СМЕННАЯ ТАНГЕНЦИАЛЬНАЯ МНОГОГРАННАЯ РЕЖУЩАЯ ПЛАСТИНА

Полезная модель относится к области обработки резанием материалов, в частности к фрезерованию головки железнодорожных рельсов сборными фрезами, оснащенными многогранными режущими пластинами с тангенциальной схемой закрепления в корпусе фрезы.
Известны конструкции сменных многогранных режущих пластин с тангенциальной схемой закрепления в корпусе фрезы, предназначенные для фрезерования железнодорожных рельсов по схеме свободного резания [Патент на полезную модель RU 39291 U1, 7 В23С 5/20, Многогранная режущая пластина, опубл. 27.07.2004 г.]. Режущие пластины имеют передние и задние поверхности и режущие кромки. На передних поверхностях тангенциальных пластин вдоль главных режущих кромок могут быть выполнены упрочняющие фаски. Данная конструкция режущих пластин принята в качестве ближайшего аналога заявляемой полезной модели.
Недостатком пластин является их низкая стойкость. Пониженная стойкость инструмента связана с высокой интенсивностью изнашивания задней поверхности пластины. Причиной замены пластины является образование на ее задней поверхности фаски износа, ширина которой превышает критическое значение. При достижении предельно допустимой величины износа пластины качество обработанной поверхности резко ухудшается и процесс обработки прекращается. Ухудшение качества поверхности внешне проявляется в образовании на ней прижогов и задиров. Критическая величина фаски износа для операции фрезерования рельсов составляет 0,6…0,7 мм.
2
Задача полезной модели - повышение ресурса работы режущей пластины и уменьшение расхода инструмента.
Технический результат достигается тем, что на задних поверхностях пластины вдоль режущих кромок выполнены канавки, которые расположены на расстояниях от режущих кромок, не превышающих величины предельно допустимой ширины фаски износа по задней поверхности режущей пластины. Канавки выполняются с постоянным или переменным вдоль режущей кромки профилем, с различной формой поперечных сечений. Геометрия поперечного сечения канавки и ее расположение относительно режущей кромки зависит от условий резания и прочности обрабатываемого и инструментального материалов. Чем выше прочность режущей пластины, тем ближе располагается канавка к режущей кромке. Канавки в районе вершин пластины целесообразно делать в виде сферических углублений. В этом случае увеличивается прочность пластины за счет получения ребра жесткости в месте сопряжения сферического углубления с цилиндрической частью канавки. Надежность сменной режущей пластины повышается при увеличении расстояния между канавкой и кромкой инструмента, созданием ребер жесткости в канавках с изменяющимся вдоль кромок профилем, а также при изменении поперечного сечения канавок от выпуклой до вогнутой формы по мере удаления от режущих кромок. Для повышения технологичности пластины поперечные сечения канавки имеют форму дуги окружности. С целью повышения прочности лезвия и работоспособности инструмента пластина может изготовляться с отрицательными упрочняющими фасками на передних поверхностях и округленными режущими кромками.
Повышение периода стойкости режущей пластины происходит за счет оптимизации геометрических параметров задней поверхности инструмента. Расположенные вблизи режущих кромок канавки ограничивают участок контакта задней поверхности лезвия пластины с 3
заготовкой. По мере изнашивания инструмента увеличивается ширина фаски износа по задней поверхности пластины. При достижении фаской износа поверхности канавки, динамика роста износа резко уменьшается, что приводит к стабилизации трения в зоне резания, снижению интенсивности роста теплового потока и температуры инструмента. Вследствие ограничения площади задней поверхности лезвия инструмента, контактирующей в процессе резания с поверхностью обрабатываемой заготовки, скорость развития линейного износа задней поверхности пластины замедляется. Рост фаски износа в процессе резания уменьшается, а время работы инструмента до величины критического износа увеличивается. Выбор конструкции канавки, ее расположения и размеров зависит от конкретной операции механической обработки заготовки, ее технологических особенностей и режимов резания. Для большинства операций ширина фаски критического износа не превышает 0,6…1,2 мм. Поэтому канавки на задней поверхности пластин должны находиться на удалении не более 0,3…0,4 мм от режущей кромки.
В зависимости от формы обрабатываемой поверхности режущая пластина может быть выполнена с прямолинейными или криволинейными режущими кромками, двухсторонней или односторонней.
На фиг. 1 показана сменная тангенциальная многогранная режущая пластина, на задних поверхностях которой вдоль режущих кромок выполнены канавки, которые расположены на расстояниях от режущих кромок, не превышающих величины предельно допустимой ширины фаски износа по задней поверхности режущей пластины, аксонометрия; на фиг. 2 - вид в плане на заднюю поверхность сменной тангенциальной многогранной пластины; на фиг. 3 - поперечное сечение режущей части пластины с радиусными канавками, отстоящими от режущих кромок на расстоянии, меньшем величины предельно допустимой ширины фаски износа по задней поверхности режущей пластины; на фиг. 4 - поперечное сечение канавки сложной выпукло вогнутой формы; на фиг. 5 - сменная 4
тангенциальная многогранная режущая пластина с криволинейными режущими кромками, на задних поверхностях которой вдоль режущих кромок выполнены канавки, расположенные на расстояниях от режущих кромок, не превышающих величины предельно допустимой ширины фаски износа по задней поверхности режущей пластины, аксонометрия.
ф
ф
кp.
1
2
Сменная тангенциальная многогранная режущая пластина имеет передние поверхности 1, задние поверхности 2, режущие кромки 3, упрочняющие фаски 4 на передней поверхности, канавки на задней поверхности 5, сферические углубления 6 вблизи вершин пластины 7. Упрочняющая фаска шириной h затачивается на передней поверхности под углом γ. На задних поверхностях пластины 2 вдоль режущих кромок 3 выполнены углубления в виде канавок 5. Канавки 5, ограничивающие заднюю поверхность 2 пластины, отстоят от режущей кромки на расстоянии l, не превышающем величину предельно допустимой ширины фаски износа по задней поверхности h Форма поперечного сечения канавки, ее размеры и расположение относительно режущей кромки зависит от условий резания и свойств обрабатываемого и инструментального материалов. Прочность режущей пластины повышается при увеличении расстояния между канавкой и кромкой инструмента l, созданием ребер жесткости в канавках с изменяющимся вдоль кромок профилем, а также при изменении поперечного сечения канавок от выпуклой формы с радиусом R до вогнутой формы с R по мере удаления от режущей кромки 3.
В процессе эксплуатации режущих пластин с ограничивающими заднюю поверхность канавками при достижении линейного износа задней поверхности пластины величины l дальнейшее развитие износа резко уменьшается. Снижение интенсивности изнашивания пластины позволяет повысить ресурс инструмента без ухудшения качества обработанной поверхности. Допустимая величина износа задней поверхности определяется индивидуально для каждого конкретного случая обработки. Для большинства операций механической обработки ширина фаски критического 5
кр
износа не превышает h =0,6…1,2 мм. Поэтому канавки на задней поверхности пластин должны находиться на удалении не более 0,3…0,4 мм от режущей кромки.
Наибольший эффект от применения пластин достигается при оснащении ими сборных многозубых цилиндрических фрез, с расположением пластин, обеспечивающем их работу по схеме свободного резания с одной режущей кромкой. К таким инструментам относятся фрезы, предназначенные для обработки головки железнодорожных рельсов. Критическая величина фаски износа для данной операции составляет 0,6…0,7 мм. С учетом технологических особенностей фрезерования рельсов канавки на задних поверхностях сменных пластин фрезы располагаются на удалении l=0,2…0,35 мм от режущих кромок.
За счет оптимизации конструкции задней поверхности пластины улучшаются условия контакта инструмента с обрабатываемой заготовкой, уменьшается температура резания и интенсивность износа инструмента. Стойкость пластины с канавками на задней поверхности увеличивается до 2,5…3-х раз.