РЕЖУЩАЯ ПЛАСТИНА
CUTTING PLATE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к режущим инструментам, в частности к режущей пластине, предназначенной для обработки резанием особым способом катаных колес, например железнодорожных.
Уровень техники
Колеса для рельсового транспорта, например железнодорожные, изготавливают из стали, подвергаемой, по меньшей мере, снаружи закалке для обеспечения высокой износостойкости. Для изготовления этих колес обычно применяются прокатка или ковка, причем форма колес выполняется близкой заданным размерам. Требуемый конечный профиль колеса с допусками в десятые доли миллиметра выполняется методом вращения в заключительной стадии процесса.
Обработка вращением железнодорожных колес, которые могут иметь значительные размеры, например до 1200 мм, производится в специальных цехах. При обработке вращением колесо закрепляется и вращается, и к вращающемуся колесу приставляется приведенный в действие режущий инструмент и соответственно режущая пластина. При этом инструмент, снабженный режущей пластиной, перемещается вперед вдоль обрезаемой поверхности колеса, например поверхности катания.
Упомянутая выше режущая пластина имеет переднюю поверхность, базовую поверхность, а также заднюю поверхность, соединяющую переднюю и базовую поверхности, причем в горизонтальной проекции (плане) режущая пластина имеет режущую кромку в виде окружности, образованную передней поверхностью и граничащей с ней задней поверхностью, а также покатую поверхность и восходящую поверхность между режущей кромкой и центром пластины.
При обработке вращением колес для рельсового транспорта образуется непрерывная стружка, что представляет собой значительную проблему. Непрерывная стружка, образование которой объясняется недостаточным ее разрывом, может иметь длину в несколько метров. Она наматывается на ось вращения зажимного устройства для колеса, вращается без разрывов вместе с обрабатываемым колесом и представляет собой большую опасность для обслуживающего персонала. Образование непрерывной стружки может привести к поломке инструмента и простою оборудования.
Вероятно, причиной образования непрерывной стружки являются условия резки. Хотя при локальной обработке можно работать с относительно большой подачей в 1,5 мм/об (миллиметр за оборот), припуски, заданные при прокатке, могут составлять, например, 2-7 мм. В результате образуется стружка большей толщины, что препятствует оптимальному разрыву стружки. С другой стороны, в зависимости от профиля можно работать с меньшей подачей, что тоже приведет к образованию непрерывной стружки.
Не только, но и по причине описанной выше проблематики, образование непрерывной или сливной стружки при обработке вращением колес рельсового транспорта нежелательно. Эту проблему уже пытались решить путем видоизменения режущих пластин описанного типа. Но до сих пор удовлетворительного решения не найдено, так как все режущие пластины на современном уровне техники не решают проблему образования нежелательно длинной или непрерывной стружки.
Раскрытие изобретения
Целью предлагаемого здесь изобретения является создание режущей пластины названного типа, применение которой при обработке вращением особым способом катаных колес, например, железнодорожных позволяет обеспечить оптимальный разрыв стружки.
Эта цель достигается режущей пластиной названного типа, в которой на покатой поверхности выполнены впадины, а на восходящей поверхности - сегменты с ребрами, направленными от режущей кромки к центру пластины.
Впадины могут быть расположены на определенном расстоянии от режущей кромки. При этом расстояние от режущей кромки до впадин может быть менее, чем 0,7 мм. Кроме того, впадины могут располагаться по окружности, концентричной режущей кромке.
На вышеупомянутой восходящей поверхности сегменты могут располагаться в окружности, концентричной режущей кромке, или могут образовывать такую окружность.
Кроме вышеизложенного, сегменты могут выполняться вогнутыми.
С поверхностью, восходящей к центру пластины, может быть соединена горизонтальная поверхность, а сегменты с ребрами могут располагаться в направлении от покатой поверхности до горизонтальной поверхности.
Ширина одной впадины может быть больше, чем расстояние между соседними ребрами.
Впадины, по меньшей мере частично, могут быть непосредственно соединены с сегментами, снабженными ребрами.
Кроме того, ребра в отдельных сегментах могут располагаться параллельно.
Преимущество режущей пластины согласно сущности данного изобретения заключается в том, что при обработке колес, в частности железнодорожных, независимо от подачи инструмента и, соответственно, режущей пластины и независимо от толщины снимаемой стружки всегда обеспечивается оптимальный разрыв и образование короткой стружки, что было невозможно при применении известных режущих пластин. Благодаря этому, по меньшей мере, в значительной степени устраняется опасность наматывания стружек на вращающееся зажимное устройство колеса.
Теоретически механизм достижения оптимального разрыва стружки, обеспечиваемого режущей пластиной согласно сущности данного изобретения, еще не определен. Экспериментальные испытания показали, что для обеспечения требуемого и контролируемого разрыва стружки необходимо выполнить впадины на покатой поверхности и сегменты с ребрами на восходящей поверхности. Режущие пластины, имеющие только впадины на покатой поверхности, так же малоэффективны в отношении обеспечения разрыва стружки, как и режущие пластины, имеющие только сегменты с ребрами на восходящей поверхности. Только сочетание впадин на покатой поверхности с сегментами, снабженными ребрами, на восходящей поверхности позволяет принудительно изменить направление падающей стружки так, чтобы затем еще в нагретом состоянии она сама возвращалась к режущей пластине или попадала на держатель режущей пластины и в результате разрывалась. Предположительно такая геометрия режущей пластины на покатой и восходящей частях обеспечивает многократное изменение направления снимаемой стружки, которая в результате одновременного скручивания под воздействием нагрузки и при столкновении с препятствием разрывается в самом слабом месте.
Даже если для обеспечения отличной резки впадины на покатой поверхности можно выполнить вплоть до режущей кромки, так что в этом крайнем случае в боковой проекции режущая кромка будет иметь гофрированную форму, все-таки более подходящим является вариант, когда впадины находятся на определенном расстоянии от режущей кромки. В этом случае режущая кромка обладает большей прочностью, и не снижается значительно производительность резки. Предпочтительно, чтобы впадины находились на расстоянии менее чем 0,7 мм от режущей кромки, потому что тогда обеспечивается и хороший разрыв стружки, и хорошая производительность резки при незначительном уровне вибрации режущей пластины.
Поскольку в зависимости от обрабатываемого участка колеса части режущей кромки, обрабатывающие контур или осуществляющие активную резку, можно видоизменять, то предпочтительно, чтобы впадины располагались по кругу, концентричному режущей кромке, с целью достижения требуемого хорошего разрыва стружки на всех участках, потенциальных для активной резки. По тем же причинам предпочтительно, чтобы на восходящей поверхности сегменты располагались в круге, концентричном режущей кромке, или формировали такой круг.
Сегменты, снабженные ребрами, преимущественно имеют вогнутую форму. Благодаря вогнутой форме или выпуклости как в направлении от режущей кромки к центру режущей пластины, так и по существу в перпендикулярном направлении, при постоянной высоте ребер стружки снимаются в каждом случае в разных условиях, в результате чего очень эффективно обеспечивается многократное изменение направления стружек и их оптимальный разрыв.
В одном из вариантов режущей пластины по направлению к ее центру восходящая часть ее поверхности соединяется с горизонтальной поверхностью, а сегменты, снабженные ребрами, от покатой поверхности доходят до горизонтальной поверхности. Такая форма сегментов с ребрами позволяет максимально увеличить детали режущей пластины, обеспечивающие разрыв стружки.
Для того чтобы максимально возможно принудительно изменить направление стружки, при скольжении на режущей пластине, ширина впадины должна быть больше, чем расстояние между соседними ребрами.
Впадины могут располагаться отдельно от сегментов, снабженных ребрами. Однако также возможен и предпочтителен вариант, в котором впадины, по меньшей мере, частично соединяются непосредственно с сегментами, снабженными ребрами.
В отдельных сегментах ребра направлены преимущественно параллельно друг другу. Хотя ребра можно направить по всей окружности точно к центру режущей пластины, все-таки это приведет к тому, что они сойдутся друг с другом и образуются суженные на конус участки, которые будут препятствовать оптимальному разрыву стружки. Поэтому предпочтительно, чтобы в отдельных сегментах ребра располагались параллельно друг другу.
Пояснения относительно отличительных признаков, преимуществ и принципа действия режущей пластины согласно изобретению далее делаются со ссылкой на чертежи и примеры осуществления изобретения.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - частичный вид железнодорожного колеса.
Фиг.2 - вид сверху режущей пластины согласно сущности настоящего изобретения.
Фиг.3 - вид сбоку режущей пластины согласно Фиг.2 (частичный разрез).
Фиг.4 - вариант режущей пластины в перспективе согласно Фиг.2.
Фиг.5 - вид сверху одного из вариантов режущей пластины согласно сущности настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
На Фиг.1 показана часть железнодорожного колеса. Его профиль, который можно изготовить с требуемыми допусками в десятых долях миллиметров, может быть сформирован с помощью инструмента согласно сущности настоящего изобретения. Для этого, например, катаная заготовка колеса зажимается с возможностью вращения вокруг своей оси, одновременно устанавливается инструмент с режущей пластиной, и при вращении формируется заданный профиль колеса. При этом, например, участок А колеса, который выполнен прямолинейным и при эксплуатации колеса соответствует поверхности катания, обрабатывается с подачей 1,5 мм/об, а участок В - с подачей 0,5-1,5 мм/об.
Режущая пластина 1 согласно сущности настоящего изобретения, которая во время соответствующей обработки может обеспечить оптимальный разрыв стружки и устранить образование непрерывной или сливной стружки, показана также на Фиг.2-4. Как показано на Фиг.2 и 3, режущая пластина 1 имеет переднюю поверхность 2 и параллельную ей и противоположную базовую поверхность 3. Передняя 2 и базовая 3 поверхности соединяются между собой одной задней поверхностью 4, охватывающей весь объем. При этом поверхность 4 выполнена с наклоном относительно передней поверхности 2 и базовой поверхности 3. При необходимости эту заднюю поверхность тоже можно разделить на ряд сегментов с различным наклоном относительно базовой поверхности 3 и передней поверхности 2.
В горизонтальной проекции наружная окружность круглой режущей пластины 1 определяется режущей кромкой 5. Если смотреть в направлении от режущей кромки 5 к центру 6 пластины, то к режущей кромке 5 присоединяется плоская или покатая поверхность шириной примерно в 0,4 мм, затем следует покатая поверхность 7 и непосредственно за ней восходящая поверхность 8, которая соединяется с поверхностью 9, выполненной параллельно базовой поверхности 3. На покатой поверхности 7 имеется множество впадин 71 или углублений, которые смещены назад относительно режущей кромки 5 на расстояние в 0,2-0,5 мм. Отдельные впадины 71 граничат друг с другом и вместе образуют по кругу и концентрично с режущей кромкой 5 последовательность выступов и углублений. Отдельные впадины 71 выполнены таким образом, что их ширина b сужается к центру пластины. В основном длина впадин соответствует длине покатой поверхности 7.
На восходящей поверхности 8 отдельно друг от друга расположены выпуклые сегменты 81. Выпуклые поверхности выполнены таким образом, что как в направлении от режущей кромки 5 к центру 6 пластины, так и в направлении круга, образованного сегментами 81, эти сегменты 81 имеют выпуклую форму. Каждый из сегментов 81, пространственно разделенных друг от друга, снабжен рядом ребер 82, направленных к центру пластины, или выражаясь иначе, имеет ряд выступов и углублений. Эти выступы и углубления в сочетании с впадинами 71 способствуют тому, что каждая стружка при резании многократно изменяет направление, что ведет к желаемому образованию коротких стружек. Для достижения оптимального результата при обработке резанием ширина b впадин 71 задается больше, чем расстояние между отдельными ребрами 82. Ребра 82 и соответственно сегменты 81 напротив проходят не только через восходящую поверхность 8, но и примыкают к поверхности 9, чтобы обеспечить для соскальзывающей стружки максимально большую поверхность для принудительного изменения направления и благодаря этому обеспечить контролированный разрыв этой стружки.
Как показано на Фиг.5, режущая пластина 1 согласно сущности изобретения, изготовленная, например, из заготовки (необработанной отливки) из твердого сплава, может быть выполнена в другом варианте, в котором отдельные сегменты 81 могут переходить из одного в другой. Кроме того, как показано на Фиг.5, сегменты 81 с ребрами 82 частично могут быть выполнены зацело с впадинами 71, а затем уже от покатой поверхности 7 доходящими до плоской поверхности 9.