RU2080216C1

RU2080216C1 - Cutting tool

Info

Publication number: RU2080216C1
Application number: RU93040612A
Authority: RU
Inventors: Н.Е. Чигодаев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "РАР"
Priority date: 1993-08-10
Filing date: 1993-08-10
Publication date: 1997-05-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: rotating roller is mounted on the front side of the cutting tool. To reach stable grinding of cheap independent of the depth of cutting and to provide stable quality of the surface of a part machined the working portion of the roller is made up as a cone with a base arranged at the top of the cutting portion of the tool. EFFECT: improved design. 2 dwg

Description

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано при разработке конструкций режущего инструмента. The invention relates to metalworking and can be used in the design of cutting tools.

Известно, что для дробления стружки на передней поверхности инструмента в процессе его заточки выполняют различного рода выступы или канавки или используют накладные стружколомы необходимой формы (см. В.А. Аршинов, В.Г. Алексеев. Резание металлов и режущий инструмент. Изд-е 3-е. Учебник для машиностроительных техникумов. М. Машиностроение. 1976). При обработке деталей сборным инструментом используют неперетачиваемые пластинки со стружколомающими выступами различной формы соответствующих размеров и расположенных относительно режущих кромок (см. Чернавский Ф.Г. Современные тенденции развития конструкций сборных резцов с неперетачиваемыми пластинами. Обзор М. НИИмаш, 1983, с. 56, ил. 22. Серия С-2. Инструментальная и абразивно-алмазная промышленность). Указанные конструктивные элементы создают изгибающий момент, вызывающий дополнительную деформацию стружки, при достаточной величине которой она ломается. Поскольку надламывание стружки происходит со стороны прирезцового слоя, прочность которого выше прочности самой стружки, изгибающий момент должен быть значительной величины. Величина момента зависит как от геометрических параметров стружколомающих элементов и их расположения относительно главного режущего лезвия, так и от силы трения, препятствующей движению стружки по этим элементам. Трение снижает величину изгибающего момента, препятствуя тем самым надламыванию стружки. It is known that for crushing shavings on the front surface of the tool during its sharpening, various protrusions or grooves are performed or overhead chipbreakers of the necessary shape are used (see V.A. Arshinov, V.G. Alekseev. Metal cutting and cutting tools. Publishing house 3rd. Textbook for engineering schools. M. Engineering. 1976). When machining parts with a combined tool, non-turning plates with chip breaking protrusions of various shapes of appropriate sizes and relative to the cutting edges are used (see Chernavsky F.G. Modern Trends in the Development of Designs of Prefabricated Cutters with Non-Turnable Plates. Review by M. NIImash, 1983, p. 56, il 22. Series C-2. Tool and abrasive-diamond industry). These structural elements create a bending moment, causing additional deformation of the chip, with a sufficient value of which it breaks. Since chip breaking occurs on the side of the prince layer, the strength of which is higher than the strength of the chip itself, the bending moment must be significant. The magnitude of the moment depends both on the geometric parameters of the chipbreaking elements and their location relative to the main cutting blade, and on the friction force that impedes the movement of the chip on these elements. Friction reduces the magnitude of the bending moment, thereby preventing chip breaking.

Недостатком данных конструкций является нестабильность стружкодробления, обусловленная узким диапазоном условий резания, в котором описанные факторы, образуя оптимальные сочетание, обеспечивают необходимую величину изгибающего момента. При выходе параметров обработки за границы диапазона нарушается их оптимальность, что приводит к уменьшению величины изгибающего момента и, соответственно, к снижению стабильности стружкодробления. The disadvantage of these designs is the instability of chip breaking, due to a narrow range of cutting conditions, in which the described factors, forming the optimal combination, provide the necessary magnitude of the bending moment. When the processing parameters are outside the range, their optimality is violated, which leads to a decrease in the magnitude of the bending moment and, accordingly, to a decrease in the stability of chip breaking.

Наиболее близким аналогом по совокупности признаков является конструкция режущего инструмента, в которой, с целью снижения сопротивления движению стружки, на передней поверхности заподлицо с ней и параллельно главному режущему лезвию в полукруглом углублении установлен ролик с возможностью вращения вокруг собственной оси (А.С. 52792 СССР, МКИ B 23 B 27/22. Резец./А.М. Требелев, 1938). The closest analogue in terms of features is the design of the cutting tool, in which, in order to reduce resistance to chip movement, a roller is mounted flush with it and parallel to the main cutting blade in a semicircular recess with rotation around its own axis (A.S. 52792 USSR , MKI B 23 B 27/22. Cutter / A.M. Trebelev, 1938).

Наличие вращающегося ролика на участке контакта стружки с инструментом обеспечивает частичную замену трения скольжения на трение качения, что приводит к снижению силы трения и, следовательно, к увеличению изгибающего момента, действующего со стороны передней поверхности на стружку. Величина момента может быть достаточной для ломания стружки, что и наблюдается при обработке деталей из конструкционных сталей. При обработке деталей из более прочных материалов момент оказывается недостаточным и дробления стружки не происходит. The presence of a rotating roller in the area of contact between the chips and the tool provides a partial replacement of sliding friction with rolling friction, which leads to a decrease in the friction force and, consequently, to an increase in the bending moment acting on the side of the front surface on the chips. The magnitude of the moment may be sufficient for breaking the chips, which is observed when machining parts made of structural steels. When machining parts made of more durable materials, the moment is insufficient and chip shaving does not occur.

Использование данного инструмента с углом наклона главного режущего лезвия больше нуля (λ > 0) вызывает ухудшение качества обработанной поверхности. В процессе обработки таким инструментом стружка перемещается по передней поверхности в сторону обработанной поверхности. Попадая на ролик, стружка получает еще большее смещение к обработанной поверхности, что приводит их к плотному контакту, т. е. к ухудшению качества последней. Кроме того, из-за смещения часть стружки будет находиться вне контакта с передней поверхностью. Это уменьшает величину воздействия средней поверхности на стружку и, соответственно, ухудшает условия дробления стружки. Using this tool with an inclination angle of the main cutting blade greater than zero (λ> 0) causes a deterioration in the quality of the machined surface. In the process of processing with such a tool, the chip moves along the front surface towards the machined surface. Getting on the roller, the chip receives an even greater displacement to the machined surface, which leads them to tight contact, i.e., to a deterioration in the quality of the latter. In addition, due to the displacement, part of the chip will be out of contact with the front surface. This reduces the impact of the average surface on the chips and, accordingly, worsens the conditions for crushing chips.

Цилиндрическая форма ролика и его параллельное относительно главного режущего лезвия расположение в данной конструкции инструмента предопределили смещение торца ролика от вершины режущей части инструмента на величину "а" для обеспечения вспомогательного угла в плане Φ₁ В процессе резания с глубиной резания, соизмеримой с величиной "а" (не более 2а), пространство между торцем ролика и обработанной поверхностью детали забивается стружкой, нарушается тем самым процесс отвода и дробления ее. Кроме того, резко ухудшается качество обработанной поверхности детали.The cylindrical shape of the roller and its parallel location relative to the main cutting blade in this tool design determined the displacement of the end of the roller from the top of the cutting part of the tool by the value "a" to provide an auxiliary angle in the plane Φ ₁ During cutting with a cutting depth commensurate with the value of "a" (no more than 2a), the space between the end of the roller and the machined surface of the part is clogged with chips, thereby disrupting the process of withdrawing and crushing it. In addition, the quality of the machined surface of the part sharply deteriorates.

Заявленное изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в обеспечении надежного стружкодробления в процессе резания за счет увеличения изгибающего момента, обеспечения стабильного контакта стружки с роликами, создания условий для контакта стружки с заданной поверхностью инструмента, в результате чего она деформируется и ломается с внешней стороны, прочность которой значительно меньше прирезцового слоя. The claimed invention is aimed at solving the problem of ensuring reliable chip breaking during cutting by increasing the bending moment, ensuring stable contact of the chips with the rollers, creating conditions for the contact of the chips with a given surface of the tool, as a result of which it deforms and breaks from the outside, strength which is much smaller than the prickly layer.

Заявленный режущий инструмент содержит следующие существенные признаки, совокупность которых направлена на решение поставленной задачи на передней поверхности инструмента в углублении расположен ролик с возможностью вращения вокруг собственной оси, при этом рабочая часть ролика выполнена конусной с большим диаметром у вершины инструмента и расположена с превышением передней поверхности, а ось ролика и главное режущее лезвие составляют определенный угол. The claimed cutting tool contains the following essential features, the totality of which is aimed at solving the problem on the front surface of the tool in the recess is a roller with the possibility of rotation around its own axis, while the working part of the roller is conical with a large diameter at the top of the tool and is located in excess of the front surface, and the axis of the roller and the main cutting blade make up a certain angle.

Сочетание описанных признаков изобретения обеспечивает устойчивое стружкодробление независимо от глубины резания, материала обрабатываемой детали, угла наклона главного режущего лезвия инструмента, а также обеспечивает стабильное качество обработанной поверхности. The combination of the described features of the invention provides stable chip breaking regardless of the depth of cut, material of the workpiece, the angle of inclination of the main cutting blade of the tool, and also ensures stable quality of the machined surface.

Для достижения устойчивого стружкодробления при обработке деталей из разных материалов у предложенной конструкции инструмента рабочая часть превышает переднюю поверхность. При перемещении по инструменту стружка попадает на выступающий над передней поверхностью ролик, дополнительно деформируется и, при превышении критической величины, ломается. Попадая на ролик стружка вызывает его вращение. Вращающийся ролик оказывает минимальное сопротивление движущейся по нему стружке, тем самым не уменьшает величину действующего на стружку дополнительного изгибающего момента. Необходимая для дробления стружки величина момента определяется конкретными условиями обработки и задается превышением рабочей части ролика над передней поверхностью. Максимальное превышение ролика и, соответственно, максимальная деформация стружки достигаются при положении оси ролика на уровне передней поверхности. To achieve sustainable chip control when machining parts from different materials with the proposed tool design, the working part exceeds the front surface. When moving around the tool, the chips fall onto a roller protruding above the front surface, are additionally deformed and, when the critical value is exceeded, breaks. When a chip hits a roller, it rotates. A rotating roller provides minimal resistance to the chips moving along it, thereby not reducing the amount of additional bending moment acting on the chips. The moment required for crushing the chips is determined by the specific processing conditions and is determined by the excess of the working part of the roller over the front surface. The maximum excess of the roller and, accordingly, the maximum deformation of the chips are achieved when the axis of the roller at the level of the front surface.

Если в конкретных условиях обработки величина суммарного изгибающего момента, воспринимаемого стружкой от передней поверхности и ролика, будет недостаточной для дробления, то стружка, завиваясь, смещается от вершины режущей части по ролику у заявленного инструмента рабочая поверхность ролика и главное режущее лезвие составляют определенный угол β Контакт стружки с задней поверхностью происходит внешней, менее прочной, чем ее прирезцовой слой, стороной. Деформация стружки, вызванная этим контактом, приводит к стабильному ее дроблению. If, in specific processing conditions, the total bending moment perceived by the chips from the front surface and the roller is insufficient for crushing, then the chips curling move from the top of the cutting part along the roller of the claimed tool, the working surface of the roller and the main cutting blade make a certain angle β Contact shavings with the back surface occurs on the outside, less durable than its scruffy layer, side. Chip deformation caused by this contact leads to its stable crushing.

Расположение рабочей поверхности ролика под углом b к главному режущему лезвию компенсирует влияние угла наклона режущего лезвия l на направление перемещения стружки по инструменту, определяемое углом схода стружки h (угол между перпендикуляром к главному режущему лезвию и направлением перемещения стружки по передней поверхности инструмента). Независимо от угла схода h, зависящего от величины и знака угла l, стружка, попадая на ролик, смещается по ролику от вершины режущей части инструмента, т.е. от обработанной поверхности детали. Таким образом, исключается контакт стружки с обработанной поверхностью и ее качество повышается. The location of the working surface of the roller at an angle b to the main cutting blade compensates for the influence of the angle of inclination of the cutting blade l on the direction of movement of the chips along the tool, determined by the angle of chip exit h (the angle between the perpendicular to the main cutting blade and the direction of movement of the chips on the front surface of the tool). Regardless of the angle of descent h, depending on the size and sign of the angle l, the chips falling onto the roller move along the roller from the top of the cutting part of the tool, i.e. from the treated surface of the part. Thus, the contact of the chip with the treated surface is excluded and its quality is improved.

Для достижения устойчивого стружкодробления независимо от глубины резания в предложенном инструменте исключена возможность контакта стружки с торцом ролика за счет такого расположения ролика на передней поверхности, при котором ось ролика и главное режущее лезвие составляют угол k. В результате к вершине режущей части инструмента обращена боковая, рабочая поверхность, а не торцовая, что и обеспечивает надежный контакт стружки с рабочей поверхностью ролика. Контакт с роликом вызывает либо ломание стружки, либо ее смещение вдоль оси ролика для последующего контакта с главной задней поверхностью, где и происходит ее дробление. Благодаря такому расположению ролика, глубина резания не оказывает влияния и на качество обработанной поверхности детали, т.к. образующаяся стружка не контактирует с последней. To achieve sustainable chip control, regardless of the cutting depth, the proposed tool eliminates the possibility of contact between the chips and the end of the roller due to the location of the roller on the front surface at which the axis of the roller and the main cutting blade make an angle k. As a result, the lateral, working surface, rather than the end face, faces the top of the cutting part of the tool, which ensures reliable contact between the chips and the working surface of the roller. Contact with the roller causes either chip breaking, or its displacement along the axis of the roller for subsequent contact with the main rear surface, where it is crushed. Due to this arrangement of the roller, the cutting depth does not affect the quality of the machined surface of the part, since the resulting chips do not come in contact with the latter.

Расположение ролика на передней поверхности инструмента, характеризуемое углами: k угол между осью ролика и главным режущим лезвием и b угол между рабочей поверхностью ролика и главным режущим лезвием, предопределило выполнение рабочей части ролика в виде конусной поверхности с большим диаметром у вершины режущей части инструмента. Таким образом, конусная поверхность рабочей части ролика обеспечивает условия надежного стружкодробления и устраняет причины, ухудшающие качество обработанной поверхности детали. The location of the roller on the front surface of the tool, characterized by angles: k is the angle between the axis of the roller and the main cutting blade and b is the angle between the working surface of the roller and the main cutting blade, predetermined the execution of the working part of the roller in the form of a conical surface with a large diameter at the top of the cutting part of the tool. Thus, the conical surface of the working part of the roller provides the conditions for reliable chip breaking and eliminates the reasons that worsen the quality of the machined surface of the part.

На фиг. 1 показан вид в плане инструмента; на фиг. 2 разрез режущей части инструмента по линии, перпендикулярной главному режущему лезвию. Заявленный режущий инструмент, согласно формуле изобретения, содержит державку 1 и режущую часть, которая состоит из режущей пластины 2, ролика 3, прижима 4 с винтом 5 и опоры 6. При этом ролик расположен с некоторым превышением h передней поверхности 7, а рабочая часть ролика имеет конусную поверхность 8 с большим диаметром 9 у вершины инструмента 10. Главное режущее лезвие 11 образует с осью ролика 12 и образующей конусной поверхности 13 углы k и β. In FIG. 1 shows a plan view of a tool; in FIG. 2 section of the cutting part of the tool in a line perpendicular to the main cutting blade. The claimed cutting tool, according to the claims, contains a holder 1 and a cutting part, which consists of a cutting plate 2, a roller 3, a clamp 4 with a screw 5 and a support 6. In this case, the roller is located with some excess h of the front surface 7, and the working part of the roller has a conical surface 8 with a large diameter 9 at the top of the tool 10. The main cutting blade 11 forms angles k and β with the axis of the roller 12 and the generatrix of the conical surface 13.

В процессе обработки детали стружка, перемещаясь по передней поверхности 7, попадает на выступающую часть конусной поверхности 8 и вызывает вращение ролика 3. Вращающийся ролик, оказывая минимальное сопротивление движению стружки и способствуя ее смещению по ролику от вершины режущей части инструмента, создает дополнительный изгибающий момент, от воздействия которого стружка, деформируясь, или ломается, или, завиваясь в виток, уходит на главную заднюю поверхность инструмента. Контакт с задней поверхностью создает изгибающий момент, приложенный к стружке с внешней, менее прочной стороны. В результате этого стружка ломается на мелкие кусочки и осыпается в приемный лоток станка. In the process of processing the part, the chip moving along the front surface 7, falls on the protruding part of the conical surface 8 and causes the rotation of the roller 3. The rotating roller, providing minimal resistance to the movement of the chip and contributing to its displacement along the roller from the top of the cutting part of the tool, creates an additional bending moment, from the impact of which the chip, deforming, either breaks, or, curling into a coil, goes to the main rear surface of the tool. Contact with the rear surface creates a bending moment applied to the chips from the outside, less durable side. As a result of this, the chips break into small pieces and crumble into the receiving tray of the machine.

Claims

A cutting tool having a main cutting blade and a semicircular recess on the front surface, in which the roller is mounted for rotation around its axis, characterized in that the working part of the roller is conical with a large diameter at the top of the tool and is located in excess of the front surface, while the axis the roller is positioned at an angle to the main cutting blade.