Режущий инструмент с износостойким покрытием Советский патент 1993 года по МПК B23B51/00 

Изобретение относится к инструментальному производству, а более конкретно к спиральным сверлам с износостойким покрытием.

Наиболее близким к предлагаемому ре- шению по технической сущности и достигаемому результату является режущий инструмент с износостойким покрытием, например, сверло, у которого вдоль каждой из его направляющих ленточек на одинако- вом расстоянии от вершины и одинаковым шагом S выполнены канавки с V-образным профилем глубиной h (0,06-0,08)0 sin p, где D - диаметр сверла; у - угол в плане сверла, при этом одна из сторон профиля каждой канавки, наиболее удаленная от вершины сверла, образует с его осью угол р р - (2-5.

Спиральные сверла с износостойким покрытием, например из TIN, по сравнению со сверлами без покрытия имеют многократно увеличенный срок службы (при одинаковых режимах резания). Это позволяет использовать такие жесткие режимы резания, которые привели бы к полному терми- ческому износу инструмента без покрытия. В этом и заключается преимущество режущего инструмента с.покрытием из TIN. Однако при использовании инструмента с V-образными канавками при жестких режи- мах резания сверло разрушается еще до первой переточки, причем трещина инициируется, как правило, из острого надреза (V-образной канавки), удалённой от вершины сверла, т.е. из III-IV канавки. Это проис- ходит из-за накопления усталостных повреждений в зоне вершины V-образной канавки. Поэтому описанная конструкция режущего инструмента является недостаточно долговечной.

Цель изобретения - повышение долговечности (увеличение ресурса) инструмента за счет уменьшения вероятности инициирования трещины из вершины V-образной ка

навки на ленточках сверла.

Поставленная цель достигается тем, что в режущем инструменте с износостойким покрытием в вершинах V-образных канавок выполнены локальные зоны рекристаллизации материала инструмента.50

Локальные зоны рекристаллизации могут быть выполнены путем нагрева указанных зон токами высокой частоты (ТВЧ) на 20-30°С выше Асз и последующего охлаж- . дения инструмента на спокойном воздухе, 55 В результате такой операции в локальных зонах, благодаря конструкции индуктора, изменяется структура исходного материала - он становится более пластичным. Поэтому

5 Ю 15.

0 5 0 5 0

5

0

5

инициировать трещину из такой зоны сложно - надо существенно увеличить уровень изгибающих или скручивающих напряжений. Образовавшиеся при такой обработке пластичные зоны позволяют, кроме того, повысить прочность инструмента за счет релаксации в них ударных нагрузок, воздействующих на сверло (на его твердые зоны).

Конструкция индуктора для осуществления такой операции представляет собой отрезок медной трубки с заваренным концом, имеющим форму остро заточенного карандаша. В процессе работы через трубку прокачивают хладагент- воду (второй конец трубки разделен на две части, которые подключены к генератору ТВЧ мощностью 10 кВА, изготовленного Ленинградским заводом высокочастотных установок).

В случае возникновения быстрой трещины в одной из твердых зон инструмента ее проникновение в пластичную зону сопровождается изменением направления движения трещины и ее замедления или даже остановки.

В предлагаемом решении зоны рекристаллизации обеспечивают в них повышение пластичности, снижение вероятности возникновения быстрых трещин, возможность релаксации напряжений, возникающих вне указанных зон (возможность некоторого демпфирования ударных нагрузок, воздействующих на инструмент),

Оптимальная глубина прогрева С для таких зон составляет величину, определяемую формулой С (0,03-0,06)0, где D - диаметр сверла (в пределах 6,0-32,0 мм). При этом зона рекристаллизации не имеет четко выраженной границы и плавно переходит в материал основы.

На чертеже изображено сечение инструмента вдоль ленточек сверла, где 1 - V-об- разная канавка, 2 - зона рекристаллизации.

Предварительно, до работы сверла, выполняют зоны рекристаллизации 2. Для этого хвостовик инструмента изолируют и закрепляют в патроне токарного станка. Индуктор закрепляют и изолируют на резцедержателе. Конец индуктора в виде остро заточенного карандаша вводят в V-образ- ную канавку 1, на оба вторых конца подают напряжение от генератора ТВЧ. Оптимальная величина зазора между концом индуктора и вершиной V-образной канавки 1 составляет 1,5-2,0 мм. Режимы нагрева (частоту ТВЧ, подводимую мощность, время нагрева) задают в соответствии с известными рекомендациями. Затем указанные режимы уточняют на одном - двух сверлах, которые после обработки подвергают испытаниям в жестких режимах резания. Выполнение зон рекристаллизации 2 осуществляют, поворачивая патрон токарного станка с закрепленным хвостовиком сверла и введенным в V-образную канавку 1 концом индуктора. При этом поперечную подачу суппорта выполняют один раз (для первой канавки), задавая оптимальную величину зазора между концом индуктора и вершиной канавки 1, а далее - совмещают две операции вращения шпинделя токарного станка и продольной подачи суппорта. Через индуктор непрерывно прокачивают хладагент- воду. В процессе сверления наличие износостойкого покрытия улучшает условия скольжения сверла, в результате чего снижаются усилия резания и термическая нагрузка на режущую кромку. Наличие V-образной канавки 1, кроме основной задачи - сохранение покрытия на наиболее изнашиваемом участке сверла при его переточках, позволяет повысить стабильность работы инструмента за счет дополнительного воздействия на стружку. Наличие зон рекристаллизации 2 предотвращает поломку главной режущей кромки особенно при большой глубине сверления, что позволяет увеличить скорость подачи сверла.

По сравнению с прототипом предлагаемая конструкция инструмента позволяет повысить, (увеличить) его стойкость за счет уменьшения вероятности возникновения и

развития хрупкой трещины из вершины У/образной канавки 1, т.е. повышения устало- стной прочности.

Использование: в инструментальном, производстве. Сущность изобретения: вдоль ленточек сверла выполнены V-об- разные канавки. Зоны 2, прилежащие к вершинам последних, подвергают рекристаллизации. 1 ил.

Формула изобретения

Режущий инструмент с износостойким покрытием, вдоль каждой из направляющих ленточек которого на одинаковом расстоянии от вершины и одинаковым шагом выполнены канавки с V-образным профилем глубиной h - (0,,08)D sin р, где D - диаметр сверла, р - угол в плане сверла, при

этом одна из сторон профиля каждой канавки, наиболее удаленная от вершины сверла, образует с его осью угол р- (2-5)°, о т- л и чающийся тем, что, с целью повышения стойкости инструмента за счет устранения возможности образования трещин из вершин V-образных канавок, прилежащие к вершинам последних зоны материала подвергают рекристаллизации.