Способ крепления режущей пластины к державке резца

Изобретение относится к области машиностроения, технологии изготовления режущего инструмента. Способ включает сварку плавлением пластины с державкой и закалку пластины. Для расширения технологических возможностей резца сварку пластины с державкой осуществляют после закалки пластины, а режимы сварки устанавливают такими, которые обеспечивают зону термического влияния в околошовном пространстве, не превышающую преимущественно половины толщины пластины. Режимы сварки могут быть установлены такими, которые не допускают нагрев пластины за пределами зоны термического влияния выше температуры красностойкости материала режущей пластины. 1 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к технологии сварки и технологии обработки металлов резанием и может быть использовано в технологии производства слиткоразрезных резцов, которые используются в заготовительных операциях при порезке слитков под колесные железнодорожные пары, а также в технологии производства тяжелых резцов для бесцентровотокарных станков, которые используются на операциях черновой и чистовой обдирки сортового проката из нержавеющих и конструкционных сталей.

Известен способ изготовления отрезного резца, в котором наплавляют быстрорежущую сталь в паз предварительно изготовленной из конструкционной стали заготовки. Наплавленную заготовку разрезают на отдельные рабочие части резцов и проводят их термическую обработку. Предварительно изготавливают державки к отрезным резцам без рабочей части, а потом присоединяют рабочую часть резца к державке с помощью сварки (Пат. РФ №2056255, МПК⁷ B 23 Р 15/30, 1996).

В известном способе при наплавке рабочей части резца в наплавленной зоне образовывается литая структура быстрорежущей стали, в которой присутствует сложная эвтектика, так называемая карбидная ликвация, которая уменьшает стойкость инструмента и увеличивает его хрупкость.

Известен способ крепления режущих пластин из быстрорежущей стали Р18 к державке тяжелого бесцентровотокарного обдирного резца, который включает пайку самофлюсующимся припоем, в соляных ваннах по режиму закалки быстрорежущей стали Р18. Дальнейшая термическая обработка предусматривает 3-кратный отпуск при температуре 560°С (Технологическая инструкция ЗАО "Запорожский инструментальный завод им. Войкова", №87).

В известном способе закалка-пайка режущей пластины, а также ее 3-кратный отпуск осуществляют вместе с державкой резца, что приводит к тому, что исходная структура державки рекристаллизуется и ее прочность снижается. Лишний нагрев державки, масса которой в 13 раз больше массы пластины, повышает энергоемкость и трудоемкость способа. А использование пайки для крепления режущей пластины к державке резца снижает точность ее установки.

Наиболее близким аналогом заявляемого способа, выбранным в качестве прототипа, является способ крепления режущей пластины из быстрорежущей стали Р18 к державке слиткоразрезного резца, в котором крепление пластины осуществляют ручной дуговой сваркой методом опирания, после чего выполняют термическую обработку пластины вместе с державкой резца, которая включает отжиг при температуре 840-850°С, закалку в 2-х зонной пламенной газовой печи при температуре 1270-1290°С и 3-кратный отпуск при температуре 550-570°С (Технологическая инструкция ОАО "Нижнеднепровский трубопрокатный завод" ТИ 243-КП-ПИ-09-2002). Общими существенными признаками известного и заявляемого способов являются сварка плавлением пластины с державкой и закалка пластины.

В известном способе термическую обработку пластины осуществляют вместе с державкой резца, что повышает энергоемкость и трудоемкость способа, а многоразовый нагрев державки до таких высоких температур приводит к формированию рекристаллизованной крупнозернистой структуры державки, снижению ее прочности. Это, соответственно, вызывает увеличение ширины режущей части резца. Кроме того, закалка пластины вместе с державкой, масса которой в 320-350 раз превышает массу пластины, не позволяет точно выдерживать режимы термообработки, что не способствует получению стабильной мартенситной структуры и высокой твердости пластины. В результате снижается производительность резания.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа крепления режущей пластины к державке резца, в котором путем осуществления термической обработки только режущей пластины без державки и изменения режимов сварки обеспечивается избежание лишнего нагрева державки, сохранение ее исходной структуры, уменьшение ширины режущей части резца и усилия резания таким резцом. Кроме того, обеспечивается стабильная мартенситная структура пластины и ее высокая твердость. За счет этого снижаются трудо- и энергозатраты и повышается производительность резания.

Поставленная задача решается тем, что в способе крепления режущей пластины к державке резца, включающем сварку плавлением пластины с державкой и закалку пластины, в соответствии с изобретением сварку пластины с державкой осуществляют после закалки пластины, а режимы сварки устанавливают такими, которые обеспечивают зону термического влияния в околошовном пространстве, не превышающую преимущественно половины толщины пластины.

В иной конкретной форме выполнения способа устанавливают режимы сварки, которые не допускают нагрев пластины выше температуры красностойкости материала режущей пластины.

Между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.

Осуществление сварки плавлением пластины с державкой резца после закалки пластины приводит к отсутствию лишнего нагрева державки, что обеспечивает сохранение энергоресурсов и снижение трудоемкости способа, сохранение исходной деформированной структуры державки и, соответственно, ее прочности. Более высокая прочность державки, чем в прототипе, позволяет уменьшить ширину режущей части резца, что обеспечивает изготовление таким резцом большего количества деталей из одной заготовки и уменьшение усилия резания. Кроме того, выполнение закалки только самой пластины позволяет точно выдерживать режимы термообработки, что обеспечивает стабильную мартенситную структуру пластины и ее высокую твердость. А установление таких режимов сварки, которые обеспечивают зону термического влияния в околошовном пространстве, не превышающую преимущественно половины толщины пластины способствует сохранению закаленной структуры и, соответственно, необходимой твердости пластины и державки. В результате снижаются трудо- и энергозатраты, повышается производительность резания.

Заявленный способ реализуют таким образом.

Закаленную и профилированную режущую пластину с расширенными V-подобными кромками приваривают к державке резца, которая может быть закаленной с отпуском, или нормализованной, или в состоянии поставки как в отожженном, так и неотожженном состоянии. Режущую пластину приваривают аргонодуговой сваркой с присадочным материалом, при этом происходит локальное нагревание по периметру в зоне контакта и сплавление металла пластины с державкой.

Величина расширения кромок, а соответственно и размер сварочного шва определяются исходя из предельных нагрузок резания, которые выдерживает готовый резец.

Режимы сварки подбирают такими, чтобы обеспечить зону термического влияния в околошовном пространстве, не превышающую преимущественно половины толщины пластины, а за пределами зоны термического влияния не допустить нагрев пластины выше температуры красностойкости быстрорежущей стали. При этом сохраняются закаленная структура и, соответственно, необходимая твердость пластины и державки.

В качестве присадочного материала должны использоваться материалы, которые не склонны к газообразованию при расплавлении, хорошо сплавляются с материалами пластины и державки, имеют низкое содержание углерода для исключения образования закалочных трещин и термических напряжений.

Сварку осуществляют преимущественно за один проход, который в совокупности с составом присадочного материала обеспечивает твердость сварного шва HRC 46-48 ед., что и гарантирует его упругие свойства.

Пример. Термическую обработку режущей пластины из быстрорежущей стали Р18 шириной 10 мм, толщиной 10 мм и длиной 30 мм осуществляют путем закалки при температуре 1270-1290°С и 3-кратного отпуска при температуре 550-570°С на твердость HRC 62-65 ед.

После этого осуществляют заточку режущей пластины на доводочном станке абразивным кругом из электрокорунда.

Закаленную и профилированную по опорным и режущим поверхностям пластину с расширенными V-подобными кромками позиционируют в угловом пазу изготовленной из легированной стали марки 65Г державки резца в состоянии поставки. Приваривание пластин к державке резца осуществляют аргонодуговой сваркой с присадочным материалом, в качестве которого используют низкоуглеродистую спокойную сталь, при этом происходит локальное нагревание по периметру в зоне контакта и сплавление металла пластины с державкой.

Режимы сварки для пластины указанного размера: напряжение сварки - 14-16 В, сила тока - 100-110 А. Соблюдение указанных режимов обеспечивает зону термического влияния в околошовном пространстве не больше 5 мм, а нагрев пластины за пределами зоны термического влияния не выше температуры красностойкости стали Р18 ˜610°С.

1. Способ крепления режущей пластины к державке резца, включающий сварку плавлением пластины с державкой и закалку пластины, отличающийся тем, что сварку пластины с державкой осуществляют после закалки пластины, а режимы сварки устанавливают такими, которые обеспечивают зону термического влияния в околошовном пространстве, не превышающую преимущественно половины толщины пластины.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что устанавливают режимы сварки, которые не допускают нагрев пластины за пределами зоны термического влияния выше температуры красностойкости материала режущей пластины.