РЕЖУЩАЯ ПЛАСТИНА Российский патент 2003 года по МПК B23B27/16 

Известна режущая пластина на основе многогранника с опорной поверхностью и радиусными выступами на боковых поверхностях, сопряженными между собой [1] .

Недостатком известной режущей пластины является низкий ее ресурс из-за сложности позиционирования пластины по боковым поверхностям, а также невысокой прочности ввиду наличия концентраторов напряжений в местах сопряжения радиусных выступов, находящихся в зоне резания.

Известна режущая пластина на основе многогранника, с опорной поверхностью, криволинейными режущими кромками, образованными пересечением передней поверхности с боковыми поверхностями, образующая которых - прямая, перпендикулярная опорной поверхности, а направляющая - выпуклая кривая [2].

Недостатками известного решения являются недостаточный ресурс режущей пластины ввиду недоиспользования инструментального материала из-за малого числа рабочих позиций и сложность позиционирования пластины по боковым поверхностям.

Известна режущая пластина, выбранная в качестве прототипа, на основе многогранника, как правило, ромбической или треугольной формы с опорной поверхностью, криволинейными режущими кромками, образованными пересечением передней поверхности с боковыми поверхностями, образующая которых - прямая, перпендикулярная опорной поверхности, причем боковые поверхности имеют плоские и выпукло-кривые участки. Пластина имеет, по крайней мере, одну формирующую режущую вершину, которая образована сходящимися боковыми поверхностями с углом при вершине не более девяносто градусов, и выступающую режущую часть, сформированную в виде сегмента эллипса, или сегмента трапеции, или сегмента круга, которая имеет малый размер передней грани, находится далеко от вершины и предназначена для срезания грубых и коротких стружек, а часть, расположенная смежно указанной формирующей вершине, предназначена для срезания чистовых стружек [3].

Недостатками известного решения являются недостаточный ресурс режущей пластины ввиду недоиспользования инструментального материала из-за малого числа рабочих позиций, ограниченность использования из-за необходимости работы одновременно двумя разделенными режущими кромками, а также невозможность варьирования геометрическими параметрами режущей части.

Задачами, на решение которых направлено заявляемое изобретение, являются повышение работоспособности режущей пластины и увеличение площади обработки, производимой одной пластиной.

Поставленные задачи решаются путем достижения технического результата, который заключается в повышении ресурса режущей пластины за счет обеспечения точности позиционирования и создания оптимальных условий нагружения режущей кромки пластины при многопозиционном ее использовании.

Указанный технический результат достигается тем, что режущая пластина на основе многогранника с опорной поверхностью и криволинейными режущими кромками, образованными пересечением передней поверхности с боковыми поверхностями, состоящими из двух участков, один из которых выполнен плоским, отличается тем, что второй участок боковых поверхностей имеет режущую кромку, проекция которой на плоскость, параллельную опорной поверхности, выполнена в виде дуги, проходящей через вершину образующего пластину многогранника, причем центр указанной дуги, вершина многогранника и точка пересечения дуги со стороной многогранника расположены в вершинах равностороннего треугольника.

Образующая боковой поверхности второго участка пластины с криволинейной режущей кромкой может быть расположена под углом к опорной поверхности и лежит на поверхности конуса, ось которого проходит через центр дуги второго участка перпендикулярно опорной поверхности, а вершина находится со стороны опорной поверхности, противоположной передней поверхности.

Предлагаемое решение отличается от ближайшего аналога тем, что второй участок боковых поверхностей имеет режущую кромку, проекция которой на плоскость, параллельную опорной поверхности, выполнена в виде дуги, проходящей через вершину образующего пластину многогранника, причем центр указанной дуги, вершина многогранника и точка пересечения дуги со стороной многогранника расположены в вершинах равностороннего треугольника.

Кроме того, образующая боковой поверхности второго участка пластины с криволинейной режущей кромкой может быть расположена под углом к опорной поверхности и лежит на поверхности конуса, ось которого проходит через центр дуги второго участка перпендикулярно опорной поверхности, а вершина находится со стороны опорной поверхности, противоположной передней поверхности.

На фиг. 1 показана режущая пластина в трехгранном исполнении, аксонометрия; на фиг.2 - схема построения второго участка с криволинейной режущей кромкой; на фиг.3 - режущие пластины в четырех-, пяти-, шестигранном исполнении; на фиг. 4 - сечение А-А на фиг.2 при расположении образующей боковой поверхности перпендикулярно к опорной поверхности; на фиг.5 - то же при расположении образующей под углом к опорной поверхности; на фиг.6 - схема позиционирования пластины в гнезде державки; на фиг.7 - эпюра распределения напряжений σ₁ в зоне резания при использовании прямой режущей кромки; на фиг.8 - то же при использовании режущей кромки в виде дуги.

Режущая пластина (фиг.1) выполнена на основе многогранника 1 и имеет режущие кромки 2, образованные пересечением передней поверхности 3 с боковыми поверхностями, которые выполнены из двух участков 4 и 5. Один участок 4 представляет собой плоскость, а второй участок 5 имеет проекцию на плоскость, параллельную опорной поверхности 6, в виде дуги, проходящей через вершину 7 образующего пластину многогранника 1. Радиус R кривизны дуги второго участка 5 меньше длины L стороны многогранника 1 (фиг.2, 3). Центр 8 дуги второго участка 5, вершина многогранника 7 и точка 9 пересечения дуги второго участка 5 со стороной многогранника 1 являются вершинами равностороннего треугольника, длина стороны которого L_к = R. Образующая 10 боковой поверхности криволинейного второго участка 5 - прямая, расположенная либо перпендикулярно опорной поверхности 6 (фиг.4), либо под углом к опорной поверхности 6 (фиг.5) и лежащая на поверхности конуса 11, ось 12 которого проходит через центр дуги 8 второго участка 5 перпендикулярно опорной поверхности 6, а вершина 13 находится со стороны опорной поверхности 6, противоположной передней поверхности 3.

Наличие у режущей пластины боковых поверхностей 4 в виде плоскостей, перпендикулярных опорной поверхности 6, позволяет осуществить точное позиционирование пластины в гнезде державки в виде углового паза 14 (фиг.6).

Выполнение режущей кромки 2 в виде дуги позволяет значительно снизить величину растягивающих напряжений σ₁.

Пример. Проведен сравнительный расчет напряжений методом конечных элементов при нагружении режущей кромки силой резания Р для следующих условий резания: черновая обработка, обрабатываемый материал - сталь с твердостью НВ 200-220, материал режущей пластины - твердый сплав марки ВК8. Движение резца при обработке детали в направлении подачи показано на фиг.6 стрелкой. Результаты расчета, приведенные в виде эпюр на фиг.7, 8, показали, что изменение формы режущей кромки пластины с прямолинейной на дугообразную позволило уменьшить напряжения растяжения σ₁ в 20 раз.

Выполнение боковых поверхностей из двух участков, плоского для позиционирования пластины и в виде дуги для работы в зоне резания, позволяет повысить ресурс режущей пластины за счет обеспечения высокой точности позиционирования и создания оптимальных условий нагружения режущей кромки пластины при многопозиционном ее использовании.

Источники информации
1. Авт.св. СССР 1230748, МПК5 В 23 В 27/00; В 23 С 5/06, опубл. 1990.

2. Авт.св. СССР 1177068, МПК4 В 23 В 27/16, опубл. 1985.

3. Европейский патент ЕР 0133168, МПК4 В 23 В 27/16, опубл. 1987.

Изобретение относится к области металлообработки. Режущая пластина выполнена на основе многогранника с опорной поверхностью и криволинейными режущими кромками, образованными пересечением передней поверхности с боковыми поверхностями, состоящими из двух участков, один из которых выполнен плоским. Для повышения работоспособности и повышения площади обработки, производимой одной пластиной, второй участок боковых поверхностей имеет режущую кромку, проекция которой на плоскость, параллельную опорной поверхности, выполнена в виде дуги, проходящей через вершину образующего пластину многогранника. Причем центр указанной дуги, вершина многогранника и точка пересечения дуги со стороной многогранника расположены в вершинах равностороннего треугольника. Образующая участка боковой поверхности с дуговой режущей кромкой может быть расположена под углом к опорной поверхности и лежит на поверхности конуса, ось которого проходит через центр дуги перпендикулярно опорной поверхности, а вершина расположена со стороны опорной поверхности, противоположной передней поверхности. 1 з.п.ф-лы, 8 ил.

1. Режущая пластина на основе многогранника с опорной поверхностью и криволинейными режущими кромками, образованными пересечением передней поверхности с боковыми поверхностями, состоящими из двух участков, один из которых выполнен плоским, отличающаяся тем, что второй участок боковых поверхностей имеет режущую кромку, проекция которой на плоскость, параллельную опорной поверхности, выполнена в виде дуги, проходящей через вершину образующего пластину многогранника, причем центр указанной дуги, вершина многогранника и точка пересечения дуги со стороной многогранника расположены в вершинах равностороннего треугольника. 2. Режущая пластина по п. 1, отличающаяся тем, что образующая участка боковой поверхности с дуговой режущей кромкой расположена под углом к опорной поверхности и лежит на поверхности конуса, ось которого проходит через центр дуги перпендикулярно опорной поверхности, а вершина расположена со стороны опорной поверхности, противоположной передней поверхности.