Результат интеллектуальной деятельности: РЕЖУЩАЯ СМЕННАЯ МНОГОГРАННАЯ ПЛАСТИНА ИЗ КЕРАМИКИ

Техническое решение относится к механической обработке металлов резанием, в частности касается конструкции режущей части инструмента и может быть использовано для нарезания винтовых поверхностей - резьб, червяков, шнеков и т.д.

В промышленности широко применяется двухсторонние сменные многогранные режущие пластины (СМП) с боковыми задними и переходными поверхностями, перпендикулярными верхним плоскостям, при пересечении которых образуются режущие кромки [ГОСТ 25003-81]. Данные пластины имеют нулевые задние углы по всему периметру режущих кромок.

Для получения необходимых при резании положительных значений задних углов по боковым режущим кромкам пластину в резце наклоняют в плоскости, проходящей через биссектрису угла профиля перпендикулярно верхней плоскости на угол α_рв, равный заднему углу при вершине режущей кромки инструмента и в два раза больший требуемого заднего угла по боковым режущим кромкам α_рб.

Для трехгранных пластин: (для метрических резьб 2φ=60°; ) рекомендуемое значение заднего угла по боковым режущим кромкам α_рб=6°, тогда угол при вершине режущей пластины д.б. α_рв≈12°, что для керамики слишком много, так как создается плечо главной составляющей силы резания относительно крайней точки опорной поверхности резца. Из-за этого плеча возникает изгибающий момент, равный произведению главной составляющей силы резания на величину плеча.

Значительное увеличение заднего угла резца на вершине режущей пластины приводит к его ослаблению, что в сочетании с максимальным давлением стружки при резании именно на этот участок обусловливает неблагоприятное нагружение режущих кромок инструмента и снижение надежности его работы. Наиболее сильно этот недостаток проявляется у инструментальных материалов с невысоким пределом прочности на изгиб, например, режущей керамики.

Известна режущая пластина, имеющая упрочняющую фаску с постоянным значением угла наклона к верхней поверхности и постоянную ширину по всему периметру режущих кромок [Кузин В.В. Инструменты с керамическими режущими пластинами. М.: Янус-К. 2006. 160 с.].

В качестве прототипа выбрана режущая пластина из керамики, разработанная в ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» [Пат. РФ №110015, МПК B23C 5/20, Бюл. №31, 2011], выполненная в виде многогранника, имеющая верхнюю, нижнюю и боковые поверхности, режущие кромки, образованные пересечением верхней и нижней поверхностей с боковыми поверхностями, а также с упрочняющими фасками на режущих кромках при том, что каждая из упрочняющих фасок выполнена в виде винтовой радиусной поверхности, и угол наклона упрочняющей фаски к передней поверхности вдоль режущей кромки составляет от 10 до 25°, а ширина фаски составляет 0,15-0,35 мм.

Недостатком прототипа является то, что, вследствие необходимости получения приемлемых при резании задних углов по боковым режущим кромкам, пластину-прототип в резце наклоняют в плоскости, проходящей через биссектрису угла профиля перпендикулярно верхней (нижней) плоскости на угол α_рв, равный заднему углу при вершине режущей пластины и в два раза больший требуемого заднего угла по боковым режущим кромкам. Для трехгранных пластин: (для метрических резьб 2φ=60°; ). Значительное увеличение заднего угла резца при вершине режущей пластины приводит к его ослаблению, что в сочетании с максимальным давлением стружки при резании именно на этот участок обусловливает неблагоприятное нагружение вершины инструмента и снижение надежности его работы. Наиболее сильно этот недостаток проявляется у инструментальных материалов с невысоким пределом прочности на изгиб, например, режущей керамики.

Техническим результатом решения является: повышение надежности работы режущего инструмента и увеличение его периода стойкости при сохранении основного преимущества двухсторонних пластин - возможности использования двух периметров режущих кромок за счет поворота пластин вокруг осей перпендикулярной и параллельной передней поверхности.

Поставленная задача достигается тем, что режущая сменная многогранная пластина из керамики для нарезания винтовых поверхностей, содержащая верхнюю, нижнюю и боковые задние поверхности и режущие кромки, образованные пересечением верхней и нижней поверхностей с боковыми задними поверхностями пластины, в которых боковые задние поверхности сопряжены между собой с формированием шести вершин режущей пластины и образованием боковых режущих кромок в виде переходной фасонной поверхности второго порядка с плавно изменяющимся углом наклона к верхней или нижней поверхности, причем в точках сопряжения боковых режущих кромок с боковыми задними поверхностями указанный угол наклона составляет 0°.

Таким образом, формируют все шесть вершин двухсторонней пластины.

Сущность предложенного технического решения поясняется чертежами, на которых на фиг. 1 изображена двухсторонняя СМП из керамики в виде равностороннего треугольника (с углами 60°) с высотой L и в который можно вписать окружность диаметром D. Толщина пластины S с нулевыми задними углами по всему периметру режущих кромок. На верхних (нижних) поверхностях выполнены передние углы γ_f на упрочняющих фасках с размером ƒ.

На фиг. 2 изображена предлагаемая многогранная СМП из керамики в изометрии, выполненная следующим образом: задняя поверхность 5 пластины, сопрягающая боковые задние поверхности 3, выполнена в виде фасонной поверхности с переменным углом наклона относительно верхней или нижней поверхности 1 и 2 соответственно.

При вершине режущей пластины пластины (авб) образуется статический отрицательный задний угол, максимальный по абсолютной величине значений при при вершине режущей пластины и изменяющийся от 0° в точках сопряжения с боковыми режущими кромками 4 (точки а и б) до максимального по абсолютной величине значения при вершине режущей пластины (точка в) α_пл.в, определяемого из технологических соображений (например, условия отсутствия «затирания» по задней поверхности или создания приемлемых с позиции теории резания рабочих задних углов).

Работа с режущей сменной многогранной пластиной из керамики осуществляется аналогично обыкновенной СМП: в гнездо резца, установленного на станке, устанавливают и закрепляют СМП. После чего осуществляют обработку заготовки.

Предложенное техническое решение позволяет повысить надежность работы режущего инструмента и увеличить период его стойкости, увеличить подачи врезания на проходах и, как следствие, сократить число проходов при нарезании винтовых поверхностей, а следовательно, время и стоимость обработки. Сохранить основное преимущество двухсторонних пластин - возможность использования двух периметров режущих кромок за счет поворота пластин вокруг осей перпендикулярной и параллельной передней поверхности.

Режущая сменная многогранная пластина из керамики для нарезания винтовых поверхностей, содержащая верхнюю, нижнюю и боковые задние поверхности и режущие кромки, образованные пересечением верхней и нижней поверхностей с боковыми задними поверхностями пластины, отличающаяся тем, что боковые задние поверхности сопряжены между собой с формированием шести вершин режущей пластины и образованием боковых режущих кромок в виде переходной фасонной поверхности второго порядка с плавно изменяющимся углом наклона к верхней поверхности, причем в точках сопряжения боковых режущих кромок с боковыми задними поверхностями указанный угол наклона составляет 0˚.