РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ И МНОГОГРАННАЯ РЕЖУЩАЯ ПЛАСТИНА

Область техники.
Настоящая полезная модель относится к устройствам, используемым в процессе обработки материалов резанием, в частности, к режущему инструменту с большим осевым передним углом резания, применяемому для обработки различных металлов и их сплавов, в том числе титановых сплавов.
Уровень техники.
Известны вращающиеся режущие инструменты, имеющие рабочую часть с гнездами, в которых установлены сменные режущие пластины и механически закреплены, например, с помощью винтов. При использовании такого режущего инструмента, в частности для обработки изделий из нержавеющей стали и титановых сплавов, возникает необходимость в установке сменных режущих пластин с большим осевым углом резания. Увеличение осевого угла резания обеспечивает уменьшение сил резания, снижение вибраций и уменьшение нагрузки на станок. До определенных пределов достичь указанного технического результата возможно за счет увеличения положительного заднего угла сменной режущей пластины. Однако при этом необходимо обеспечить механическую прочность режущей кромки особенно в вершинах углов и надежность закрепления сменной режущей пластины в гнезде режущего инструмента, что в значительной степени ограничивает увеличение заднего угла. Кроме того необходимо сохранить позиционирование сменных режущих пластин при их повороте относительно оси симметрии для смены режущих кромок. Это особенно важно при обработке титановых сплавов.
В патенте США №5078550 раскрыта, конструкция режущего инструмента и сменной режущей пластины, у которых периферийная боковая поверхность, прилегающая к главной режущей кромке, выполнена под двумя острыми углами к нижней базовой поверхности. Это позволяет обеспечить в определенных пределах механическую прочность и форму режущей кромки сменной режущей пластины, но при этом не достигается необходимый технический результат, так как на одной грани боковой периферийной поверхности сменных режущих пластинах имеется только одна базовая поверхность и фаска, расположенные под разными углами.
В патенте РФ №2466831 раскрыта конструкция режущей пластины, у которой боковые поверхности, прилегающие к главным режущим кромкам, выполнены под двумя углами относительно медианной плоскости, параллельной нижней и верхней поверхностям. В этой конструкции также не достигается необходимый технический результат, так как боковые поверхности имеют отрицательные углы наклона.
Наиболее близким техническим решением является конструкция режущей пластины, устанавливаемой на вращающемся инструменте, раскрытая в патенте Швейцарии CH 681211 A5, имеющая верхнюю или главную сторону и нижнюю или базовую плоскость, одну или более режущих кромок, образованных на пересечении верхней стороны с боковыми поверхностями. При этом боковые поверхности расположены к верхней поверхности под положительным задним углом и имеют, как минимум две зоны, соединенные вместе, ширины которых изменяются в противоположных направлениях одна относительно другой и имеют различный задний угол.
Данная конструкция режущей пластины позволяет устанавливать ее на вращающемся инструменте с большим осевым передним углом резания. При этом снижается риск затирания режущей пластины по задней поверхности. При этом задачи надежного закрепления и позицианирования режущей пластины в гнездах корпуса режущего инструмента не ставились и не решались.
Недостатками данной конструкции режущей пластины являются недостаточная механическая прочность режущей кромки в вершинах углов и надежность ее закрепления в гнезде режущего инструмента. Это обусловлено тем, что при достижения максимального осевого переднего угла резания и сохранения механической прочности главной режущей кромки, зоны боковых граней, расположенные под вторым острым углом к верхней стороне, выходят на вершины углов, что снижает их механическую прочность и создает дополнительные внутренние напряжения. Как правило, базирование режущей пластины происходит по первым зонам боковых поверхностей, примыкающих к верхней поверхности, и нижней или базовой плоскости, что также при обработке, например, титановых сплавов не достаточно. Таким образом, для использования известной режущей пластины с большим осевым передним углом резания при обработке труднообрабатываемых материалов необходимо ее совершенствование и создание для нее режущего инструмента.
Предлагаемая полезная модель направлена на создание конструкции режущей пластины и режущего инструмента для ее использования с большим осевым углом резания при обеспечении механической прочности режущей кромки в вершинах углов и надежности закрепления режущей пластины при обработке трудно обрабатываемых материалов и их сплавов, в том числе титановых сплавов.
Данный технический результат достигается посредством совокупности признаков, приведенных в соответствующих пунктах формулы изобретения. В частности первые и вторые боковые поверхности, образующие боковые грани многогранной режущей пластины, выполнены базовыми, для чего они расположены под соотносящимися между собою определенными углами к нижней базовой поверхности пластины, а линия сопряжения первой и второй боковых поверхностей наклонена к диагонали боковой грани под острым углом и сопряжена с угловой режущей кромкой, образованной угловой фаской или угловым радиусным закруглением. Для использования многогранной режущей пластины предложен режущий инструмент, базовые поверхности гнезд которого имеют различные углы наклона к опорной поверхности в соответствии с углами наклона боковых поверхностей пластины.
Сущность полезной модели.
В соответствии с настоящей полезной моделью предложена многогранная режущая пластина для установки на инструмент с большим осевым передним углом резания, содержащая:
верхнюю рабочую и нижнюю базовую поверхности, через которые проходят отверстие и ось симметрии и поворота многогранной режущей пластины,
расположенную между ними боковую поверхность, примыкающую под задним углом к верхней рабочей поверхности с образованием главных режущих кромок и состоящую из соединенных вместе боковых граней, включающих последовательно чередующиеся первые и вторые боковые поверхности, ширины которых в противоположных направлениях имеют одна относительно другой разную величину и разный задний угол,
Согласно предложенной полезной модели первые и вторые боковые поверхности выполнены базовыми,
причем первая боковая поверхность, расположена под первым острым углом (α1) к нижней базовой поверхности на виде сбоку на многогранную режущую пластину,
а вторая боковая поверхность расположена под вторым острым углом (α2) к нижней базовой поверхности на виде сбоку на многогранную режущую пластину и имеет на виде снизу на многогранную граненую режущую пластину третий острый угол наклона (α3) к главной режущей кромке,
при этом первый острый угол (α1) больше второго (α2) и третьего (α3) острых углов, и первый, второй и третий острые углы выбраны соответственно в следующих пределах α1=73-75 град., α2=70-72 град., α3=1-3 град,
причем сопряжение между первой боковой поверхностью и второй боковой поверхностью на виде сбоку на многогранную режущую пластину проходит по линии, проходящей под четвертым острым углом (α4) к диагонали соответствующей боковой грани в направлении к главной режущей кромке,
а на углах пересечений главных режущих кромок, боковых граней и верхней рабочей поверхности выполнены угловые фаски или радиусные закругления с образованием угловых режущих кромок.
В соответствии с настоящей полезной моделью также предложен режущий инструмент, содержащий:
корпус с круговой наружной рабочей поверхностью, расположенной вокруг оси вращения, с гнездами, выполненными непосредственно в корпусе или в кассетах, установленных в корпусе,
при этом каждое гнездо имеет одну опорную поверхность, в радиальном направлении, по меньшей мере, одну боковую базовую поверхность, выполненную под острым углом к опорной поверхности, равным первому острому углу (α1), и вторую боковую базовую поверхность, выполненную под другим острым углом к опорной поверхности, равным второму острому углу (α2),
а в осевом направлении имеет, по меньшей мере, одну боковую базовую поверхность, выполненную под острым углом к опорной поверхности, равным первому острому углу (α1), для описанной выше многогранной режущей пластины, установленной в каждом гнезде.
Краткое описание чертежей.
Для лучшего понимания, но только в качестве примера, полезная модель будет описана с отсылками к приложенным чертежам, на которых изображены многогранная режущая пластина и режущий инструмент для ее использования. При этом:
на фиг. 1 показан вид в перспективе на многогранную режущую пластину в соответствии с настоящей полезной моделью;
на фиг. 2 показан вид сбоку на многогранную режущую пластину, изображенную на фиг. 1;
на фиг. 3a, 3b и 3c показаны соответственно разрезы I-I, II-II и III-III многогранной режущей пластины, изображенной на фиг. 2;
на фиг. 4 показан вид снизу на многогранную режущую пластину, изображенную на фиг. 1;
на фиг. 5a и 5b показаны соответственно исполнение радиусных закруглений и угловых фасок на многогранной режущей пластине, изображенной на фиг. 1, 4;
на фиг.6 показан вид в перспективе режущего инструмента в сборе с многогранными режущими пластинами, изображенными на фиг. 1;
на фиг. 7 показаны углы резания для режущего инструмента, изображенного на фиг. 6;
на фиг. 8 показана в перспективе конструкция гнезда режущего инструмента, изображенного на фиг. 6, для закрепления многогранной режущей пластины, изображенной на фиг. 1;
на фиг. 9a и 9b показаны сечения боковых контактных поверхностей соответственно по линиям IV-IV и V-V гнезда режущего инструмента, изображенного на фиг. 8. Подробное описание предпочтительного варианта осуществления полезной модели.
Рассмотрим фиг. 1-8, где изображены многогранная режущая пластина и режущий инструмент.
В соответствии с настоящей полезной моделью предложенная многогранная режущая пластина 10 выполнена многогранной и индексируемой. Ее предпочтительно изготавливают путем фасонного или инжекционного прессования и спекания порошков карбидов.
Многогранная режущая пластина 10 для установки на инструмент с большим осевым передним углом резания γp, содержит:
верхнюю рабочую 12 и нижнюю базовую 14 поверхности, через которые проходят отверстие 12a и ось симметрии и поворота A многогранной режущей пластины 10,
расположенную между ними боковую поверхность, примыкающую под задним углом к верхней рабочей поверхности 12 с образованием главных режущих кромок 22 и состоящую из соединенных вместе боковых граней 16,
включающих последовательно чередующиеся первые 18 и вторые 20 боковые поверхности, ширины которых в противоположных направлениях имеют одна относительно другой разную величину и разный задний угол.
Для лучшего понимания боковая поверхность 20 на прилагаемых чертежах затенена. Верхняя рабочая поверхность 12 в данном случае в частности выполнена с множеством выступов и впадин.
В соответствии с предложенной полезной моделью первые 18 и вторые 20 боковые поверхности выполнены базовыми,
причем первая боковая поверхность 18, расположена под первым острым углом α1 к нижней базовой поверхности 14 на виде сбоку на многогранную режущую пластину 10.
Вторая боковая поверхность 20 расположена под вторым острым углом α2 к нижней базовой поверхности 14 на виде сбоку на многогранную режущую пластину 10 и имеет на виде снизу на многогранную режущую пластину 10 третий острый угол наклона α3 к главной режущей кромке 22. При этом первый острый угол α1 больше второго α2 и третьего α3 острых углов, и первый, второй и третий острые углы выбраны соответственно в следующих пределах α1=73-75 град., α2=70-72 град., α3=1-3 град.
Причем сопряжение между первой боковой поверхностью 18 и второй боковой поверхностью 20 на виде сбоку на многогранную режущую пластину 10 проходит по линии 24, проходящей под четвертым острым углом α4 к диагонали 26 соответствующей боковой грани 16 в направлении к главной режущей кромке 22.
На углах пересечений главных режущих кромок 22, боковых граней 16 и верхней рабочей поверхности 12 выполнены угловые фаски 28 или радиусные закругления 30 с образованием угловых режущих кромок. При этом линия 24 не выходит на угол многогранной режущей пластины 10, что увеличивает ее механическую прочность и снижает в зоне углов внутренние напряжения.
Указанные размеры и соотношение острых углов позволяют эффективно использовать боковые; поверхности многогранной режущей пластины в качестве базовых поверхностей, контактирующих с соответствующими базовыми поверхностями гнезд режущего инструмента, с учетом распределения усилий закрепления пластин винтами 50. При этом острые углы α1, α2 и α3 выбирают в указанном диапазоне в зависимости от размеров многогранных режущих пластин, обрабатываемого материала, а также схемы и режимов обработки. Это позволяет учесть особенности нагружения режущих пластин и особенно их угловых режущих кромок.
Режущий инструмент 32, предложенный в соответствии с настоящей полезной моделью, содержит:
корпус 34 с круговой наружной рабочей поверхностью 36, расположенной вокруг оси вращения 38, с гнездами 40, выполненными непосредственно в корпусе 34 или в кассетах, установленных в корпусе 34.
При этом каждое гнездо 40 имеет одну опорную поверхность 42, контактирующую с нижней базовой поверхностью 14 многогранной режущей пластиной 10.
В радиальном направлении каждое гнездо 40 имеет, по меньшей мере, одну боковую базовую поверхность 44, выполненную под острым углом β1 к опорной поверхности 42, равным первому острому углу α1, и вторую боковую базовую поверхность 46, выполненную под другим острым углом β2 к опорной поверхности 42, равным второму острому углу α2, соответственно боковых поверхностей 18 и 20 многогранной режущей пластины 10.
В осевом направлении каждое гнездо 40 имеет, по меньшей мере, одну боковую базовую поверхность 46а, выполненную под острым углом β1 к опорной поверхности 42, равным первому острому углу α1) для описанной выше многогранной режущей пластины 10, установленной в каждом гнезде 40.
На фиг.8, 9a и 9b изображен один из наиболее предпочтительных вариантов конструкции гнезда 40. При этом контактные поверхности гнезда 40 в радиальном направлении выполнены в виде двух 44 и 46 поверхностей под разными углами соответственно β2 и β1 к опорной поверхности 42 и разделены канавкой 54, а в осевом направлении выполнена одна поверхность 46a под одним углом β1.
Для использования предложенного изобретения многогранные режущие пластины 10 устанавливают в гнезда 40 режущего инструмента 32 и крепят с помощью винтов 50, вкручиваемых в отверстие 52 опорной поверхности гнезда 40.
При этом боковые базовые поверхности 18 и 20 контактируют соответственно с контактными поверхностями 46, 46a и 44 гнезда 40.
Как видно из фиг. 8, 9a и 9b контактные поверхности 44 расположены под острым углом β2 к опорной поверхности 42 гнезда 40 и равным углу наклона α2 боковой базовой поверхности 20 многогранной граненой режущей пластины 10, а контактные поверхности 46 и 46a наклонены под углом β1, соответствующим углу наклона α1 боковой базовой поверхности 18.
Благодаря тому, что угол α2 меньше угла α1, многогранная режущая пластина 10 имеет,, как показано на фиг. 7, большой осевой угол γp к оси 38 режущего инструмента 32, как за счет ее установки в гнезде 40, так и за счет отсутствия затирания ее задней поверхности по периферии рабочей поверхности 36 режущего инструмента 32.
Кроме того, так как многогранная режущая пластина 10 контактирует с боковыми контактными поверхностями 44 и 46 гнезда 40, имеющими разные углы наклона β2 и β1 относительно опорной поверхности 42, то с учетом распределения усилий закрепления от винтов 50 и реакций контактирующих базовых поверхностей она имеет надежное закрепление, препятствующее ее сдвигу в процессе резания особенно труднообрабатываемых материалов.
Таким образом, предложенная конструкция режущего инструмента 32 с предложенной многогранной режущей пластиной 10 имеет увеличенный осевой угол резания γp при обеспечении механической прочности режущей кромки в вершинах углов и обеспечивает надежность закрепления режущей пластины при обработке трудно обрабатываемых материалов и их сплавов. Это позволяет при обработке изделий, например, из титана и его сплавов уменьшить силы резания, снизить вибрации, уменьшить нагрузки на станок, сохранив механическую прочность режущей кромки и надежность закрепления многогранной граненой режущей пластины 10.
Хотя настоящая полезная модель была описано 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.