RU30297U1 - Tungsten Carbide Plate - Google Patents

Description

Твердосплавная пластина металлорежущего инструментаTungsten Carbide Plate

Решение относится в области машиностроения, в частности к чашечным токарных резцам для профильной обработки колёс железнодорожных вагонов.The solution relates to mechanical engineering, in particular to cup turning tools for profile machining of railway carriage wheels.

Известно (Патент JP 55037205, В 23В 27/22, 1980) решение, в котором в стружкозавивающей канавке передней поверхности режуш,ей пластины в несколько рядов в шахматном порядке расположены стружкодробяш,ие выступы. Таких рядов несколько, выступы в рядах расположены преимуш,ественно в шахматном порядке. Выступы в рядах прилегают друг к другу вплотную, ряды также прилегают друг к другу вплотную. Высота выступов одинакова, форма выступов (и, соответственно, размеры) различна, а именно: наружный ряд - часть сферы, усечённой по бокам близлежащими выступами, последующие ряды - часть сферы, усечённая по бокам до многоугольника.There is a known (JP Patent 55037205, 23B 27/22, 1980) solution in which the chip-cutting chip and its protrusions are arranged in staggered rows in the chip-cutting groove of the front surface of the cutter. There are several such rows, the protrusions in the rows are primarily located in a checkerboard pattern. The protrusions in the rows are adjacent to each other closely, the rows are also adjacent to each other closely. The height of the protrusions is the same, the shape of the protrusions (and, accordingly, the sizes) is different, namely: the outer row is part of the sphere truncated on the sides by adjacent protrusions, the subsequent rows are the part of the sphere truncated on the sides to the polygon.

Недостатком данного рещения является то, что при переменных глубине резания, подаче и числе оборотов детали (а именно этим характерна обработка обода колёс железнодорожных вагонов, локомотивов и т.д.) устойчивое стружкодробление не обеспечивается.The disadvantage of this solution is that with variable depth of cut, feed and the number of revolutions of the part (namely, the processing of the rim of the wheels of railway cars, locomotives, etc.) is not sustainable chip control.

Техническим результатом заявляемого решения является устойчивое стружкодробление, обеспечиваемое тем, что в стружкозавивающей канавке на стружку производится дополнительное воздействие специальным образом расположенных и выполненных выступов, приводящее к её деформации в двух направлениях (вдоль и поперёк) и организующее перевод сливной стружки в стружку надлома и скола. Дополнительным результатом является повыщение работоспособности пластины (рост прочности и износостойкости).The technical result of the proposed solution is stable chip breaking, which is ensured by the fact that, in the chip cutting groove, the chip is additionally exposed to specially arranged and made protrusions, leading to its deformation in two directions (along and across) and organizing the transfer of drain chips into chip and chip chips. An additional result is an increase in the performance of the plate (increase in strength and wear resistance).

На фиг. 1 показано принципиальное устройство пластины (вид сверху), на фиг. 2 - сечение А-А по фиг. 1, на фиг. 3 - сечение Б-Б по фиг. 1, на фиг. 4 - показана схема обработки колеса железнодорожного вагона с переменными параметрами срезаемых колёс, на фиг. 5 - сечение А-А по фиг. 1 со схемой стружколомания одним выступом, на фиг. 6 - сечение Б-Б по фиг. 1 со схемой стружколомания двумя выступами, на фиг. 7 - схема поперечной деформации стружки выступами.In FIG. 1 shows the basic structure of the plate (top view), in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1, in FIG. 3 - section BB in FIG. 1, in FIG. 4 shows a diagram of the processing of a wheel of a railway carriage with variable parameters of cut wheels, FIG. 5 is a section AA in FIG. 1 with a chip breaking pattern with one protrusion, in FIG. 6 is a section BB in FIG. 1 with a chip breaking pattern with two protrusions, FIG. 7 is a diagram of the lateral deformation of the chips with protrusions.

Сущность заявляемого изобретения состоит в следующем:The essence of the claimed invention is as follows:

передняя поверхность пластины состоит из прямого участка 1, стружкозавивающей канавки 2 и основного стружколома 3. На некотором расстоянии от стружколома 4 (или на расстоянии 2 от начала стружкозавивающей кацавки) в стружкозавивающей канавке 2 дискретно (на расстоянии) по окружности расположен ряд стружкодробящих выступов 5. Технологически наиболее просто их выполнить сферической формы. На большем (чем первый ряд выступов, который далее будем называть предшествующим) расстоянии от режущей кромки расположен следующий ряд выступов 6, причём выступы 6 в этом дополнительном ряду расположены в шахматном порядке по отношению к выступам 5 предшествующего ряда.the front surface of the plate consists of a straight section 1, chip cutting groove 2 and the main chip breaker 3. At a certain distance from chip breaker 4 (or at a distance 2 from the beginning of chip cutting kazavka) in the chip cutting groove 2 discretely (at a distance) around the circle there are a number of chip-cutting protrusions 5. Technologically, it is most simple to execute them in a spherical shape. At a greater (than the first row of protrusions, which we will call the preceding) distance from the cutting edge, the next row of protrusions 6 is located, and the protrusions 6 in this additional row are staggered with respect to the protrusions 5 of the previous row.

OQil3i«47OQil3i "47

МПК в 23В 27/16; 7/02; 27/22 IPC in 23B 27/16; 7/02; 27/22

Работа предложенной пластины состоит в следующем:The work of the proposed plate is as follows:

стружколомающие выступы 5 первого (ближнего к режущей кромке) ряда взаимодействуют с формируемой при резании поверхностью 7 стружки, изменяют траекторию ее движения (за выступами 5 нет контакта стружки со стружкозавивающей канавкой 2) и направляют стружку на основной стружколом 3. Реакция взаимодействия стружки со стружколомом 3 приводит к образованию надломов 8 в стружке. Если сечение среза 9 стружки не велико (щадящий режим резания, чистовая обработка), но этой реакции взаимодействия достаточно для формирования значительных надломов 8, приводящих к сколу стружки, т.е. к формированию элементной стружки 10. Однако, если сечение стружки значительно (показано позициями 11 и 12 по фиг. 4, где обозначено: S - направление подачи инструмента, 13 - профиль колеса, подлежащего обработке, 14 - формируемый профиль колеса, 15, 16 и 17 - положения заявляемой пластины в процессе обработки колеса, в частности, при обработки поверхности катания колеса, галтели и головки гребня колеса), то образующая стружка не получает надломов 8 должных размеров и, следовательно, не ломается на элементы 10, а сходит в виде сливной стружки. Для образования надломов 8 для такой стружки пластина снабжена последующим (дополнительным) рядом выступов 6, отстоящим на некотором расстоянии li от первого ряда. Дополнительный изгиб стружки по её длине при взаимодействии с выступом 6 приводит к образованию надлома 8, который при дальнейшем взаимодействии стружки с основным стружколомом 3 подрастает в виде трещин 18 и образует скол 19, ведущий к образованию элементной 10 стружки.the chipbreaking protrusions 5 of the first (closest to the cutting edge) row interact with the chip surface formed during cutting 7, change the trajectory of its movement (beyond the protrusions 5 there is no contact of the chip with the chip cutting groove 2) and direct the chip to the main chip chip 3. Chip reaction with the chip breaker 3 leads to the formation of breaks 8 in the chips. If the cross section of the cut 9 of the chip is not large (gentle cutting mode, finishing), but this reaction of interaction is sufficient for the formation of significant breaks 8, leading to chip chips, i.e. to the formation of elemental shavings 10. However, if the cross-section of the shavings is significant (shown by positions 11 and 12 of Fig. 4, where it is indicated: S is the feed direction of the tool, 13 is the profile of the wheel to be processed, 14 is the formed profile of the wheel, 15, 16 and 17 - the position of the inventive plate in the process of processing the wheel, in particular, when machining the surface of the wheel, fillet and head of the wheel flange), the forming chip does not receive breaks 8 of the proper size and, therefore, does not break into the elements 10, but comes off in the form of a drain shavings. For the formation of breaks 8 for such chips, the plate is equipped with a subsequent (additional) row of protrusions 6, spaced at a certain distance li from the first row. An additional bending of the chip along its length when interacting with the protrusion 6 leads to the formation of a break 8, which with further interaction of the chip with the main chip breaker 3 grows in the form of cracks 18 and forms a chip 19, leading to the formation of elemental chip 10.

При таком характере формирования стружки и деления (ломания) её на элементы 10 расстояние 1 между выступами, расстояние 2 выступов от края 20 стружкозавивающей канавки (или режущей кромки 4), размер (диаметр di выступающей части сферы) и количество (шаг) выступов регламентируются размерами инструмента, физико-механическими характеристиками режущего и обрабатывающего материала. Однако, взаимное расположение выступов в последующем и первом рядах должно обеспечивать дополнительную деформацию стружки в её поперечном сечении 21, что приводит к образованию продольного надлома 22 и облегчает скол стружки.With this nature of chip formation and dividing (breaking) it into elements 10, the distance 1 between the protrusions, the distance of 2 protrusions from the edge 20 of the chip cutting groove (or cutting edge 4), the size (diameter di of the protruding part of the sphere) and the number (pitch) of protrusions are regulated by the dimensions tool, physico-mechanical characteristics of the cutting and processing material. However, the mutual arrangement of the protrusions in the subsequent and first rows should provide additional deformation of the chips in its cross section 21, which leads to the formation of a longitudinal break 22 and facilitates chip cleavage.

В наиболее полной мере эффективное стружкодробление обеспечивается при соблюдении следующих условий:The most effective chip control is provided subject to the following conditions:

1.расстояние Ь, фиг. 6, и разность высот (hi-h2) выступов в рядах, фиг. 3, должны образовывать надлом 8, 18 стружки до момента её взаимодействия с основным стружколомом 3;1. distance b, FIG. 6, and the height difference (hi-h2) of the protrusions in the rows, FIG. 3, should form a break 8, 18 of the chip until it interacts with the main chip breaker 3;

2.расстояние Ь, фиг. 7, между выступами в последующем ряду (при их шахматном расположении относительно выступов первого ряда) должно обеспечивать надлом 22 по ширине стружки при разности (h2hi) высот (зависит от свойств обрабатываемого материала и режимов резания, но тем больше, чем больше глубина резания) выступов, что, соответственно, выдвигает требование к выбору расстояния (шага Ц) между выступами в первом ряду, т.е. U должно быть больше половины ширины В стружки и меньше неё (,5B).2. distance b, FIG. 7, between the protrusions in the next row (when they are staggered relative to the protrusions of the first row) should provide a break 22 in the width of the chips with a difference (h2hi) of heights (depends on the properties of the processed material and cutting conditions, but the more, the greater the depth of cut) of the protrusions , which, accordingly, puts forward the requirement for choosing the distance (step C) between the protrusions in the first row, i.e. U must be greater than half the width B of the chips and less than it (, 5B).

..

лусферы выступов, расположенных в первом ряду, 3 мм; радиус полусферы выступов, расположенных в последующем ряду, 4 мм; расстояние Ь 2,3 мм; расстояние li 3,8 мм; расстояние Ь и являются результатом исполнения в рядах по 12 выступов; форма выступов - простейшая, т.е. в виде полусферы.luspheres of protrusions located in the first row, 3 mm; the hemisphere radius of the protrusions located in a subsequent row, 4 mm; distance b 2.3 mm; distance li 3.8 mm; distance b and are the result of execution in rows of 12 protrusions; the shape of the protrusions is the simplest, i.e. in the form of a hemisphere.

Наличие выступов 5 и особенно выступов 6 способствует также повышению работоспособности инструмента. Это объясняется снижением удельной нагрузки, приходящейся на режущую кромку 4 и рабочую площадку 23 (с упрочняющей отрицательной фаской или без таковой). Снижение удельной нагрузки связано с тем, что энергия деформации стружки не локализована на рабочей площадке 23, а распределена между площадкой 23, выступами 5 и 6 и стружколомом 3. Дополнительный фактор повышения работоспособности состоит в снижении температуры на режущей кромке 4 из-за изменения условий теплоотвода через выступы 5 и 6. При этом снижается вероятность скола основного стружколома 3 (что ведёт к расколу всей пластины на части) в силу снижения усилий взаимодействия основного стружколома 3 со стружкой, содержащей развитые надломы 8 и 22 и сколы 19. The presence of the protrusions 5 and especially the protrusions 6 also contributes to increasing the operability of the tool. This is explained by a decrease in the specific load attributable to the cutting edge 4 and the working platform 23 (with or without a reinforcing negative chamfer). The decrease in the specific load is due to the fact that the chip deformation energy is not localized on the working platform 23, but distributed between the platform 23, the protrusions 5 and 6 and the chipbreaker 3. An additional factor in increasing the working capacity is to reduce the temperature on the cutting edge 4 due to changes in heat removal conditions through the protrusions 5 and 6. This reduces the likelihood of chipping the main chipbreaker 3 (which leads to a split of the entire plate into parts) due to a decrease in the interaction forces of the main chipbreaker 3 with the chip containing developed breaks 8 and 22 and chips 19.

Claims (3)

1. Твердосплавная пластина металлорежущего инструмента, передняя поверхность которой содержит стружкозавивающую канавку и расположенные в ней в шахматном порядке стружкодробящие выступы, отличающаяся тем, что выступы в последующем ряду выполнены с высотой, большей высоты выступов, расположенных в первом ряду, выступы в рядах расположены дискретно равноотстоящими друг от друга.1. A carbide plate of a metal cutting tool, the front surface of which contains a chip cutting groove and the chip-cutting protrusions located in it in a checkerboard pattern, characterized in that the protrusions in the next row are made with a height greater than the height of the protrusions located in the first row, the protrusions in the rows are discretely equally spaced apart from each other. 2. Твердосплавная пластина по п.1, отличающаяся тем, что расположенные в первом ряду выступы выполнены отстоящими друг от друга на расстоянии, меньшем ширины стружки и большем ее половины.2. A carbide insert according to claim 1, characterized in that the protrusions located in the first row are spaced apart from each other at a distance less than the width of the chip and more than half of it. 3. Твердосплавная пластина по п.1, отличающаяся тем, что выступы выполнены в виде полусфер.3. The carbide plate according to claim 1, characterized in that the protrusions are made in the form of hemispheres.