УСТАНОВКА ДЛЯ АВМОТАТИЧЕСКОГО ПОДДЕРЖАНИЯ ОПТИМАЛЬНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ РЕЗАНИЯ ТВЕРДОСПЛАВНОЙ РЕЖУЩЕЙ ПЛАСТИНЫ

Полезная модель относится к обработке металлов резанием и может быть использована при обработке сталей и сплавов, в том числе труднообрабатываемых.
Наиболее близким по технической сущности, выбранным в качестве прототипа, является установка для регулируемого подогрева твердосплавной режущей пластины [патент на полезную модель №38307, МКИ7 В 23 В 27/16, опубл. 10.06.2004, Бюл. №16].
Известное устройство содержит металлорежущий инструмент, к корпусу которого закреплена твердосплавная режущая пластина, нагревательную электрическую цепь, электромагнит с сердечником и геркон, источник постоянного тока, соединенный с твердосплавной режущей пластиной, под которой расположен изолированный от корпуса металлорежущего инструмента полупроводниковый слой, при этом полупроводниковый слой состоит из смеси дисульфида молибдена с жидким стеклом, под ним расположена токоподводящая пластина, изолированная от корпуса, а установка дополнительно содержит регулируемый блок усиления с термопарой, закрепленной на твердосплавной режущей пластине.
Известной причиной, препятствующей получению технического результата, который обеспечивает рассматриваемая полезная модель, является только подогрев твердосплавной режущей пластины до начала процесса резания, а не снижение температуры твердосплавной режущей пластины в процессе резания.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является обеспечение оптимальной температуры твердосплавной режущей пластины в процессе резания.
При осуществлении полезной модели поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в снижении величины износа твердосплавной режущей пластины благодаря повышению ее трещиностойкости путем предварительного нагрева до температур 300-500°С перед началом процесса резания и поддержание температуры в процессе резания путем охлаждения за счет блока управления тиристорами. Возможность регулирования температуры подогрева твердосплавной режущей пластины в процессе обработки заготовки резанием предотвращает хрупкое разрушение твердосплавной режущей пластины в виде выкрашивания и микросколов в период приработки, когда ее температура повышается от комнатной до рекомендованной (при этом твердый сплав, из которого изготовлена режущая пластина, переходит из хрупкого в хрупко-пластическое состояние).
Указанный технический результат достигается тем, что в установке для автоматического поддержания оптимальной температуры твердосплавной режущей пластины при резании металлов и сплавов, содержащей металлорежущий инструмент, к корпусу которого закреплена твердосплавная режущая пластина, электрическую цепь, источник питания, соединенный с твердосплавной режущей пластиной, под которой расположен изолированный от корпуса металлорежущего инструмента полупроводниковый слой, состоящий из смеси дисульфида молибдена с жидким стеклом, под которым расположена токоподводящая пластина, изолированная от корпуса, регулируемый блок усиления с термопарой, закрепленной на твердосплавной режущей пластиной, особенностью является то, что дополнительно имеет блок тиристоров и блок управления ими, при этом одни из тиристоров включают цепь нагрева твердосплавной режущей пластины, а другие тиристоры включают цепь охлаждения твердосплавной режущей пластины.
Между заявленным техническим результатам и существенными признаками полезной модели существует следующая причинно-следственная связь: предварительный нагрев твердосплавной режущей пластины до 300-500°С повышает начальную трещиностойкость твердосплавной режущей пластины, что снижает ее суммарный износ в процессе резания. Подогрев за счет использования эффекта Пельтье позволяет управлять температурой контакта путем направления тока, для чего служит блок тиристоров. Указанный эффект обеспечивается комплексом конструктивных элементов, составляющих заявляемую установку для автоматического поддержания оптимальной температуры твердосплавной режущей пластины.
На фиг.1 изображена принципиальная схема установки для автоматического поддержания оптимальной температуры твердосплавной режущей пластины при резании металлов и сплавов; на фиг.2 - разрез по А-А фиг.1 металлорежущего инструмента, поясняющий расположение твердосплавной режущей пластины, полупроводникового слоя, токоподводящей пластины и изолирующей пластины.
Установка для автоматического поддержания оптимальной температуры твердосплавной режущей пластины включает электрическую цепь, металлорежущий инструмент и цепь для контроля и управления температуры.
Металлорежущий инструмент состоит из корпуса 1, на котором с помощью винта 2 и прихвата 3 закреплены твердосплавная режущая пластина 4, полупроводниковый слой 5 с токоподводящей пластиной 6 и изолирующей прокладкой 7. Металлорежущий инструмент включен в электрическую цепь, в которую также входят источник питания 8, автотрансформатор 9, выпрямитель 10, амперметр 11, вольтметр 12, тиристоры 13 и 14,
включающие цепь нагрева твердосплавной режущей пластины, тиристоры 15 и 16, включающие цепь охлаждения твердосплавной режущей пластины, прихват 3. Для включения установки используются кнопка "Пуск" 17, пускатель 18, контакты 19 пускателя 18. Для контроля и управления температуры используются термопара 20, регулируемый блок усиления 21, блок управления тиристорами 22. Для отключения используется кнопка "Стоп" 23. Термопара 20 закреплена на твердосплавной режущей пластине 4. Все вышеназванные электрические устройства стандартны и выпускаются промышленностью.
Устройство работает следующим образом.
Перед обработкой резанием замыкают кнопку "Пуск" 17, включая пускатель 18. Контакты 19 пускателя 18 при этом замыкают электрическую цепь через тиристоры 13 и 14, включающие нагрев твердосплавной режущей пластины 4. В выходную цепь выпрямителя 10 включены для обеспечения требуемых параметров нагрева твердосплавной режущей пластины 4 амперметр 11 и вольтметр 12 постоянного тока. Один полюс выпрямителя 10 подключен к токоподводящей пластине 6, второй - к корпусу металлорежущего инструмента 1. При прохождении электрического тока основное количество теплоты выделяется в контакте твердосплавной режущей пластины 4 с полупроводниковым слоем 5 за счет эффекта Пельтье, а также в самой твердосплавной режущей пластине 4 в соответствии с законом Джоуля - Ленца. При нагреве твердосплавной режущей платины 4 до заданной температуры термопара 20 включает регулируемый блок усиления 21 и блок управления тиристорами 22, который размыкает тиристоры 13 и 14. После нагрева твердосплавной режущей пластины 4 до требуемой температуры в зависимости от материала твердосплавной режущей пластины 4 начинают процесс резания. В процессе обработки детали температура твердосплавной режущей пластины 4 поддерживается за счет тепловыделения при резании. Если температура твердосплавной режущей пластины 4 свыше 1000°С, блок управления тиристорами 22 включает электрическую цепь с тиристорами 15 и 16, включающие цепь охлаждения твердосплавной режущей пластины, что приводит к понижению ее температуры до 300-500°С. Кнопка "Стоп" 23 служит для отключения системы после завершения работы. При этом износ твердосплавной режущей пластины 4 по задней поверхности уменьшается в 1,5-1,7 раза.