Різальна пластина різця для обробки циліндричних поверхонь

1. Різальна пластина різця для обробки циліндричних поверхонь, що містить призматичний корпус з різальною кромкою і бокові грані, яка відрізняється тим, що різальна кромка складається з двох сполучених між собою ділянок: увігн утої по відношенню до протилежної задньої поверхні різальної пластини і прямолінійної ділянки. 2. Пластина за п. 1, яка відрізняється тим, що довжина увігнутої ділянки складає не менш ніж S /( 2 cos l ) , де S - величина поздовжньої подачі; l - кут нахилу різальної кромки до поздовжньої осі деталі. 3. Пластина за п. 1, яка відрізняється тим, що кут нахилу різальної кромки до поздовжньої осі деталі становить не менше 40°. 4. Пластина за п. 1, яка відрізняється тим, що радіус увігнутої ділянки різальної кромки Rк визначається за наступною залежністю: Винахід відноситься до машинобудування, а саме до обробки матеріалів різанням і може бути використаний переважно при чистовому точінні зовнішніх циліндричних поверхонь з високими вимогами до якості обробки. Відомі різальні пластини для так званих "бриючих" різальних інструментів (різців), призначених для високопродуктивного косокутного точіння циліндричних поверхонь [Байкалов А.К., Халфен Р.В. Образование обработанной поверхности при чистовом точении с большими подачами // Физические явления при деформирующем протягивании и резании пластичных металлов: Сб. науч. тр. - Киев ИСМ, 1978. - С. 148-163], що містять призматичний корпус з прямолінійною або криволінійною опуклою [див. патент US №4636117, МПК В23В27/16; B26D1/00; В23В1/00 опубл. 13.01.1987р.] різальною кромкою і бокові грані, різальна кромка яких має кут нахилу A-. Найбільш близькою за технічною суттю до пропонованої є різальна пластина різця для зачистки зварних швів на циліндричних поверхнях труб [див. патент GB №2157205, МПК В23В27/16; B23D13/00 опубл. 23.10.1985р.], що містить призматичний корпус з криволінійною увігнутою різальною кромкою і бокові грані, причому до різальної кромки з обох боків примикають прямолінійні ділянки. Недоліком конструкції різальних пластин з прямолінійною або криволінійною опуклою кромкою є, неспівпадання різальної кромки пластини з твірною деталей циліндричної форми. Це призводить до того, що різальна кромка пластини при обробці формує гвинтову поверхню, яка не співпадає з поверхнею циліндру. Як наслідок, на обробленій деталі залишаються мікронерівності, крок (13) 84729 (11) UA де R - радіус поверхні, що обробляється, l - кут нахилу різальної кромки до поздовжньої осі оброблюваної деталі, a - задній кут різального інструмента, g - передній кут різального інструмента. C2 R , sin2 l·cos 2 g·cos a (19) Rк = 3 84729 яких дорівнює подачі S, а висота відповідає точці перетину проекцій огинаючих при гвинтовому русі різця на площину осьового перерізу деталі. Збільшення подачі з метою підвищення продуктивності обробки або використання інструменту з більшими кутами нахилу для зменшення довжини контакту різальної кромки і з заготовкою призводить до значного зростання шорсткості обробленої поверхні. Суттєвим недоліком різальних пластин, кромки яких виконано увігнутими у відповідності з [патентом GB №2157205] є те, що вони застосовуються лише для зачистки зварних швів на тр убах і не можуть використовуватись для чистового точіння циліндричних деталей на токарних верстатах. В основу винаходу покладено завдання такого удосконалення різальної пластини різця для обробки циліндричних поверхонь, при якому за рахунок зміни форми його різальної кромки забезпечується зниження шорсткості обробленої поверхні, внаслідок чого стає можливим підвищити величину поздовжньої подачі, що призведе до підвищення продуктивності обробки за умови, що довжина контакту різальної кромки із заготовкою не повинна значно зрости, при цьому додатково забезпечується можливість використовувати різальні пластини менших розмірів, а також зменшити сили різання. Для вирішення цього завдання у різальній пластині різця для обробки циліндричних поверхонь, що містить призматичний корпус з криволінійною різальною кромкою і бокові грані, згідно винаходу криволінійна різальна кромка складається з двох ділянок: увігнутої по відношенню до протилежної задньої поверхні різальної пластини і сполученої з нею прямолінійної ділянки, оптимальним при цьому є, коли довжина ділянки, на якій різальна кромка виконана увігнутою, складає не менш ніж S/(2cos X), де S - величина поздовжньої подачі; X - кут нахилу різальної кромки до поздовжньої осі деталі; кут нахилу різальної кромки до поздовжньої осі деталі становить не менше 40°; радіус уві гнутої різальної кромки Rк визначається за наступною залежністю: R , Rк = 2 2 sin l·cos g·cos a де R - радіус поверхні, що обробляється, l - кут нахилу різальної кромки до поздовжньої осі оброблюваної деталі, a - задній кут різальної пластини, g - передній кут різального інструмента. Причинно-наслідковий зв'язок між пропонованою сукупністю ознак і технічними ефектами, які досягаються при її реалізації, полягає у наступному. При використанні різця з пропонованою різальною пластиною, форма проекції огинаючої послідовних положень різальної кромки (що утворюється внаслідок відносного переміщення інструмента та заготовки) на осьову площину деталі змінюється - криволінійна увігнута різальна кромка утворює огинаючу (гіперболу), дотична до гілок якої має малий кут нахилу відносно повздовжньої осі деталі, а форма обробленої деталі більш наближена до циліндричної. Як наслідок, мікроне 4 рівності, що утворюються в точках перетину двох гіпербол, мають значно меншу висоту. Ще однією перевагою різця з пропонованою різальною пластиною (у випадку коли увігнутою виконується частина різальної кромки) є те, що за рахунок великих кутів нахилу g, (g>40°) довжина контакту деталі та різальної пластини вздовж різальної кромки (довжина активної ділянки різальної кромки) у пропонованої пластини є меншою, при цьому забезпечується менша розрахункова висота мікронерівностей на обробленій поверхні. Це, поперше, дозволяє використовувати різальні пластини менших розмірів, а, по-друге, зменшує сили різання покращуючи тим самим умови обробки. На кресленнях проілюстрована пропонована різальна пластина різця для обробки циліндричних поверхонь, де на Фіг.1 представлений вид зверху пропонованої пластини; на Фіг.2 - розріз A-A на Фіг.1; на Фіг.3 - розріз Б-Б на Фіг.2; на Фіг.4 представлено схему обробки циліндричної деталі різальною пластиною, корпус якої встановлено на різець з механічним кріпленням різальної пластини; на Фіг.5 а і б - графіки залежності висоти мікронерівностей Rz на обробленій поверхні заготовки від подачі та радіуса заготовки R, де а) - при виконанні різальної кромки з ділянкою радіусної форми при А,=40°; б) - при виконанні різальної кромки прямолінійною і кутах А,=12° та 18°, відповідно; на Фіг.6 а) і б) - графіки залежності довжини активної ділянки різальної кромки Lmin від подачі та радіуса заготовки R, де а) - при виконанні різальної кромки з ділянкою радіусної форми при l=40°; б) - при виконанні різальної кромки прямолінійною і кутах l= 12° та 18°, відповідно. Різальна пластина різця для обробки циліндричних поверхонь містить призматичний корпус 1 з різальною кромкою 2 і боковими гранями З, різальна кромка 2 утворена заточкою бокової грані 3. Згідно винаходу різальна кромка 2 складається з двох сполучених між собою ділянок: увігн утої по відношенню до протилежної задньої поверхні різальної пластини і прямолінійної ділянки (Фіг.1, Фіг.2, Фіг.3). При цьому довжина увігнутою ділянки складає не менш ніж S/(2cos l), де S - величина поздовжньої подачі, l - кут на хилу різальної кромки 2 до поздовжньої осі деталі, при цьому радіус Rк увігнутої ділянки різальної кромки 2 визначається за наступною залежністю: R , Rк = 2 2 sin l·cos g·cos a де R - радіус поверхні, що обробляється, l - кут нахилу різальної кромки до поздовжньої осі оброблюваної деталі, a - задній кут різальної пластини, g - передній кут різального інструмента. Формула отримана на основі аналізу кінематики різання. Величина радіуса Rk різальної кромки 2 повинна дорівнювати радіусу кривизни еліпса, отриманого при перетині циліндричної поверхні деталі з радіусом R площиною, нахиленою під кутом X, до поздовжньої осі цієї поверхні, в точці перетину еліпса з меншою його напіввіссю. Ця величина дорівнює Rк = R/sin2l. У випадку використання різальної пластини, задній кут якої не дорі 5 84729 внює нулю, при заточці бокової грані 3, яка є задньою поверхнею різця 4 з метою отримання різальної кромки 2, на вигляді зверху увігн ута ділянка різальної кромки 2 має форму еліпса, що негативно впливає на шорсткість обробленої поверхні. З метою компенсації цього впливу величину Rк треба збільшувати пропорційно 1/cosot, таким чином Rк = R/(sin2l-cosa). При встановленні різальної пластини на різець 4 забезпечується передній кут g. Довжина активної ділянки різальної кромки 2 при збільшенні негативних значень переднього кута g буде зростати. Щоб зменшити величину активної ділянки різальної кромки 2 радіус Rк також треба збільшувати . Використовуючи алгоритм розрахунку мікронерівностей та довжини активної ділянки різальної кромки 2 встановлено, що оптимальним буде випадок, коли R/(sin2l×cosa-cosg) [Клименко С.А., Манохин А.С., Лоев В.Е. Теоретические предпосылки совершенствования процесса «бреющего» точения. // Сучасні процеси механічної обробки та якість поверхні деталей машин: 36. наук, праць Серія 1T" - Процеси механічної обробки, верстати та інструменти. - Київ: IHM H AH України, 2006]. Різальна пластина, встановлюється на різець 4 з механічним кріпленням різальних пластин під кутом X, що було прийнято при розрахунках величини Rк таким чином, щоб точка перетину криволінійної та прямолінійної ділянок різальної кромки 2 знаходилась на рівні осі 5 деталі 6 з циліндричною поверхнею. При обробці (обертанні деталі 6 навколо осі 5 та поздовжньому переміщенні різця 4 з подачею S) забезпечується високопродуктивна обробка деталі 6 з низькою шорсткістю обробленої поверхні. Аналіз ефективності роботи пропонованої різальної пластини проводився у порівнянні з косокутними різцями з прямолінійною різальною кром 6 кою, оскільки інструмент, який прийнято за прототип, використати для косокутної обробки циліндричних поверхонь неможливо. Як видно з графіків (Фіг.5 та Фіг.6), різець 4 з пластиною, різальна кромка 2 якої має ділянку криволінійної увігнутої форми, при більших подачах забезпечує значно меншу розрахункову висоту мікронерівностей на циліндричній поверхні деталі 6 у порівнянні з обробкою різцем 4 з пластиною, різальна кромка 2 якої є прямолінійною. Крім того довжина активної ділянки різальної кромки 2, від якої залежить розмір використовуваної різальної пластини, у різця 4 з пропонованою пластиною є меншою. Так, при l=12°, t = 0,1мм та S=2,5мм/об висота мікронерівностей складає вже Rz 0,5, a Lmin=15,2 (радіус деталі 6, що оброблюється R=80мм, різальна кромка 2 прямолінійна). Для різця 4 з пластиною, різальна кромка 2 якої має ділянку увігн утої криволінійної форми, шорсткість обробленої деталі 6 того ж діаметра буде Rz 0,1, при S = 5мм/об при Lmin=10,7. Якщо умовно припустити випадок використання різця 4 з пластиною, різальна кромка 2 якої виконано згідно [GB №2157205] в процесі косокутного точіння, забезпечивши необхідний радіус кривизни різальної кромки 2, то при l=40°, t=0,1мм та S=5мм/об величина Lmin становила б вже 34мм. Якщо застосування пластини з криволінійною різальною кромкою 2 дозволяє застосовувати подачі до 5-6мм/об і при цьому довжина активної ділянки різальної кромки 2 (Lmin) не перевищує 12,5мм при R=80мм, то звичайний косокутний безвершинний "бриючий" різець 4 повинен мати в данному випадку більш широку різальну кромку 2, що збільшує вартість різального інструменту при застосуванні різців 4, оснащених різальними пластинами з надтвердих полікристалічних матеріалів, ціна яких суттєво залежить від розміру різальної пластини. 7 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 84729 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601