Резец для прерывистого резания

Полезная модель относится к технологии машиностроения, к обработке металлов резанием, в частности к резцам для прерывистого резания, оснащенного 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, МПК 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, отличающимся от направления заднего конца стружкоотводящей канавки [Патент RU 2487783, МПК 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 течении длительного времени [Патент RU 2496612, МПК 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, МПК 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, МПК 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 виде замкнутой ленты, огибающей две опоры вращения и имеющей поперечные рифления [Авторское свидетельство SU 1407691, МПК 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.
Известен 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 [Авторское свидетельство SU 1641509, МПК В23В 1/00, В23В 27/00, 1988 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.
Наиболее близким техническим решением является резец для прерывистого резания с направляющим каналом для отвода стружки из зоны резания, образованным жестко закрепленной на передней поверхности резца прижимной пластиной [Патент RU 161435, МПК В23В 27/22, 2016 г].
Устройство отличается ограниченными возможностями для обеспечения периода стойкости инструмента и минимального износа в зоне резания поверхности направляющего канала при минимальной температуре из-за зазоров между прижимной пластиной, стружкой и передней поверхностью резца, которые не обеспечивают плотного контакта для теплоотвода от стружки и из-за высокого тепловыделения и температуры режущей кромки приводит к износу передней и задней поверхности резца.
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 с направляющим каналом для отвода стружки из зоны резания с зазором, образованным передней поверхностью резца и жестко закрепленной на его передней поверхности на расстоянии от режущей кромки прижимной пластиной, при этом направляющий канал для отвода стружки из зоны резания выполнен в форме полуцилиндра, расположенного перпендикулярно режущей кромке резца.
В результате наличия на передней поверхности резца канавки в форме полуцилиндра перпендикулярной главной режущей кромки и жестко закрепленной на передней поверхности резца прижимной пластине, имеющей нижнюю поверхность, соответствующую форме канавки, образуется направляющей канал для отвода стружки из зоны резания в форме полуцилиндра, с зазором равным толщине стружки. Образующаяся при резании стружка не имеет возможность завиваться, так как попадает в направляющий канал для отвода стружки из зоны резания, изменяющий ее форму от плоской после главной режущей кромки к форме полуцилиндра при переходе в направляющий канал. В результате деформации стружки ее жесткость в продольном направлении повышается, увеличивается площадь и плотность контакта стружки с передней поверхностью резца и прижимной пластиной, и, из-за высокого теплоотвода, снижается температура главной режущей кромки. Все это обеспечивает снижение глубины износа резца как по передней, так и по задней поверхностям, что увеличивает период стойкости резца для прерывистого резания.
Сущность конструкции резца для прерывистого резания с направляющим каналом для отвода стружки из зоны резания поясняется фигурами.
На фиг. 1 показан резец для прерывистого резания.
На фиг. 2 показан резец для прерывистого резания в разрезе А-А.
На фиг. 3 показан резец для прерывистого резания в разрезе Б-Б.
Резец 1 для прерывистого резания, с направляющим каналом 2 для отвода стружки 3 из зоны резания 4 с зазором h, образованным передней поверхностью 5 резца 1 и жестко закрепленной на его передней поверхности 5 прижимной пластиной 6 и расположенным перпендикулярно режущей 7 кромке резца 1. Прижимная пластина 6 установлена на расстоянии от режущей кромки 7 (главная режущая кромка) равном зазору h и соответствующем толщине срезаемого слоя. На передней поверхности резца 5 перпендикулярно режущей кромке 7 выполнена канавка 8 в форме полуцилиндра. Нижняя поверхность 9 прижимной пластины 6 выполнена соответствующей канавке 8 формой, в результате чего направляющий канал 2 для отвода стружки 3 приобретает форму полуцилиндра.
Устройство работает следующим образом.
При прерывистом резании образующаяся стружка 3 не имеет возможность завиваться, так как попадает в образованный направляющий канал 2, изменяющий ее форму от плоской после (главной) режущей кромки 7 в полуцилиндрическую форму в направляющем канале 2. В результате деформации стружки 3 повышается ее жесткость в продольном направлении, увеличивается площадь и плотность контакта стружки 3 с передней поверхностью 5 резца 1 и прижимной пластиной 6, что увеличивает теплоотвод, снижает температуру (главной) режущей кромки 7 и обеспечивает снижение глубины износа резца 1, как по передней 5, так и по задней 10 поверхностям, что, в свою очередь, увеличивает период стойкости резца 1 для прерывистого резания.
Радиус канавки 8 в форме полуцилиндра можно определить по формуле
;
где R - радиус цилиндрической канавки 8 (мм);
b - ширина стружки 3 (мм); ;
t - глубина резания (мм);
ϕ - главный угол в плане резца 1;
h - зазор (мм); h=1,2⋅S⋅Sinϕ;
S - подача (мм).
Таким образом, резец для прерывистого резания с выполненным в форме полуцилиндра и расположенным перпендикулярно режущей кромке резца направляющим каналом для отвода стружки из зоны резания с зазором, образованным передней поверхностью резца и жестко закрепленной на его передней поверхности, на расстоянии от режущей кромки, прижимной пластиной, обладает меньшим износом режущей поверхности и увеличенным периодом стойкости.