СМЕННАЯ ТАНГЕНЦИАЛЬНАЯ МНОГОГРАННАЯ РЕЖУЩАЯ ПЛАСТИНА

Полезная модель относится к области обработки резанием пластичных материалов, в частности к режущему инструменту, предназначенному для контурного точения профиля железнодорожных колес.
Известны конструкции сменных режущих пластин с тангенциальной схемой закрепления в корпусе резца, предназначенные для обработки пластичных материалов с большой глубиной резания и подачей [Металлорежущие инструменты: Учебник для вузов по специальностям «Технология машиностроения», «Металлорежущие станки и инструменты»/ Г.Н. Сахаров, О.Б. Арбузов, Ю.Л. Боровой и др. - М.: Машиностроение, 1989 - 328 с.(см. с.52)]. На тангенциальных пластинах с расположенными вдоль главных режущих кромок упрочняющими фасками выполнены стружкозавивающие поверхности постоянного профиля. Конструкции имеют ограниченные технологические возможности, обеспечивая стружкодробление в узком диапазоне режимов резания.
Известна сменная тангенциальная многогранная режущая пластина с расположенными вдоль криволинейных режущих кромок упрочняющими фасками и стружкозавивающими поверхностями переменного профиля [Пат. на полезную модель RU №108330 U1. ПМК B23B 27/00. Сменная тангенциальная многогранная режущая пластина /С.В. Михайлов, А.П. Олейник, 2011 г.] Пластина позволяет улучшить отвод стружки из зоны резания за счет усложнения формы режущих кромок и передних поверхностей. Данное изобретение как наиболее близкое к заявляемой полезной модели принято за прототип. Недостатками пластины являются низкая стойкость и нестабильное стружкодробление в условиях широкого изменения размеров срезаемого слоя.
Низкая стойкость связана с недостаточной прочностью режущей кромки в наиболее нагруженной части пластины, взаимодействующей с упрочненными слоями наружной поверхности заготовки. Уменьшение стабильности стружкодробления происходит при точении с переменными кинематическими углами в плане. С уменьшением углов в плане толщина срезаемого слоя уменьшается, при этом стружка становится менее жесткой и трудно управляемой. Формирование неуправляемой путаной стружки представляет серьезные проблемы для нормального протекания технологической операции.
Задача полезной модели - повышение стойкости режущей пластины и расширение ее технологических возможностей.
Технический результат достигается тем, что на участке стружкозавивающей канавки пластины в зоне перехода главной режущей кромки в ее радиусную привершинную часть расположено эллипсоидное углубление, выходящее на упрочняющую фаску с вогнутой в плоскости резания кромкой. Задняя стенка стружкозавивающей канавки имеет волнообразную форму с циклически изменяющимся вдоль режущей кромки углом наклона к основной плоскости инструмента. На активном (рабочем) участке пластины передняя опорная поверхность имеет переменную ширину, уменьшающуюся к вершине пластины.
Для повышения эффективности пластины высоты боковых задних граней имеют меньшие значения, чем высоты ее цилиндрических привершинных задних поверхностей. На передней поверхности канавки выполнены стружкодеформирующие выступы, расположенные между выступающими ребрами задней стенки канавки и отстоящие от режущей кромки на расстоянии не более трехкратной ширины упрочняющей фаски.
Надежность стружкодробления повышается, если упрочняющая фаска выполнена двухгранной, а ее ширина при удалении от вершины пластины на радиусном участке увеличивается. Для повышения прочности пластины режущая кромка изготовляется округленной.
Повышение стойкости режущей пластины и расширение ее технологических возможностей происходит за счет улучшения механики резания, условий образования, завивания и дробления стружки. Создание на стружкозавивающей поверхности пластины в зоне перехода в привершинную часть эллипсоидного углубления, выходящего на режущую кромку, приводит к более благоприятному перераспределению контактных нагрузок на передней поверхности пластины и улучшению условий формообразования и дробления стружки. Уменьшение удельной нагрузки, приходящей на единицу длины кромки, и ее разгрузка в наиболее опасном месте повышает стойкость пластины. Жесткость стружки, изогнутой в поперечном сечении, увеличивается, и для ее поломки требуются меньшие деформации. В результате при взаимодействии с заготовкой стружка легко дробится на части.
Изготовление задней стенки стружкозавивающей канавки пластины волнообразной формы с циклически изменяющимся вдоль режущей кромки углом наклона стенки к основной плоскости инструмента позволяет увеличить площадь опорной передней плоскости при сохранении рациональных условий завивания и деформирования стружки в процессе резания. С целью оптимизации условий завивания стружки на привершинном наиболее нагруженном участке пластины ширина стружкозавивающей канавки в этом месте увеличивается. Требуемые условия обеспечиваются уменьшением ширины опорной передней поверхности к вершине пластины. В результате увеличения расстояния между режущей кромкой и задней стенкой стружкозавивающей поверхности улучшается схема деформации стружки, при этом пластина может быть использована при обработке материалов в расширенном диапазоне подач.
При контурном точении фасонных заготовок с малыми углами в плане уменьшение толщины срезаемого слоя сопровождается увеличением его ширины. Широкая и тонкая стружка имеет малую жесткость и трудно поддается дроблению. Для повышения эффективности дробления такой стружки необходимо уменьшить радиус ее завивания. С этой целью высота боковых задних поверхностей пластины делается меньше высоты ее цилиндрических привершинных задних поверхностей. В результате режущие кромки боковых поверхностей пластины опускаются относительно задней стенки стружкозавивающей канавки, что приводит к интенсификации завивания стружки в главной секущей плоскости.
Повышение надежности стружкодробления происходит за счет дополнительного деформирования стружки о выступающие ребра на задней стенке канавки и выступы между ними. В стружке возникают внутренние остаточные напряжения, снижающие ее прочность и облегчающие ее поломку в процессе резания. Создание на пластине упрочняющих фасок переменной ширины приводит к стабильному попаданию срезаемого слоя металла на примыкающую к фаске стружкозавивающую поверхность сложной формы в широком диапазоне изменения условий обработки.
Режущая пластина выполнена симметричной и может быть использована для правого и для левого точения, что повышает ее универсальность.
На фиг.1 показана тангенциальная сменная режущая пластина со стружкозавивающими поверхностями переменного профиля, аксонометрия; на фиг.2 - чертеж пластины LNMX с сечениями A-A, B-B эллипсоидного углубления и сечениями C-C, D-D, E-E, P-P стружкозавивающей канавки с циклически изменяющейся вдоль режущей кромки углом наклона задней стенки.
Режущая пластина имеет переднюю поверхность 1, заднюю поверхность 2, режущие кромки 3, упрочняющие фаски 4, стружкозавивающую канавку 5, опорную переднюю поверхность 6. Наиболее нагруженные при резании металла режущие кромки 7 и 8, расположенные вдоль пластины и на ее радиусном участке, являются главными, поперечные кромки 9 - вспомогательными. На пересечении главной и вспомогательной режущих кромок образуется вершина инструмента. Главная задняя поверхность состоит из привершинных цилиндрических участков 10 и плоских боковых граней 11, расположенных параллельно продольной плоскости симметрии пластины
На участке стружкозавивающей поверхности в зоне перехода продольной главной режущей кромки 7 в радиусную привершинную кромку 8 расположено эллипсоидное углубление 12, выходящее на упрочняющую фаску 13 с вогнутой в плоскости резания кромкой 14. Задняя стенка 15 стружкозавивающей канавки 5 имеет волнообразную форму с циклически изменяющимся вдоль режущей кромки углом наклона ψ к основной плоскости инструмента (фиг.2):
C
D
E
F
ψ>ψ<ψ>ψ.
Опорная поверхность пластины имеет переменную ширину, немонотонно уменьшающуюся к вершине пластины:
1
2
3
4
b<b<b<b.
Высоты боковых задних граней пластины меньше высот ее цилиндрических привершинных задних поверхностей:
Б
Р
H<H.
На стружкозавивающей поверхности между выступающими ребрами задней стенки канавки 16 расположены стружкодеформирующие выступы 17, отстоящие от режущей кромки на расстоянии не более трехкратной ширины упрочняющей фаски 4.
В зависимости от условий резания упрочняющая фаска 4 может быть выполнена плоской или двухгранной, с постоянным или переменным вдоль режущей кромки передним углом. Для повышения прочности пластины ее режущая кромка округляется.
Режущая пластина может быть использована для работы на станках с ЧПУ в условиях контурного точения труднообрабатываемых заготовок с изменяющимися размерами сечения срезаемого слоя, в частности при восстановлении профиля железнодорожных колес с упрочненным поверхностным слоем.
За счет оптимизации конструкции передней поверхности пластины улучшаются условия взаимодействия инструмента с упрочненными наружными слоями заготовки, повышается эффективность завивания и дробления сливной стружки. Создание вблизи к привершинной радиусной части пластины эллипсоидного углубления на передней поверхности с вогнутой режущей кромкой приводит к выравниванию контактной нагрузки вдоль кромки и изгибу стружки в поперечном сечении. Разгрузка режущей кромки увеличивает стойкость пластины, а формирование более жесткой стружки повышает надежность ее дробления. Дополнительное деформирование контактных слоев стружки о выступающие ребра на задней стенке канавки и выступы между ними существенно расширяет диапазон стружкодробления.
Применение сложнопрофильной многогранной режущей пластины с тангенциальной схемой закрепления в державке резца повышает эффективность автоматизированного металлообрабатывающего оборудования.