Способ чистовой обработки и резец для его осуществления

 

союз сОВетских сОциАлистических

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4823730/08 (22) 17.05,90 (46) 23.08,92. Бюл. № 31 (71) Всесоюзный заочный политехнический институт (72) В.E,Ìîñè÷åâ (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 407648, кл. В 23 В 1/00, 1973.

Авторское свидетельство СССР № 178641, кл. В 23 B 1/00, 1963. (54) СПОСОБ ЧИСТОВОЙ ОБРАБОТКИ И

РЕЗЕЦ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Использование: в машиностроении.

Сущность изобретения: осуществляют деИзобретение относится к машиностроению.

Известен один из распространенных методов получения деталей в машиностроении путем механической обработки различ- ными режущими инструментами. Процесс резания осуществляется режущим клином инструмента, который обеспечивает съем припуска путем образования стружки и при- дание деталям необходимой формы, точности и чистоты обработанной поверхности, В зависимости от обрабатываемого материала, величины снимаемого припуска, требуемой точности обработки и чистоты обработанной поверхности все операции обработки условно разделяют на чернорые, получистовые и- иистовые. Такое деление связано с физическими явлениями, происходящими в процессе резания; пластическими, упругими деформациями обрабатываемого материала, усадкой образующейся стружки и разрушением структуры поверхностног0 слоя материала обработанной поверхности большими. кон Ж,; 1756818 А1 (я)5 В 23 В 1/00 формацию сжатием в зоне максимальных пластических деформаций резания путем прижатия обрабатываемого материала клиновидным прижимом в направлении кпередней поверхности инструмента.

Механический режущий инструмент имеет корпус, на котором установлен клиновидный прижим со скосами; расположенными соответственно над дополнительной и главной режущими кромками инструмента и с зазором между вершиной клиновидного при>кима и передней поверхностью инструмента и со смещением вершины клиновидного при>кима от дополнительной кромки инструмента, 2 с.п.ф-лы, 7 ил, тактными давлениями на режущую кромку инструмента и износом его. Эти явления неизбежны. Уменьшить или изменить их влияние можно различными методами; повышением режущих свойств инструмента, уменьшением снимаемого за один проход припуска, изменением геометрии режущего инструмента, введением дополнительной обработки и др.

Известен метод точения с опережающим пластическим деформированием, при которых поверхность резания пластически деформируют роликом с выступами, а поверхность, вышедшую из-под резца, дополнительно пластически деформируют выглаживанием, наклепыванием или чеканкой.

Указанные методы связаны с повышением трудозатрат, которые резко возрастают при повышении точности изготовления и качества обработанной поверхности деталей, И там, где требуемую высокую точность и шероховатость невозможно получить методом лезвийной обработки, применяют

"1756018 шлифование. доводку, выглаживание и другие чистовые методы обработки.

Способ чистовой обработки материалов резанием со сжатием слоя снимаемого материала основан на прижатии образующейся стружки у ее основания и передней поверхности резца и обработанной поверхности путем введения прижима непосредственно в зону максимальных пластических .деформаций и непосредственно перед нею, что обеспечивает уменьшение пластической деформации снимаемого резцом слоя материала. Этот метод резания в определенной мере аналогичен чистовой штамповке-вырезке, когда в зоне разделения металлов создается дополнительный подriop металла эа счет имеющегося в штампе выступа (острого ребра), который пластически деформируют металл в зоне его разьединения (зоне максимальных пластических деформаций), что и обеспечивает высокую чистоту и качество вырубленных (вырезанных) деталей, При использовании предлагаемого способа за счет введения прижима может возрасти расход мощности, увеличиться усилие резания, усложниться режущий инструмент и в отдельных случаях сократиться ресурс его работы. Но при этом уменьшится высота микронеровностей, отпадает надобность в отделочнйх операциях — шлифования, доводке, полировке. Улучшение качества обработанной поверхности выразится и в более плавной микрогеометрии, отсутствии шарнирования и прижогQB от абразивных инструментов на отделочных операциях, наличии сжимающих поверхностных напряжений, Известны различные конструкции стружколомателей, закрепляемых на резце или реэцедержателе как подвижно, так и неподвижно.

Наиболее близким по конструкции к предлагаемому является резец со стружколомателем экранного типа, выполненным в виде пластины, снабженной с опорной стороны выемкой и установленной на верхней плоскости дер>кавки с возможностью регулировки вдоль оси резца.

Недостатком известного резца является то, что стружколомающая пластина расположена не над главной или дополнительной режущими кромками, а находится позади их и функционально с ними не связана, не снабжена клиновидной частью со скосом и воздействует на образовавшуюся стружке вне зоны пластических деформаций, Целью изобретения является повышение производительности обработки и улучшение качества обработанной поверхности.

20

30

40

Поставленная цель достигается путем пластического деформирования материала образующейся стружки у ее корня в зоне плоскости сдвига (зоне максимальных пластических деформаций) и перед нею путем введения прижима, закрепленного на резце, Величина зазора между передней поверхностью резца и вершиной клиновидного прижима и величина расстояния между вершиной резца и вершиной клиновидного прижима не произвольны и зависят от режимов резания, в частности от глубины резания, свойств обрабатываемого материала и геометрии резца, влияющих на усадку стружки.

Поставленная цель достигается также тем, что к державке чистового резца, у которого дополнительная режущая кромка параллельна направлению подачи и по длине больше величины подачи, в зоне его режущей части прикреплен прижим с клиновид- . ной частью со скосом, при этом скос. клиновидной части расположен над главной режущей кромкой резца, а остальной участок клиновидной части прижима — над дополнительной режущей кромкой.

Расположение клиновидной части прижима над режущими кромками резца и размеры ее не произвольны, а зависят от свойства обрабатываемых материалов и связаны определенными соотношениями с глубиной резания» и подачей S По высоте

h над дополнительной режущей кромкой клиновидная часть со скоком расположена так, что образовавшаяся стружка имеет возможность проходить под него. Поскольку характер процесса усадки стружки изменится из-за введения клиновидной части со скосом в зону максимальных пластических деформаций, то толщина стружки будет зависеть от глубины резания и свойств обрабатываемого материала не как при обычном резании, а будет подчиняться соотношению

h=(0,8-3,0)». Это связано с перераспределением напряжений в зоне максимальных пластических деформаций, изменением характера усадки стружки, что способствует повышению чистоты и качества обработанНоА поверхности, лучшему отделению стружки от обрабатываемой заготовки и сходу ее по передней поверхности резца.

Из аналогичных расчетов принята и величина I смещения клиновидной части прижима со скосом в сторону державки резца от его вершины, которая равна l=(1,0-4,0)».

Размеры (и h для предлагаемого резца назначаются в зависимости от величины усадки стружки, Продольная усадка стружки есть отношение длины срезанной стружки к

1756018 длинеучастка.скоторогоонасрезана.усад- . 0,05 — 0,2 мм/об, тогда как в предлагаемом ка стружки колеблется в широких пределах, способе они будут 0,5 — 2,0 мм/об. например от 0,154 для меди до 0,527 для . Поскольку применение прижима может стали 30ХГСА. В соответствие с этими река- увеличить суммарные (резец+ прижим) усимендациями, а также из условия неизменя- 5 лия резания, то способ целесообразно приемости объема срезаемого слоя металла и менять для обработки деталей при их проведенных экспериментов размер1изме- жестком закреплении. При этом получистоняется в пределах (=(1,0-4,0)t, а размер h в вые операции могут стать чистовыми с однопределах h=(0,8-3.0)t, временным повышением точности

На фиг,1 представлена схема резания 10 обработки и улучшением шероховатости попо предлагаемому способу чистовой абра- верхности, ботки; на фиг.2 — резец для чистовой обра- K державке резца 1(фиг.2) винтами приботки по предлагаемому способу; на фиг,3 — креплен прижим. Прижим полностью изгоразрез А-А на фиг,2; на фиг.4 — разрез Б — Б тавливается из инструментального на фиг.2, на фиг.5 — резец, вид сверху; на 15 материала, например из быстрорежущей фиг.6 — узел I на фиг.5; на фиг,7 — вид В на стали, или только окончание клиновидной фиг.5, части со скосом. Геометрия резца зависит

Резец 1, внедряясь в обрабатываемый от обрабатываемого материала, но в целом материал 2, образует стружку 3. Клиновид- принята обычной для чистовых резцов с даная часть прижима 4 расположена в зоне 20 полнительной режущей кромкой 5 (фиг.6), максимальных пластических деформаций и параллельной направлению подачи рвзца S непосредственно перед нею. и равной L = (1,2 — 1,6)S, Клиновидная часть

Введение прижима позволит умень- со скосом расположена над дополнительшить длину зоны заторможенного материа- ной и главной режущимйкромками следуюла ОК (С ) и длину зоны внешнего трения 25 щим образом. Клиновидная часть 6 (фиг.3)

OM(C), что позволит изменить положение прижима расположена над дополнительной плоскости максимальных сдвиговых напря- кромкой 5 на расстоянии h =(0,8-3,0)т. а скос жений g путем уменьшения угла скалывания 7 клиновидной части прижима — над главной

О. Все это создает опрокидывающий момент режущей кромкой 8 (фиг.6). стру>кки относительно вершины резца, ока- 30 В предлагаемом резце может быть зазывает разрушающее действие силы нор- щитная фаска 0,2 мм с отрицательным углом мального давления N и способствует -5 и дополнительный угол в плане 20". шиотделению стружки. С другой стороны, вве- рина дополнительной кромки увеличена с дение прижима способствует уменьшению 1,1S до (1,2 — 1,6)S с учетом поперечной усадопережающей трещины, что приводит к 35 ки стружки и пластической деформации, вы- уменьшению микронеровностей и микро- зываемой прижимом резца. трещин на обработанной поверхности. Размер высоты начала скоса Н выбран

Конкретное применение предлагаемый из тех же условий, которые действуют при метод резания найдет при чистовой обра- выборе.! и h. Скос клиновидной части приботке различных материалов. При этом об- 40 >кима находится над главной режущей кромработка производится на общепринятом кой и воздействует на формирующуюся оборудовании с применением обычных сма- стружку, уже частично имеющую усадку. Вызывающе-охлаждающих жидкостей, при- сота начала скоса Н должна находиться выемов работы и инструментов (резцов) с ше срезаемого сдеформированного закрепленными на них прижимами, 45 металла. Назначение скоса состоит в том, Возможность более интенсивного воз- чтобы подминать, создавать подпор металдействия режущихинструментовнаобраба- ла в зону максимальных пластических детываемый материал появилась в связи с формаций и непосредственно перед нею, созданием высокоэффективных инструмен- Исходя из этих условий размер высоты натальных материалов (твердый сплав, сверх- 50 чала скоса принят равным Н = (1,5 — 6,0)t. твердые, синтетические материалы,,Цля обеспечения схода стружки, а часизносостойкие покрытия и др,), обладаю- тично и ломания ее со стороны опорной щих повышенным ресурсом стойкости, поверхности прижима предусмотрена выПовышение производительности дости- емка со скосом 9 (фиг.4). Скос клиновидного гается путем значительного повышения 55 выступа имеет заостренную кромку 10 продольных подач, а именно в пять-шесть (фиг,7). раз в сравнении с подачами на числовых операциях. Например, при чистовых опера- Предлагаемый резец может быть как нациях точения подачи назначаются равными пайным, так и сборным с закреплением неперетачиваемых пластин в соответствии с

1756018 существующими конструкциями, Прижим может устанавливаться как на резец, так и на резцедержатель, может быть конструктивно выполнен в сочетании с виброгасителем, может быть самонастраивающимся, регулируемым, подпружиненным и др. Настройка величин l=-(1,0 — 4,0)t и h=(0,8 — 3,0)t может осуществляться по шаблону, например, за счет имеющегося зазора Б между прижимом 4 и вйнтами, и прокладками 11 . (фиг.2). Резец предлагаемой конструкции не будет универсальным и, как правило, будет настроен нэ конкретные условия обработки, на конкретную операцию. Обработка производится, как правило, при малых глубинах резания, В любом случае резец должен быть жестким, прочным, виброустойчивым, так как введение прижима (по существу еще одного резца) увеличивает суммарные усилия. Им можно обрабатывать короткие, но жесткие детали, требующие высокого качества обработанной поверхности.

Использование предлагаемого резца в отличие от известного позволйт повысить качество обработанной поверхности, а именно уменьшить высоту микронеровностей, увеличить степень наклепа и соответственно, увеличить уровень остаточных сжимающих напряжений, исключить прижоги и шаркирование, присущие абразивным операциям. Повышение производительности труда обеспечивается резким увеличением подачи. Если для чистовых операций величины подачи обычно принимаются равными 0,05-0,2 мм/об„то при использовании резца предлагаемой конструкции она может быть повышена в

5-6 раз и достигать величин 0,5 — 2,0 мм/об.

Использование этого резца позволит исключить отделочные операции шлифования, доводки, обработку поверхностным пластическим деформировэнием и др.

Формула изобретения

1. Способ чистовой обработки, по которому осуществляют предварительное де5 формирование сжатием обрабатываемой поверхности, при этом детали и инструменту сообщают относительное движение резания и подачи, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и

10 качества обрабатываемой поверхности детали за счет совмещения зон пластической деформации, образованных клиновидным прижимом и инструментом, деформацию сжатием осуществляют в зоне максималь15 ных пластических деформаций резания путем прижатия обрабатываемого материала клиновидным прижимом в направлении к передней поверхности инструмента, при этом расстояние от передней поверхности

20 инструмента до вершины клиновидного прижима выбирают" из соотношения (0,8...3,0)t, а расстояние от вершины инструмента до вершины клиновидного прижима выбирают из соотношения (1,0.„4,0)t, где т—

25 глубина резания.

2, Резец для чистовой обработки резанием, содержащий корпус и режущую часть с главной и дополнительной режущими кромками, отличающийся тем, что. с

30 целью повышения производительности обработки и качества обработанной поверхности, инструмент снабжен установленным нэ корпусе с возможностью продольйого и поперечного перемещения клиновидным при35 жимом со скосами, расположенными соответственно над дополнительной и главной режущими кромками инструмента и с зазором между вершиной клиновидного прижима и передней поверхностью инстру40 мента и со смещением вершины клиновидного прижима от дополнительной кромки инструмента.

1 756018

1756018 с

Составитель В. Мосичев

Техред M.Моргентал Корректор Н, Слободяник

Редактор Б. Петраш

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, уг.Гагарина, 101

Заказ 3045 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5