RU2715923C1 - Vibratory cutter for processing railway wheel pairs and cutting plate - Google Patents
Vibratory cutter for processing railway wheel pairs and cutting plate Download PDFInfo
- Publication number
- RU2715923C1 RU2715923C1 RU2018135390A RU2018135390A RU2715923C1 RU 2715923 C1 RU2715923 C1 RU 2715923C1 RU 2018135390 A RU2018135390 A RU 2018135390A RU 2018135390 A RU2018135390 A RU 2018135390A RU 2715923 C1 RU2715923 C1 RU 2715923C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- groove
- cutter
- front surface
- cutting
- movable part
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Milling Processes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано в качестве вибрационного резца для обработки колесных пар подвижного состава железнодорожного транспорта и режущих пластин, которые могут быть использованы в таких резцах. Заявляемые устройства также могут быть использованы как общемашиностроительные.The invention relates to metalworking and can be used as a vibration cutter for processing wheel pairs of rolling stock of railway transport and cutting inserts that can be used in such cutters. The inventive device can also be used as General engineering.
Механическая обработка колесных пар является наиболее сложной и ответственной операцией. Обточка железнодорожных колёс является тяжёлым точением, т.к. колёса во время эксплуатации при торможении и блокировке приобретают локальные труднообрабатываемые поверхностные дефекты термомеханического происхождения (ползуны, навары, выщербины и др.). Чтобы избежать во время точения больших ударных нагрузок стараются сразу за один проход под корень срезать все эти труднообрабатываемые поверхностные дефекты, поэтому глубина съёма стружки доходит до 12 мм.Machining wheelsets is the most complex and critical operation. Turning railway wheels is difficult turning, as wheels during operation during braking and blocking acquire local hard-to-work surface defects of thermomechanical origin (sliders, navars, dents, etc.). In order to avoid large impact loads during turning, they try to immediately cut all these hard-to-work surface defects in one pass under the root, so the chip removal depth reaches 12 mm.
Известен резец для вибрационного резания по обработке колесных пар подвижного состава железнодорожного транспорта содержащий выполненную с верхним и нижним металлическими слоями державку, в которой расположена режущая пластина, узел ее крепления, укосину, установленную в пазах, выполненных на внутренних поверхностях верхнего и нижнего металлических слоев державки, композиционный материал, размещенный в полости между укосиной, верхним и нижним металлическими слоями державки, в полости у головки резца размещен термостойкий композиционный материал, укосина выполнена в виде соединенных между собой ромбов с каналами в стенках, которые заполнены виброгасящим композиционным материалом, полость внутри ромбов заполнена композиционным материалом, а один из ромбов имеет заливное отверстие с крышкой, державка имеет пазы треугольного сечения, размещенные на вертикальных гранях державки в одной плоскости поперечного сечения, а на горизонтальных гранях пазы имеют сечение в виде усеченного конуса, клинья, упруго-деформируемые и зафиксированные в пазах зажимами, размещенными в рамке, охватывающей контур державки и имеющей установочные упоры треугольного сечения, вершины которых размещены на горизонтальных гранях державки в разных плоскостях поперечного сечения, причем в пазах на горизонтальных гранях установлены пружины, один конец которых упирается в вершину усеченного конуса, а другой - в клин (RU 98961, B23B 27/00).A known cutter for vibration cutting on the processing of wheelsets of rolling stock of railway vehicles containing a holder made with upper and lower metal layers, in which there is a cutting plate, its attachment unit, a jib mounted in grooves made on the inner surfaces of the upper and lower metal layers of the holder, composite material placed in the cavity between the jib, upper and lower metal layers of the holder, a heat-resistant composition is placed in the cavity at the head of the cutter This material, the jib is made in the form of rhombuses interconnected with channels in the walls, which are filled with vibration-absorbing composite material, the cavity inside the rhombuses is filled with composite material, and one of the rhombuses has a filler hole with a cover, the holder has triangular cross-sections located on the vertical faces of the holder in one plane of the cross section, and on horizontal faces, the grooves have a section in the form of a truncated cone, wedges that are elastically deformable and fixed in the grooves with clamps placed in a frame covering the contour of the holder and having mounting stops of triangular section, the vertices of which are placed on the horizontal faces of the holder in different planes of the cross section, with springs installed in the grooves on the horizontal faces, one end of which abuts against the top of the truncated cone, and the other into the wedge (RU 98961, B23B 27/00).
Согласно описанию, данный аналог обеспечивает вибрационное резание повышенной точности обработки посредством снижения сил резания с поддержанием амплитуды и частоты колебаний во всех направлениях. According to the description, this analogue provides vibration cutting with increased machining accuracy by reducing cutting forces while maintaining the amplitude and frequency of oscillations in all directions.
К недостаткам данного резца можно отнести низкую стойкость, связанную с использованием слабого звена – пружин при наличии мощной системы демпфирования, а также высокий риск смещения вершины относительно оптимального положения, что может привести к снижению качества обработки. The disadvantages of this cutter include the low resistance associated with the use of a weak link - springs in the presence of a powerful damping system, as well as a high risk of vertex displacement relative to the optimal position, which can lead to a decrease in processing quality.
В качестве прототипа заявляемого вибрационного резца для обработки колесных пар подвижного состава железнодорожного транспорта выбрана конструкция резца по патенту RU 2541331, B23B 1/00, B23B 27/00.As a prototype of the inventive vibration cutter for processing wheelsets of rolling stock of railway transport, the design of the cutter according to patent RU 2541331,
Вибрационный резец-прототип содержит корпус с крышкой и подвижную часть с режущей пластиной, комплект упругих элементов, связывающих подвижную часть резца с корпусом и крышкой с образованием колебательного контура, и элементы качения, при этом упругие элементы размещены между подвижной частью резца и корпусом со стороны, противоположной направлению резания. The prototype vibrating cutter comprises a housing with a cover and a movable part with a cutting plate, a set of elastic elements connecting the movable part of the cutter with the housing and the cover to form an oscillating circuit, and rolling elements, while the elastic elements are placed between the movable part of the cutter and the housing from the side, opposite to the cutting direction.
Для достижения технического результата, заключающегося в повышении точности и производительности обработки, а также повышении стойкости инструмента за счет исключения его нагрева, элементы качения выполнены в виде двух опорных роликов, установленных в контакте с подвижной частью резца и размещенных между подвижной частью резца и корпусом с крышкой.To achieve a technical result, which consists in increasing the accuracy and productivity of processing, as well as increasing the tool life due to the exclusion of its heating, the rolling elements are made in the form of two support rollers installed in contact with the moving part of the cutter and placed between the moving part of the cutter and the housing with a cover .
За счет использования точечного (линейного) контакта между резцом и обрабатываемой деталью обеспечивается исключение их нагрева. Through the use of point (linear) contact between the cutter and the workpiece, their heating is eliminated.
Использование трения качения позволяет обеспечить постоянный контакт между подвижной частью резца и неподвижной частью по линии, что значительно снижает потери на трение. В результате этого, а также благодаря использованию упругих элементов из полиуретана, удалось максимально повысить частоту колебательного движения (более 45 Гц) и быстродействие. При этом между режущей пластиной и плоскостью резания возникает череда (последовательность) импульсных ударов, вызывающих образование микротрещин и опережающей трещины. Образующаяся стружка мгновенно отламывается и отлетает в сторону подачи. Контакт между передней поверхностью резца и стружкой практически отсутствует, поэтому стружка не нагревается и остается совершенно холодной стружка не передаёт свое тепло резцу.The use of rolling friction allows constant contact between the moving part of the cutter and the fixed part along the line, which significantly reduces friction losses. As a result of this, and also due to the use of elastic elements made of polyurethane, it was possible to maximize the frequency of oscillatory motion (more than 45 Hz) and speed. In this case, between the cutting insert and the cutting plane there is a series (sequence) of impulse impacts, causing the formation of microcracks and advancing cracks. The resulting chips instantly breaks off and flies off to the feed side. There is practically no contact between the front surface of the cutter and the chips, so the chips do not heat up and remains completely cold, the chips do not transfer their heat to the cutter.
Использование в вибрационном резце опорных роликов, примыкающих к плоскости подвижной части резца и воспринимающих реакцию сопротивления силам резания, позволяет за счет снижения трения облегчить возвратно-поворотное (колебательное) движение подвижной части резца.The use of support rollers adjacent to the plane of the moving part of the cutter and perceiving the reaction of resistance to the cutting forces in the vibratory cutter makes it possible to facilitate the reciprocating (oscillatory) movement of the moving part of the cutter by reducing friction.
За счет размещения элементов качения - роликов между подвижной и неподвижной частями резца также позволяет снизить трение и повысить быстродействие.Due to the placement of rolling elements - rollers between the movable and fixed parts of the cutter, it also allows to reduce friction and increase speed.
Оптимальным является размещение роликов с двух сторон подвижной части резца, но можно размещать эти элементы только с одной из сторон.It is optimal to place the rollers on both sides of the moving part of the cutter, but you can place these elements on only one of the sides.
К недостаткам данного резца при его использовании для обработки колесных пар можно отнести то, что для обработки поверхности катания и торцевой поверхности реборды требуется последовательное использование двух разных резцов, что увеличивает трудоемкость обработки. The disadvantages of this tool when it is used for processing wheelsets include the fact that for the treatment of the skating surface and the end surface of the flange requires the consistent use of two different cutters, which increases the complexity of processing.
Изготовление режущих пластин, которые можно использовать при обработке колесных пар, также связано с определенными проблемами. Как показывает статистика, пластины выходят из строя из-за перегрева рабочей поверхности. Перегрев связан не только с повышенными температурами в зоне резания, но и с нагревом пластины при контакте со стружкой. Имеющиеся конструкции пластин не обеспечивают измельчение стружки при минимальном контакте с резцом.The manufacture of inserts that can be used in machining wheelsets is also associated with certain problems. According to statistics, the plates fail due to overheating of the working surface. Overheating is associated not only with elevated temperatures in the cutting zone, but also with the heating of the plate in contact with the chips. Existing plate designs do not allow chip shredding with minimal contact with the cutter.
Существуют различные конструкции сменных режущих пластин, содержащих выступы и лунки, всевозможные орнаменты, сферической и каплевидной формы, участки с переменными параметрами для направления движения сходящей стружки, стружкозавивания и стружкодробления (см. например, RU168843, RU2108894, RU2422250, RU2364475 и др., а также http://mirprom.ru/public/tendencii-razvitiya-tverdosplavnogo-instrumenta.html).There are various designs of interchangeable cutting inserts containing protrusions and holes, all kinds of ornaments, spherical and teardrop-shaped, sections with variable parameters for the direction of movement of descending chips, chip cutting and chip cutting (see, for example, RU168843, RU2108894, RU2422250, RU2364475, etc., a also http://mirprom.ru/public/tendencii-razvitiya-tverdosplavnogo-instrumenta.html).
Все эти выпуклые элементы, являются препятствиями на пути движения сходящей стружки, образующейся во время тяжёлого точения железнодорожных колёс, когда глубина съёма стружки доходит до 12 мм, из за чего возникают большие усилия резания и повышенная температура.All these convex elements are obstacles to the movement of descending chips generated during heavy turning of railway wheels, when the depth of chip removal reaches 12 mm, which causes large cutting forces and high temperature.
Также существуют локальные труднообрабатываемые поверхностные дефекты термомеханического происхождения (ползуны, навары, выщербины и др.) на обрабатываемой цилиндрической поверхности колёс (поверхности катания), которые вызывают большие ударные усилия до нескольких тонн.There are also local hard-to-work surface defects of thermomechanical origin (sliders, navar, chinks, etc.) on the machined cylindrical surface of the wheels (rolling surface), which cause large impact forces up to several tons.
Как известно (http://www.i-mash.ru/materials/technology/65342-mekhanicheskie-nagruzki-i-geometrii-rezanija.html) существует четыре основных вида нагрузок, которым подвергается режущий инструмент: механические, температурные, химические и трибологические. As you know (http://www.i-mash.ru/materials/technology/65342-mekhanicheskie-nagruzki-i-geometrii-rezanija.html) there are four main types of loads that a cutting tool is subjected to: mechanical, temperature, chemical and tribological.
При прерывистом резании (ползуны, навары, выщербины) возникают ударные нагрузки, в результате которых инструмент выкрашивается или ломается. With intermittent cutting (sliders, navar, chinks), shock loads occur, as a result of which the tool crashes or breaks.
Тепло, выделяемое при деформации материала заготовки, является причиной температурных нагрузок. Под воздействием температуры 800-900 °C инструмент может деформироваться и затупиться. The heat generated by the deformation of the workpiece material is the cause of temperature loads. Under the influence of temperature 800-900 ° C, the instrument may become deformed and become dull.
Совместное воздействие температурных и механических нагрузок также провоцирует химические реакции между материалом режущего инструмента и материалом заготовки, становясь причиной таких видов износа, как диффузия или лункообразование.The combined effect of temperature and mechanical loads also provokes chemical reactions between the material of the cutting tool and the workpiece material, causing such types of wear as diffusion or dimple formation.
При трении инструмента и заготовки возникают трибологические нагрузки, которые приводят к абразивному износу и эрозии. During friction of the tool and the workpiece, tribological loads arise, which lead to abrasion and erosion.
Поэтому, в силу вышеперечисленных факторов, все эти выступы различной формы и параметров для стружкозавивания и стружкодробления, являясь препятствиями на пути движения стружки, подвергаются интенсивному абразивному износу и вносят дополнительный вклад в повышение температуры режущей пластины, что уменьшает её стойкость и долговечность.Therefore, due to the above factors, all these protrusions of various shapes and parameters for chip cutting and chip breaking, being obstacles to the movement of chips, are subjected to intensive abrasive wear and make an additional contribution to increasing the temperature of the cutting insert, which reduces its resistance and durability.
Широко использующиеся сменные режущие пластины LNMX (С.В. Михайлов, Н.Ю. Ковеленов, С.В. Болотских. Повышение эффективности контурного точения железнодорожных колесных пар новыми пластинами LNMX. Известия Самарского научного центра Российской академии наук, том 15, №4(2), 2013) также не обеспечивают требуемого срока службы и качества обработки.Widely used LNMX interchangeable cutting inserts (S.V. Mikhailov, N.Yu. Kovelenov, S.V. Bolotskikh. Improving the efficiency of contour turning of railway wheelsets with new LNMX inserts. Bulletin of the Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences,
В качестве прототипа для заявляемой конструкции сменной режущей пластины выбрана сменная режущая пластина по патенту RU2554840.As a prototype for the claimed design of a replaceable cutting insert, a replaceable cutting insert according to patent RU2554840 is selected.
В данном прототипе сменная режущая пластина с установочным отверстием и выпуклой криволинейной передней поверхностью, описанной параболой, выполнена с канавкой для схода стружки, расположенной на передней поверхности по периметру вдоль режущих кромок и имеющей донную часть, с радиусом r, сопряженным с одной стороны радиусом R с режущей кромкой, а с другой стороны с упомянутой выпуклой криволинейной передней поверхностью, вписанной в габариты пластины между канавкой и плоскостью, выполненной около установочного отверстия, и математически описываемой зависимостью у=√х, причем ось «у» расположена под углом относительно оси упомянутого установочного отверстия.In this prototype, a replaceable cutting insert with a mounting hole and a convex curved front surface described by a parabola is made with a chip exit groove located on the front surface along the perimeter along the cutting edges and having a bottom part with a radius r conjugated on one side by a radius R s cutting edge, and on the other hand with the aforementioned convex curved front surface inscribed in the dimensions of the plate between the groove and the plane made near the mounting hole, and mathematically and describes the dependence y = √h, wherein the axis "y" is at an angle relative to the axis of said insertion hole.
На режущей пластине выполнены ребра жесткости по границам пересечения параболических выпуклых криволинейных поверхностей у=√х.Rigidity ribs are made on the cutting insert at the intersection boundaries of the parabolic convex curved surfaces y = √ x.
Поскольку в прототипе донная часть канавки расположена близко к режущей кромке, от которой её отделяет небольшой участок плоской поверхности и радиус R, то при обточке железнодорожного колеса сходящая стружка будет всей своей толщиной наползать одновременно на несколько участков - на плоский участок, на радиус R, на донную часть канавки и на начало её восходящего параболического участка. При этом стружка часть своей теплоты полученной в районе режущей кромки будет передавать режущей пластине по всей поверхности в зоне их контакта, определяемой шириной и толщиной стружки. Этот дополнительный подогрев стружкой режущей пластины на удалении от режущей кромки отрицательно скажется на её стойкости и соответственно долговечности.Since in the prototype the bottom of the groove is located close to the cutting edge, from which a small section of the flat surface and radius R separate it, when turning the railway wheel, the falling chips will crawl with all their thickness simultaneously into several sections - onto a flat section, onto radius R, onto the bottom of the groove and the beginning of its ascending parabolic section. At the same time, the shavings will transfer part of their heat received in the region of the cutting edge to the cutting plate over the entire surface in the zone of their contact, determined by the width and thickness of the shavings. This additional heating by the chips of the cutting insert at a distance from the cutting edge will adversely affect its resistance and, accordingly, durability.
Кроме этого, сходящая стружка при средних подачах (мм/об), контактируя с восходящим параболическим участком канавки, резко изменяет своё направление схода, начинает скользить вдоль него, вызывая при этом дополнительные касательные напряжения на этом участке, что также увеличивает износ пластины и её долговечность. Также, резкое изменение направления схода стружки повышает вероятность её попадания на обрабатываемую поверхность колеса, что крайне нежелательно. In addition, the descending chip at medium feeds (mm / rev), in contact with the ascending parabolic section of the groove, sharply changes its direction of descent, begins to slide along it, causing additional tangential stresses in this section, which also increases the wear of the plate and its durability . Also, a sharp change in the direction of chip flow increases the likelihood of it falling onto the machined surface of the wheel, which is extremely undesirable.
Таким образом, при обточке железнодорожных колёс, канавка для схода стружки в прототипе из за близкого расположения её донной части к режущей кромке и большой толщины стружки не может должным образом исполнять своё предназначение - стружка не скользит вдоль начального участка канавки радиуса R, имеет контакт с этим участком не по линии, а по всей поверхности, не может плавно изменить направление своего движения, последовательно проходя все участки канавки для схода стружки, что приводит к нежелательным дополнительным температурным и механическим воздействиям стружки на режущую пластину. Thus, when turning the railway wheels, the groove for chip evacuation in the prototype due to the close proximity of its bottom to the cutting edge and the large thickness of the chip cannot properly fulfill its purpose - the chip does not slip along the initial section of the groove of radius R, has contact with this section not along the line, but over the entire surface, cannot smoothly change the direction of its movement, sequentially passing all sections of the groove for chip flow, which leads to undesirable additional temperature and fur the impact of the chip on the insert.
Задачей настоящего комплексного изобретения является устранение указанных недостатков, а именно, обеспечение возможности обработки железнодорожных колес одним резцом с одновременным качественным дроблением стружки, а также обеспечение минимального теплообмена между сходящей стружкой и передней поверхностью сменных режущих и специальных пластин для тяжелого точения, и как следствие этого повышения их стойкости и долговечности.The objective of the present complex invention is to eliminate these drawbacks, namely, providing the possibility of processing railway wheels with one cutter with simultaneous high-quality crushing of the chips, as well as ensuring minimal heat exchange between the falling chips and the front surface of interchangeable cutting and special inserts for heavy turning, and as a result of this increase their durability and durability.
Указанная задача решается за счет того, что в резце для вибрационного резания для обработки железнодорожных колесных пар, содержащем корпус с крышкой и подвижную часть с режущей пластиной, комплект упругих элементов, связывающих подвижную часть резца с корпусом и крышкой с образованием колебательного контура, и пару опорных элементов, размещенных в передней части вдоль направления подачи, при этом упругие элементы размещены между подвижной частью резца и корпусом со стороны, противоположной направлению резания, согласно изобретению, в корпусе выполнено два гнезда, в каждом из которых размещена отдельная подвижная часть с режущей пластиной, одна из которых предназначена для продольного перемещения с продольными колебаниями, а вторая – для поперечного перемещения с поперечными колебаниями, при этом каждая подвижная часть резца снабжена дополнительными опорными элементами, размещенными в ее нижней части. This problem is solved due to the fact that in the cutter for vibration cutting for processing railway wheelsets containing a housing with a cover and a movable part with a cutting plate, a set of elastic elements connecting the movable part of the cutter with the housing and the cover with the formation of an oscillating circuit, and a pair of supporting elements located in front along the feed direction, while the elastic elements are placed between the movable part of the cutter and the housing from the side opposite to the cutting direction, according to the invention, in the housing has two slots, each of which has a separate movable part with a cutting insert, one of which is intended for longitudinal movement with longitudinal vibrations, and the second for transverse movement with transverse vibrations, while each movable part of the cutter is equipped with additional supporting elements placed in its lower part.
Опорные элементы, например, выполнены в виде роликов с цапфами. Supporting elements, for example, are made in the form of rollers with pins.
В режущей пластине с установочным отверстием, выпуклой криволинейной передней поверхностью, канавкой для схода стружки, расположенной на передней поверхности по периметру вдоль режущих кромок, с донной частью, сопряженной с одной стороны с упомянутой выпуклой криволинейной передней поверхностью, вписанной в габариты пластины между канавкой и плоскостью, выполненной около установочного отверстия, согласно изобретению, донная часть с другой стороны также сопряжена с выпуклой криволинейной передней поверхностью, вписанной в габариты пластины между дном канавки и плоскостью, выполненной около установочного отверстия, а обе выпуклые передние поверхности, донная часть и режущая кромка математически описываются многочленами степени n, причем оси «у» выпуклых поверхностей канавки могут быть расположены под углом относительно оси упомянутого установочного отверстия.In a cutting insert with a mounting hole, a convex curved front surface, a chip exit groove located on the front surface along the perimeter along the cutting edges, with a bottom part mating on one side with said convex curved front surface inscribed in the dimensions of the plate between the groove and the plane made near the mounting hole, according to the invention, the bottom part on the other hand is also associated with a convex curved front surface inscribed in the dimensions plates between the bottom of the groove and the plane made near the mounting hole, and both convex front surfaces, the bottom and the cutting edge are mathematically described by polynomials of degree n, and the axis “y” of the convex surfaces of the groove can be angled relative to the axis of the said mounting hole.
В режущей пластине высота режущих кромок может быть выполнена равной толщине пластины.In the insert, the height of the cutting edges can be made equal to the thickness of the insert.
В сменной режущей пластине выпуклые криволинейные поверхности, сопряженные с донной частью канавки описываются, например, математической зависимостью y=√x и являются балками равнопрочного сопротивления.In a replaceable cutting insert, convex curved surfaces mated to the bottom of the groove are described, for example, by the mathematical dependence y = √x and are beams of equal strength.
Дно канавки сопряжено с двумя кривыми степени "n", которые могут быть выполнены как одинаковыми, и расположенными симметрично относительно плоскости симметрии дна канавки, так и с разными значениями "n" и различной длины.The bottom of the groove is associated with two curves of degree "n", which can be made identical, and located symmetrically relative to the plane of symmetry of the bottom of the groove, and with different values of "n" and different lengths.
Донная часть канавки может быть выполнена радиусной или эллиптической.The bottom of the groove can be made radial or elliptical.
Режущая кромка притуплена по кривой степени "n", например, радиусом, и сопряжена с канавкой пластины.The cutting edge is blunted along a curve of degree "n", for example, a radius, and is mated with the groove of the insert.
Поставленная задача решается за счет того, что по сравнению с прототипом в канавке для схода стружки нисходящая криволинейная поверхность радиуса R заменена ещё одной криволинейной выпуклой поверхностью математически описываемой многочленом степени "n", например, параболой. The problem is solved due to the fact that, in comparison with the prototype in the groove for chip evacuation, the downward curved surface of radius R is replaced by another curved convex surface of the mathematically described polynomial of degree "n", for example, a parabola.
Теперь в канавке её дно сопряжено не с одной, а с двумя кривыми степени "n", которые могут быть выполнены как одинаковыми, и расположенными симметрично относительно плоскости симметрии дна канавки, так и с разными значениями "n" и различной длины. Now, in the groove, its bottom is conjugated not with one, but with two curves of degree “n”, which can be made identical, and located symmetrically with respect to the plane of symmetry of the bottom of the groove, and with different values of “n” and different lengths.
Сама донная часть канавки может быть выполнена, например, как радиусной, так и эллиптической для уменьшения концентрации напряжений в местах сопряжения дна канавки с кривыми степени "n", когда пластина используется для тяжелого точения и возможны большие ударные нагрузки.The bottom part of the groove itself can be made, for example, both radial and elliptical to reduce the stress concentration at the junctions of the bottom of the groove with curves of degree "n", when the plate is used for heavy turning and large impact loads are possible.
Режущая кромка в условиях тяжелого точения для повышения стойкости и долговечности режущей части пластины, когда на ней возникают постоянные большие усилия резания и большие переменные ударные нагрузки, притуплена не по общемашиностроительным нормам, а также кривой степени "n", например, радиусом и сопряжена с канавкой пластины.The cutting edge in conditions of heavy turning to increase the resistance and durability of the cutting part of the insert, when constant cutting forces and large variable impact loads occur on it, is dulled not according to general engineering standards, but also a degree curve "n", for example, radius and mated with a groove plates.
Длина нисходящего участка канавки, сопряженного с режущей кромкой и дном, по величине больше толщины стружки. Это позволяет отдалить дно канавки от режущей кромки, стружка последовательно проходит все участки канавки (нисходящий - дно - восходящий), что обеспечивает механический контакт сходящей стружки с выпуклыми поверхностями канавки не по площади, а по линии. Такой контакт нагретой стружки с передней поверхностью пластины обеспечивает минимальное тепловое воздействие стружки на пластину, что повышает её стойкость и долговечность.The length of the descending section of the grooves mating with the cutting edge and the bottom is larger than the chip thickness. This allows you to move the bottom of the groove from the cutting edge, the chip passes successively all sections of the groove (descending - bottom - ascending), which provides mechanical contact of the falling chips with the convex surfaces of the groove not along the area, but along the line. Such contact of the heated chips with the front surface of the plate provides minimal thermal effect of the chips on the plate, which increases its resistance and durability.
Для оптимизации конструкции пластины выпуклые поверхности канавки могут быть выполнены параболическими. Это с одной стороны обеспечит равенство напряжений во всех сечениях каждой параболической части канавки, а с другой стороны уменьшит расход дорогостоящего твёрдосплавного материала, из которого будет изготавливаться пластина, что очень важно в условиях крупносерийного и массового производства режущих пластин. To optimize the design of the plate, the convex surface of the groove can be made parabolic. On the one hand, this will ensure equal stresses in all sections of each parabolic part of the groove, and on the other hand, it will reduce the consumption of expensive carbide material from which the plate will be made, which is very important in conditions of large-scale and mass production of cutting inserts.
Таким образом, заявляемое комплексное изобретение обеспечивает достижение следующего технического результата:Thus, the claimed complex invention ensures the achievement of the following technical result:
- возможность обработки поверхности катания и торцевой поверхности реборды железнодорожного колеса одним резцом с одновременным качественным дроблением стружки;- the ability to process the rolling surface and the end surface of the flanges of the railway wheel with one cutter with simultaneous high-quality crushing of chips;
- повышения стойкости и долговечности режущих пластин при тяжелом точении за счет обеспечения минимального теплообмена между сходящей стружкой и передней поверхностью пластины.- increase the resistance and durability of the cutting inserts during heavy turning by ensuring minimal heat exchange between the outgoing chips and the front surface of the insert.
Проведенные патентные исследования показали соответствие заявляемых технических решений условиям патентоспособности изобретений, оба технических решения являются новыми, имеют изобретательский уровень.Conducted patent studies have shown the conformity of the claimed technical solutions to the conditions of patentability of inventions, both technical solutions are new, have an inventive step.
Заявляемые изобретения являются промышленно применимыми.The claimed inventions are industrially applicable.
Сущность заявляемых технических решений поясняются чертежами, где представлены:The essence of the claimed technical solutions are illustrated by drawings, which show:
фиг. 1 – схематичное изображение заявляемого резца для вибрационного резания взаимно перпендикулярных поверхностей железнодорожного колеса;FIG. 1 is a schematic representation of the inventive cutter for vibration cutting mutually perpendicular surfaces of a railway wheel;
фиг. 2 – проходная режущая пластина для тяжелого точения поверхности катания железнодорожного колеса (вид сверху, сечение А-А, аналогичный вид сверху с позициями и увеличенное изображение канавки Б);FIG. 2 - a straight cutting insert for heavy turning of the rolling surface of a railway wheel (top view, section AA, similar top view with positions and enlarged image of groove B);
фиг. 3 – проходная режущая пластина для тяжелого точения поверхности катания железнодорожного колеса в изометрии;FIG. 3 - pass-through insert for heavy turning of the rolling surface of a railway wheel in isometry;
фиг. 4 – режущая пластина для торцевания гребня железнодорожного колеса (вид сверху, сечение А-А, аналогичный вид сверху с позициями и увеличенное изображение канавки Б);FIG. 4 - a cutting insert for trimming the crest of a railway wheel (top view, section AA, a similar top view with positions and an enlarged image of groove B);
фиг. 5 – режущая пластина для торцевания гребня железнодорожного колеса в изометрии;FIG. 5 - a cutting plate for trimming the crest of a railway wheel in isometry;
фиг. 6 – ромбическая общемашиностроительная пластина (вид сверху, сечение А-А, аналогичный вид сверху с позициями и увеличенное изображение канавки Б);FIG. 6 - rhombic machine-building plate (top view, section AA, a similar top view with positions and an enlarged image of groove B);
фиг. 7 – ромбическая общемашиностроительная пластина в изометрии;FIG. 7 - rhombic machine-building plate in isometry;
фиг. 8 – круглая общемашиностроительная пластина (вид сверху, сечение А-А и увеличенное изображение канавки Б);FIG. 8 - a round general machine-building plate (top view, section AA and an enlarged image of groove B);
фиг. 9 – круглая общемашиностроительная пластина в изометрии;FIG. 9 - a round general machine-building plate in isometry;
фиг. 10 – треугольная общемашиностроительная пластина (вид сверху, сечение А-А, аналогичный вид сверху с позициями и увеличенное изображение канавки Б);FIG. 10 - triangular general engineering plate (top view, section AA, a similar top view with positions and an enlarged image of the groove B);
фиг. 11 – треугольная общемашиностроительная пластина в изометрии.FIG. 11 - triangular general engineering plate in isometry.
Заявляемый резец для обработки железнодорожных колесных пар содержит корпус 1 с крышкой (не показано). Корпус 1 выполнен с двумя гнездами 2 и 3, разделенными перегородкой 4. В гнезде 3 размещена подвижная часть (державка) 5. В гнезде 2 размещена подвижная часть (державка) 6. Подвижные части (державки) 5 и 6 оснащены кассетами со тангенциальными режущими пластинами 7 и 8. Режущая пластина 7 подвижной части 5 предназначена для продольного резания поверхности катания железнодорожного колеса. Сменная режущая пластина 8 подвижной части 6 предназначена для поперечного резания (торцевания) реборды колеса. The inventive tool for processing railway wheelsets contains a
Над резцом условно показан обрабатываемый профиль колеса. Above the cutter, the machined profile of the wheel is conventionally shown.
В передней и хвостовой частях каждой из подвижных частей 5 и 6 резца выполнены пазы 9 и 10. In the front and tail parts of each of the moving
Пазы 9 подвижной части 5 выполнены вдоль направления подачи. Пазы 10 подвижной части 6 также выполнены вдоль направления подачи при торцевании. The
В каждом из пазов 9 и 10 установлены опорные ролики 11 с цапфами, фиксирующиеся на корпусе 1.In each of the
Указанные опорные ролики 11 воспринимают реакцию сопротивления силам резания. При этом в подвижной части 5 опорные ролики 11 расположены последовательно вдоль направления перемещения резца и обеспечивают продольное перемещение резца при обработке поверхности катания колеса. These
В подвижной части 6 резца опорные ролики 11 также расположены последовательно вдоль направления перемещения резца при обработке торцовой поверхности колеса и обеспечивают поперечное перемещение резца. In the
Между стенками гнезда 3 и подвижной частью 5 предусмотрен зазор. Аналогичные зазоры предусмотрены между стенками гнезда 2 и подвижной частью 6.Between the walls of the
Конструкция резца включает два комплекта упругих элементов, связывающих соответствующую подвижную часть резца (5 и 6) с корпусом 1 и крышкой для обеспечения продольных колебаний подвижной части 5 резца с режущей пластиной 7 вдоль подачи S1 и поперечных колебаний подвижной части 6 резца с режущей пластиной 8 вдоль поперечной подачи S2. The design of the cutter includes two sets of elastic elements connecting the corresponding moving part of the cutter (5 and 6) with the
В подвижной части 5 основные упругие элементы 12 размещены между ее нижним торцем (хвостовой частью) и корпусом 1 со стороны, противоположной направлению резания. Эти упругие элементы 12 периодически сжимаются под воздействием подвижной части 5 резца и возвращают эту подвижную часть 5 в исходное положение, то есть обеспечивают колебательное движение.In the
Для исключения касания (заклинивания, перекоса) подвижной части 5 в гнезде 3 предусмотрены дополнительные упругие элементы 13, расположены между корпусом 1 и доковыми стенками подвижной части 5 и между перегородкой 4 и подвижной частью 5 резца. To avoid touching (jamming, skewing) of the
При больших глубинах резания возможно «прижимание» подвижной части 5 резца к противоположной по отношению к основным упругим элементам 12 стороне (удар). Наличие же предохранительных упругих элементов 13 такой удар смягчает.At large depths of cut, it is possible to “press” the
Между нижним торцем подвижной части 6 и гнездом 2 корпуса 1 размещен упругий элемент 14. Between the lower end of the
Все упругие элементы могут быть выполнены из полиуретана.All elastic elements can be made of polyurethane.
Работа резца осуществляется следующим образом.The work of the cutter is as follows.
Вначале осуществляется обработка поверхности катания железнодорожного колеса режущей пластиной 7 в направлении подачи S1 до достижения торцевой части гребня колеса (реборды). При этом подвижная часть 5 обеспечивает колебания режущей пластины 7 для дробления стружки.First, the rolling surface of the railway wheel is machined by the cutting
Затем в работу вступает режущая пластина 8 с подвижной частью 6 и производится торцевание гребня. При этом обеспечиваются колебания режущей пластины 8 в направлении подачи S2. При этом в вибрационном резце пластина левой части, предназначенная для обработки поверхности катания, расположена ближе к обрабатываемой поверхности, чем пластина правой части, предназначенная для торцевания, что исключает контакт пластины для торцевания с поверхностью катания. . Then, the cutting
Под действием сил резания при практически отсутствующих потерях на трение и высокой восстанавливающей способности упругих элементов 12, 13 и 14 из полиуретана, подвижные части 5 и 6 резца совершает колебательные движения с высокой частотой. При этом амплитуда колебаний может варьироваться за счет использования полиуретана разной твердости: чем больше твердость, тем меньше амплитуда колебаний. Однако следует отметить, что для токарной обработки амплитуда не имеет большого значения.Under the action of cutting forces with virtually no friction losses and a high restoring ability of polyurethane
В зоне резания помимо движения подачи происходит импульсное высокочастотное воздействие на тело детали, приводящее к образованию микротрещин и опережающей трещины. Образующаяся при этом стружка не скользит по передней поверхности режущей пластины, а практически мгновенно фрагментируясь, отлетает. В результате пластина не нагревается.In the cutting zone, in addition to the feed movement, a pulsed high-frequency impact on the body of the part occurs, leading to the formation of microcracks and leading cracks. The resulting chip does not slip along the front surface of the cutting insert, but flies off almost instantly, flying off. As a result, the plate does not heat up.
Поскольку основное назначение заявляемого вибрационного резца обработка колесных пар, то такие резцы нужно выполнять в правом и левом исполнении.Since the main purpose of the inventive vibration cutter is the processing of wheel pairs, such cutters must be performed in the right and left versions.
Сменная режущая пластина (7 и 8) содержит установочное отверстие 15, выпуклую криволинейную переднюю поверхность, канавку 16 для схода стружки, расположенную на передней поверхности по периметру вдоль режущих кромок. Канавка 16 включает донную часть 17, сопряженную с одной стороны с выпуклой криволинейной передней поверхностью 18, вписанной в габариты пластины между канавкой 16 дном 17 и плоскостью 19, выполненной около установочного отверстия 15.The replaceable cutting insert (7 and 8) contains a mounting
Донная часть 17 с другой стороны также сопряжена с выпуклой криволинейной передней поверхностью 20, вписанной в габариты пластины между дном канавки 17 и плоскостью 19, выполненной около установочного отверстия 15, а обе выпуклые передние поверхности 18 и 20, донная часть 17 и режущая кромка 21 математически описываются многочленами степени n, причем оси «у» выпуклых поверхностей канавки могут быть расположены под углом относительно оси упомянутого установочного отверстия 15.The
В сменной режущей пластине высота режущих кромок может быть выполнена равной толщине пластины.In a removable cutting insert, the height of the cutting edges can be made equal to the thickness of the insert.
В сменной режущей пластине выпуклые криволинейные поверхности 18 и 20, сопряженные с донной частью 17 канавки описываются, например, математической зависимостью y=√x и являются балками равнопрочного сопротивления.In the interchangeable cutting insert, the convex
Дно 17 канавки 16 сопряжено с двумя кривыми степени "n", которые могут быть выполнены как одинаковыми, и расположенными симметрично относительно плоскости симметрии дна канавки, так и с разными значениями "n" и различной длины.The bottom 17 of the
Донная часть 17 канавки 16 может быть выполнена радиусной или эллиптической.The
Режущая кромка 21 притуплена по кривой степени "n", например, радиусом и сопряжена с канавкой 16 пластины.The
В зонах перехода различных криволинейных поверхностей друг в друга образуются ребра жесткости, способствующие направлению и дроблению стружки.In the transition zones of various curved surfaces into each other, stiffening ribs are formed that facilitate the direction and crushing of the chips.
Claims (7)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018135390A RU2715923C1 (en) | 2018-10-09 | 2018-10-09 | Vibratory cutter for processing railway wheel pairs and cutting plate |
| PCT/RU2019/000781 WO2020076189A1 (en) | 2018-10-09 | 2019-10-31 | Vibratory cutter for machining railway wheelsets and cutting insert |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018135390A RU2715923C1 (en) | 2018-10-09 | 2018-10-09 | Vibratory cutter for processing railway wheel pairs and cutting plate |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2715923C1 true RU2715923C1 (en) | 2020-03-04 |
Family
ID=69768325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018135390A RU2715923C1 (en) | 2018-10-09 | 2018-10-09 | Vibratory cutter for processing railway wheel pairs and cutting plate |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2715923C1 (en) |
| WO (1) | WO2020076189A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2787612C1 (en) * | 2022-04-27 | 2023-01-11 | Эдуард Михайлович ГОЦ | Cutter for processing railway wheelsets |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115055987B (en) * | 2022-07-05 | 2024-05-28 | 深圳市誉和钻石工具有限公司 | Autonomous vibration damping cutter bar |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1046026A1 (en) * | 1981-08-03 | 1983-10-07 | Предприятие П/Я М-5287 | Cutting polyhedral blade |
| US5941143A (en) * | 1995-11-16 | 1999-08-24 | University Of Kentucky Research Foundation | Method of assessing chip breakability performance |
| RU2281187C1 (en) * | 2005-01-20 | 2006-08-10 | Сергей Николаевич Тихонов | Vibration cutting method and cutter |
| RU98961U1 (en) * | 2010-06-28 | 2010-11-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения" | CUTTER FOR VIBRATION CUTTING FOR PROCESSING WHEEL PAIRS OF ROLLING STOCK OF RAILWAY TRANSPORT |
| RU143100U1 (en) * | 2013-12-06 | 2014-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" МГУПС (МИИТ) | CUTTING TOOL FOR WHEEL MACHINING |
| RU2541331C2 (en) * | 2012-05-28 | 2015-02-10 | Эдуард Михайлович ГОЦ | Vibratory cutting with formation of elemental chips and vibratory cutter |
| RU2554840C2 (en) * | 2013-07-16 | 2015-06-27 | Эдуард Михайлович ГОЦ | Replaceable cutting plate |
-
2018
- 2018-10-09 RU RU2018135390A patent/RU2715923C1/en active
-
2019
- 2019-10-31 WO PCT/RU2019/000781 patent/WO2020076189A1/en active Application Filing
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1046026A1 (en) * | 1981-08-03 | 1983-10-07 | Предприятие П/Я М-5287 | Cutting polyhedral blade |
| US5941143A (en) * | 1995-11-16 | 1999-08-24 | University Of Kentucky Research Foundation | Method of assessing chip breakability performance |
| RU2281187C1 (en) * | 2005-01-20 | 2006-08-10 | Сергей Николаевич Тихонов | Vibration cutting method and cutter |
| RU98961U1 (en) * | 2010-06-28 | 2010-11-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения" | CUTTER FOR VIBRATION CUTTING FOR PROCESSING WHEEL PAIRS OF ROLLING STOCK OF RAILWAY TRANSPORT |
| RU2541331C2 (en) * | 2012-05-28 | 2015-02-10 | Эдуард Михайлович ГОЦ | Vibratory cutting with formation of elemental chips and vibratory cutter |
| RU2554840C2 (en) * | 2013-07-16 | 2015-06-27 | Эдуард Михайлович ГОЦ | Replaceable cutting plate |
| RU143100U1 (en) * | 2013-12-06 | 2014-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" МГУПС (МИИТ) | CUTTING TOOL FOR WHEEL MACHINING |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2787612C1 (en) * | 2022-04-27 | 2023-01-11 | Эдуард Михайлович ГОЦ | Cutter for processing railway wheelsets |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2020076189A1 (en) | 2020-04-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2004351611A (en) | Saw blade | |
| JPH02501207A (en) | Cutting tools, in particular drills and/or milling cutters and their manufacturing method | |
| US20150375310A1 (en) | Ballnose cutting tool and ballnose cutting insert | |
| RU2715923C1 (en) | Vibratory cutter for processing railway wheel pairs and cutting plate | |
| WO2022030411A1 (en) | Band saw blade | |
| US10821531B2 (en) | Hard tip band-saw blade | |
| JPH11333605A (en) | Cutting insert for peeling work | |
| US20190240753A1 (en) | Method and apparatus for producing toothed blades | |
| US20140352393A1 (en) | Forming die apparatus and die member | |
| KR101192490B1 (en) | The cutting insert | |
| RU2730329C2 (en) | Cleaning plate | |
| JP5983364B2 (en) | End mill | |
| EP3388178A1 (en) | Method for producing bandsaw blade that lengthens service life of barrel member, and bandsaw blade | |
| EP3245020B1 (en) | Method and arrangement for processing carbon bodies | |
| TW200539974A (en) | Cutting tool for simultaneous facing and grooving of CMP pad | |
| KR102326325B1 (en) | Friction saw for cutting high maganese steel | |
| JP2014054696A (en) | Grooving method, grooving tool and grooving tool holding structure | |
| CN100417476C (en) | Transposable turning tool blade for working high-hardness, high-viscosity material | |
| RU2787612C1 (en) | Cutter for processing railway wheelsets | |
| RU181142U1 (en) | Intermittent cutting tool | |
| JP5651353B2 (en) | Shaving mold | |
| RU2767354C1 (en) | METHOD FOR THERMAL FRICTION CUTTING OF HEATED PIPE WITH DIAMETER OF 120-200 mm FROM AUSTENITIC CHROMIUM-NICKEL STEEL WITH DISK SAW | |
| JP2014151327A (en) | Electrode tip regeneration tool and electrode tip regeneration process | |
| RU2767360C1 (en) | METHOD FOR THERMO-FRICTION CUTTING OF HEATED ROLLED PIPE WITH DIAMETER OF 40-120 mm FROM LOW-ALLOY STEEL WITH DISK SAW | |
| RU181302U1 (en) | Intermittent cutting tool |