RU2011483C1

RU2011483C1 - Cutting tool

Info

Publication number: RU2011483C1
Authority: RU
Inventors: Борис Валентинович Барбышев
Original assignee: Борис Валентинович Барбышев
Priority date: 1992-02-07
Filing date: 1992-02-07
Publication date: 1994-04-30

Abstract

FIELD: metal working. SUBSTANCE: cutting tool has body with round tips made from TK or BK hard alloy fixed in body recess. In body recess there is groove and bevel edge. Length of arc of envelopment of surfaces of contact of cylindrical hard-alloy tip with surface of recess of body-rest is taken from dependence given in the invention description. EFFECT: enhanced operating reliability. 9 dwg

Description

Изобретение относится к металлообработке, в частности к конструкциям режущего инструмента с механическим креплением круглых пластин при фрезеровании деталей. The invention relates to metalworking, in particular, to structures of a cutting tool with mechanical fastening of round plates during milling of parts.

Известны режущие инструменты (авт. св. N 1593794, кл. В 23 С 5/06, 1990), содержащие державку, в гнезде которой установлена сменная многогранная пластинка с центральным отверстием, поверхность которого предназначена для взаимодействия с головкой пальца, закрепленного в резьбовом отверстии державки, имеющего между упомянутой головкой и резьбой на конце коническую поверхность, предназначенную для взаимодействия с поверхностью выемки на державке. Между стенкой выемки в державке и конической поверхностью пальца, выемка выполнена в виде цилиндрического отверстия, ось которого параллельна образующей конической поверхности пальца. Known cutting tools (ed. St. N 1593794, class B 23 C 5/06, 1990) containing a holder, in the socket of which is installed a replaceable polyhedral plate with a central hole, the surface of which is designed to interact with the head of a finger fixed in a threaded hole a holder having a tapered surface between said head and a thread at the end, for engaging with a recess surface on the holder. Between the wall of the recess in the holder and the conical surface of the finger, the recess is made in the form of a cylindrical hole, the axis of which is parallel to the generatrix of the conical surface of the finger.

Данное техническое решение предназначено для повышения жесткости узла крепления твердосплавной пластинки с упором-корпусом, что приводит к уменьшению стойкости пластинки. This technical solution is intended to increase the rigidity of the mount of the carbide plate with the stop-body, which leads to a decrease in the resistance of the plate.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является режущий инструмент, содержащий корпус, в выточке которого круглые режущие пластинки из твердого сплава закреплены при помощи державки, связанной с подпружиненным винтом, установленным в кольце [1] . The closest technical solution to the invention is a cutting tool containing a housing, in the recess of which round cutting inserts made of hard alloy are fixed by means of a holder connected with a spring-loaded screw mounted in the ring [1].

Недостатком режущего инструмента является низкая стойкость и прочность твердосплавной пластинки вследствие больших внутренних напряжений и прогибов, возникающих в пластинке при действии сил резания из-за большой жесткости ее крепления в корпусе инструмента. При этом угол охвата твердосплавной круглой пластинки упором-корпусом составляет α -135^оС.The disadvantage of the cutting tool is the low resistance and strength of the carbide insert due to the large internal stresses and deflections that occur in the insert under the action of cutting forces due to the high rigidity of its fastening in the tool body. Moreover, the angle of coverage of the carbide round plate thrust-body is α -135 ^about C.

Целью изобретения является повышение прочности и стойкости режущей пластинки из твердого сплава за счет снижения внутренних усилий, прогибов и напряжений в материале твердосплавной пластинки от действующих сил резания. The aim of the invention is to increase the strength and durability of a carbide insert by reducing internal forces, deflections and stresses in the material of the carbide insert from the existing cutting forces.

Это достигается тем, что в режущем инструменте, содержащем корпус, в выточке которого закреплена режущая пластинка из твердого сплава, уменьшен угол обхвата пластинки выточкой корпуса. This is achieved by the fact that in the cutting tool containing the housing, in the recess of which a cutting plate of hard alloy is fixed, the angle of grasp of the insert by the groove of the housing is reduced.

В выточке выполнена канавка, при этом длина дуги L обхвата поверхностей соприкосновения круглой твердосплавной пластинки с поверхностью выточки корпуса выбрана из зависимости
L = l-l₁=

-

, где l =

- длина дуги охвата между крайними точками корпуса-упора с цилиндрической поверхностью твердосплавной пластинки;
l₁=

длина дуги охвата между крайними точками канавки с цилиндрической поверхностью твердосплавной пластинки;
r - радиус твердосплавной пластинки.A groove is made in the undercut, while the length of the arc L of the girth of the surfaces of contact of the round carbide plate with the surface of the undercut of the body is selected from the dependence
L = ll ₁ =

-

where l =

- the length of the arc of coverage between the extreme points of the body-stop with the cylindrical surface of the carbide plate;
l ₁ =

the length of the arc of coverage between the extreme points of the grooves with the cylindrical surface of the carbide plate;
r is the radius of the carbide plate.

На фиг. 1 изображен режущий инструмент, в частности торцовая фреза в сборе в двух видах; на фиг. 2 - корпус торцовой фрезы в двух видах с изображением канавки для крепления пластинки; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4-6 - эпюры прогибов W от силы резания Р; на фиг. 7 - график значений прогибов в пластинке в зависимости от угла ее охвата в корпусе инструмента; на фиг. 8-9 - картины распределения сумм главных напряжений (σ₁ + σ₂), полученные методом лазерной интерферометрии.In FIG. 1 shows a cutting tool, in particular a face mill assembly in two forms; in FIG. 2 - a case of a face mill in two forms with an image of a groove for fixing a plate; in FIG. 3 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 4-6 - plot deflections W from the cutting force P; in FIG. 7 is a graph of deflection values in a plate depending on the angle of its coverage in the tool body; in FIG. 8-9 are patterns of the distribution of the sums of principal stresses (σ ₁ + σ ₂ ) obtained by laser interferometry.

Режущий инструмент, в частности торцовая фреза, содержит корпус 1, в выточке 2 закреплены режущие круглые пластинки 3 из твердого сплава ТК или ВК. Твердосплавные пластинки 3 закрепляются при помощи державки 4 с запрессованным в ней штифтом 5, связанным с винтом 6, поджатым пружиной 7. Винт 6 проходит через кольцо 8. The cutting tool, in particular the face mill, contains a housing 1, in the recess 2 are fixed cutting circular inserts 3 of a hard alloy TK or VK. Carbide inserts 3 are fixed by means of a holder 4 with a pin 5 pressed into it, connected with a screw 6, pressed by a spring 7. The screw 6 passes through the ring 8.

В выточке 2 корпуса 1 выполнена канавка 9 и фаска 10. При этом длина дуги L охвата поверхностей соприкосновения цилиндрической твердосплавной пластинки с поверхностью выточки 2 корпуса выбрана из зависимости:
L = l-l₁=

-

, где l =

- длина дуги охвата между крайними точками канавки и цилиндрической поверхностью твердосплавной пластинки;
r - радиус твердосплавной пластинки;
3,6 - коэффициент оптимального угла охвата, выбранный из зависимости:

= 3.6, где 100^о - оптимальный угол α охвата;
Данная зависимость для выбора длины дуги охвата L поверхности соприкосновения круглой твердосплавной пластинки 3 с упором корпусом 1, получена в результате экспериментальных исследований при нагружении пластинки 3 силой, эквивалентной силе резания Р и расчета возникающих при этом в пластинке прогибов и напряжений.A groove 9 and a chamfer 10 are made in the undercut 2 of the housing 1. In this case, the length of the arc L of coverage of the surfaces of contact of the cylindrical carbide plate with the surface of the undercut 2 of the housing is selected from the dependence:
L = ll ₁ =

-

where l =

- the length of the arc of coverage between the extreme points of the groove and the cylindrical surface of the carbide plate;
r is the radius of the carbide plate;
3.6 - coefficient of optimal angle of coverage, selected from the dependence:

= 3.6, where 100 ^about is the optimal angle α of coverage;
This dependence for choosing the length of the arc of coverage L of the contact surface of a round carbide plate 3 with a stop by the body 1, was obtained as a result of experimental studies when loading the plate 3 with a force equivalent to the cutting force P and calculating the deflections and stresses that arise in the plate.

При исследовании прогибов, возникающих в пластинках, длину дуги l охвата между крайними точками упора-корпуса 1 с цилиндрической поверхностью пластинки брали l', l'', l''' . При этом длину дуги охвата приравняли к углу α соответственно: l'= α= = 80^о; l''= α= 100^о, l '''= α= 135^оС; (см. фиг. 4, 5, 6).In the study of deflections arising in the plates, the length of the arc l of coverage between the extreme points of the abutment-casing 1 with the cylindrical surface of the plate was taken l ', l'',l'''. At the same time, the length of the coverage arc was equated to the angle α, respectively: l '= α = = 80 ^° ; l '' = α = 100 ^about , l '''= α = 135 ^about C; (see Figs. 4, 5, 6).

При нагружении твердосплавной круглой пластинки с длиной дуги l охвата корпуса-упора с канавкой 9 силой Р пластинка прогибается и значения прогибов под силой Р принимают либо положительные, либо отрицательные значения в зависимости от угла охвата пластинки корпусом-упором. Величины прогибов резко возрастают при углах охвата близких к 135^о (см. фиг. 4).When loading a carbide round plate with an arc length l of coverage of the stop body with a groove 9 by force P, the plate bends and the deflection values under the force P take either positive or negative values depending on the angle of coverage of the plate with the stop body. The magnitude of the deflection increases sharply at angles of coverage close to 135 ^about (see Fig. 4).

Максимальная величина прогиба пластинки составляет при l' = 11 мкм (микрометры) (см. график на фиг. 7). The maximum deflection of the plate is at l '= 11 μm (micrometers) (see the graph in Fig. 7).

Аналогично проводилось нагружение твердосплавных круглых пластин с длиной дуги l'' и l''' охвата упора-корпуса 1 с выполненной канавкой 9 (см. фиг. 5, 6). Similarly, loading of carbide round plates with an arc length l ″ and l ″ ″ of coverage of the stop-body 1 with a groove 9 made was performed (see Fig. 5, 6).

Из эпюр прогибов (фиг. 5) следует, что при l ''= α= 100^о величина прогибов под нагрузкой принимает минимальное значение, близкое к нулю. А отсюда следует, что длина дуги l''= α= 100^о является оптимальной величиной охвата пластинки, а прогиб составляет при l'' = α = 100^о, 0,8 мкм (см. график на фиг. 7).From the diagrams of deflections (Fig. 5) it follows that when l '' = α = 100 °, ^the magnitude of the deflections under load takes a minimum value close to zero. And this implies that the arc length of l '' = α = 100 is the optimum value ^of plate coverage and the deflection is at l '' = α = ¹⁰⁰ °, 0.8 mm (see. The graph of FIG. 7).

Из эпюр прогибов (фиг. 6) следует, что при l'''= α= 135^о величина прогибов под нагрузкой принимает максимальное отрицательное значение. Величина прогиба при l''' составляет - 5 мкм (см. график на фиг. 7).From the diagrams of the deflections (Fig. 6) it follows that for l '''= α = 135 °, ^the magnitude of the deflections under load takes the maximum negative value. The magnitude of the deflection at l '''is - 5 μm (see the graph in Fig. 7).

В результате аналитических расчетов прогибов, внутренних усилий, моментов и напряжений в круглых твердосплавных пластинах установлено, что оптимальным углом охвата является угол α = 100^о, при котором прогибы принимают минимальные значения.As a result, analytical calculations deflections, internal forces, moments and stresses in the carbide plates round found that the optimum angle coverage angle is α = ¹⁰⁰ °, wherein the deflection takes a minimum value.

При помощи метода лазерной интерферометрии получены картины распределения напряжений, а по результатам расчетов на ЭВМ численные значения сумм главных напряжений (σ₁ + σ₂) (см. фиг. 8 и 9).Using the method of laser interferometry, we obtained patterns of the stress distribution, and according to the results of computer calculations, the numerical values of the sums of principal stresses (σ ₁ + σ ₂ ) (see Figs. 8 and 9).

При нагружении твердосплавной пластинки 3 силой резания "Р" с длиной дуги l охвата упора-корпуса 1 без канавки в пластинке возникают напряжения более высокого уровня. When the carbide insert 3 is loaded with a cutting force “P” with an arc length l of coverage of the stop-housing 1 without a groove, stresses of a higher level occur in the insert.

При нагружении твердосплавной пластинки 3 силой резания "Р" с длиной дуги l охвата упора-корпуса 1 с канавкой 9 уровень напряжений, возникающих в ней, значительно меньше, чем при упоре-корпусе без канавки вследствие разгружающего эффекта канавки. When a carbide insert 3 is loaded with a cutting force “P” with an arc length l of coverage of the stop body 1 with groove 9, the level of stresses arising in it is much lower than with the stop body without groove due to the unloading effect of the groove.

В этом случае напряжения в опасных точках равны соответственно - 165 МПа - 80 МПа; - 97 МПа - 57 МПа; 59 МПа 53 МПа; и т. д. In this case, the stresses at the hazardous points are equal respectively - 165 MPa - 80 MPa; - 97 MPa - 57 MPa; 59 MPa 53 MPa; etc.

Таким образом, канавка 9 способствует перераспределению напряжений в твердосплавной пластине, снижает уровень напряжений вследствие уменьшения жесткости крепления твердосплавной пластины при опоре ее на две разделенные канавкой поверхности корпуса. Thus, the groove 9 contributes to the redistribution of stresses in the carbide plate, reduces the stress level due to a decrease in the rigidity of the carbide plate fastening when it is supported on two housing surfaces separated by a groove.

Claims

A CUTTING TOOL, comprising a housing, in the undercut of which a removable hard carbide circular insert is fixed, characterized in that a groove is made in the undercut of the housing, the length L of the arc covering the contact surfaces of the circular carbide cutting insert with the housing undercut surface is selected by the formula
L =

-

·

,,
where r is the radius of the carbide round plate.