3 (разрезы по Б-Б, В-В, Г-Г на фиг.2)), выполненных в направлении схода стружки; передний угол определяется последовательно в серии точек, лежащих на передней поверхности в рассматриваемом сечении (см. фиг.4), по формуле:

_i=arcsin(x);

где

D=B²-4·A·C;

В=-2··₀;

;

₀, ₀ - исходные касательные и нормальные напряжения в рассматриваемой точке передней поверхности;

- действующие на проектируемом профиле перераспределенные касательные напряжения в рассматриваемой точке, определяемые по формуле:

где - скорость скольжения стружки по передней поверхности;

=_рез/;

_рез - скорость резания;

- усадка стружки;

- плотность инструментального материала;

I - износостойкость инструментального материала, зависящая от свойств обрабатываемого и инструментального материалов и от температуры в рассматриваемой точке;

h - износ передней поверхности пластины за время t, принимаемый постоянным для всей передней поверхности.

Отличительным признаком такой пластины является то, что передняя поверхность имеет форму, изготовленную в соответствии с приведенной формулой; при эксплуатации пластины с условиями резания, соответствующими исходным данным расчета контактные напряжения перераспределяются таким образом, что износ по передней поверхности происходит равномерно, что обеспечивает повышение стойкости.

Технический эффект полезной модели - обеспечиваемое формой передней поверхности перераспределение контактных напряжений, приводящее к ее равномерному износу и повышению стойкости.

Стойкостные испытания пластин предложенной формы, проведенные для условий резания: Сталь 40Х - Т15К6, =290 м/мин, S=0,26 мм/об, t=0,5 и 1 мм, показали увеличение их стойкости соответственно на 13 и 15% по сравнению со стандартными пластинами с плоской передней поверхностью. Конструкция пластины, разработанной для приведенных выше условий резания, приведена на фиг.5 (общий вид СМП в объеме) и фиг.6 (объемный вид вершины СМП).

Сменная многогранная пластина, содержащая тело с соответствующей геометрией режущей части, отличающаяся тем, что форму передней поверхности пластины определяют в вертикальных сечениях, выполненных в направлении схода стружки, с величиной переднего угла, определяемого в i-й точке передней поверхности сечения по формуле

_i=arcsin(x);

где ;