СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ РЕЖУЩЕЙ ПЛАСТИНЫ С ПОКРЫТИЕМ
METHOD OF MACHINING CUTTING PLATE COATED SURFACE

Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к способу обработки поверхности режущей пластины, и в частности способу обработки режущей пластины с покрытием, которая покрыта керамическими слоями широкого спектра твердости на поверхности режущей пластины для улучшения срока службы пластины и характеристик резания.
Уровень техники
Обработку поверхности проводят на режущей пластине с покрытием с целью удаления дефектов покрытой поверхности и улучшения шершавости поверхности с уменьшением тем самым сопротивления резанию и предотвращения сплава покрытой поверхности с обрабатываемой деталью. Обычно режущие пластины, покрытые CVD или PVD, подвергают поверхностной обработке с помощью способов струйной очистки, полировки, очистки щетками и т.п. Для таких обработок поверхности покрытую режущую пластину фиксируют с помощью фиксирующего приспособления, показанного на фиг.1.
Обычное фиксирующее приспособление 2 захватывает лишь нижнюю часть режущей пластины 4, в то время как верхняя часть режущей пластины 4 частично выступает из верхней поверхности фиксирующего приспособления 2. При этом производится обработка поверхности пластины 4 с помощью щеток и т.п. Например, можно использовать вращающуюся щетку для обработки поверхности. Во время обработки поверхности с помощью вращающейся щетки режущая кромка R (6) подвергается большей нагрузке по сравнению с передней поверхностью 8 (нагрузка в основном включает силу давления щетки и, в частности, включает ударную или фрикционную силу щетки). Это обусловлено тем, что вращающаяся щетка, которая имеет относительно большую ударную нагрузку, ударяет сначала в выступающую режущую кромку R (6) и чистит режущую кромку R (6) с относительно большой нагрузкой, при этом щетка продолжает чистку передней поверхности 8 с относительно меньшим ударом и нагрузкой. Поэтому нагрузка от вращающейся щетки концентрируется на режущей кромке R (6), а не на передней поверхности 8. В соответствии с этим величина доводки (Н) (указывающая величину сноса на режущей кромке R, которая обычно измеряется как прямое расстояние от начальной точки до конечной точки режущей кромки R вдоль поверхности, перпендикулярной нижней поверхности пластины) или радиус кривизны режущей кромки R увеличивается после обработки поверхности (по сравнению с состоянием перед обработкой), даже если период обработки поверхности, давление щетки, скорость вращения и т.п. контролируются. В частности, часть, смежная с передней поверхностью 8 режущей кромки R, снашивается сильнее во время обработки поверхности по сравнению с частью, смежной с боковой поверхностью 10. В результате радиус кривизны вблизи передней поверхности 8 режущей кромки R становится асимметрично больше, чем на части, смежной с боковой поверхностью 10.
Поскольку радиус кривизны режущей кромки R становится больше во время обработки поверхности, возникает проблема ухудшения характеристик резания режущей пластины и нельзя выполнять точную машинную обработку. Это ухудшает шершавость поверхности обрабатываемой детали. В частности, если радиус кривизны режущей кромки R, который должен удерживаться по возможности меньшим, становится больше в покрытой PVD режущей пластине, то характеристики резания покрытой PVD режущей пластины заметно ухудшаются.
Кроме того, в обычном фиксирующем приспособлении, поскольку пластина 4 расположена с выступанием из фиксирующего приспособления 2, нагрузка поверхностной обработки концентрируется на пластине (4), а не на фиксирующем приспособлении 2. Если нагрузка (например, со стороны вращающейся щетки) концентрируется на передней поверхности пластины, которая имеет стружколоматель (не изображен) сильно изогнутой формы, то выступающая часть передней поверхности подвергается большей нагрузке, чем углубленная часть передней поверхности. В соответствии с этим выступающая часть сильно изнашивается по сравнению с углубленной частью, и покрытая поверхность передней поверхности обрабатывается неравномерно. Таким образом, в обычном фиксирующем приспособлении, в котором пластина фиксируется с выступанием из фиксирующего приспособления, трудно обеспечивать обработку поверхности, которая равномерно выполняется на передней поверхности, имеющей стружколоматели изогнутой формы. Покрытая передняя поверхность, имеющая стружколоматели, приходит в контакт и изгибает стружку во время процесса резания, управляя тем самым отводом стружки. Неравномерно обработанная и покрытая передняя поверхность мешает плавному отводу стружки, что приводит к ухудшению характеристик резания.
Таким образом, в соответствии с обычным способом обработки поверхности радиус кривизны режущей кромки R становится больше, и передняя поверхность обрабатывается неравномерно. Вследствие этого ухудшаются режущие характеристики покрытой режущей пластины, и уменьшается срок службы режущей пластины покрытием.
Сущность изобретения
Задачей данного изобретения является создание нового способа обработки поверхности, который обеспечивает возможность выполнения обработки снабженной покрытием поверхности на режущей кромке R и передней поверхности при одновременном сохранении радиуса кривизны режущей кромки R и равномерной обработки передней поверхности.
Техническое решение
Для решения задачи данного изобретения способ обработки поверхности, согласно данному изобретению, содержит следующие стадии:
обеспечения фиксирующего приспособления, включающего две или больше фиксирующих стенок для режущей пластины с покрытием, верхние углы которого скошены;
расположения режущей пластины с покрытием внутри отверстия между фиксирующими стенками;
фиксации режущей пластины с покрытием внутри отверстия так, что передняя поверхность режущей пластины с покрытием расположена ниже верхних поверхностей фиксирующих стенок; и
выполнения обработки поверхности на режущей кромке R и передней поверхности режущей пластины с покрытием.
Преимущества
В соответствии со способом обработки поверхности, согласно данному изобретению, можно выполнять обработку поверхности при сохранении радиуса кривизны режущей кромки R. Можно также выполнять равномерную обработку передней поверхности, имеющей сильно изогнутую форму. Возможно также придание разного цвета передней поверхности и боковой поверхности посредством сохранения первоначального состояния покрытия боковой части. Дополнительно к этому режущая пластина с покрытием, которая подвергается поверхностной обработке с помощью способа, согласно данному изобретению, сохраняет первоначальный радиус кривизны с целью выполнения процесса точного резания. Кроме того, передняя поверхность равномерно обрабатывается так, что обеспечивается возможность эффективного отвода стружки. В соответствии с этим может быть продлен срок службы режущей пластины.
Краткое описание чертежей
На чертежах изображено:
фиг.1 - вид в сечении, иллюстрирующий режущую пластину с покрытием, зафиксированную в фиксирующем приспособлении, согласно обычному способу обработки поверхности;
фиг.2 - вид в сечении, иллюстрирующий режущую пластину с покрытием, зафиксированную в фиксирующем приспособлении, в соответствии со способом обработки поверхности, согласно данному изобретению;
фиг.3 - вид в сечении, иллюстрирующий режущую пластину с покрытием, которая подвергнута поверхностной обработке, согласно варианту выполнения, показанному на фиг.2.
Перечень позиций на чертежах
2, 12 Фиксирующее приспособление
4, 14 Режущая пластина с покрытием
6, 16 Режущая кромка R
8, 18 Передняя поверхность
10, 20 Боковая поверхность
22 Верхняя поверхность фиксирующей стенки
24 Нижняя кромка
26, 28 Фиксирующая пластину стенка
Описание предпочтительных вариантов выполнения
Ниже приводится подробное описание предпочтительных вариантов выполнения данного изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.
Согласно данному изобретению фиксирующее приспособление 12 для фиксации покрытой PVD или CVD режущей пластины имеет отверстие для приема режущей пластины 14, как показано на фиг.2. Отверстие образовано двумя или более стенками 26, 28, фиксирующими режущую пластину 14 с покрытием. Верхние углы фиксирующих стенок 26, 28 скошены. Предпочтительно, угол α скоса составляет 45±20°.
Режущая пластина 14 с покрытием фиксирована в отверстии фиксирующего приспособления 12 так, что передняя поверхность 18 режущей пластины 14 с покрытием расположена ниже верхних поверхностей 22 фиксирующих стенок 26, 28. Предпочтительно, зазор d между передней поверхностью 18 режущей пластины 14 с покрытием и верхней поверхностью 22 фиксирующих стенок 26, 28 составляет примерно 0,1-0,6 мм. Когда обработка поверхности выполняется внутри диапазона угла α скоса 45±20° и зазора 0,1-0,6 мм, то к режущей кромке R (16) можно прикладывать оптимальную нагрузку. Если угол α скоса и зазор d отклоняются от указанного диапазона, то нельзя прикладывать достаточную нагрузку или же может даже происходить чрезмерная нагрузка. Предпочтительно, передняя поверхность 18 покрытой пластины 14 расположена выше, чем нижняя кромка 24 скошенного участка для облегчения обработки режущей кромки R (16).
Обработку поверхности предпочтительно выполняют с помощью способа обработки щеткой. Однако следует подчеркнуть, что можно использовать различные другие известные способы обработки (например, струйную обработку, полирование и т.д.). В качестве абразивного материала можно использовать воду и алмазные частицы.
Материал, из которого выполнено фиксирующее приспособление 12, может быть пластмассой. Хотя фиксирующее приспособление 12 может быть выполнено из металла, такого как углеродистая сталь, или других материалов, пластмассовое фиксирующее приспособление с низкой твердостью является предпочтительным для защиты покрывного слоя на поверхности пластины при размещении в нем пластины. Пластмассовый материал, используемый для фиксирующего приспособления, предпочтительно является теплостойкой армированной пластмассой для выдерживания фрикционного тепла, создаваемого во время процесса обработки поверхности, например, с помощью щетки.
Согласно одному предпочтительному варианту выполнения данного изобретения предотвращается приложение чрезмерной нагрузки к режущей кромке R (16) во время процесса обработки поверхности, например, с помощью вращающейся щетки. Щетка ударяется в верхнюю поверхность 22 фиксирующих стенок 26, 28, и ее чистящая нагрузка уменьшается, прежде чем щетка достигнет режущей кромки R (16) пластины с покрытием. Затем щетка приходит в контакт с режущей кромкой R (16). Таким образом, можно исключать приложение чрезмерной нагрузки к режущей кромке R (16). Таким образом, данное изобретение решает проблему приложения чрезмерной нагрузки от щетки к режущей кромке R, за счет чего увеличивается величина доводки или радиус кривизны режущей кромки R после обработки поверхности. Кроме того, величину доводки или радиус кривизны режущей кромки R режущей пластины перед обработкой поверхности можно сохранять даже после указанной обработки поверхности. В частности, можно выполнять обработку поверхности при сохранении радиуса кривизны режущей кромки R режущей пластины с покрытием PVD, отличающейся небольшим радиусом кривизны режущей кромки R. Способ обработки поверхности, согласно данному изобретению, является также эффективным для поверхностной обработки режущей пластины с покрытием CVD.
В таблице показано сравнение величин доводки режущей кромки R режущих пластин с покрытием PVD или CVD (обозначенных в соответствии со стандартами ISO) после поверхностной обработки с помощью обычного способа обработки поверхности и способа обработки поверхности согласно данному изобретению. Как показано в таблице , величина доводки режущей кромки R увеличивается после обычного способа обработки поверхности, в то время как величина доводки режущей кромки R почти не изменяется после применения способа обработки поверхности согласно данному изобретению.
Таблица
Покрывающий слой и способ покрытия
Описание пластины
Величина доводки режущей кромки R (в мкм) при обычной обработке
Величина доводки режущей кромки R (в мкм) согласно изобретению
Перед обработкой
После обработки
Перед обработкой
После обработки
Монослой AlTiN/PVD
АРКТ1705
23
29
23
24
SPKN1204
25
33
25
25
Комплексный покрывающий слой
CNMG1204
38
45
38
38
С наружным слоем TiN/CVD
ССМТ09Т
36
44
36
37
В обычном фиксирующем приспособлении, показанном на фиг.1, поскольку нагрузка чрезмерно концентрируется на пластине 4, выступающей из фиксирующего приспособления 2, к пластине 4 прикладывается чрезмерное давление. В частности, концентрация напряжений происходит в выступающих частях (не изображены) на передней поверхности 8 пластины 4. В соответствии с этим трудно равномерно обрабатывать поверхность выступающих частей и углубленных частей на передней поверхности 8. Такая концентрация нагрузки в обычном фиксирующем приспособлении является наиболее сильной вблизи режущей кромки R (6). В соответствии с этим выступающие части вблизи режущей кромки R (6) подвергаются большей нагрузке и сильнее изнашиваются. Однако, согласно данному изобретению, пластина 14 расположена ниже верхней поверхности 22 фиксирующих стенок 26, 28. Таким образом, в отличие от обычных фиксирующих приспособлений, щетка ударяется в верхнюю поверхность 22 фиксирующих стенок 26, 28, а затем приходит в контакт с передней поверхностью 18 пластины 14 с меньшей силой. Кроме того, разницу между нагрузками, прилагаемыми к выступающей части (не изображена), и нагрузками, прилагаемыми к углубленной части (не изображена), можно также уменьшать. В соответствии с этим в случае, когда передняя поверхность 18 имеет различно изогнутую форму поверхности стружколомателей, можно предотвращать возникновение чрезмерной нагрузки и щеточной абразии на выступающей части, а не на углубленной части. Таким образом, можно равномерно обрабатывать переднюю поверхность 18.
На фиг.3 показана в разрезе режущая пластина с покрытием, которая подвергнута поверхностной обработке согласно данному изобретению. Как показано на фиг.3, режущая пластина с покрытием сохраняет предпочтительный радиус кривизны, и передняя поверхность 18 обработана равномерно. Режущая пластина с покрытием предпочтительно сохраняет радиус кривизны режущей кромки R с целью выполнения процесса точного резания. Кроме того, передняя поверхность равномерно обработана, так что может эффективно отводиться стружка. В соответствии с этим увеличивается срок службы режущей пластины. Кроме того, как показано на фиг.2, боковая поверхность 20 в данном варианте выполнения расположена с маскированием с помощью фиксирующих стенок 26, 28. Таким образом, как показано на фиг.3, боковая поверхность 20 не подвергается поверхностной обработке во время процесса обработки поверхности, и она может сохранять свою первоначальную толщину покрытия. Таким образом, можно предотвращать уменьшение стойкости к абразии на боковой поверхности. Кроме того, можно также придавать различные цвета передней поверхности и боковой поверхности, а также получать переднюю поверхность с отличной шершавостью.
Хотя описание данного изобретения было приведено на основе примеров выполнения, понятно, что можно выполнять различные изменения и модификации без выхода за объем данного изобретения. Таким образом, такие изменения также включены в объем данного изобретения. Например, способ обработки поверхности, согласно данному изобретению, можно применять для режущих пластин различной формы, такой как треугольная, прямоугольная и т.д. Размер или форма фиксирующих стенок фиксирующего приспособления для фиксации режущих пластин не ограничены.