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 течение 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, образованным с помощью жестко закрепленной на передней поверхности резца на расстоянии от режущей кромки прижимной пластиной, при этом прижимная пластина закреплена на передней поверхности резца без зазора, а направляющий канал для отвода стружки из зоны резания выполнен в прижимной пластине и расположен под углом 6-15 градусов к передней поверхности резца перпендикулярно режущей кромке резца.
При резании, образующаяся стружка не имеет возможность завиваться, так как от главной режущей кромки через плоскую переднюю поверхность резца попадает в направляющий канал для отвода стружки, расположенный перпендикулярно режущей кромке резца. В результате деформации стружки из завивающейся в плоскую, увеличивается площадь и плотность контакта стружки с направляющим каналом. При перемещении стружки по направляющему каналу происходит эффективный теплоотвод через прижимную пластину и снижается температура режущей кромки, что уменьшает износ режущей кромки и защищает переднюю поверхность резца от износа. Кроме этого, за счет выполнения направляющего канала под углом 6-15 градусов к передней поверхности резца уменьшается давление стружки на нижнюю поверхность прорези и уменьшается сила трения, а следовательно и температура, что также способствует снижению глубины износа резца, как по передней, так и по задней поверхностям и 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, выполненным в жестко закрепленной на передней поверхности 5 резца 1 прижимной пластине 6. Прижимная пластина 6 установлена на передней поверхности 5 резца 1 без зазора, на расстоянии от режущей кромки 7 (главная режущая кромка) равном зазору h направляющего канала и соответствующем толщине срезаемого слоя, а сам направляющий канал 2 для отвода стружки 3 из зоны резания 4 выполнен в прижимной пластине 6 и расположен под углом а - 6-15 градусов к передней поверхности 5 резца 1 перпендикулярно режущей кромке 7 резца 1.
Устройство работает следующим образом.
При прерывистом резании, образующаяся стружка 3 не имеет возможность завиваться, так как от (главной) режущей кромки 7 через плоскую переднюю поверхность 5 резца 1 попадает в направляющий канал 2 в прижимной пластине 6. В результате стружка 3 деформируется из завивающейся в плоскую, что увеличивает площадь и плотность ее контакта с поверхностью направляющего канала 2. Так обеспечивается эффективный теплоотвод через прижимную пластину 6, снижается температура главной режущей кромки 7 и происходит снижение глубины износа резца 1, как по передней 5, так и по задней 8 поверхностям, что увеличивает период стойкости резца 1 для прерывистого резания.
Ширину направляющего канала 2 в прижимной пластине 6 можно определить по формуле
;
где b - ширина прорези 8 прижимной пластины 6 (мм);;
t - глубина резания (мм);
ϕ - главный угол в плане резца 1.
Величину зазора направляющего канала 2 в прижимной пластине 6 можно определить по формуле
где h - ширина прорези 8 прижимной пластины 6 (мм);
S - подача (мм).
Минимальный угол направляющего канала 2 в прижимной пластине 6 для отвода стружки 3, к передней поверхности 5 резца 1 определим из условия минимального трения стружки 3 в направляющем канале 2 по формуле
min
tgα=tgϕ;
где tgϕ=ƒ=0,1 - коэффициент трения стали по стали;
тогда
min
α=6°
min
Таким образом, минимальный угол наклона направляющего канала 2 в прижимной пластине 6 для отвода стружки 3, к передней поверхности 5 резца 1 α=6°.
Максимальный угол наклона направляющего канала 2 в прижимной пластине 6 для отвода стружки 3, к передней поверхности 5 резца 1 определим из условия минимальной деформации стружки 3 из завивающейся в плоскую, т.е. по плоскости касательной к радиусу стружки 3 по формуле
где h - толщина стружки или величина зазора направляющего канала 2 в прижимной пластине 6 (мм);
R - радиус стружки (мм).
max
Таким образом, максимальный угол наклона направляющего канала 2 в прижимной пластине 6 для отвода стружки 3, к передней поверхности 5 резца 1 α=15°.
Таким образом, резец для прерывистого резания, с расположенным под углом 6-15 градусов к передней поверхности резца перпендикулярно его режущей кромке направляющим каналом для отвода стружки из зоны резания, выполненным в прижимной пластине, закрепленной на передней поверхности резца без зазора на расстоянии от режущей кромки, обеспечивает уменьшение износа режущей поверхности резца для прерывистого резания и увеличивает период его стойкости.