СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ СТОЙКОСТИ ИНСТРУМЕНТА Российский патент 2000 года по МПК B23B1/00 

Изобретение относится к обработке металлов и токопроводящих материалов резанием и может быть использовано для повышения стойкости токопроводящего режущего инструмента.

Известно негативное влияние термотоков, возникающих в процессе резания, на стойкость режущего инструмента и способ повышения его стойкости, при котором повышение стойкости достигается за счет разрыва цепи результирующего термотока, проходящего по контуру станок - инструмент - деталь - станок, путем электрической изоляции от массы станка инструмента или обрабатываемой детали, (см. Бобровский В.А. Повышение стойкости инструмента М., Машиностроение, 1976, с. 8).

Однако при резании металлов и токопроводящих материалов токопроводящим режущим инструментом помимо результирующего термотока, протекающего по контуру станок - инструмент - деталь - станок, вследствие того, что отдельные участки поверхностей контакта инструмента со стружкой и обрабатываемой деталью нагреваются в различной степени и на них поэтому возникают термоЭДС различной величины, между отдельными участками контактных поверхностей инструмента по контуру передняя поверхность инструмента - стружка - задняя поверхность инструмента циркулируют также локальные термотоки, влияющие на стойкость инструмента не в меньшей степени, чем результирующий термоток. Известный же способ повышения стойкости инструмента не устраняет негативного влияния локальных термотоков.

Известен также способ повышения стойкости инструмента, при котором инструмент и обрабатываемую деталь злектрически изолируют от массы станка и от постороннего источника, в зону резания вводят ЭДС, полярность которой противоположна полярности результирующей термоЭДС, а величина равна величине последней. В этом случае результирующая величина тока, проходящего через зону резания, становится равной нулю, и локальные термотоки в той или иной мере компенсируются (см. Бобровский В.А. Повышение стойкости инструмента М., Машиностроение, 1976, с. 8, 9).

Недостатком известного способа повышения стойкости инструмента является его сложность, т.к. для его реализации необходимо и инструмент и обрабатываемую деталь электрически изолировать от станка. Нужно также знать истинную величину результирующего термотока, проходящего через зону резания, для чего необходимы дополнительные измерения. Кроме того, нужно дополнительное оборудование - посторонний источник ЭДС, специальные токосъемники для подвода тока к вращающимся обрабатываемым деталям (или к вращающимся инструментам), соответствующие контрольно-измерительные приборы и т.п.

Как показали исследования, эффект от применения компенсационного метода по сравнению с методом разрыва цепи термотока - незначительный, а порой и отрицательный (см. , например, Коробов Ю.М.) Исследование электрических явлений при чистовом точении, Сб. "Электрические явления при трении, резании и смазке твердых тел" Изд. "Наука", 1973 г.).

Техническая задача, на решение которой направлено предложенное изобретение, - дальнейшее повышение стойкости режущего инструмента при одновременном упрощении способа его реализации.

Указанная техническая задача решается тем, что в способе повышения стойкости инструмента, при котором путем электрической изоляции от массы станка инструмента или обрабатываемой детали разрывают цепь результирующего термотока, протекающего по контуру станок - инструмент - деталь - станок, нанесением диэлектрического износостойкого покрытия на все контактные, за исключением перетачиваемых, поверхности рабочей части инструмента разрывают цепи локальных термотоков, циркулирующих по контуру передняя поверхность инструмента - стружка - деталь - задняя поверхность инструмента.

На чертеже показана схема для осуществления способа при сверлении.

Сверло 1 устанавливают, например, в модернизированном шпинделе 2 сверлильного станка, в который запрессована вставка 3. Внутренняя поверхность вставки 3 имеет соответствующие стандартные форму и размеры отверстия шпинделя. На наружную поверхность вставки 3 нанесено диэлектрическое покрытие 4, благодаря чему достигается электрическая изоляция сверла 1 от массы станка. Очевидно, что для разрыва цепи локальных термотоков электрической изоляции всех контактных поверхностей инструмента не требуется. Поэтому диэлектрическое износостойкое покрытие, например алмазное, нанесено только на неперетачиваемые контактные поверхности сверла - поверхности винтовых канавок 5, которые для сверла являются передними, и ленточки 6.

В процессе резания при обработке отверстия в детали 8, установленной на столе 9 станка в зоне контакта поверхностей винтовых канавок 5 сверла со стружками 10, а также задних поверхностей 11 и ленточек 6 сверла с обрабатываемой деталью 8 из-за их нагрева и вследствие разнородности инструментального и обрабатываемого материалов возникают термоэлектродвижущие силы (термоЭДС). Однако вследствие электрической изоляции сверла от массы станка и диэлектрического покрытия 7 винтовых канавок 5 и ленточек 6 сверла как результирующие, проходящие по контуру станок - сверло - деталь - станок, так и локальные, циркулирующие по контуру передняя поверхность 5 сверла - стружка 10 - деталь 8 - задняя поверхность 11 сверла, термотоки через зону резания не проходят, что способствует повышению стойкости сверла. При этом стойкость сверла дополнительно повышается в связи с высокими характеристиками износостойкости, благодаря пониженному коэффициенту трения и высокой теплопроводности алмазного покрытия.

Лабораторные испытания, проведенные в лаборатории "Резание металлов" Тамбовского государственного технического университета, подтвердили эффективность предлагаемого способа повышения стойкости сверла. Так, период стойкости сверла из стали Р6М5 диаметром 4,1 мм с разорванной цепью локальных термотоков при обработке отверстий в жаропрочной стали ЭИ696А с критерием затупления h_з = 0,1 мм возрос по сравнению с прототипом в 1,8 - 2,2 раза.

Изобретение относится к обработке металлов и токопроводящих материалов резанием и может быть использовано для повышения стойкости токопроводящего режущего инструмента. Цепь результирующего термотока, протекающего по контуру станок - инструмент - деталь - станок разрывают путем электрической изоляции от массы станка инструмента или обрабатываемой детали. А цепи локальных термотоков, циркулирующих по контуру передняя поверхность инструмента - стружка - деталь - задняя поверхность инструмента разрывают нанесением диэлектрического износостойкого покрытия на все контактные, за исключением перетачиваемых, поверхности рабочей части инструмента. Это позволит повысить стойкость режущего инструмента при одновременном упрощении способа его реализации. 1 ил.

Способ повышения стойкости инструмента, при котором путем электрической изоляции от массы станка инструмента или обрабатываемой детали разрывают цепь результирующего термотока, протекающего по контуру станок - инструмент - деталь - станок, отличающийся тем, что нанесением диэлектрического износостойкого покрытия на все контактные, за исключением перетачиваемых, поверхности рабочей части инструмента разрывают цепи локальных термотоков, циркулирующих по конуру передняя поверхность инструмента - стружка - деталь - задняя поверхность инструмента.