УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МИКРОТВЕРДОСТИ ЛЕЗВИЯ ИНСТРУМЕНТА

Полезная модель относится к металлообработке и может быть использована для оценки качества заточенного лезвийного инструмента.
Известно устройство для определения микротвердости металлической детали (см. Фридман Я.Б. Механические свойства металлов. В двух частях. Часть вторая. Механические испытания. Конструкционная прочность. - М.: Машиностроение, 1974. - С.69), содержащее практически не деформирующийся (алмазный) индентор, механизм вертикального перемещения индентора и механизм перемещения детали. На поверхность испытуемой детали с помощью указанного механизма опускают индентор, затем перемещают деталь. Микротвердость детали определяют по отношению вертикальной нагрузки к квадрату полуширины царапины.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что в известном устройстве, для получения достоверного результата, вследствие нерезких краев царапины, приходится измерять ширину большого числа царапин на каждом образце. Кроме того, устройство неприменимо в области, прилегающей к кромке клиновидной детали, так как свойства поверхностного слоя клиновидной детали сильно зависят от расстояния до кромки, а ширина царапины соизмерима с шириной области, где свойства поверхностного слоя образца зависят от расстояния до кромки.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемой полезной модели по совокупности признаков является устройство для определения микротвердости поверхности детали (см. там же, с.83), содержащее практически не деформирующийся (алмазный) индентор, механизм вертикального перемещения индентора. На поверхность испытуемой детали с помощью
этого механизма опускают индентор, затем измеряют размер отпечатка. Микротвердость детали определяют как отношение действующей нагрузки к площади поверхности отпечатка при вдавливании алмазной пирамиды с квадратным основанием и углом между противоположными гранями 136°. Указанное устройство принято за прототип.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что известное устройство неприменимо в области, прилегающей к кромке клиновидной детали, так как свойства поверхностного слоя клиновидной детали сильно зависят от расстояния до кромки, а размер отпечатка соизмерим с шириной области, где свойства поверхностною слоя детали зависят от расстояния до кромки. Кроме того, деформация нежесткого клина детали под действием силы нагружения искажает результаты.
Сущность полезной модели заключается в следующем.
Клиновидные детали, как правило, являются наиболее ответственными, и сложными в изготовлении. При их механической обработке форма детали обуславливает неодинаковые свойства поверхностных слоев вблизи и вдали от кромки клина. Наиболее яркими представителями клиновидных деталей являются лезвийные режущие инструменты. Повышение стойкости лезвийного инструмента и производительности обработки им является актуальной задачей многих отраслей промышленности. Требования к качеству заточки режущих инструментов возросли в условиях автоматизированного производства. Однако оценить микротвердость поверхностного слоя вблизи кромки лезвия, определяющую износостойкость, а следовательно, и работоспособность инструмента, не представляется возможным ввиду отсутствия надежных устройств измерения микротвердости клиновидных деталей.
Технический результат - повышение точности оценки микротвердости клиновидной детали.
Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что известное устройство содержит индентор, твердость
которого значительно больше твердости детали, и механизм для его перемещения. Особенность заключается в том, что индентор выполнен в виде призмы, рабочая кромка которой перпендикулярна кромке лезвия и базовой поверхности инструмента, а ось индентора совпадает с плоскостью базовой поверхности и перпендикулярна кромке лезвия инструмента.
На чертежах представлено:
на фиг.1 изображена схемы нагружения клиновидной детали индентором, на фиг.2 изображена (увеличение) схема к определению площади отпечатка на детали после нагружения индентором.
Устройство по фиг.1 содержит деталь 1, клиновая часть которой введена в соприкосновение с призматическим индентором 2.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели с получением вышеуказанного технического результата.
Устройство содержит индентор, контактная поверхность которого выполнена в виде призмы (см. фиг.1) из материала, микротвердость которого существенно больше микротвердости материала измеряемой детали (например, алмаз, твердый сплав). Индентор вводят в контакт с кромкой А клина детали 1 таким образом, чтобы рабочая кромка Б призмы 2 была перпендикулярна к ней, а ось индентора (вектор F на фиг.1) была перпендикулярна кромке А и находилась в плоскости В. Кроме того, рабочая кромка Б призмы 2 должна быть перпендикулярна базовой поверхности В клина. Затем индентор нагружают вдоль вектора F нормированной силы. Под нагрузкой индентор выдерживают в течение не менее 5 секунд. Затем нагрузку (силу F) снимают. индентор отводят. С помощью микроскопа измеряют длину h отпечатка (см. фиг.2). Зная угол заострения клина α и угол призмы β индентора, вычисляют площадь S поверхности отпечатка:
Затем, зная нагрузку (силу F), вычисляют микротвердость клина:
2
Нагрузка F измеряется в Ньютонах, площадь S в мм, микротвердость Н в МПа.
Устройство для определения микротвердости клиновидной детали позволяет оценить ее свойства вблизи кромки клина на расстоянии менее b, Для этого измеренную длину h отпечатка пересчитывают на его глубину b:
Полученная микротвердость клиновидной детали, в отличие от прототипа, отражает свойства поверхностного слоя клиновой части детали и может быть использована для оценки эксплуатационных качеств клиновидной детали или свойств ее заготовки.