Двухслойная режущая пластина Советский патент 1992 года по МПК B23B27/14 

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано для расширения областей эффективного использования инструментов, оснащенных поликристаллическими сверхтвердыми материалами.

Известны режущие пластины, в которых выполнены глухие отверстия, предназначенные для их крепления на державке (авт. св. № 543465, кл. В 23 В 27/16. и Авт. св. Мг 1154055. кл. В 23 В 27/16). Здесь нет непосредственного воздействия элементов крепления на слой сверхтвердого материала, но усилия крепления, удерживающие пластины, невелики в силу специфики механизма крепления, поэтому надежность крепления, особенно при наличии вибрации, недостаточна. Этот недостаток усугубляется при уменьшении размеров пластин, что также ведет к уменьшению размеров элементов крепления, потере их жесткости.

Наиболее близким к предлагаемым по технической сущности являются режущие пластины круглой и многогранной формы, состоящие из металлической подложки с закрепленным на ней слоем сверхтвердого материала 1.

Достоинством двухслойных режущих пластин является то обстоятельство, что слой режущего сверхтвердого элемента имеет небольшую толщину, а по особенностям процесса спекания это обеспечивает большую его плотность и твердость, резко снижает стоимость режущих элементов из- за меньшего расхода сверхтвердых материалов, а наличие металлической подложки обеспечивает прочность пластин, поскольку отдельно взятые образцы из сверхтвердого материала весьма хрупкие. В то же время их недостатком является необходимость крепления при помощи прихватов, накладок и т.д. При этом элементы крепления закрываV|

сл о о

v| СЬ

ют значительную часть передней поверхности режущей пластины инструмента и затрудняет сход стружки, что вызывает в конечном итоге снижение производительности процесса резания. Кроме того, наличие элементов крепления над пластиной снижает технологические возможности инструмента, особенно при обработке отверстий малых диаметров, в отрезных резцах и т.д.

Недостатком механического крепления пластин сверху с помощью прихватов является .также и то, что вызываемые при этом высокие контактные напряжения приводят к преждевременному выходу из строя рабочего слоя пластины, т.е. снижает стойкость этих пластин.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей и повышение стойкости за счет исключения воздействия на рабочий слой сверхтвердого материала элементов механизма крепления.

Это достигается тем, что в режущей двухслойной пластине круглой или многогранной формы, состоящей из металлической подложки с нанесенным на нее слоем сверхтвердого материала, подложка выполнена в виде усеченного конуса, при этом угол конуса равен или меньше угла самоторможения.

На чертеже представлены конструкции пластин следующих форм: круглой (фиг. 1 и 2); шестигранной (фиг, 3), трехгранной (фиг. 4), квадратной (фиг. 5) и ромбической (фиг. 6).

Двухслойная режущая пластина содержит рабочий слой 1 из сверхтвердого материала, переходную зону 2 и подложку 3. Подложка 3 выполнена в виде усеченного конуса, угол которого 2 ft 2,5-3,0° в зависимости от материала подложки 3 и других конструктивных соображений.

В основании конус имеет диаметр DK (0,8-1,0)d, где d - диаметр вписанной окружности в многоугольник, определяющий форму пластины. Такой диапазон указан из следующих соображений. Диаметр основания конуса круглой пластины не может быть больше диаметра рабочего слоя, так как он будет мешать ввести рабочий слой в контакт с обрабатываемой поверхностью. Поэтому его максимальная величина равна d. При уменьшении основания конуса рабочий слой выступает за конус, т.е. образуется консоль. Но в процессе резания в консольной конструкции возникают изгибные напряжения, которые плохо переносятся сверхтвердым материалом и он может разрушиться. В некоторых случаях необходимо

обеспечить задний угол а, а также переточку инструмента, и это вызывает необходимость уменьшить диаметр конуса DK (см. фиг. 2), Уменьшение значения D« до 0,8 d не

5 вызывает появления существенных изгиб- ных напряжений, а при дальнейшем уменьшении конуса такие напряжения возрастают и возникает необходимость в дополнительных конструктивных меропри0 ятиях для их устранения.

В случае многогранной режущей пластины основание конуса тоже не должно выступать за контуры пластины и поэтому его диаметр не должен превышать диаметра вписанной в многоугольник окружности.

5 Уменьшение его значения до величин, меньших 0,8 d, недопустимо из-за тех же причин, что и для круглых пластин.

Высота конуса не должна быть меньше среднего диаметра конуса (или что примерно равно диаметру вписанной

0 окружности d как одного из основных параметров) ло условию надежной и соосной установки этого конуса в отвесное конусное гнездо державки, т.е. IK 1,0 d. С другой стороны, увеличение высоты конуса свыше

5 1,4 d не вызывает сколько-нибудь ощутимый рост надежности соосности установки этого конуса, не при водит к практическому снижению контактных напряжений на поверхности контакта конусных поверхностей

0 режущей пластины и гнезда инструмента, а только приводит к увеличению габаритов.

Конструкция многогранных режущих пластин с конической подложкой 3 должна содержать еще и переходную зону. Наличие

5 этой зоны вызвано следующими причинами. Многогранные пластины имеют определенное удаление вершин и прилегающих к ним режущих кромок от вписанной окружности (вынос вершин) т. На этих участках пластин

0 образуются консоли. Под действием силы резания в рабочем слое 1 сверхтвердого материала возникают изгибные напряжения, которые плохо переносятся этим материалом, поэтому под этим слоем должен нахо5 диться слой металла с толщиной h, достаточной для устранения опасных изгиб- ных деформаций.

Этот слой металла плавно переходит из многогранной формы в круглую с диамет0 ром DK основания конуса. Переходная часть тоже повышает жесткость консольных участков и снижает изгибные напряжения в рабочем слое 1. Но увеличение высоты Н переходной части, с одной стороны, умень5 шает изгибные напряжения в рабочем слое 1, а с другой стороны, удаляет рабочий слой 1 от конусной поверхности, т.е. от места

крепления. Это приводит к уменьшению жесткости режущей пластины в направлении, перпендикулярном оси конуса и под воздействием силы резания в этом направлении может произойти отклонение режущей части пластины и снизиться точность обработки детали. При снижении Н до значений, меньших 0,8 т, происходит быстрое разрушение слоя сверхтвердого материала, а при увеличении Н сверх 1,2 m наблюдается волнистость обработанной поверхности.

Режущие пластины могут использоваться как в токарных резцах, так и в многолезвийных инструментах, например, в кассетных фрезах. Корпус инструмента должен содержать конусное отверстие, в которое в«одит режущая пластина. Конусное отверстие может быть сквозное или ступенчатое. Контакт с корпусом происходит по большой поверхности. Кроме того, конус с углом, равным или меньшим угла самоторможения, обеспечивает увеличение усилия зажима с увеличением сил резания. То есть усилие зажима автоматически повышается с увеличением сил резания без применения каких-либо дополнительных приспособлений. При этом силы трения, возникающие на боковой поверхности конуса, исключают возможность проворота пластины вокруг оси, а следовательно, обеспечивают фиксацию пластины от проворота. Это особенно важно для многогранных пластин, что позволяет устанавливать требуемые углы резания в плане. Данная конструкция позволяет легко изменить эти углы или повернуть пластину для использования друго- го участка режущей кромки. Для этого легким постукиванием по торцовой поверхности подложки извлекают режущую пластинку и вновь вставляют в гнездо в требуемом положении.

Применение конусной подложки повышает надежность крепления без применения каких-либо дополнительных устройств. Отсутствие прихватов, воздействующих на рабочий слой, повышает стойкость режущих пластин. Возможность устанавливать пластины в любом положении позволяет использовать все участки режущей кромки и организовать процесс резания с оптимальными углами резания.

Данная режущая пластина значительно

расширяет технологические возможности режущего инструмента путем исключения прижимных планок, прихватов, накладок и т.д. и обеспечивает получение режущего инструмента с открытой передней поверхностью,чтоспособствует

беспрепятственному сходу стружки. Это особенно важно при обработке пластичных цветных металлов, например алюминия, медных сплавов, когда у элементов крепления образуются застойные зоны металла или же его налипание. При открытой передней поверхности этот недостаток устраняется, эффективность механической обработки повышается за счет увеличения

режимов резания и повышения качества обрабатываемых деталей.

Формула изобретения

Двухслойная режущая пластина круг- лой или многогранной формы, состоящая из металлической подложки и рабочего слоя из сверхтвердого материала, отличающаяся тем, что, с целью расширения технологических возможностей и повышения стой- кости за счет исключения воздействия на рабочий слой механизма крепления, металлическая подложка выполнена в виде усеченного конуса, геометрические размеры которого находятся в следующих соотноше- ниях

DK°(0,8...1,0)d

K (1A..1,4)d

Н(ОД..1,2)т,

где d - диаметр вписанной окружности ре- жущей пластины,

m - максимальное удаление вершины режущей пластины от диаметра вписанной окружности,

Dy - диаметр основания усеченного ко- нуса,

IK - высота усеченного конуса.

Н - высота переходной части от основания усеченного конуса до рабочего слоя.

У 23

н фиг. 2

Ti/ г j

фиеЛ

Использование: металлообработка, расширение областей эффективного использования инструментов, оснащенных поликристаллическими сверхтвердыми материалами. Сущность изобретения: режущая двухслойная пластина круглой или многогранной форм состоит из слоя сверхтвердого материала и подложки, выполненной в виде усеченного конуса, угол которого меньше или равен углу самоторможения, и переходной части. 6 ил.

фиг, 5

фиг, 6