РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ Российский патент 1997 года по МПК B23B27/22 

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано при разработке конструкций режущего инструмента.

Известно, что для дробления стружки на передней поверхности инструмента в процессе его заточки выполняют различного рода выступы или канавки или используют накладные стружколомы необходимой формы (см. В.А. Аршинов, В.Г. Алексеев. Резание металлов и режущий инструмент. Изд-е 3-е. Учебник для машиностроительных техникумов. М. Машиностроение. 1976). При обработке деталей сборным инструментом используют неперетачиваемые пластинки со стружколомающими выступами различной формы соответствующих размеров и расположенных относительно режущих кромок (см. Чернавский Ф.Г. Современные тенденции развития конструкций сборных резцов с неперетачиваемыми пластинами. Обзор М. НИИмаш, 1983, с. 56, ил. 22. Серия С-2. Инструментальная и абразивно-алмазная промышленность). Указанные конструктивные элементы создают изгибающий момент, вызывающий дополнительную деформацию стружки, при достаточной величине которой она ломается. Поскольку надламывание стружки происходит со стороны прирезцового слоя, прочность которого выше прочности самой стружки, изгибающий момент должен быть значительной величины. Величина момента зависит как от геометрических параметров стружколомающих элементов и их расположения относительно главного режущего лезвия, так и от силы трения, препятствующей движению стружки по этим элементам. Трение снижает величину изгибающего момента, препятствуя тем самым надламыванию стружки.

Недостатком данных конструкций является нестабильность стружкодробления, обусловленная узким диапазоном условий резания, в котором описанные факторы, образуя оптимальные сочетание, обеспечивают необходимую величину изгибающего момента. При выходе параметров обработки за границы диапазона нарушается их оптимальность, что приводит к уменьшению величины изгибающего момента и, соответственно, к снижению стабильности стружкодробления.

Наиболее близким аналогом по совокупности признаков является конструкция режущего инструмента, в которой, с целью снижения сопротивления движению стружки, на передней поверхности заподлицо с ней и параллельно главному режущему лезвию в полукруглом углублении установлен ролик с возможностью вращения вокруг собственной оси (А.С. 52792 СССР, МКИ B 23 B 27/22. Резец./А.М. Требелев, 1938).

Наличие вращающегося ролика на участке контакта стружки с инструментом обеспечивает частичную замену трения скольжения на трение качения, что приводит к снижению силы трения и, следовательно, к увеличению изгибающего момента, действующего со стороны передней поверхности на стружку. Величина момента может быть достаточной для ломания стружки, что и наблюдается при обработке деталей из конструкционных сталей. При обработке деталей из более прочных материалов момент оказывается недостаточным и дробления стружки не происходит.

Использование данного инструмента с углом наклона главного режущего лезвия больше нуля (λ > 0) вызывает ухудшение качества обработанной поверхности. В процессе обработки таким инструментом стружка перемещается по передней поверхности в сторону обработанной поверхности. Попадая на ролик, стружка получает еще большее смещение к обработанной поверхности, что приводит их к плотному контакту, т. е. к ухудшению качества последней. Кроме того, из-за смещения часть стружки будет находиться вне контакта с передней поверхностью. Это уменьшает величину воздействия средней поверхности на стружку и, соответственно, ухудшает условия дробления стружки.

Цилиндрическая форма ролика и его параллельное относительно главного режущего лезвия расположение в данной конструкции инструмента предопределили смещение торца ролика от вершины режущей части инструмента на величину "а" для обеспечения вспомогательного угла в плане Φ₁ В процессе резания с глубиной резания, соизмеримой с величиной "а" (не более 2а), пространство между торцем ролика и обработанной поверхностью детали забивается стружкой, нарушается тем самым процесс отвода и дробления ее. Кроме того, резко ухудшается качество обработанной поверхности детали.

Заявленное изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в обеспечении надежного стружкодробления в процессе резания за счет увеличения изгибающего момента, обеспечения стабильного контакта стружки с роликами, создания условий для контакта стружки с заданной поверхностью инструмента, в результате чего она деформируется и ломается с внешней стороны, прочность которой значительно меньше прирезцового слоя.

Заявленный режущий инструмент содержит следующие существенные признаки, совокупность которых направлена на решение поставленной задачи на передней поверхности инструмента в углублении расположен ролик с возможностью вращения вокруг собственной оси, при этом рабочая часть ролика выполнена конусной с большим диаметром у вершины инструмента и расположена с превышением передней поверхности, а ось ролика и главное режущее лезвие составляют определенный угол.

Сочетание описанных признаков изобретения обеспечивает устойчивое стружкодробление независимо от глубины резания, материала обрабатываемой детали, угла наклона главного режущего лезвия инструмента, а также обеспечивает стабильное качество обработанной поверхности.

Для достижения устойчивого стружкодробления при обработке деталей из разных материалов у предложенной конструкции инструмента рабочая часть превышает переднюю поверхность. При перемещении по инструменту стружка попадает на выступающий над передней поверхностью ролик, дополнительно деформируется и, при превышении критической величины, ломается. Попадая на ролик стружка вызывает его вращение. Вращающийся ролик оказывает минимальное сопротивление движущейся по нему стружке, тем самым не уменьшает величину действующего на стружку дополнительного изгибающего момента. Необходимая для дробления стружки величина момента определяется конкретными условиями обработки и задается превышением рабочей части ролика над передней поверхностью. Максимальное превышение ролика и, соответственно, максимальная деформация стружки достигаются при положении оси ролика на уровне передней поверхности.

Если в конкретных условиях обработки величина суммарного изгибающего момента, воспринимаемого стружкой от передней поверхности и ролика, будет недостаточной для дробления, то стружка, завиваясь, смещается от вершины режущей части по ролику у заявленного инструмента рабочая поверхность ролика и главное режущее лезвие составляют определенный угол β Контакт стружки с задней поверхностью происходит внешней, менее прочной, чем ее прирезцовой слой, стороной. Деформация стружки, вызванная этим контактом, приводит к стабильному ее дроблению.

Расположение рабочей поверхности ролика под углом b к главному режущему лезвию компенсирует влияние угла наклона режущего лезвия l на направление перемещения стружки по инструменту, определяемое углом схода стружки h (угол между перпендикуляром к главному режущему лезвию и направлением перемещения стружки по передней поверхности инструмента). Независимо от угла схода h, зависящего от величины и знака угла l, стружка, попадая на ролик, смещается по ролику от вершины режущей части инструмента, т.е. от обработанной поверхности детали. Таким образом, исключается контакт стружки с обработанной поверхностью и ее качество повышается.

Для достижения устойчивого стружкодробления независимо от глубины резания в предложенном инструменте исключена возможность контакта стружки с торцом ролика за счет такого расположения ролика на передней поверхности, при котором ось ролика и главное режущее лезвие составляют угол k. В результате к вершине режущей части инструмента обращена боковая, рабочая поверхность, а не торцовая, что и обеспечивает надежный контакт стружки с рабочей поверхностью ролика. Контакт с роликом вызывает либо ломание стружки, либо ее смещение вдоль оси ролика для последующего контакта с главной задней поверхностью, где и происходит ее дробление. Благодаря такому расположению ролика, глубина резания не оказывает влияния и на качество обработанной поверхности детали, т.к. образующаяся стружка не контактирует с последней.

Расположение ролика на передней поверхности инструмента, характеризуемое углами: k угол между осью ролика и главным режущим лезвием и b угол между рабочей поверхностью ролика и главным режущим лезвием, предопределило выполнение рабочей части ролика в виде конусной поверхности с большим диаметром у вершины режущей части инструмента. Таким образом, конусная поверхность рабочей части ролика обеспечивает условия надежного стружкодробления и устраняет причины, ухудшающие качество обработанной поверхности детали.

На фиг. 1 показан вид в плане инструмента; на фиг. 2 разрез режущей части инструмента по линии, перпендикулярной главному режущему лезвию. Заявленный режущий инструмент, согласно формуле изобретения, содержит державку 1 и режущую часть, которая состоит из режущей пластины 2, ролика 3, прижима 4 с винтом 5 и опоры 6. При этом ролик расположен с некоторым превышением h передней поверхности 7, а рабочая часть ролика имеет конусную поверхность 8 с большим диаметром 9 у вершины инструмента 10. Главное режущее лезвие 11 образует с осью ролика 12 и образующей конусной поверхности 13 углы k и β.

В процессе обработки детали стружка, перемещаясь по передней поверхности 7, попадает на выступающую часть конусной поверхности 8 и вызывает вращение ролика 3. Вращающийся ролик, оказывая минимальное сопротивление движению стружки и способствуя ее смещению по ролику от вершины режущей части инструмента, создает дополнительный изгибающий момент, от воздействия которого стружка, деформируясь, или ломается, или, завиваясь в виток, уходит на главную заднюю поверхность инструмента. Контакт с задней поверхностью создает изгибающий момент, приложенный к стружке с внешней, менее прочной стороны. В результате этого стружка ломается на мелкие кусочки и осыпается в приемный лоток станка.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в конструкции режущего инструмента, обеспечивающего стружкодробление. На передней поверхности режущего инструмента с превышением ее в углублении под углом к главному режущему лезвию расположен вращающийся ролик. Для достижения устойчивого стружкодробления независимо от глубины резания и обеспечения стабильного качества обработанной поверхности детали рабочая часть ролика выполнена в виде конуса с основанием, расположенным у вершины режущей части инструмента. 2 ил.

Режущий инструмент, имеющий главное режущее лезвие и полукруглое углубление на передней поверхности, в котором установлен с возможностью вращения вокруг своей оси ролик, отличающийся тем, что рабочая часть ролика выполнена конусной с большим диаметром у вершины инструмента и расположена с превышением передней поверхности, при этом ось ролика расположена под углом к главному режущему лезвию.