Резец для прерывистого резания

Полезная модель относится к технологии машиностроения, к обработке металлов резанием, в частности к резцам для прерывистого резания, оснащенным каналом отвода стружки при резании стали резцом.
Известно устройство в виде режущей пластины для механической обработки заготовок с удалением стружки, содержащее поверхность для отвода стружки, боковую поверхность, выполняющую функции задней поверхности, режущую кромку в виде нескольких сегментов, предназначенных для удаления стружки для большей части операций и чистовой обработки. Для повышения качества обработки сегмент режущей кромки чистовой обработки образует выемку на режущей кромке [Патент RU 2455125 С2 В23В 27/16, В23В 51/00, В23С 5/20, 2012 г].
Устройство отличается ограниченными возможностями для обеспечения высокой стойкости инструмента вследствие глубокого неравномерного износа поверхности для отвода стружки из-за отсутствия плотного контакта стружки с поверхностью для отвода стружки, и из-за высокого тепловыделения и температуры режущей кромки.
Известно устройство в виде сверла, содержащего стружкоотводящую канавку, на внутренней поверхности которой выполнен участок у передней поверхности ступенчатой формы, а у заднего конца вспомогательной канавки имеется участок, загнутый в другом направлении, отличающемся от направления заднего конца стружкоотводящей канавки [Патент RU 2487783 С1, В23В 51/00, 2013 г].
Устройство отличается ограниченными возможностями для обеспечения высокой стойкости инструмента вследствие глубокого неравномерного износа у режущей кромки стружкоотводящей канавки из-за отсутствия плотного контакта стружки со стружкоотводящей канавкой и дробления стружки на ступенчатом участке стружкоотводящей канавки, и из-за высокого тепловыделения и температуры режущей кромки.
Известно сверло с индексируемыми режущими пластинами и корпус сверла, включающего стружкоотводную канавку и участок стружкообразования, состоящий из выпуклых и вогнутых участков рабочей поверхности стружкоотводной канавки, что обеспечивает плавный отвод стружки в течение длительного времени [Патент RU 2496612 С2, В23В 51/00, 2013 г].
Устройство отличается ограниченными возможностями для обеспечения минимального износа и минимальной температуры режущей кромки рабочей поверхности стружкоотводной канавки из-за множества рядов канавок, уменьшающих площадь контакта между рабочей поверхностью и стружкой.
Известна режущая пластина с углубленной опорной поверхностью пластины, содержащая первую поверхность для отвода стружки, боковую поверхность с выемками и режущую кромку между боковой и первой поверхностью и используются множество режущих кромок при обработке, что обеспечивает надежное закрепление пластины относительно державки [Патент RU 2508180 С2, В23С 5/22, В23В 27/16, 2014 г].
Устройство отличается ограниченными возможностями для обеспечения стойкости инструмента путем минимального износа и минимальной температуры режущих кромок первой поверхности для отвода стружки из-за множества режущих кромок при обработке, уменьшающих площадь контакта между первой поверхностью для отвода стружки и стружкой.
Известен инструмент с вращающимся роликом, установленным на передней поверхности инструмента в зоне контакта стружки с лезвием в углублении с некоторым превышением передней поверхности лезвия. При попадании на ролик стружка получает изгиб, благодаря которому создается усилие, отрывающее стружку от передней поверхности лезвия, что вызывает уменьшение трения между стружкой и инструментом. Снижение трения сопровождается соответствующим изменением деформации срезаемого слоя в первичной зоне стружкообразования и силы резания в целом [Патент RU 2555694 С2, В23В 1/00, 10.07.2015].
Однако, при использовании данного инструмента стружка перемещается по верхней части ролика и загибается. При этом контакт стружки с резцом осуществляется только по режущей кромке, что приводит к малой площади контакта и к быстрому износу режущей кромки.
Известен токарный резец с направляющим каналом для отвода сливной стружки из зоны резания, перекрытым сверху гибким элементом в виде замкнутой ленты, огибающей две опоры вращения и имеющей поперечные рифления [Авт. свид. SU 1407691 A1, В23В 27/22, B23Q 11/02, 1987 г].
Устройство отличается ограниченными возможностями для обеспечения периода стойкости инструмента и минимального износа в зоне резания поверхности направляющего канала при минимальной температуре вследствие гибкости ленты, сложности конструкции для прерывистого резания при фрезеровании.
Наиболее близким является режущий инструмент для обработки прерывистых поверхностей резанием, который повышает производительность и стойкость за счет устранения удара по главной задней поверхности в момент выхода его вершины из заготовки. Достигается это за счет того, что главная режущая кромка установлена под отрицательным углом к основной плоскости резания [Авт. свид. SU 1641509, В23В 1/00, В23В 27/00, 1991 г].
Устройство отличается ограниченными возможностями для повышения периода стойкости инструмента и минимального износа в зоне резания передней и задней поверхности инструмента при свободном сходе стружки из-за концентрации температуры резания на главной режущей кромке инструмента и повышенном локальном износе по передней и задней поверхности в районе главной режущей кромки.
Задача - разработка конструкции резца для прерывистого резания с увеличенным периодом стойкости режущей поверхности.
Техническим результатом является уменьшение износа режущей поверхности резца для прерывистого резания.
Технический результат достигается резцом для прерывистого резания, содержащим переднюю поверхность и режущую кромку, при этом он снабжен прижимным роликом с рифленой поверхностью, установленным над передней поверхностью на опоре, жестко закрепленной на резце, с возможностью свободного вращения на расстоянии от режущей кромки и на расстоянии от передней поверхности, равном толщине стружки, для образования направляющего канала для отвода стружки между прижимным роликом и передней поверхностью резца.
В результате установки на передней поверхности инструмента свободно вращающегося прижимного рифленого ролика, на расстоянии от передней поверхности резца равном толщине стружки, образуется направляющий канал с зазором между прижимным роликом и передней поверхностью резца равным толщине стружки. При резании, образующаяся стружка попадает в образованный зазор между прижимным роликом и передней поверхностью резца, в результате чего теряет возможность завиваться и прижимается роликом к передней поверхности резца. В результате - увеличивается длина контакта стружки с передней поверхностью резца, происходит снижение глубины износа резца, как по передней, так и по задней поверхностям, что в свою очередь увеличивает период стойкости резца для прерывистого резания.
При уменьшении зазора происходит заклинивание стружки в направляющем канале. При увеличении зазора уменьшается эффективность прижимного действия на стружку прижимного рифленого ролика.
При уменьшении расстояния от прижимного ролика до передней поверхности, прижимной рифленый ролик увеличивает силу резания и мешает процессу резания. При увеличении расстояния от прижимного рифленого ролика до передней поверхности, осложняется затягивание стружки в зазор направляющего канала между прижимным рифленым роликом и передней поверхностью резца.
Сущность конструкции резца для прерывистого резания с направляющим каналом для отвода стружки из зоны резания поясняется фигурами.
з
На фиг. 1 показан резец для прерывистого резания. На фиг. 2 показан резец для прерывистого резания в продольном разрезе. На фиг. 3 показан график зависимости глубины износа h по задней поверхности от времени резания τ с использованием прижимного ролика (а) и без него (б). На фиг. 4 изображен профиль передней поверхности через 25 минут резания при прерывистом резании с прижимным роликом (а) и без нее (б).
Резец 1 для прерывистого резания, с направляющим каналом для отвода стружки 2 из зоны резания, образованным передней поверхностью 3 инструмента (резца) 1 и свободно вращающимся роликом 4 с рифленой поверхностью 5, установленным на опоре вращения 6, жестко закрепленной на резце 1, на расстоянии от режущей кромки 7 и на расстоянии от передней поверхности 3, равном толщине стружки 2.
Устройство работает следующим образом.
При прерывистом резании образующаяся стружка 2 попадает в зазор направляющего канала под свободно вращающийся ролик 4 и прижимается им к передней поверхности 3 резца 1, что препятствует ее завиванию и отрыву от передней поверхности 3 резца 1. Рифленая поверхность 5 прижимного ролика 4 обеспечивает его лучший контакт со стружкой 2.
При этом увеличивается длина контакта стружки 2 с передней поверхностью 3 резца 1, что приводит к снижению глубины износа резца 1, как по передней, так и по задней поверхностям (фиг. 3, фиг. 4).
В результате уменьшения глубины износа на передней и задней поверхностях резца, достигается увеличение периода стойкости резца для прерывистого резания с прижимным рифленым роликом по сравнению с резцом без прижимного ролика.
Таким образом, резец для прерывистого резания с направляющим каналом для отвода стружки, образованным между передней поверхностью резца и прижимным роликом с рифленой поверхностью, установленным над передней поверхностью с возможностью свободного вращения на расстоянии от режущей кромки и на расстоянии от передней поверхности, равном толщине стружки, обеспечивает уменьшение износа передней и задней поверхностей резца для прерывистого резания.