RU2691480C1 - Cutter housing with wear-resistant coating and cutter for its use - Google Patents
Cutter housing with wear-resistant coating and cutter for its use Download PDFInfo
- Publication number
- RU2691480C1 RU2691480C1 RU2019107215A RU2019107215A RU2691480C1 RU 2691480 C1 RU2691480 C1 RU 2691480C1 RU 2019107215 A RU2019107215 A RU 2019107215A RU 2019107215 A RU2019107215 A RU 2019107215A RU 2691480 C1 RU2691480 C1 RU 2691480C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wear
- resistant coating
- working part
- housing
- circular outer
- Prior art date
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 91
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 81
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 76
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims abstract description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 18
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 9
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 6
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 6
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract description 3
- 238000003754 machining Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 21
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 10
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 6
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000005555 metalworking Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 1
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23C—MILLING
- B23C5/00—Milling-cutters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Abstract
Description
Область техники.The field of technology.
Настоящее изобретение включает группу устройств и относится к металлорежущему инструменту, в частности к фрезам с механическим креплением режущих пластин, используемым для обработки изделиях из алюминия, а также из высокопрочных сталей и трудно обрабатываемых материалов.The present invention includes a group of devices and relates to a metal-cutting tool, in particular, to cutters with mechanical fastening of cutting plates used for processing aluminum products, as well as high-strength steels and difficult-to-work materials.
Уровень техники.The level of technology.
Для повышения производительности процесса обработки изделий, имеющих различную форму обрабатываемой поверхности, используют инструменты с механическим креплением сменных режущих пластин, размещенных в гнездах их корпусов. Широкое распространение получили, например, фрезы концевые, дисковые и торцовые.To improve the performance of the processing of products with different shapes of the processed surface, use tools with mechanical fastening interchangeable cutting plates placed in the slots of their buildings. Widespread, for example, end mills, disc and end mills.
Основным элементом конструкции указанных инструментов является их корпус, имеющий ось вращения, вокруг которой расположена рабочая часть с гнездами для размещения и закрепления в них, например, с помощью винтов сменных режущих пластин. Корпуса режущего инструмента также содержат впадины, называемые, как правило, стружкоотводящими канавками, для отвода стружки от режущих кромок режущих пластин. Эти впадины чередуются с выступами, на которых расположены гнезда для режущих пластин.The main structural element of these tools is their body, which has an axis of rotation, around which the working part is located with sockets for placing and fixing in them, for example, using screws of interchangeable cutting plates. The shells of the cutting tool also contain depressions, usually referred to as chip removal grooves, for removing chips from the cutting edges of the cutting plates. These depressions alternate with protrusions on which slots for cutting plates are located.
Корпуса режущего инструмента должны иметь высокую прочность, а поверхность их рабочей части повышенную твердость, стойкость к коррозии и малый коэффициент трения скольжения относительно обрабатываемого материала.The cutting tool bodies should have high strength, and the surface of their working part should have increased hardness, corrosion resistance and low coefficient of sliding friction relative to the material being processed.
Высокие требования к корпусу режущего инструмента в целом, а также к его поверхности обусловлено следующим. Режущий инструмент испытывает значительные ударные термомеханические нагрузки, сопровождающиеся сложным напряженно деформированным состоянием его рабочей части. При этом, как правило, корпус режущего инструмента имеет сложную форму с множеством гнезд для размещения сменных режущих пластин и стружкоотводящих поверхностей, а также отверстий для подвода охлаждающих жидкостей или воздуха, расположенных под разными углами к оси вращения инструмента и на разном расстоянии от нее.The high demands on the body of the cutting tool as a whole, as well as on its surface, are due to the following. The cutting tool experiences significant thermomechanical shock load, accompanied by a complex stress-strain state of its working part. In this case, as a rule, the body of the cutting tool has a complex shape with a multitude of sockets for accommodating interchangeable cutting inserts and chip removal surfaces, as well as openings for supplying cooling fluids or air located at different angles to the axis of rotation of the tool and at different distances from it.
Из-за этого прочность корпусов режущего инструмента существенно снижается. При этом резервы прочности высокопрочных материалов, из которых изготавливают корпуса режущего инструмента, во многом исчерпаны.Because of this, the strength of the cutting tool bodies is significantly reduced. At the same time, the strength reserves of the high-strength materials from which the cutting tool cases are made are largely exhausted.
Кроме этого вращающийся режущий инструмент, как правило, имеет консольное расположение рабочей части в целом относительно шпинделя станка и консольное расположение относительно оси вращения инструмента выступов рабочей части, на которых расположены гнезда для крепления сменных режущих пластин и формируются зубья режущего инструмента. При этом корпус испытывает изгиб с кручением. Это дополнительно вызывает увеличение действующих на рабочую часть инструмента не равномерно распределенных нагрузок, как по ее длине, так и в радиальном направлении относительно оси вращения инструмента.In addition, a rotating cutting tool, as a rule, has a cantilever arrangement of the working part as a whole relative to the machine spindle and a cantilever arrangement relative to the axis of rotation of the tool protrusions of the working part, on which sockets for fixing replaceable cutting plates are located and the teeth of the cutting tool are formed. In this case, the body experiences a bend with torsion. This additionally causes an increase in non-uniformly distributed loads acting on the working part of the tool, both along its length and in the radial direction relative to the axis of rotation of the tool.
В процессе работы поверхность рабочей части инструмента также подвергается воздействию агрессивной среды, действующей при высоких температурах. Это обусловлено, например, воздействием стружки, имеющей высокую температуру, а также использованием смазочно-охлаждающих жидкостей. В результате воздействия стружки на поверхности стружкоотводящих канавок, имеющих высокий коэффициент трения скольжения, может возникать их прогрессивный износ, а также происходить налипание обрабатываемого материала, например, алюминия и его сплавов, на эти поверхности. Это также существенно затрудняет удаление стружки из зоны резания, что увеличивает силу резания и энергозатраты на обработку материалов резанием, может вызвать пакетирование стружки и разрушение корпуса режущего инструмента.In the course of work, the surface of the working part of the tool is also exposed to an aggressive environment acting at high temperatures. This is due, for example, exposure to chips having a high temperature, as well as the use of coolant. As a result of chips acting on the surface of chip discharge grooves having a high coefficient of sliding friction, their progressive wear may occur, as well as sticking of the material being processed, for example, aluminum and its alloys, onto these surfaces. It also greatly complicates the removal of chips from the cutting zone, which increases the cutting force and energy consumption for machining materials, can cause chip packaging and destruction of the cutting tool body.
При высокоскоростной обработке налипание обрабатываемого материала на поверхности корпуса может привести к дисбалансу режущего инструмента, вращающегося с большой скоростью, что может вызвать его разрушение.During high-speed processing, sticking of the material being processed on the surface of the body can lead to an imbalance of the cutting tool rotating at high speed, which can cause its destruction.
Перечисленные выше отрицательные факторы, действующие на рабочую часть корпуса режущего инструмента, существенно снижают работоспособность и ресурс не только корпуса, но и всего режущего инструмента в целом, а также приводят к значительным затратам времени и энергоресурсов при осуществлении обработки материалов резанием.The above negative factors affecting the working part of the cutting tool body significantly reduce the working capacity and resource of not only the body, but also the entire cutting tool as a whole, and also lead to significant time and energy costs when processing materials by cutting.
Стандартным вариантом создания защитных покрытий на поверхностях корпусов режущего инструмента является их воронение (см., например, Черненко Я. Фрезы Pramet для черновой обработки // Оборудование и инструмент для профессионалов. Металлообработка. - 2010, №4, С. 40-41). Компания Taegu Тес для корпусов фрез использует специальное покрытие Nicotec на никелевой основе, которое защищает поверхности корпусов от коррозии. Указанные покрытия оказывают только присущие им защитные действия на поверхность корпусов режущего инструмента и не оказывают существенного влияния на его механическую прочность.The standard variant of creating protective coatings on the surfaces of the cutting tool cases is their burnishing (see, for example, Pramet Chernenko for rough processing // Equipment and tools for professionals. Metalworking. - 2010, No. 4, P. 40-41). Taegu Tes for cutter body uses Nicotec special nickel-based coating that protects the surface of the body against corrosion. These coatings have only their inherent protective effects on the surface of the cutting tool bodies and do not have a significant effect on its mechanical strength.
Также известно упрочнение поверхности корпусов фрез путем их азотирования или нанесения износостойких покрытий в газофазной среде. Недостатком данных покрытий является наличие значительных остаточных напряжений в корпусе, в том числе растягивающих, что может привести к потере точности базовых поверхностей гнезд относительно оси корпуса или к потере прочности корпусов, как в целом, так и в его критических местах.It is also known to harden the surface of the cutter bodies by nitriding them or by applying wear-resistant coatings in a gas-phase medium. The disadvantage of these coatings is the presence of significant residual stresses in the case, including tensile ones, which can lead to loss of accuracy of the base surfaces of the sockets relative to the axis of the case or to the loss of durability of the cases, both in general and in its critical places.
Также недостатком данного покрытия является то, что оно имеет одинаковую толщину по всей поверхности корпуса, При этом не может быть учтена сложная поверхность рабочей части корпуса, имеющая поверхности, расположенные под разными углами, как к оси корпуса, так и к его периферии, что не позволяет учесть сложное напряженно-деформированное состояние рабочей части, возникающее при работе режущего инструмента.Also the disadvantage of this coating is that it has the same thickness over the entire surface of the body. It cannot be taken into account the complex surface of the working part of the body, which has surfaces at different angles, both to the axis of the body and to its periphery, which is not allows you to take into account the complex stress-strain state of the working part that occurs when the cutting tool.
Из уровня техники известно упрочнение деталей путем нанесения покрытий с использованием процесса PVD. При этом износостойкое покрытие с учетом своего прямого назначения позволяет существенно повысить работоспособность и стойкость фрез применительно к конкретным обрабатываемым материалам и режимам резания.The prior art hardening of parts by coating using a PVD process. At the same time, the wear-resistant coating, taking into account its direct purpose, can significantly improve the performance and durability of the mills in relation to the specific materials being processed and cutting conditions.
Например, оно включает нанесение поверхностного слоя на подложку в атмосфере химически активного газа при нагреве детали до температуры 900-1200°С (патент СН452205, опубл. 1968-05-31, интернет ресурс htt). Недостатком данного технического решения является высокая температура процесса, приводящая к разупрочнению основы, т.е. к потере прочности корпуса в целом.For example, it involves the application of a surface layer on a substrate in the atmosphere of a reactive gas when the part is heated to a temperature of 900-1200 ° C (patent CH452205, publ. 1968-05-31, htt). The disadvantage of this technical solution is the high process temperature, leading to a weakening of the base, i.e. loss of strength of the hull as a whole.
Известен цельный режущий инструмент, выполненный из твердого материала, например, карбида вольфрама (PCT/US 2008/080281, опубл. 07.05.2009 года), на поверхность которого нанесена пленка толщиной в диапазоне 1-3 мкм из гидрогенизированного алмазоподобного углеродного материала или нанокомпозита карбид вольфрама/углерод. Такое покрытие характеризуется низким коэффициентом трения скольжения, за счет низкой адгезии к нему, например, алюминия и его сплавов. Это покрытие также имеет высокие остаточные напряжения, что должно положительно сказываться на механической прочности рабочей части инструмента. При этом следует учесть, что рабочая часть данного инструмента выполнена цельной, где режущие кромки чередуются со стружкоотводящими канавками, и нет сложных поверхностей для размещения сменных режущих пластин, расположенных под разными углами относительно оси вращения, как у инструмента с механическим креплением режущих пластин. При этом недостатком настоящего покрытия является его низкая стойкость, а также наличие значительных сжимающих остаточных напряжений, не учитывающих асимметрию нагружения рабочей части как в осевом, так и в радиальном относительно оси вращения направлении, что особенно отрицательно сказывается при ударных нагрузках.A solid cutting tool made of hard material, such as tungsten carbide (PCT / US 2008/080281, publ. 07/07/2009), on the surface of which a film of 1-3 microns thick is applied from hydrogenated diamond-like carbon material or nanocomposite carbide is known tungsten / carbon. This coating is characterized by a low coefficient of sliding friction, due to the low adhesion to it, for example, aluminum and its alloys. This coating also has high residual stresses, which should have a positive effect on the mechanical strength of the working part of the tool. It should be noted that the working part of this tool is made integral, where the cutting edges alternate with the chip discharge grooves, and there are no complicated surfaces for accommodating replaceable cutting plates located at different angles relative to the axis of rotation, like a tool with mechanical fastening of cutting plates. At the same time, the disadvantage of this coating is its low durability, as well as the presence of significant compressive residual stresses that do not take into account the asymmetry of loading of the working part both in axial and radial with respect to the axis of rotation, which is especially negative for impact loads.
Известны конструкция концевых фрез, например, патенты РФ на изобретение №27617827 и на полезную модель №170600, содержащих расположенную вокруг оси вращения рабочую часть с режущим кромками, чередующимися со стружкоотводящими канавками. При этом рабочая часть указанных фрез выполнена цельной из твердого сплава с износостойким покрытием, в котором, по меньшей мере, один слой имеет остаточные сжимающие напряжения. В этих конструкциях используются свойства износостойких покрытий, имеющих сжимающие остаточные напряжения, для повышения жесткости рабочей части фрез в осевом направлении. При этом даны соотношения длины и/или площади поверхности с износостойким покрытием и размерами рабочей части фрез, позволяющие обеспечить снижение вибраций при обработке изделий из трудно обрабатываемых материалов.The design of end mills is known, for example, patents of the Russian Federation for invention No. 27717827 and for utility model No. 170600, containing a working part located around an axis of rotation with cutting edges alternating with chip-removing grooves. In this case, the working part of these cutters is made of solid carbide with a wear-resistant coating, in which at least one layer has residual compressive stresses. These structures use the properties of wear-resistant coatings with compressive residual stresses to increase the rigidity of the working part of the cutters in the axial direction. In this case, given the ratio of length and / or surface area with a wear-resistant coating and the size of the working part of the cutters to reduce vibrations in the processing of products from difficult-to-process materials.
В этих конструкциях концевых фрез использование износостойкого покрытия, нанесенного на рабочую часть в виде фрагментов без образования сплошной оболочки, а для многослойного износостойкого покрытия нанесение в виде фрагментов отдельных слоев, входящих в покрытие, что позволяет получить разную толщину износостойкого покрытия по поверхности рабочей части и учесть особенность консольного нагружения фрез в целом.In these designs of end mills, use of a wear-resistant coating applied to the working part in the form of fragments without formation of a solid shell, and for a multi-layer wear-resistant coating, application of separate layers included in the coating in the form of fragments, which allows to obtain a different thickness of the wear-resistant coating on the surface of the working part and take into account feature of cantilever milling cutters in general.
Однако указанные выше технические решения направлены на увеличение жесткости только в целом рабочей части концевых фрез с учетом ее консольного нагружения. Они не учитывают консольное расположение и переменное сечение выступов корпуса, формирующих зубья фрез в радиальном направлении относительно оси вращения. В тоже время следует заметить, что именно зубья фрез в первую очередь воспринимают ударную нагрузку, возникающую в момент врезания режущих кромок в обрабатываемый материал. При этом режущие кромки, являясь вершиной зубьев, подвергаются максимальным динамическим нагрузкам, влияющим на работоспособность и стойкость инструмента.However, the above technical solutions are aimed at increasing the rigidity only in the whole working part of end mills, taking into account its cantilever loading. They do not take into account the cantilever arrangement and the variable section of the protrusions of the body, forming the teeth of the cutters in the radial direction relative to the axis of rotation. At the same time, it should be noted that it is the teeth of the cutters that first of all perceive the shock load that occurs at the time of cutting the cutting edges into the material being processed. In this case, the cutting edges, being the tip of the teeth, are subjected to maximum dynamic loads that affect the performance and durability of the tool.
Известно, что при консольном расположении противостоять ударным нагрузкам наиболее способны консольные балки равного сопротивления, имеющие переменное сечение, у которых напряжения в каждом сечении в идеале одинаковые. Существующие формы зубьев, а в данном случае выступов на рабочей части корпусов инструмента, формирующих зубья, также имеют в радиальном направлении переменное сечение относительно оси вращения инструмента. Эти формы зависят в первую очередь от углов резания, а также от формы и размеров стружкоотводящих канавок, формы и размеров сменных режущих пластин и рабочей части в целом самих, например, концевых фрез с механическим креплением режущих пластин. Указанные параметры являются определяющими, так как от них зависит в принципе работоспособность режущего инструмента.It is known that with a cantilever arrangement, cantilever beams of equal resistance, having a variable cross section, in which the stresses in each section are ideally the same, are most capable of withstanding shock loads. The existing forms of the teeth, and in this case the protrusions on the working part of the tool bodies that form the teeth, also have in the radial direction a variable cross section relative to the axis of rotation of the tool. These forms depend primarily on the cutting angles, as well as on the shape and size of the chip grooves, the shape and size of interchangeable cutting inserts and the working part as a whole, for example, end mills with mechanical fastening of the cutting inserts. These parameters are decisive, since the operability of the cutting tool depends on them in principle.
В тоже время существующие размеры и формы рабочих частей режущего инструмента с механическим креплением пластин не учитывают особенностей балок равного сопротивления, как в осевом, так и в радиальном направлении. При этом совершенствование конструкции корпусов режущего инструмента за счет форм и размеров их отдельных элементов во многом исчерпано. Новые возможности раскрывает использование износостойких покрытий, имеющих остаточные сжимающие напряжения и разную толщину по поверхности рабочей части инструмента, что позволит уменьшить отрицательное влияние ударных нагрузок на режущую часть инструмента.At the same time, the existing dimensions and shapes of the working parts of the cutting tool with mechanical fastening of the plates do not take into account the features of the beams of equal resistance, both axially and radially. At the same time, the improvement of the design of the cutting tool bodies due to the shapes and sizes of their individual elements has been largely exhausted. New features reveals the use of wear-resistant coatings with residual compressive stresses and different thickness over the surface of the working part of the tool, which will reduce the negative impact of shock loads on the cutting part of the tool.
Задачей настоящего изобретения является создание корпуса фрезы с механическим креплением режущих пластин повышенной работоспособности и стойкости.The present invention is the creation of the body of the cutter with mechanical fastening of the cutting plates of increased efficiency and durability.
Задачей настоящего изобретения также является создание конструкции фрезы с механическим креплением режущих пластин повышенной работоспособности и стойкости за счет использования указанного корпуса.The present invention is also the creation of the design of the cutter with a mechanical fastening of cutting plates of increased efficiency and durability through the use of the specified body.
Технический результат заключается в повышении работоспособности и стойкости корпуса с износостойким покрытием и фрезы для его использования.The technical result is to increase the efficiency and durability of the housing with a wear-resistant coating and cutters for its use.
Раскрытие изобретения.Disclosure of the invention.
Указанный технический результат достигается посредством совокупности признаков, приведенных в соответствующих пунктах формулы изобретения.This technical result is achieved by a combination of features that are given in the respective claims.
Корпус фрезы с износостойким покрытием содержит расположенную вокруг оси вращения рабочую часть с круговой наружной поверхностью.The mill body with a wear-resistant coating contains a working part located around the axis of rotation with a circular outer surface.
Вдоль рабочей части выполнены стружкоотводящие канавки, чередующиеся с выступами, в которых выполнены гнезда для размещения и крепления режущих пластин.Along the working part there are made chip discharging grooves alternating with protrusions, in which sockets for placing and fixing the cutting plates are made.
Причем боковые поверхности канавок, выступов и гнезд имеют сложную пространственную форму, фрагменты которой расположены под углами разной величины к нормали круговой наружной поверхности, а вершины выступов лежат на круговой поверхности.Moreover, the side surfaces of the grooves, protrusions and nests have a complex spatial shape, fragments of which are located at angles of different sizes to the normal of the circular outer surface, and the tops of the protrusions lie on a circular surface.
При этом на поверхность, по меньшей мере, рабочей части корпуса нанесено износостойкое покрытие, содержащее, по меньшей мере, один слой, имеющий остаточные сжимающие напряжения.At the same time, a wear-resistant coating containing at least one layer having residual compressive stresses is applied on the surface of at least the working part of the housing.
В соответствии с изобретением износостойкое покрытие имеет не равномерную толщину в диапазоне 0,2-5,7 мкм на боковых поверхностях стружкоотводящих канавок, выступов и гнезд, по меньшей мере, в радиальном направлении, а на круговой наружной поверхности, по меньшей мере, выступов - вдоль рабочей части.In accordance with the invention, the wear-resistant coating has an uneven thickness in the range of 0.2 to 5.7 μm on the lateral surfaces of the chip dispensing grooves, protrusions and sockets, at least in the radial direction, and on the circular outer surface of at least the projections - along the working part.
Согласно одному предпочтительному исполнению корпуса толщина износостойкого покрытия на круговой наружной поверхности рабочей части, наиболее удаленной от оси вращения корпуса, больше, чем на поверхностях стружкоотводящих канавок.According to one preferred embodiment of the housing, the thickness of the wear-resistant coating on the circular outer surface of the working part furthest from the axis of rotation of the housing is greater than on the surfaces of the chip dispensing grooves.
Согласно другому предпочтительному исполнению корпуса толщина износостойкого покрытия в поперечном сечении плоскостью рабочей части на боковых поверхностях стружкоотводящих канавок и выступов в радиальном направлении от оси вращения корпуса к периферии его рабочей части прямо пропорциональна расстоянию до круговой наружной поверхности и обратно пропорциональна углу между нормалями к соответствующей поверхности и круговой наружной поверхности.According to another preferred embodiment of the housing, the thickness of the wear-resistant coating in the cross section of the working part on the side surfaces of the chip removal grooves and protrusions in the radial direction from the axis of rotation of the housing to the periphery of its working part is directly proportional to the distance to the circular outer surface and inversely proportional to the angle between the normals to the corresponding surface and circular outer surface.
Согласно другому предпочтительному исполнению корпуса защитное износостойкое покрытие содержит, по меньшей мере, один слой, который содержит фазу, по меньшей мере, с одним из элементов V, Cr, Nb, Ti, Та, Zr, Hf, В, Al, Si, C, N, O.According to another preferred embodiment of the housing, the protective wear-resistant coating comprises at least one layer that contains a phase with at least one of the elements V, Cr, Nb, Ti, Ta, Zr, Hf, B, Al, Si, C , N, O.
Согласно другому предпочтительному исполнению корпуса защитное износостойкое покрытие содержит слой из аморфного алмазоподобного углерода, толщина которого находится в пределах 0,5-1,6 мкм, а остаточные сжимающие напряжения в износостойком покрытии находятся в пределах 4-10 ГПа.According to another preferred embodiment of the housing, the protective wear-resistant coating contains a layer of amorphous diamond-like carbon, whose thickness is in the range of 0.5-1.6 μm, and the residual compressive stresses in the wear-resistant coating are in the range of 4-10 GPa.
Согласно другому предпочтительному исполнению корпуса износостойкое покрытие содержит антикоррозийный слой на основе хрома, нанесенный на поверхность корпуса, переходный слой и нанесенный на него слой из аморфного алмазоподобного углерода.According to another preferred embodiment of the housing, the wear-resistant coating contains a chromium-based anti-corrosion layer deposited on the surface of the housing, a transition layer and a layer of amorphous diamond-like carbon deposited on it.
Согласно другому предпочтительному исполнению корпуса в качестве аморфного алмазоподобного углерода использован аморфный алмазоподобный углерод с легирующей добавкой вольфрама в количестве 0,5-2,3%.According to another preferred embodiment of the casing, amorphous diamond-like carbon with an alloying addition of tungsten in the amount of 0.5-2.3% is used as an amorphous diamond-like carbon.
Согласно другому предпочтительному исполнению корпуса толщина износостойкого покрытия на круговой наружной поверхности рабочей части корпуса, наиболее удаленной от оси вращения, вдоль оси вращения в каждом поперечном сечении плоскостью имеет меньшую величину в направлении от торца рабочей части к хвостовику корпуса.According to another preferred embodiment of the body, the thickness of the wear-resistant coating on the circular outer surface of the working part of the body furthest from the axis of rotation along the axis of rotation in each cross section of the plane has a smaller value in the direction from the end of the working part to the body shank.
Согласно другому предпочтительному исполнению корпуса износостойкое покрытие содержит слой на основе хрома.According to another preferred embodiment of the housing, the wear resistant coating comprises a chromium-based layer.
Второе техническое решение представлено фрезой с механическим креплением режущих пластин. Она содержит корпус с износостойким покрытием, в гнездах которого установлены и закреплены режущие пластины. Согласно изобретению корпус фрезы выполнен по одному из исполнений, указанных выше.The second technical solution is represented by a cutter with a mechanical fastening of the cutting plates. It contains a housing with a wear-resistant coating, in the slots of which are installed and fixed cutting plates. According to the invention, the cutter body is made according to one of the designs indicated above.
Краткое описание чертежей.Brief description of the drawings.
Для лучшего понимания, но только в качестве примера, изобретение будет описано с отсылками к приложенным чертежам, на которых изображены корпус с износостойким покрытием и фреза для его использования.For a better understanding, but only as an example, the invention will be described with reference to the attached drawings, in which a housing with a wear-resistant coating and a milling cutter for its use are shown.
На фиг. 1 изображен вид сбоку в перспективе на рабочую часть фрезы торцово-цилиндрической с механическим креплением режущих пластин;FIG. 1 shows a side view in perspective of the working part of the cutter face-cylindrical with mechanical fastening of the cutting plates;
на фиг. 2 изображен вид сбоку в перспективе на рабочую часть корпуса фрезы торцово-цилиндрической, изображенной на фиг. 1;in fig. 2 shows a side perspective view of the working part of the cutter body of the face-cylindrical shape shown in FIG. one;
на фиг. 3 изображено сечение плоскостью по линии Б-Б рабочей части корпуса фрезы торцово-цилиндрической, изображенной на фиг. 2;in fig. 3 shows a section by the plane along the line B-B of the working part of the cutter body front-cylindrical, shown in FIG. 2;
на фиг. 4 изображено сечение плоскостью по линии А-А рабочей части корпуса фрезы торцово-цилиндрической, изображенной на фиг. 2;in fig. 4 shows a section by the plane along the line A-A of the working part of the cutter body front-cylindrical, shown in FIG. 2;
на фиг. 5а, b, с изображены схематично фрагменты сечений рабочей части корпуса фрезы торцово-цилиндрической соответственно по линии I-I, III-III, II-II, изображенной на фиг. 4.in fig. 5a, b, c are schematically depicted fragments of sections of the working part of the cutter body face-cylindrical, respectively, along the line I-I, III-III, II-II, shown in FIG. four.
Детальное описание чертежей.Detailed description of the drawings.
В качестве примеров использования предложенного технического решения рассмотрим его реализацию в конструкциях корпуса фрезы торцово-цилиндрической.As examples of the use of the proposed technical solution, we consider its implementation in the structures of the case of the end-cylindrical mill.
На фиг. 1 в качестве примера изображена фреза 32 торцово-цилиндрическая с механическим креплением режущих пластин 24 и цилиндрической рабочей частью 14. Ее корпус 10 изображен на фиг. 2. Он, как правило, выполнен из высокопрочной стали. Рабочая часть 14 корпуса 10 имеет круговую наружную поверхность 16, распложенную вокруг оси вращения 12. В рабочей части 14 корпуса выполнены гнезда 22, предназначенные для закрепления режущих пластин 24. Режущие пластины 24 расположены рядами в плоскости, перпендикулярной оси 12 фрезы, и тремя столбцами по винтовой линии вдоль оси 12, образуя зубья фрезы, между которыми расположены стружкоотводящие канавки 20.FIG. 1, as an example, a
Следует отметить, что предложенное изобретение может быть также выполнено, например, в виде торцевой или концевой фрезы с механическим креплением режущих пластин.It should be noted that the proposed invention can also be performed, for example, in the form of an end or end cutter with mechanical fastening of the cutting inserts.
Для более детального ознакомления с конструкцией корпуса упомянутого выше примера рассмотрим фиг. 2, где изображено поперечное сечение плоскостью по линии Б-Б рабочей части 14 корпуса 10 фрезы в том месте, где нет стружкоотводящих канавок и гнезд для закрепления режущих пластин. Здесь корпус имеет форму цилиндра с отверстием 34. Это отверстие выполнено вдоль оси 12 корпуса 10 и является центральным каналом для подачи СОЖ через радиальные каналы к режущим пластинам 24, а защитное износостойкое покрытие 26 нанесено на цилиндрическую поверхность 16 корпуса.For a more detailed acquaintance with the design of the case of the above example, consider fig. 2, which shows a cross section of the plane along the line B-B of the working
В поперечном сечении плоскостью по линии А-А фиг. 2, изображенном на фиг. 4, корпус 10 фрезы имеет сложную форму в отличие от сечения В-В. При этом выступы 20, на которых расположены гнезда 22 для закрепления режущих пластин 24, чередуются со стружкоотводящими канавками 18 и расположены консольно относительно оси вращения 12. При этом их сечения плоскостью, параллельной оси вращения 12, не пропорционально увеличиваются от круговой наружной поверхности рабочей части 14 к оси вращения 12, что не соответствует условию балки равного сопротивления.In cross-section by the plane along line A-A of FIG. 2, shown in FIG. 4, the
Так как в качестве примера на фиг. 2 изображен корпус праворежущей фрезы, то на виде со стороны торца корпуса в сечении по линии А-А на фиг. 4 на каждом выступе видна только часть гнезда 22 для закрепления режущих пластин 24.As an example in FIG. 2 shows the case of the right-cutting cutter, then the view from the end of the case is shown in section along the line A-A in FIG. 4, only a portion of the
Выступы рабочей части 14 имеют цилиндрическую поверхность 16, которая наиболее удалена от оси вращения 12 и в данном случае совпадает с цилиндрической поверхностью, изображенной на фиг. 3. Поверхности стружкоотводящих канавок 18, выступов 20 и гнезд 22 расположены ближе к оси вращения 12. При этом боковые поверхности выступов 20 и стружкоотводящих канавок, а также гнезд 22 имеют сложную пространственную форму, фрагменты которой расположены под разными углами к нормали круговой наружной поверхности 16.The protrusions of the working
При этом на поверхность, по меньшей мере, рабочей части 14 нанесено износостойкое покрытие 26, содержащее, по меньшей мере, один слой, имеющий остаточные сжимающие напряжения. Следует также понимать, что износостойкое покрытие 26 может быть многослойным. При этом важным моментом является наличие в износостойком покрытии остаточных сжимающих напряжений, позволяющих использовать износостойкое покрытие для выравнивания напряжений в рабочей части корпуса фрезы.At the same time, a wear-
При фрезеровании корпуса фрез подвергаются скручиванию и многократным ударным нагрузкам, вызывающим сложное напряженно-деформированное состояние рабочей части 14, сопровождающееся изгибом с кручением. В тоже время тангенциальные напряжения, возникающие в поперечных сечениях корпусов фрез и сверл при их скручивании, не равномерно распределены по указанным сечениям. Так они увеличиваются в радиальном направлении от оси вращения 12 к периферии рабочих частей корпусов и достигают максимальных значений на цилиндрических поверхностях круговой наружной поверхности 16, наиболее удаленной от оси вращения 12. Указанная особенность нагружения рабочей части фрез учтена в предложенном техническом решении.When milling the body of the cutters are subjected to twisting and repeated shock loads, causing a complex stress-strain state of the working
Так согласно изобретению износостойкое покрытие 26 имеет не равномерную толщину в диапазоне 0,2-5,7 мкм на боковых поверхностях стружкоотводящих канавок 18, выступов 20 и гнезд 22, по меньшей мере, в радиальном направлении, а на круговой наружной поверхности 16, по меньшей мере, выступов 20 - вдоль рабочей части 14.Thus, according to the invention, the wear-
Такое выполнении данного конструктивного элемента рабочей части 14 корпуса 10 позволяет учесть сложную форму поверхностей стружкоотводящих канавок 18, выступов 20 и гнезд 22 и различные значения возникающих в их поперечных сечениях механических касательных напряжений.Such an implementation of this structural element of the working
При этом особенно важно иметь не равномерную в радиальном направлении толщину износостойкого покрытия 26 для боковых поверхностей стружкоотводящих канавок 18, выступов 20 и поверхностей гнезд 22, предназначенных для закрепления режущих пластин 24, так как такой конструктивный элемент позволяет учесть консольное нагружение зубьев фрезы относительно ее оси вращения.It is especially important to have a thickness that is not uniform in the radial direction for the wear-
В то же время на круговой наружной поверхности 16 выступов 20, где возникают максимальные касательные напряжения от скручивания рабочей части и от ее изгиба из-за консольного нагружения, в первую очередь толщина износостойкого покрытия 26 должна быть переменной вдоль рабочей части 14.At the same time, on the circular
Диапазон, в котором могут находиться толщины износостойкого защитного покрытия, в частности обусловлен значительным различием форм, размеров и углов наклона поверхностей рабочей части. При этом максимальное значение указанного выше диапазона толщин обусловлено необходимостью с одной стороны достижения максимальных сжимающих усилий на поверхности в первую очередь рабочей части корпуса, а с другой стороны - снижением значений касательных напряжений в сечении покрытий, возникающих в процессе работы инструмента.The range in which the thickness of the wear-resistant protective coating can be found, in particular, is due to the significant difference in the shapes, sizes and angles of inclination of the surfaces of the working part. The maximum value of the above thickness range is due to the need on the one hand to achieve maximum compressive forces on the surface, primarily the working part of the body, and on the other hand to reduce the values of tangential stresses in the cross section of the coatings that occur during tool operation.
Минимальное значение толщин защитного износостойкого покрытия 26 также обусловлено необходимостью учета довольно высокой шероховатости поверхностей рабочей части корпуса для достижения необходимой прочности покрытия, его адгезии к поверхности корпуса и коэффициентом трения скольжения,The minimum thickness of the protective wear-
Таким образом, наличие, по меньшей мере, одного слоя 26 защитного износостойкого покрытия, который имеет остаточные сжимающие напряжения, позволяет получить на поверхностях корпуса режущего инструмента сжимающую оболочку, и тем самым увеличить жесткость и прочность корпуса.Thus, the presence of at least one
Как было указано выше переменная величина толщины защитного износостойкого покрытия в частности в направлении от оси вращения 12 корпуса 10 к периферии его рабочей части 14 необходима для учета различных значений касательных напряжений, возникающих при работе инструмента и зависящих как от расстояния от оси вращения 12, так и от формы и размеров конструктивных элементов рабочей части, в частности гнезд 22 и стружкоотводящих канавок 20.As mentioned above, the variable thickness of the protective wear-resistant coating in particular in the direction from the axis of
При этом конкретные значения толщины защитного износостойкого покрытия в соответствии с изобретением могут быть получены в результате обычных инженерных расчетов.In this case, specific values of the thickness of the protective wear-resistant coating in accordance with the invention can be obtained as a result of ordinary engineering calculations.
В то же время, например, в соответствии с одним из предпочтительных исполнений изобретения толщина износостойкого покрытия 26 на круговой наружной поверхности 16 рабочей части 14, наиболее удаленной от оси вращения 12 корпуса 10, больше, чем на поверхностях стружкоотводящих канавок 18. Это обеспечивает учет максимальных значений касательных напряжений, возникающих при работе фрезы на поверхностях 16, наиболее удаленных от ее оси вращения 12.At the same time, for example, in accordance with one of the preferred embodiments of the invention, the thickness of the wear-
В соответствии с другим предпочтительным исполнением корпуса 10 толщина износостойкого покрытия 26 в поперечном сечении плоскостью рабочей части 14 на боковых поверхностях стружкоотводящих канавок 18 и выступов 20 в радиальном направлении от оси вращения 12 корпуса 10 к периферии его рабочей части 14 прямо пропорциональна расстоянию до круговой наружной поверхности 16 и обратно пропорциональна углу между нормалями 28 и 30 к соответствующей поверхности и круговой наружной поверхности 16.In accordance with another preferred embodiment of the
Прямо пропорциональная зависимость толщины износостойкого покрытия 26 от расстояния в радиальном направлении относительно оси вращения 12 обусловлена изменением касательных напряжений пропорционально этому расстоянию. Например, при увеличении расстояния от оси вращения 12 пропорционально ему увеличиваются значения касательных напряжений, возникающих от скручивания рабочей части 14 фрезы 32 при ее работе.The directly proportional dependence of the thickness of the wear-
В то же время существует обратная пропорциональная зависимость касательных напряжений, возникающих на соответствующих поверхностях рабочей части 14 корпуса 10. Она также обусловлена в первую геометрической составляющей пространственной конструкции рабочей части 14.At the same time, there is an inverse proportional dependence of the tangential stresses arising on the respective surfaces of the working
В качестве примера конструктивного исполнения предложенного технического решения рассмотрим поперечное сечение плоскостью по линии А-А корпуса фрезы торцово-цилиндрической фиг. 1, изображенное на фиг. 4.As an example of an embodiment of the proposed technical solution, let us consider a cross section of the plane along the line A-A of the cutter body of the face-cylindrical FIG. 1, shown in FIG. four.
При этом толщина h1 износостойкого покрытия 26 в сечении I-I (фиг. 4 и фиг. 5а) на периферийной цилиндрической поверхности 16 имеет наибольшую величину по сравнению с толщинами h2 и h3, соответственно в сечениях II-II и III-III фиг. 4, расположенных соответственно под углами α2 и α3 нормалей 28 и 28а к нормали 30 круговой наружной поверхности 16. При этом толщина износостойкого покрытия h2>h3 (фиг. 5b, с), так как угол α2<α3.The thickness h1 of the wear-
При этом видно, что толщина слоя 26 износостойкого покрытия 26 в поперечном сечении рабочей части 14 увеличивается по поверхности, например, стружкоотводящих канавок 18 и выступов 20 в радиальном направлении от оси 12 корпуса к его периферии 16, т.е. в направлении обратном направлению изменения площади сечении выступов рабочей части корпуса, разделенных стружкоотводящими канавками, при сечении их плоскостью, параллельной оси 12 корпуса.It can be seen that the thickness of the
Таким образом, предложенное конструктивное исполнение корпуса режущего инструмента обеспечивает выравнивание напряжений в указанных сечениях по длине выступов в радиальном направлении, т.е. в направлении от оси корпуса к его периферии в целях получения балки равного сопротивления, за счет определенной компенсации значительной разницы площадей указанных сечений в радиальном направлении.Thus, the proposed design of the cutting tool body ensures the alignment of stresses in the specified sections along the length of the projections in the radial direction, i.e. in the direction from the axis of the hull to its periphery in order to obtain a beam of equal resistance, due to a certain compensation of a significant difference in the areas of these sections in the radial direction.
Следует понимать, что в качестве примеров приведены наиболее наглядные примеры сечений поверхностей рабочих частей корпусов фрез с демонстрацией толщин износостойкого покрытия. В тоже время указанная закономерность распространяется на другие поверхности рабочих частей корпусов режущего инструмента.It should be understood that, as examples, the most illustrative examples of sections of the surfaces of the working parts of the cutter bodies are given with a demonstration of the thickness of the wear-resistant coating. At the same time, this pattern applies to other surfaces of the working parts of the cutting tool bodies.
Настоящее изобретение имеет ряд предпочтительных исполнений, позволяющих наиболее эффективно использовать свойства защитных износостойких покрытий для достижения заявленного технического результата..The present invention has a number of preferred versions, allowing the most effective use of the properties of protective wear-resistant coatings to achieve the stated technical result ..
При этом в соответствии с одним из предпочтительных исполнений корпуса износостойкое покрытие 26 содержит, по меньшей мере, один слой, который содержит фазу, по меньшей мере, с одним из элементов V, Cr, Nb, Ti, Та, Zr, Hf, В, Al, Si, С, N, О.In addition, in accordance with one of the preferred versions of the housing, the wear-
Элементы, указанные в перечне, как правило, входят в износостойкие покрытия, имеющие сжимающие остаточные напряжения и используемые для повышения стойкости режущего инструмента. При этом износостойкое покрытие 26 может быть однослойным, например, выполненным из аморфного алмазоподобного углерода, или быть многослойным и при этом нанесено на поверхность рабочей части методом PVD.The elements specified in the list, as a rule, are included in wear-resistant coatings having compressive residual stresses and used to increase the durability of the cutting tool. In this case, the wear-
Так в частности в соответствии с одним из предпочтительных исполнений защитное износостойкое покрытие 26 содержит слой из аморфного алмазоподобного углерода, толщина которого находится в пределах 0,5-1,6 мкм, а остаточные сжимающие напряжения в износостойком защитном покрытии находятся в пределах 4-10 ГПа.So in particular, in accordance with one of the preferred versions, the protective wear-
Использование износостойкого покрытия, содержащего слой из аморфного алмазоподобного углерода, особенно эффективно, так как слой имеет значительные остаточные механические напряжения, низкий коэффициент трения скольжения и высокую теплопроводность.The use of a wear-resistant coating containing a layer of amorphous diamond-like carbon is particularly effective, since the layer has significant residual mechanical stresses, a low coefficient of sliding friction and high thermal conductivity.
В соответствии с другим предпочтительным исполнением корпуса износостойкое покрытие 26 содержит антикоррозийный слой на основе хрома, нанесенный на поверхность корпуса, переходный слой и нанесенный на него слой из аморфного алмазоподобного углерода или слой на основе хрома.In accordance with another preferred embodiment of the housing, the wear
В соответствии с другим предпочтительным исполнением корпуса износостойкое покрытие 26 содержит в качестве аморфного алмазоподобного углерода аморфный алмазоподобный углерод с легирующей добавкой вольфрама в количестве 0,5-2,3%. Это существенно повышает коррозионную стойкость покрытия.In accordance with another preferred embodiment of the housing, the wear-
В соответствии с другим предпочтительным исполнением корпуса толщина износостойкого покрытия 26 на круговой наружной поверхности 16 рабочей части 14 корпуса, наиболее удаленной от оси вращения 12, вдоль оси вращения 12 в каждом поперечном сечении плоскостью имеет меньшую величину в направлении от торца рабочей части к хвостовику корпуса.In accordance with another preferred embodiment of the housing, the thickness of the wear-
Данный конструктивный элемент позволяет учесть особенности консольного нагружения рабочей части корпуса, закрепленного в шпинделе станка. При этом обеспечивается наибольшая жесткость убьев фрезы возле ее торца, что позволяет работать с повышенной подачей на зуб, увеличив производительность и стойкость фрез. При большой длине рабочей части фрез наиболее предпочтительно, чтобы толщина износостойкого покрытия в каждом поперечном сечении плоскостью, перпендикулярной оси фрезы, по длине режущей части наоборот была больше в направлении от ее торца, что позволяет увеличить жесткость всей рабочей части при ее консольном нагружении.This structural element allows you to take into account the features of the cantilever loading of the working part of the body, fixed in the machine spindle. At the same time, the highest rigidity of the cutter kills near its end is ensured, which allows working with increased feed per tooth, increasing productivity and durability of the cutters. With a large length of the working part of the cutters, it is most preferable that the thickness of the wear-resistant coating in each cross section with a plane perpendicular to the mill axis along the length of the cutting part, on the contrary, is larger in the direction from its end, which allows increasing the rigidity of the entire working part with its cantilever loading.
При этом следует понимать, что для получения максимального эффекта при достижении планируемого технического результата для корпусов режущего инструмента с конкретной формой поверхностей на виде поперечного сечения плоскостью их рабочей части с учетом конкретных материалов износостойких покрытий, режимов резания и обрабатываемых материалов необходимо проведение обычных инженерных расчетов толщины износостойкого покрытия.It should be understood that to obtain the maximum effect when achieving the planned technical result for cutting tool housings with a specific surface shape in the cross section view by the plane of their working part, taking into account specific materials of wear-resistant coatings, cutting conditions and processed materials, it is necessary to perform conventional engineering calculations of the wear-resistant thickness cover.
В соответствии с изобретением предложена фреза 32 с механическим креплением режущих пластин 24, содержащая корпус 10 с износостойким покрытием 26, в гнездах 22 которого установлены и закреплены режущие пластины 24. При этом согласно изобретению ее корпус 10 выполнен по одному из исполнений, указанных выше.In accordance with the invention, a
Не равномерную толщину износостойких покрытий на поверхностях рабочей части корпуса можно получить, например, следующим образом. При нанесении износостойкого покрытия на установках вакуумно-дугового распыления методом PVD корпуса фрез располагают в кассетах рабочей частью вверх. При этом корпуса должны совершать планетарное движение в объеме вакуумной камеры, вращаясь относительно своей оси.Not uniform thickness of wear-resistant coatings on the surfaces of the working part of the body can be obtained, for example, as follows. When applying a wear-resistant coating on installations of vacuum-arc sputtering using the PVD method, the cutter bodies are placed in the cassettes with the working part upwards. In this case, the body must make a planetary movement in the volume of the vacuum chamber, rotating about its axis.
Для получения не равномерной толщины покрытия на поверхностях стружкоотводящих канавок, выступов и гнезд корпусов в радиальном направлении наиболее предпочтительно располагать в установке источники плазмы горизонтально напротив рабочих частей корпусов перпендикулярно их оси. Причем ось источника плазмы должна проходить через торец рабочей части корпусов.To obtain an uneven thickness of the coating on the surfaces of the chip discharge grooves, protrusions and housing slots in the radial direction, it is most preferable to place the plasma sources in the installation horizontally opposite the working parts of the buildings perpendicular to their axis. Moreover, the axis of the plasma source must pass through the end of the working part of the buildings.
При этом наиболее удаленные от источников плазмы, но находящиеся ближе к оси вращения фрез участки поверхностей рабочей части корпусов будут иметь меньшую толщину износостойкого покрытия, т.е. будет обеспечено увеличение толщины износостойкого покрытия на соответствующих поверхностях в радиальном направлении от оси корпуса к его периферийной круговой поверхности 16. При этом толщина покрытия будет увеличиваться в направлении торца рабочей части.At the same time, the most remote from plasma sources, but the surface areas of the working part of the housing closer to the axis of rotation of the cutters will have a smaller thickness of the wear-resistant coating, there will be an increase in the thickness of the wear-resistant coating on the respective surfaces in the radial direction from the axis of the housing to its circumferential
При размещении источников плазмы выше торца рабочей части корпусов под углом к их оси вращения или самих корпусов в кассетах под углом к горизонтально расположенным источникам толщина износостойкого покрытия по поверхностям выступов и стружкоотводящих канавок будет также не равномерной как в радиальном направлении относительно оси корпуса, так и в направлении вдоль его оси. При этом изменяя угол расположения источников плазмы или самих корпусов, можно получить износостойкое покрытие с соответствующим градиентом его толщины, как в радиальном направлении, так и вдоль рабочей части корпуса.When placing plasma sources above the end of the working part of the buildings at an angle to their axis of rotation or the buildings themselves in the cassettes at an angle to the horizontally located sources, the thickness of the wear-resistant coating over the surfaces of the protrusions and the chip grooves will also be uneven both in the radial direction relative to the axis of the housing direction along its axis. At the same time, by changing the angle of the plasma sources or the buildings themselves, a wear-resistant coating can be obtained with a corresponding gradient of its thickness, both in the radial direction and along the working part of the housing.
В процессе фрезерования рабочая часть фрез подвергается значительным ударным нагрузкам и периодически испытывает изгиб с кручением, находясь в сложном напряженно деформированном состоянии. При этом во фрезах предложенной конструкции за счет неравномерного распределения толщины износостойкого покрытия, имеющего остаточные сжимающие напряжения, по поверхностям выступов, стружкоотводящих канавок и гнезд для крепления режущих пластин в радиальном направлении относительно оси фрезы обеспечивается выравнивание напряжений в корпусе фрезы по принципу балок равного сопротивления. Это обеспечивает повышение работоспособности и стойкости режущего инструмента.In the process of milling, the working part of the cutters is subjected to considerable shock loads and periodically experiences a bend with torsion, being in a complex stress-strain state. Moreover, in the mills of the proposed construction, due to the uneven distribution of the thickness of the wear-resistant coating having residual compressive stresses over the surfaces of the protrusions, chip removal grooves and slots for attaching the cutting plates in the radial direction relative to the mill axis, the stresses of equal resistance are equalized. This provides increased performance and durability of the cutting tool.
Хотя настоящее изобретение было описано с определенной степенью детализации, следует понимать, что его различные изменения и модификации могут быть выполнены без отхода от существа и объема изобретения, изложенного в приведенной ниже формуле изобретения.Although the present invention has been described with a certain degree of detail, it should be understood that its various changes and modifications can be made without departing from the essence and scope of the invention set forth in the claims below.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019107215A RU2691480C1 (en) | 2019-03-13 | 2019-03-13 | Cutter housing with wear-resistant coating and cutter for its use |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019107215A RU2691480C1 (en) | 2019-03-13 | 2019-03-13 | Cutter housing with wear-resistant coating and cutter for its use |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2691480C1 true RU2691480C1 (en) | 2019-06-14 |
Family
ID=66947523
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019107215A RU2691480C1 (en) | 2019-03-13 | 2019-03-13 | Cutter housing with wear-resistant coating and cutter for its use |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2691480C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU145733U1 (en) * | 2014-05-05 | 2014-09-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт физики металлов Уральского отделения Российской академии наук (ИФМ УрО РАН) | TWO-LAYER WEAR-RESISTANT CUTTING TOOL |
| WO2017009101A1 (en) * | 2015-07-13 | 2017-01-19 | Sandvik Intellectual Property Ab | Coated cutting tool |
| RU2623547C2 (en) * | 2011-12-14 | 2017-06-27 | Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб | Cutting tool with coating and method for its production |
| RU2671780C1 (en) * | 2017-10-30 | 2018-11-06 | Общество с ограниченной ответственностью "Сборные конструкции инструмента, фрезы Москвитина" | Working part of cutting tool |
-
2019
- 2019-03-13 RU RU2019107215A patent/RU2691480C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2623547C2 (en) * | 2011-12-14 | 2017-06-27 | Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб | Cutting tool with coating and method for its production |
| RU145733U1 (en) * | 2014-05-05 | 2014-09-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт физики металлов Уральского отделения Российской академии наук (ИФМ УрО РАН) | TWO-LAYER WEAR-RESISTANT CUTTING TOOL |
| WO2017009101A1 (en) * | 2015-07-13 | 2017-01-19 | Sandvik Intellectual Property Ab | Coated cutting tool |
| RU2671780C1 (en) * | 2017-10-30 | 2018-11-06 | Общество с ограниченной ответственностью "Сборные конструкции инструмента, фрезы Москвитина" | Working part of cutting tool |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sousa et al. | Study of the wear behaviour of TiAlSiN and TiAlN PVD coated tools on milling operations of pre-hardened tool steel | |
| Cantero et al. | Analysis of tool wear patterns in finishing turning of Inconel 718 | |
| KR101291486B1 (en) | Carbide end mill and cutting method using the end mill | |
| KR101167343B1 (en) | Edge replacement type cutting tip and method of manufacturing the same | |
| RU2488464C1 (en) | Drill with indexable cutting plates and drill body | |
| Chinchanikar et al. | Wear behaviors of single-layer and multi-layer coated carbide inserts in high speed machining of hardened AISI 4340 steel | |
| WO2007046299A1 (en) | Cutting edge replacement-type cutting chip | |
| Fabre et al. | Optimization of surface roughness in broaching | |
| Sarjana et al. | Study on cutting performance of cermet tool in turning of hardened alloy steel | |
| Rogov et al. | Optimization of surface roughness and vibration in turning of aluminum alloy AA2024 using taguchi technique | |
| Kamely et al. | The impact of cutting tool materials on cutting force | |
| Bag et al. | A perspective review on surface integrity and its machining behavior of AISI 4340 hardened alloy steel | |
| JP4892039B2 (en) | Cemented carbide end mill with nick | |
| RU2691480C1 (en) | Cutter housing with wear-resistant coating and cutter for its use | |
| Qin et al. | A comparative study between internal spray cooling and conventional external cooling in drilling of Inconel 718 | |
| Sousa et al. | Experimental study on the wear evolution of different PVD coated tools under milling operations of LDX2101 duplex stainless steel | |
| JP2011045970A (en) | Hard film and hard-film coated tool | |
| RU2693225C1 (en) | Drill with mechanical fastening of cutting plates and its housing with wear-resistant coating | |
| Raghav et al. | Comparison of CrN and CrTiN hard coatings developed on SiAlON tool inserts via magnetron sputtering process | |
| Montazeri et al. | Tribological behavior of differently deposited Al-Si layer in the improvement of Inconel 718 machinability | |
| RU2671782C1 (en) | Endmill | |
| Mughal et al. | Performance evaluation of nano-composite ceramic-coated high-speed steel (HSS) drills in high-speed machining | |
| Cardoso et al. | Wear analysis of PVD-coated twist drills under MQL | |
| RU2691483C1 (en) | End mill | |
| Mall et al. | A review of optimization of surface roughness of Inconel 718 in end milling using Taguchi method |