Комбинированный токарный инструмент

Предлагаемая полезная модель относится к области машиностроения, в частности к токарным инструментам для комбинированной обработки деталей резанием и пластической деформацией.
Обработка деталей пластической деформацией - выглаживанием с применением токарного инструмента является одной из наиболее перспективных технологических схем обработки поверхностным пластическим деформированием (ППД). Преимущества данного метода в полной мере раскрываются в условиях единичного и мелкосерийного производства, так как появляется возможность существенно сократить номенклатуру используемого инструмента и технологической оснастки. В то же время, в условиях крупносерийного производства, применение стандартного токарного инструмента на операциях обработки ППД помимо сокращения номенклатуры инструмента и оснастки, позволяет, что очень важно, сократить время на смену инструмента и переналадку оборудования.
Известна зачистная пластина для чистовой и получистовой токарной обработки (Патент РФ №79471 U1, опубл. 10.01.2009), выполненная из инструментального материала высокой твердости, например из твердого сплава, имеет радиус r1, измеренный в плане при вершине резца (угол, при вершине равен или близок к 90°), мнимую основную плоскость, перпендикулярную направлению резания, совпадающую с режущей кромкой, и зачистные прилегающие части режущих кромок в виде радиусов несколько большей величины, при этом величины радиусов находятся в поле допуска на номинальный радиус.
Недостатком аналога является высокая сложность его профилирования и использование единого материала для различных видов обработки - резания и пластического деформирования, что отрицательно влияет на стойкость инструмента.
Наиболее близким к заявленному техническому решению как по количеству совпадающих признаков, так и по достигаемому техническому результату - прототипом - является комбинированный токарный инструмент, включающий корпус с режущей и деформирующей частями, причем режущая часть выполнена сменной и неперетачиваемой, а деформирующая часть расположена под режущей соосно с ребром, оразованным главной и вспомогательной задними гранями, и выполнена в виде цилиндра, соосно вставленного в совпадающее с ним по форме гнездо с открытым сектором, обеспечивающим доступ деформирующей части к зоне обработки (Патент РФ №159234 U1, опубл. 10.02.2016). Такой комбинированный токарный инструмент существенно проще аналога в части его профилирования и, что немаловажно, обладает существенным стойкостным ресурсом.
К недостаткам прототипа следует отнести его невысокие технологические возможности, обусловленные крайне малой длиной деформирующей части, размещенной непосредственно в теле режущей пластины. Это обстоятельство препятствует обеспечению существенной глубины обработки, необходимой для упругих материалов. Простое увеличение длины деформирующей части в теле режущей пластины приводит к неоправданному увеличению ее габаритов и, следовательно, к перерасходу дорогостоящего материала, из которого эта режущая пластина произведена.
Задача полезной модели - конструктивными изменениями обеспечить повышение глубины обработки деформирующей частью комбинированного токарного инструмента при сохранении высокой стойкости.
Технический результат - повышение технологических возможностей комбинированного токарного инструмента за счет обеспечения возможности пластической деформации упругих материалов.
Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается тем, что в комбинированном токарном инструменте, включающем корпус с режущей и деформирующей частями, режущая часть выполнена сменной и неперетачиваемой, а деформирующая часть расположена под режущей соосно с ребром, образованным главной и вспомогательной задними гранями, и выполнена в виде цилиндра, соосно вставленного в совпадающее с ним по форме гнездо с открытым сектором, обеспечивающим доступ деформирующей части к зоне обработки, упомянутое гнездо расположено в корпусе так, что открытый сектор образует центральный угол менее 180°, цилиндрическая деформирующая часть выполнена наборной из n>1 элементов в виде цилиндрических таблеток, а корпус снабжен съемным зажимом упомянутых элементов в цилиндрическом гнезде, предназначенным для их переустановки.
Полезная модель поясняется изображениями, где:
- на фиг. 1 схематично представлен заявленный комбинированный токарный инструмент в процессе токарной обработки;
- на фиг. 2 – то же в процессе обработки пластической деформацией;
- на фиг. 3 - распределение контактных напряжений по высоте h деформирующей части комбинированного токарного инструмента;
- на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 1.
Комбинированный токарный инструмент содержит следующие основные элементы:
1 - корпус;
2 - режущая часть (сменная неперетачиваемая пластина);
3 - цилиндрические таблетки, образующие деформирующую часть;
4 - гнездо;
5 - съемный зажим;
6 - деталь;
7 - винт;
8 - отверстие резьбовое.
В основу полезной модели положено следующее.
В процессе работы режущая кромка режущей части 2 (сменной неперетачиваемой пластины) изнашивается и требует замены либо переустановки (поворота) сменной неперетачиваемой пластины. Вместе с тем деформирующая часть комбинированного токарного инструмента также подвержена износу, который имеет разное значение (в соответствии с эпюрой контактных напряжений, эпюру контактных напряжений условно можно представить в виде заштрихованной зоны Б на фиг. 3.) на протяжении контакта деформирующей части с обрабатываемой деталью. Таким образом, из фиг. 3 следует, что износ протекает неравномерно по высоте h. Выполнение деформирующей части комбинированного токарного инструмента в виде набора цилиндрических таблеток 3 позволяет, осуществляя их перестановку по высоте деформирующей части, располагая (например одновременно с заменой/поворотом режущей части 2) ранее менее нагруженные таблетки в зону больших контактных напряжений, и наоборот, нивелировать влияние износа части из них на требуемый результат обработки. При этом расположение гнезда 4 в корпусе 1 осуществлено так, что открытый сектор образует центральный угол α менее 180° (Фиг. 4), что позволяет предотвратить вываливание таблеток 3 из гнезда 4, а наличие съемного зажима 5 позволяет устанавливать, менять местами, поворачивать вокруг оси и фиксировать таблетки 3 в гнезде 4. Изменение количества таблеток дает возможность увеличить или уменьшить длину контакта деформирующей части, в зависимости от диаметра обрабатываемой детали, что позволяет экономить дорогостоящий деформирующий материал таблеток.
Заявленный комбинированный токарный инструмент работает следующим образом.
Корпус 1 устанавливается в резцедержатель (не показан), резцедержателю посредством исполнительных механизмов станка задаются определенные относительно обрабатываемой детали 6 положение и перемещение так, что режущая часть 2 комбинированного токарного инструмента осуществляет резание на заданную глубину. После токарной обработки резцедержатель посредством исполнительных механизмов станка изменяет положение комбинированного токарного инструмента относительно обрабатываемой детали так, что вступает в работу деформирующая часть 3 и выглаживает обработанную режущей частью 2 поверхность детали. В процессе работы режущая часть 2 и деформирующая часть 3 изнашиваются. Режущая часть 2 поворачивается или меняется (аналогично тому, как это имеет место в прототипе). Съемный зажим 5 снимается с корпуса 1, открывая доступ к гнезду 4, таблетки 3 либо переустанавливаются местами, как это было оговорено выше, либо частично или полностью заменяются на новые, после чего съемный зажим 5 устанавливается на место (например прикручивается крепежными винтами 7 в резьбовые отверстия 8 корпуса 1), после чего комбинированный токарный инструмент вновь готов к работе.
При этом очевидно, что длина деформирующей части 1 увеличена (по сравнению с прототипом), что позволяет внедрять деформирующую часть ее на большую глубину в деталь (геометрически очевидно, наглядно - на фиг. 2), перекрывая высокий предел упругости (характерный, например для легированных сталей и ряда других материалов) без снижения эффективности использования всей рабочей поверхности деформирующей части.
Изложенное позволяет сделать вывод о том, что поставленная задача - конструктивными изменениями обеспечить повышение глубины обработки деформирующей частью комбинированного токарного инструмента при сохранении высокой стойкости - решена, а заявленный технический результат - повышение технологических возможностей комбинированного токарного инструмента за счет обеспечения возможности пластической деформации упругих материалов - достигнут.
Вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении относится к области машиностроения, в частности к комбинированным токарным инструментам для обработки деталей резанием и пластической деформацией;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в формуле, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке и/или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленный объект соответствует критериям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.