Сменная тангенциальная многогранная режущая пластина

Заявленное техническое решение относится к области обработки резанием пластичных материалов, а именно к режущему инструменту, предназначенному для контурного точения заготовок с переменными условиями резания, в том числе для обработки железнодорожных колес.
Ближайшим аналогом заявленной полезной модели является сменная тангенциальная многогранная режущая пластина, имеющая привершинные радиусные режущие кромки и криволинейную режущую кромку, образованную на пересечении сложнопрофильной передней поверхности со стружкозавивающей канавкой и боковой задней поверхности, включающей продольные боковые грани [RU 133033, В23В 27/16, 10.10.2013]. Пластина имеет ограниченные технические возможности из-за недостаточной надежности стружкодробления при контурном точении поверхностей с малыми значениями главных углов в плане в условиях формирования широкой и тонкой сливной стружки.
Задача, на решение которой направлено техническое решение, заключается в повышении надежности стружкодробления в широком диапазоне режимов резания пластичных материалов, в том числе при контурном точении заготовок с переменными условиями резания.
Цель изобретения достигается за счет того, что сменная тангенциальная многогранная режущая пластина имеет привершинные радиусные режущие кромки и криволинейную режущую кромку, образованную на пересечении сложнопрофильной передней поверхности со стружкозавивающей канавкой и боковой задней поверхности, включающей продольные боковые грани, причем передняя поверхность, примыкающая к продольным боковым граням пластины, выполнена в виде выступов и углублений, последовательно расположенных вдоль криволинейной режущей кромки и придающих ей волнообразную форму с циклически изменяющимся углом наклона к основной плоскости пластины, при этом криволинейная режущая кромка с волнообразной формой имеет участок сопряжения с упомянутыми привершинными режущими кромками. Продольная стружкозавивающая канавка пластины может иметь переменную, циклически изменяющуюся вдоль режущей кромки ширину с чередующимися выпуклыми и вогнутыми участками задней стенки канавки. Передняя поверхность пластины может быть выполнена с циклически изменяющимся передним углом вдоль криволинейной режущей кромки, имеющей волнообразную форму. На передней поверхности пластины может быть выполнена упрочняющая фаска, которая имеет переменную ширину с максимальным значением на участке сопряжения криволинейной режущей кромки, имеющей волнообразную форму, и привершинной радиусной режущей кромки.
Техническим результатом изобретения является расширение технических возможностей пластины вследствие повышения стабильности резания пластичных материалов и обеспечения надежного дробления стружки в широком диапазоне условий точения. Результат достигается за счет создания на пластине криволинейной режущей кромки волнообразной формы, образованной на пересечении сложнопрофильной передней поверхности и боковой задней грани пластины, наличием стружкозавивающей канавки с циклически изменяющимися передними углами и шириной канавки вдоль волнообразной режущей кромки, а также за счет переменной ширины упрочняющей фаски. В отличии от известных конструкций пластина имеет наибольшие преимущества на операциях контурного точения заготовок с изменяющимся при резании главным углом в плане при обработке поверхностей в условиях формирования широких и тонких слоев срезаемого слоя. Повышение эффективности резания связано с увеличением жесткости поперечного сечения стружки, образованной волнообразной частью режущей кромки и созданием в стружке дополнительных внутренних напряжений за счет циклически изменяющихся вдоль кромки переднего угла и расстояния между кромкой и задней стенкой стружкозавивающей канавки. Переменная ширина упрочняющей фаски на передней поверхности пластины обеспечивает надежность попадания стружки в канавку и прочность пластины в наиболее нагруженной ее части.
Техническое решение поясняется на фиг. 1, где изображена в изометрии сменная тангенциальная многогранная режущая пластина. Сменная тангенциальная многогранная режущая пластина (фиг. 1) имеет поперечные боковые задние грани (1), продольные боковые задние грани (2), привершинные цилиндрические поверхности (4), опорные горизонтальные поверхности (5), цилиндрическое отверстие (3) для закрепления пластины, режущие кромки (6), сложнопрофильные передние поверхности со стружкозавивающими канавками (7). Опорные горизонтальные поверхности (5) служат для установки пластины в кассете державки и совпадают с основной плоскостью пластины. Передние поверхности (8), примыкающие к продольным боковым граням (2) пластины выполнены в виде последовательно расположенных вдоль кромки выступов (9) и углублений (10), при этом режущая кромка (14) имеет волнообразную форму с циклически изменяющимся углом наклона. Стружкозавивающая канавка (11) имеет переменную, циклически изменяющуюся вдоль кромки ширину, с чередующимися выпуклыми (12) и вогнутыми (13) участками задней стенки канавки. На передней поверхности пластины выполнена упрочняющая фаска (15), которая имеет переменную ширину с максимальным значением на участке сопряжения волнообразной режущей кромки и привершинной радиусной режущей кромки (16).
Сменная тангенциальная многогранная режущая пластина устанавливается в специальную кассету на опорную поверхность, базируется по поперечным и продольным боковым задним поверхностям. Кассета с режущей пластиной закрепляется в державке, установленной на токарном станке.
При контурном точении заготовок в результате изменения направления подачи существенно меняются кинематические углы в плане пластины. Наибольшие проблемы возникают при резании с малыми углами в плане, когда при неизменной подаче и глубине резания формируется трудноуправляемая широкая и тонкая сливная стружка. Проблема решается за счет того, что в результате увеличения длины активного участка режущей кромки в момент удаления широких и тонких слоев срезаемого слоя в работу вступает волнообразная часть режущей кромки с циклически изменяющимся профилем стружкозавивающей канавки. Криволинейная кромка вызывает изменение формы поперечного сечения стружки и увеличение внутренних напряжений в ней. Такие изменения способствует увеличению жесткости и уменьшению прочности стружки, повышающие эффективность ее дробления при взаимодействии с препятствием.
Наличие задней стенки стружкозавивающей канавки волнообразной формы в виде чередующихся выпуклых и вогнутых участков, а также передней поверхности пластины с циклически изменяющимся передним углом вдоль волнообразной режущей кромки, приводит к дополнительному увеличению степени деформации стружки и, как следствие, к повышению стабильности процесса дробления стружки
Создание на режущей пластине упрочняющей фаски, которая имеет переменную ширину с максимальным значением на участке сопряжения криволинейной режущей кромки, имеющей волнообразную форму, и привершинной радиусной режущей кромки, позволяет обеспечить стабильное попадание срезаемого слоя металла на примыкающую к фаске переднюю поверхность при удалении малых и больших припусков, а также повысить прочность наиболее нагруженной части пластины и, как следствие, стойкость режущей пластины.
Применение сменной тангенциальной многогранной режущей пластины с криволинейной режущей кромкой, имеющей волнообразную форму, позволяет повысить надежность механической обработки и автоматизировать операции контурного точения заготовок из пластичных материалов, дающих сливную стружку.