RU2707373C1 - Disc mill for processing of narrow slots and cutting plate for it with wear-resistant coating - Google Patents
Disc mill for processing of narrow slots and cutting plate for it with wear-resistant coating Download PDFInfo
- Publication number
- RU2707373C1 RU2707373C1 RU2019131513A RU2019131513A RU2707373C1 RU 2707373 C1 RU2707373 C1 RU 2707373C1 RU 2019131513 A RU2019131513 A RU 2019131513A RU 2019131513 A RU2019131513 A RU 2019131513A RU 2707373 C1 RU2707373 C1 RU 2707373C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wear
- cutting
- resistant coating
- thickness
- cutting insert
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23C—MILLING
- B23C5/00—Milling-cutters
- B23C5/02—Milling-cutters characterised by the shape of the cutter
- B23C5/08—Disc-type cutters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Milling Processes (AREA)
Abstract
Description
Область техники.The field of technology.
Настоящее изобретение включает группу изобретений и относится к области обработки материалов резанием, в частности к сборному режущему инструменту, а именно к дисковым фрезам для обработки узких пазов и режущих пластин к ним.The present invention includes a group of inventions and relates to the field of processing materials by cutting, in particular to a prefabricated cutting tool, namely, disk mills for processing narrow grooves and cutting inserts thereto.
Уровень техники.The level of technology.
Детали современных летательных аппаратов содержат узкие пазы, которые, как правило, имеют широкий диапазон ширин и угловых радиусных закруглений, выполненных на их дне. Для производительного фрезерования указанных пазов используют дисковые фрезы с механическим креплением сменных режущих пластин, имеющих различные радиусные закругления угловых режущих кромок и толщины.Details of modern aircraft contain narrow grooves, which, as a rule, have a wide range of widths and angular radial curves made at their bottom. For productive milling of these grooves, disk milling cutters are used with mechanical fastening of replaceable cutting inserts having different radius curves of the corner cutting edges and thickness.
Кроме технологических требований, обусловленных формой и размером узких пазов, к рассматриваемым фрезам предъявляются повышенные требования к механической прочности их корпусов и режущих пластин, имеющих малую толщину, что существенно влияет на прочность пластин и условия их закрепления в гнездах корпуса фрез.In addition to technological requirements due to the shape and size of narrow grooves, the considered mills are subject to increased requirements for the mechanical strength of their bodies and cutting inserts having a small thickness, which significantly affects the strength of the plates and the conditions for their fastening in the slots of the mill body.
В процессе фрезерования узких пазов особенно в изделиях из трудно обрабатываемых материалов, например, титановых сплавов, режущие пластины подвергаются усиленному термомеханическому воздействию, которое приводит к сложному напряженно-деформированному состоянию режущих кромок и самих режущих пластин. Это необходимо учитывать в конструкциях как гнезд для закрепления пластин, так и самих режущих пластин. При этом в условиях ограниченных габаритных размеров режущих пластин и узлов их крепления необходимо обеспечить механическую прочность указанных элементов конструкций и надежность крепления пластин, сохранив максимальное количество их режущих кромок и эффективные углы резания.During the milling of narrow grooves, especially in products made of difficult to process materials, for example, titanium alloys, the cutting inserts are subjected to enhanced thermomechanical action, which leads to a complex stress-strain state of the cutting edges and the cutting inserts themselves. This must be taken into account in the design of both the nests for fixing the inserts and the cutting inserts themselves. At the same time, in conditions of limited overall dimensions of the cutting inserts and their attachment points, it is necessary to ensure the mechanical strength of these structural elements and the reliability of the attachment of the inserts, while maintaining the maximum number of their cutting edges and effective cutting angles.
Важным также является обеспечение возможности использования режущих пластин с различным радиусом закругления угловых режущих кромок с одним корпусом дисковой фрезы.It is also important to ensure the possibility of using cutting inserts with different radius of curvature of the corner cutting edges with one housing of the disk cutter.
Известны конструкции дисковых фрезы и режущих пластин для них (RU 2354510, RU 2313878, WO 2005/053888, В23С 5/08, 2005)), содержащие корпус в виде диска, на периферии которого в гнездах установлены индексируемые тангенциальные режущие пластины. При этом соседние режущие пластины размещены в гнездах с противоположных торцовых сторон корпуса, а их главные режущие кромки расположены с перекрытием. Каждое гнездо имеет боковые базовые поверхности и основание, являющееся базовой поверхностью. На нем может быть выполнен выступ круглой или прямоугольной формы с резьбовым отверстием. Этот выступ входит в выемку режущей пластины. При этом режущая пластина в каждом гнезде закреплена с помощью крепежного винта через крепежное отверстие, выполненное в центральной части гнезда и проходящее через упомянутый выступ.Known designs of disk cutters and cutting inserts for them (RU 2354510, RU 2313878, WO 2005/053888, B23C 5/08, 2005)), containing a housing in the form of a disk, on the periphery of which indexed tangential cutting inserts are installed in the nests. In this case, adjacent cutting inserts are placed in the nests on opposite end faces of the housing, and their main cutting edges are overlapped. Each nest has side base surfaces and a base, which is the base surface. A protrusion of a round or rectangular shape with a threaded hole can be made on it. This protrusion enters the recess of the insert. In this case, the cutting insert in each socket is fixed with a fixing screw through a mounting hole made in the central part of the socket and passing through the said protrusion.
Указанная конструкция дисковых фрез не может быть эффективно использована для фрезерования пазов шириной менее 4 мм. Это обусловлено тем, что для фрезерования указанных пазов фрезы должны иметь тонкий корпус и режущие пластины, что существенно ограничивает размеры узла крепления пластин. При этом существенно уменьшается толщина стенки гнезда, в которой выполняют резьбовое отверстие для винта, крепящего режущую пластину. Для устранения этого недостатка в известных конструкциях указанные резьбовые отверстия выполняют, например, в специальном цилиндрическом или прямоугольном выступе, расположенном на дне гнезда, что дополнительно может вызвать уменьшение толщины его дна и, как следствие, снижение жесткости части корпуса, прилегающей к основанию гнезда под режущую пластину. При этом указанный выступ должен входить в выемку режущей пластины, толщина и габаритные размеры которой также ограничены. Кроме того базирование режущих пластин на выступающие части их П-образной формы, охватывающей выступы на дне гнезд в корпусе фрез, существенно увеличивает нагрузки на режущие пластины в зоне их крепежных отверстий, что при малой толщине режущих пластин может вызвать их разрушение.The indicated design of disk cutters cannot be effectively used for milling grooves with a width of less than 4 mm. This is due to the fact that for milling these grooves, the milling cutters must have a thin body and cutting inserts, which significantly limits the size of the plate attachment site. At the same time, the thickness of the wall of the socket, in which a threaded hole is made for the screw securing the cutting insert, is substantially reduced. To eliminate this drawback in known designs, these threaded holes are performed, for example, in a special cylindrical or rectangular protrusion located at the bottom of the socket, which can additionally cause a decrease in the thickness of its bottom and, as a result, a decrease in the rigidity of the part of the housing adjacent to the base of the socket for cutting plate. Moreover, this protrusion should be included in the recess of the cutting insert, the thickness and overall dimensions of which are also limited. In addition, the base of the cutting inserts on the protruding parts of their U-shape, covering the protrusions on the bottom of the nests in the body of the cutters, significantly increases the load on the cutting inserts in the area of their mounting holes, which with a small thickness of the cutting inserts can cause their destruction.
Уменьшение ширины корпуса рассматриваемых фрез накладывает также ограничения на размеры боковых базовых поверхностей гнезд для крепления режущих пластин. Это обусловлено тем, что, во-первых, из-за уменьшения ширины корпуса фрез уменьшается ширина боковых базовых поверхностей гнезд, а, во-вторых, при обычной прямоугольной конструкции режущих пластин для обеспечения эффективных передних углов резания необходимо уменьшение габаритов режущих пластин. Это дополнительно уменьшает размеры боковых базовых поверхностей гнезд и, тем самым снижает прочность корпуса и жесткость закрепления режущих пластин, что существенно влияет на работоспособность фрез в целом.Reducing the body width of the milling cutters also imposes restrictions on the dimensions of the lateral base surfaces of the nests for attaching the cutting inserts. This is due to the fact that, firstly, due to the reduction in the width of the cutter body, the width of the side base surfaces of the nests decreases, and secondly, with the usual rectangular design of the cutting inserts, it is necessary to reduce the dimensions of the cutting inserts to ensure effective cutting angles. This additionally reduces the dimensions of the lateral base surfaces of the nests and, thereby, reduces the strength of the body and the rigidity of the fixing of the cutting inserts, which significantly affects the performance of the cutters as a whole.
Известна конструкции инструмента для фрезерования пазов и пластина для фрезерования пазов для него (RU 2508966). При этом инструмент содержит пластину для фрезерования пазов, установленную на краю державки. Пластина включает в себя первую боковую поверхность, вторую боковую поверхность и множество краевых поверхностей между первой и второй боковыми поверхностями. Каждая краевая поверхность пересекается с другой краевой поверхностью в углу и образует режущую кромку. Первая и вторая боковые поверхности имеют боковую опорную поверхность пластины для примыкания к опорной поверхности державки (гнезда). Пластина имеет зеркальную симметрию относительно центральной плоскости, продолжающейся через краевые поверхности посередине между первой и второй боковыми поверхностями.Known for the design of a tool for milling grooves and a plate for milling grooves for it (RU 2508966). The tool contains a plate for milling grooves mounted on the edge of the holder. The plate includes a first side surface, a second side surface and a plurality of edge surfaces between the first and second side surfaces. Each edge surface intersects with another edge surface in the corner and forms a cutting edge. The first and second side surfaces have a lateral supporting surface of the plate for abutment to the supporting surface of the holder (socket). The plate has mirror symmetry with respect to the central plane, extending through the edge surfaces in the middle between the first and second side surfaces.
Недостатком данной конструкции является то, что она не учитывает асимметричного нагружения главной режущей кромки режущей пластины, формирующей совместно с угловой режущей кромкой дно фрезеруемого паза с угловым радиусным закруглением. Это приводит к возникновению дополнительного изгибающего момента на режущую пластину в зоне крепежного отверстия, снижает их устойчивость, может вызывать дополнительные вибрации и требует увеличения механической прочности режущих пластин и корпуса фрез за счет увеличения габаритов узла крепления.The disadvantage of this design is that it does not take into account the asymmetric loading of the main cutting edge of the cutting insert, which forms, together with the angular cutting edge, the bottom of the milled groove with an angular radial rounding. This leads to an additional bending moment on the cutting insert in the area of the mounting hole, reduces their stability, can cause additional vibrations and requires an increase in the mechanical strength of the cutting inserts and the cutter body by increasing the dimensions of the attachment site.
Известны конструкции дисковых фрез и режущих пластин к ним (US 20137129433 A1, RU 2584625). При этом режущая пластина содержит корпус с центральной частью, где выполнено отверстие. Ось этого отверстия является осью симметрии и поворота пластины. При этом корпус пластины включает, по меньшей мере, три радиально расположенные и симметрично разнесенные по окружности с последовательным чередованием с базовыми секторами и переходом в них корпусные элементы. Режущая пластина также содержит нижнюю базовую и верхнюю поверхности, между которыми расположена боковая поверхность, включающая для каждого корпусного элемента тангенциально и радиально расположенные поверхности, на пересечении которых расположены режущие кромки, включающие главную и вспомогательные режущие кромки.Known designs of disk cutters and cutting inserts for them (US 20137129433 A1, RU 2584625). In this case, the cutting insert contains a housing with a central part where the hole is made. The axis of this hole is the axis of symmetry and rotation of the plate. In this case, the plate body includes at least three radially located and symmetrically spaced around the circle with sequential alternation with the basic sectors and the transition to them of the housing elements. The cutting insert also contains a lower base and upper surface, between which there is a side surface, including tangentially and radially located surfaces for each housing element, at the intersection of which there are cutting edges, including the main and auxiliary cutting edges.
В указанных конструкциях дисковые фрезы содержат корпус в виде диска с рабочей частью, расположенной вокруг оси вращения, гнезда, выполненные в корпусе и расположенные поочередно с одной и другой стороны корпуса. Причем каждое гнездо имеет опорную базовую поверхность, боковые базовые поверхности и отверстие для крепежных винтов. В гнездах установлены и закреплены винтами описанные выше режущие пластины.In these structures, disk milling cutters comprise a housing in the form of a disk with a working part located around the axis of rotation, sockets made in the housing and located alternately on one and the other side of the housing. Moreover, each socket has a supporting base surface, side base surfaces and a hole for mounting screws. In the sockets, the cutting inserts described above are mounted and fixed with screws.
Данные конструкции дисковых фрез позволяют сохранить большое количество режущих кромок с эффективными передними углами резания при достаточно больших габаритах режущих пластин, но не обеспечивают их надежного крепления для узких, в частности мене 4 мм, фрез.These design of disk milling cutters allow you to save a large number of cutting edges with effective cutting front angles with sufficiently large dimensions of the cutting inserts, but do not provide their reliable fastening for narrow, in particular less than 4 mm, mills.
Они также не учитывает асимметричного нагружения главной режущей кромки режущей пластины, формирующей совместно с угловой режущей кромкой дно фрезеруемого паза с угловым радиусным закруглением.They also do not take into account the asymmetric loading of the main cutting edge of the cutting insert, which forms, together with the corner cutting edge, the bottom of the milled groove with an angular radius curve.
При этом так, как резервы прочности высокопрочных материалов, из которых изготавливают режущие пластины и корпуса дисковых фрез, во многом исчерпаны, возникает необходимость в новых конструктивных решениях, адресно совместно с конструктивными элементами пластин и узлов их крепления в корпусе дисковых фрез использовать свойства износостойких покрытий, имеющих остаточные сжимающие напряжения, по принципу, используемому для повышения эксплуатационных характеристик корпусов фрез с механическим креплением режущих пластин (см., например, патент RU 2691480).Moreover, since the strength reserves of high-strength materials from which cutting plates and disk mill bodies are made are largely exhausted, there is a need for new design solutions that address the properties of wear-resistant coatings together with the structural elements of the plates and their mounts in the disk mill frame, having residual compressive stresses, according to the principle used to increase the operational characteristics of mill bodies with mechanical fastening of cutting inserts (see, for example, patent RU 2691480).
Задачей настоящего изобретения является создание конструкции режущих пластин с износостойким покрытием, обеспечивающей их надежное закрепление в корпусе дисковых фрез для обработки узких пазов с радиусными закруглениями, при сохранении эффективных передних углов резания и количестве режущих кромок.The present invention is to create a design of cutting inserts with a wear-resistant coating, ensuring their reliable fastening in the case of disk cutters for processing narrow grooves with radial curves, while maintaining effective cutting front angles and the number of cutting edges.
Задачей настоящего изобретения также является создание конструкции дисковых фрез для обработки узких пазов с радиусными закруглениями с использованием указанных выше режущих пластин, обеспечивающих повышение работоспособности фрез.The present invention is also the creation of a design of disk mills for processing narrow grooves with radius curves using the above cutting inserts, providing increased performance mills.
Указанный технический результат достигается посредством совокупности признаков, приведенных в соответствующих пунктах формулы изобретения.The specified technical result is achieved through a combination of features described in the relevant claims.
Раскрытие изобретения.Disclosure of the invention.
В соответствии с настоящим изобретением режущая пластина содержит корпус с центральной частью, где выполнено отверстие, ось которого является осью симметрии и поворота пластины.In accordance with the present invention, the cutting insert comprises a housing with a central part where a hole is made, the axis of which is the axis of symmetry and rotation of the insert.
При этом корпус пластины включает по меньшей мере три радиально расположенные и симметрично разнесенные по окружности с последовательным чередованием с базовыми секторами, на которых расположены тангенциальные базовые поверхности, и переходом в них корпусными элементами.In this case, the plate body includes at least three radially located and symmetrically spaced around the circle with sequential alternation with the base sectors on which the tangential base surfaces are located, and the transition of the body elements into them.
Корпус также содержит нижнюю поверхность, включающую нижнюю базовую и вспомогательные поверхности, и верхнюю поверхность, между которыми расположена боковая поверхность. Она включает для каждого корпусного элемента тангенциально и радиально расположенные поверхности, являющиеся соответственно задними и передними поверхностями, на пересечении которых расположены режущие кромки. Они содержат угловые режущие кромки, причем на верхнюю, боковую и по меньшей мере часть нижней поверхности нанесено износостойкое покрытие, имеющее не равномерную толщину и содержащее по меньшей мере один слой, имеющий остаточные сжимающие напряжения.The housing also includes a lower surface including a lower base and auxiliary surfaces, and an upper surface between which a side surface is located. It includes for each housing element tangentially and radially located surfaces, which are respectively the rear and front surfaces, at the intersection of which the cutting edges are located. They contain angular cutting edges, and a wear-resistant coating having an uneven thickness and containing at least one layer having residual compressive stresses is applied to the upper, lateral and at least part of the lower surface.
Согласно изобретению толщина износостойкого покрытия в его поперечных сечениях плоскостью на задних и передних поверхностях больше, чем толщина износостойкого покрытия на нижней базовой поверхности, расположенной ближе к средней плоскости М, проходящей через середину режущей пластины на ее виде сбоку, чем верхняя поверхность и вспомогательные нижние поверхности.According to the invention, the thickness of the wear-resistant coating in its cross sections by a plane on the rear and front surfaces is greater than the thickness of the wear-resistant coating on the lower base surface, located closer to the middle plane M passing through the middle of the insert in its side view, than the upper surface and the auxiliary lower surfaces .
При этом толщина износостойкого покрытия на верхней и нижней поверхностях пропорциональна расстоянию в радиальном направлении от оси симметрии режущей пластины до ее боковой поверхности, причем толщина износостойкого покрытия на верхней поверхности на одинаковых расстояниях от боковой поверхности больше, чем на нижней базовой поверхности.The thickness of the wear-resistant coating on the upper and lower surfaces is proportional to the distance in the radial direction from the symmetry axis of the cutting insert to its side surface, and the thickness of the wear-resistant coating on the upper surface at equal distances from the side surface is greater than on the lower base surface.
В соответствии с одним предпочтительным исполнением режущей пластины ее режущие кромки содержат первый и второй участки, длины и углы наклона которых к средней плоскости М не равны между собой, причем угол наклона первого участка меньше угла наклона второго участка.In accordance with one preferred embodiment of the cutting insert, its cutting edges comprise first and second sections, the lengths and angles of inclination of which to the middle plane M are not equal to each other, and the inclination of the first section is less than the angle of inclination of the second section.
В соответствии с другим предпочтительным исполнением режущей пластины 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, С, N, О, при этом толщина износостойкого покрытия на передних и задних поверхностях выбрана из диапазона 1,5…4,5 мкм.In accordance with another preferred embodiment of the cutting insert, the 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 , Oh, while the thickness of the wear-resistant coating on the front and rear surfaces is selected from the range of 1.5 ... 4.5 microns.
В соответствии с другим предпочтительным исполнением режущей пластины вспомогательные нижние поверхности плавно сопряжены с нижней базовой поверхностью.In accordance with another preferred embodiment of the cutting insert, the auxiliary lower surfaces smoothly mate with the lower base surface.
В соответствии с другим предпочтительным исполнением режущей пластины поверхности сопряжения выполнены в виде части боковой поверхности мнимых усеченных конусов, вершины которых совпадают с соответствующими вспомогательными нижними поверхностями.In accordance with another preferred embodiment of the cutting insert, the mating surfaces are made as part of the lateral surface of imaginary truncated cones whose vertices coincide with the corresponding auxiliary lower surfaces.
В соответствии с другим предпочтительным исполнением режущей пластины в корпусных элементах со стороны нижних вспомогательных поверхностей выполнены выемки, боковые стенки которых являются частью поверхности мнимого усеченного конуса, обратной направленности поверхности мнимых усеченных конусов поверхностей сопряжения вспомогательных поверхностей с нижней базовой поверхностью.In accordance with another preferred embodiment of the cutting insert in the housing elements from the side of the lower auxiliary surfaces, recesses are made, the side walls of which are part of the surface of the imaginary truncated cone, the reverse direction of the surface of the imaginary truncated cones of the mating surfaces of the auxiliary surfaces with the lower base surface.
В соответствии с другим предпочтительным исполнением режущей пластины часть нижней базовой поверхности, расположенная вокруг крепежного отверстия, не имеет износостойкого покрытия.In accordance with another preferred embodiment of the cutting insert, a portion of the lower base surface located around the mounting hole does not have a wear-resistant coating.
В соответствии с другим предпочтительным исполнением режущей пластины на верхней поверхности напротив базовых секторов в радиальном направлении выполнены выемки.In accordance with another preferred embodiment of the cutting insert, recesses are made in the radial direction on the upper surface opposite the base sectors.
В соответствии с изобретением предложена дисковая фреза для обработки узких пазов. Она содержит корпус в виде диска с рабочей частью, расположенной вокруг оси вращения. В корпусе с одной и другой его стороны выполнены и расположены поочередно гнезда для закрепления режущих пластин, выполненных по одному из указанных выше исполнений. Причем каждое гнездо имеет опорную поверхность, боковые базовые поверхности и отверстие для крепежных винтов.In accordance with the invention, a disk mill for processing narrow grooves is provided. It contains a housing in the form of a disk with a working part located around the axis of rotation. On the one and the other side of the housing, sockets for fixing the cutting inserts made according to one of the above versions are arranged and arranged alternately. Moreover, each socket has a supporting surface, side base surfaces and an opening for mounting screws.
При этом нижние базовые поверхности режущих пластин контактируют с опорными поверхностями гнезд, выполненными в виде секторов, чередующихся с выемками, в которые входят выступающие относительно нижних базовых поверхностей нижние части корпусных элементов режущих пластин.The lower base surfaces of the cutting inserts are in contact with the supporting surfaces of the nests, made in the form of sectors alternating with recesses, which include the lower parts of the housing elements of the cutting plates protruding relative to the lower base surfaces.
Краткое описание чертежей.A brief description of the drawings.
Для лучшего понимания, но только в качестве примера, изобретение будет описано с отсылками к приложенным чертежам, на которых изображены дисковая фреза для обработки узких пазов и режущая пластина для нее. При этом:For a better understanding, but only as an example, the invention will be described with reference to the attached drawings, which depict a disk mill for processing narrow grooves and a cutting insert for it. Wherein:
на фиг. 1 показан вид в перспективе на режущую пластину;in FIG. 1 shows a perspective view of a cutting insert;
на фиг. 2 показан вид сверху на режущую пластину, изображенную на фиг. 1;in FIG. 2 shows a top view of the insert shown in FIG. one;
на фиг. 3 показан вид сбоку на режущую пластину, изображенную на фиг. 1;in FIG. 3 shows a side view of the insert shown in FIG. one;
на фиг. 4 показан вид снизу на режущую пластину, изображенную на фиг. 1;in FIG. 4 shows a bottom view of the insert shown in FIG. one;
на фиг. 5 показано сечение по линии I-I режущей пластины, изображенной на фиг. 2;in FIG. 5 shows a section along the line I-I of the insert shown in FIG. 2;
на фиг. 5а показаны поперечные сечения фрагмента режущей пластины с износостойким покрытием, изображенного на фиг. 5, по линиям III-III, IV-IV, V-V и VI-VI;in FIG. 5a shows cross-sectional views of a fragment of a wear insert coated insert shown in FIG. 5, along lines III-III, IV-IV, V-V and VI-VI;
на фиг. 6 показан фрагмент вида II режущей пластины, изображенной на фиг. 2;in FIG. 6 is a fragment of view II of the insert shown in FIG. 2;
на фиг. 7 показан фрагмент сечения II-II режущей пластины, изображенной на фиг. 3in FIG. 7 shows a fragment of section II-II of the insert shown in FIG. 3
на фиг. 8 показаны поперечные сечения фрагмента режущей пластины с износостойким покрытием, изображенной на фиг. 7, по линиям VII-VII и VIII-VIII;in FIG. 8 shows cross-sectional views of a fragment of a cutting insert with a wear-resistant coating depicted in FIG. 7, along lines VII-VII and VIII-VIII;
на фиг. 9 показан вид сбоку на дисковую фрезу для обработки узких пазов с режущей пластиной, изображенной на фиг. 1;in FIG. 9 shows a side view of a disk mill for machining narrow grooves with the cutting insert shown in FIG. one;
на фиг. 10 показан вид в перспективе на гнездо в корпусе дисковой фрезы для установки режущей пластины, изображенной на фиг. 1;in FIG. 10 is a perspective view of a socket in a disk cutter body for mounting the insert shown in FIG. one;
на фиг. 11 показано гнездо корпуса дисковой фрезы с закрепленной в нем режущей пластиной, изображенной на фиг. 1;in FIG. 11 shows a housing slot of a disk cutter with a cutting insert fixed in it, shown in FIG. one;
на фиг. 12 показано сечение по линии А-А гнезда корпуса дисковой фрезы с закрепленной в нем режущей пластиной, изображенной на фиг. 1.in FIG. 12 shows a section along the line AA of the socket of the disk cutter body with the cutting insert fixed in it, shown in FIG. one.
Подробное описание изобретения.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Рассмотрим предложенную конструкцию режущей пластины 10 с износостойким покрытием, изображенную на фиг. 1-8. Она содержит корпус 12 с центральной частью 14, где выполнено отверстие 16. Ось 18 этого отверстия является осью симметрии и поворота пластины.Consider the proposed design of the
При этом корпус 12 пластины включает по меньшей мере три радиально расположенные и симметрично разнесенные по окружности с последовательным чередованием с базовыми секторами 22, на которых расположены тангенциальные базовые поверхности 22а, и переходом в них корпусные элемента 20.In this case, the
Корпус 12 также содержит нижнюю поверхность, включающую нижнюю базовую 24 и вспомогательные 24а поверхности, и верхнюю поверхность 26, между которыми расположена боковая поверхность 28.The
Она включает для каждого корпусного элемента 20 тангенциально и радиально расположенные поверхности, являющиеся соответственно задними 30 и передними 32 поверхностями. На пересечении этих поверхностей расположены режущие кромки 36. Они имеют угловые режущие кромки 36а. Причем на верхнюю 26, боковую 28 и по меньшей мере часть нижней базовой поверхности 24 нанесено износостойкое покрытие 42. Оно имеет не равномерную толщину и содержит по меньшей мере один слой, имеющий остаточные сжимающие напряжения.It includes for each
Согласно изобретению толщина износостойкого покрытия 42 в его поперечных сечениях плоскостью на задних 30 и передних 32 поверхностях, больше, чем толщина износостойкого покрытия 42 на нижней базовой поверхности 24, расположенной ближе к средней плоскости М, проходящей через середину режущей пластины 10 на ее виде сбоку, чем верхняя поверхность 26 и вспомогательные нижние поверхности 24а.According to the invention, the thickness of the wear-
В частности на фиг. 5 и 5а изображены поперечные сечения износостойкого покрытия 42 по линиям III-III, IV-IV, V-V и VI-VI соответственно верхней поверхности 26, задней поверхности 30, нижней базовой поверхности 24 и вспомогательной нижней поверхности 24а. На фиг. 7 и 8 изображены поперечные сечения износостойкого покрытия 42 по линиям VII-VII и VIII-VIII задней поверхности 30 и передних поверхности 32 режущей пластины 10.In particular, in FIG. 5 and 5a show cross sections of the wear-
При этом из фиг. 5а следует, что толщины износостойкого покрытия 42 на задней поверхности 30 h4 и передней поверхности 32 h7 и h8 (фиг. 8) больше толщины износостойкого покрытия h5 нижней базовой поверхности 24.Moreover, from FIG. 5a that the thickness of the wear-
Указанные конструктивные особенности предложенной режущей пластины позволяют получить планируемый технический результат. Благодаря тому, что износостойкое покрытие, нанесенное на поверхности режущей пластины, имеет остаточные сжимающие механические напряжения, на режущую пластину действуют усилия сжатия. При этом напряженно-деформированное состоянии режущей пластины до ее закрепления в гнездах дисковой фрезы для обработки узких пазов будет зависеть как от формы и размеров ее отдельных конструктивных элементов и их взаимного расположения, так и от толщины износостойкого покрытия на этих элементах.These design features of the proposed cutting insert allow to obtain the planned technical result. Due to the fact that the wear-resistant coating applied to the surface of the cutting insert has residual compressive mechanical stresses, compression forces act on the cutting insert. In this case, the stress-strain state of the cutting insert until it is fixed in the slots of the disk cutter for processing narrow grooves will depend on the shape and size of its individual structural elements and their relative position, and on the thickness of the wear-resistant coating on these elements.
В свою очередь при выборе толщин износостойкого покрытия, наносимого на отдельные элементы режущей пластины, необходимо учитывать с одной стороны особенности нагружения рабочих поверхностей пластины, подверженных контактным нагрузкам, возникающим в процессе резания, а с другой стороны - нагрузкам, возникающим при закреплении режущей пластины в гнездах дисковых фрез.In turn, when choosing the thickness of the wear-resistant coating applied to individual elements of the cutting insert, it is necessary to take into account, on the one hand, the features of loading of the working surfaces of the insert that are subject to contact loads that occur during cutting, and on the other hand, the loads that occur when the cutting insert is fixed in the nests disk mills.
Так в рассматриваемой конструкции передние 32 и задние 30 поверхности являются частью боковой поверхности режущей пластины и в данном случае подвержены наибольшим контактным нагрузкам и износу, возникающим в процессе резания. Поэтому на этих поверхностях необходима наибольшая толщина износостойкого покрытия. При этом усилия сжатия, возникающие на боковых поверхностях режущих пластин, способствуют повышению их жесткости.So in this design, the front 32 and rear 30 surfaces are part of the side surface of the cutting insert and in this case are subject to the greatest contact loads and wear that occur during the cutting process. Therefore, on these surfaces the largest thickness of the wear-resistant coating is required. In this case, the compressive forces arising on the side surfaces of the cutting inserts contribute to increasing their rigidity.
В тоже время, так как режущие кромки 36 пластин 10, имеют угловые режущие кромки 36а, то корпус 12 и его корпусные элементы 20, расположенные консольно, испытывают дополнительные нагрузки, вызывающие растягивающие усилия на верхней поверхности 26 и - сжимающие на нижней базовой поверхности 24 режущей пластины. Таким образом, верхняя 26 и нижняя поверхность 24 режущей пластины 10 имеют разные нагрузки.At the same time, since the cutting edges 36 of the
Такие особенности нагружения режущей пластины учтены в предложенной конструкции следующим образом. Толщина износостойкого покрытия 42 на верхней 26 и нижней базовой 24 поверхностях пропорциональна расстоянию в радиальном направлении от оси симметрии 18 режущей пластины 10 до ее боковой поверхности 28, причем толщина износостойкого покрытия 42 на верхней поверхности 26 на одинаковых расстояниях от боковой поверхности 28 больше, чем на нижней базовой поверхности 24.Such features of the loading of the cutting insert are taken into account in the proposed design as follows. The thickness of the wear-
Разная толщина износостойкого покрытия 42 h3 и h5 соответственно на верхней 26 и нижней базовой 24 поверхностях видна на фиг. 5 и 5а, при этом h3>h5.The different thicknesses of the wear-
Это позволяет также увеличить жесткость режущей пластины за счет определенной компенсации действия растягивающих усилий на верхней поверхности. Причем это особенно эффективно при условии, что нижняя базовая поверхность 24, расположена ближе к средней плоскости М, проходящей через середину режущей пластины 10 на ее виде сбоку, чем верхняя поверхность 26 и вспомогательные нижние поверхности 24а.This also makes it possible to increase the rigidity of the cutting insert due to a certain compensation of the action of tensile forces on the upper surface. Moreover, this is especially effective provided that the
При этом в отличие от аналогов режущих, пластин, где они имеют, например, П-образную конструкцию, существенно влияющую на прочность пластин при их закреплении в гнездах корпуса фрез, в предложенной конструкции базирование пластин идет непосредственно на нижнюю базовую поверхность 24, расположенную непосредственно в зоне крепежных отверстий 16, что дает возможность использовать пластины с минимальной толщиной.In this case, unlike analogues of cutting inserts, where they have, for example, a U-shaped design that significantly affects the strength of the inserts when they are fixed in the slots of the cutter body, in the proposed design, the inserts are based directly on the
Остаточные сжимающие напряжения в износостойком покрытии во многом зависят от его элементного состава, поэтому в соответствии с одним из предпочтительных исполнений режущей пластины 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, С, N, О, при этом толщина износостойкого покрытия на передних и задних поверхностях выбрана из диапазона 1,5…4,5 мкм.The residual compressive stresses in the wear-resistant coating largely depend on its elemental composition, therefore, in accordance with one of the preferred versions of the cutting insert, the wear-resistant coating contains 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, while the thickness of the wear-resistant coating on the front and rear surfaces is selected from the range of 1.5 ... 4.5 microns.
Минимальное и максимальное значение указанного диапазона толщин обусловлено необходимостью обеспечения прочности покрытия и создания достаточных усилий сжатия.The minimum and maximum value of the specified thickness range is due to the need to ensure the strength of the coating and create sufficient compression forces.
В соответствии с одним из предпочтительных исполнений предложенной конструкции режущей пластины ее режущие кромки 36 содержат первый 38 и второй 40 участки, длины L1 и L2 и углы наклона α и β соответственно которых к средней плоскости М не равны между собой (фиг. 6). Причем угол наклона α первого участка 38 меньше угла наклона β второго участка 40.In accordance with one preferred embodiment of the proposed design of the cutting insert, its
Указанная конструктивная особенность способствует достижению планируемого технического результата, а также позволяет изготавливать режущие пластины с широким диапазоном радиусов закругления угловых режущих кромок с использованием одной прессформы, что существенно повышает эффективность предложенной конструкции.The specified design feature contributes to the achievement of the planned technical result, and also allows the manufacture of cutting inserts with a wide range of radii of curvature of the corner cutting edges using a single mold, which significantly increases the efficiency of the proposed design.
В соответствии с другим предпочтительным исполнении предложенной конструкции режущей пластины для обеспечивает ее прочности и жесткости, необходимых для реализации заявленного технического результата, вспомогательные нижние поверхности 24а плавно сопряжены с нижней базовой поверхностью 24. Эти поверхности сопряжения 52 могут быть выполнены в виде части боковой поверхности мнимых усеченных конусов, вершины которых совпадают с соответствующими вспомогательными нижними поверхностями 24а.In accordance with another preferred embodiment of the proposed design of the cutting insert for providing its strength and rigidity necessary to implement the claimed technical result, the auxiliary
Также в этих целях в корпусных элементах со стороны нижних вспомогательных поверхностей могут быть выполнены выемки 54, боковые стенки которых являются частью поверхности мнимого усеченного конуса, обратной направленности поверхности мнимых усеченных конусов поверхностей сопряжения 52 вспомогательных поверхностей 24а с нижней базовой поверхностью 24. При этом также увеличивается площадь нижней базовой поверхности 24, которая может быть использована в качестве технологической базы при шлифовании пластин.Also for this purpose, recesses 54 can be made in the housing elements from the side of the lower auxiliary surfaces, the side walls of which are part of the surface of the imaginary truncated cone, the reverse direction of the surface of the imaginary truncated cones of the mating surfaces 52 of the
В соответствии с другим предпочтительным исполнением часть нижней базовой поверхности 24 режущих пластин 10, расположенная вокруг крепежного отверстия 16, не имеет износостойкого покрытия. Это позволяет увеличить эффект предварительного напряженного состояния режущих пластин, создаваемого за счет заявленной разной толщины износостойкого покрытия 42.According to another preferred embodiment, a part of the
В соответствии с другим предпочтительным исполнением режущей пластины 10 на ее верхней поверхности 24 в радиальном направлении напротив базовых секторов 22 выполнены выемки 26а. Это позволяет увеличить площадь верхней поверхности 26 в зоне базовых секторов 22 и тем самым повысить эффект от использования разных толщин износостойкого покрытия 42 с учетом выступающих относительно корпуса 12 корпусных элементов 20.In accordance with another preferred embodiment of the cutting
Далее рассмотрим конструкцию дисковой фрезы для обработки узких пазов, в которой используется рассмотренная выше режущая пластина.Next, we consider the design of a disk mill for processing narrow grooves, which uses the cutting insert discussed above.
Дисковая фреза для обработки узких пазов 56 содержит корпус 58 в виде диска с рабочей частью, расположенной вокруг оси вращения 60.The disk mill for processing
В корпусе 58 поочередно с одной и другой его стороны выполнены гнезда 62. Каждое гнездо имеет опорную поверхность 64, боковые базовые поверхности 66 и отверстие 68 для крепежных винтов 72.
Согласно изобретению в гнездах 62 установлены и закреплены винтами 72 режущие пластины 10 по одному из упомянутых выше исполнений.According to the invention, the
При этом нижние базовые поверхности 24 режущих пластин 10 контактируют с опорными поверхностями 64 гнезд 62, выполненными в виде секторов 74, чередующихся с выемками 76, в которые входят выступающие относительно нижних базовых поверхностей 24 нижние части корпусных элементов 20. Это позволяет получить жесткую конструкцию дисковой фрезы для обработки узких пазов.In this case, the lower base surfaces 24 of the cutting inserts 10 are in contact with the supporting
Особенности исполнения изобретения и описание его работы.Features of the invention and a description of its work.
Не равномерную толщину износостойкого покрытия на поверхностях режущих пластин 10 можно, например, получить следующим образом. При нанесении износостойкого покрытия на установках вакуумно-дугового распыления методом PVD режущие пластины располагают в кассетах, которые совершают планетарное движение в объеме вакуумной камеры. При этом оси отверстий пластин предпочтительно должны быть перпендикулярны осям источников плазмы, расположенным в камере горизонтально, а сами режущие пластины дополнительно совершать вращательные движения относительно кассет.The uneven thickness of the wear-resistant coating on the surfaces of the cutting inserts 10 can, for example, be obtained as follows. When applying a wear-resistant coating on vacuum-arc spraying plants using the PVD method, the cutting inserts are placed in cassettes that perform planetary motion in the volume of the vacuum chamber. In this case, the axis of the holes of the plates should preferably be perpendicular to the axes of the plasma sources located horizontally in the chamber, and the cutting plates themselves additionally perform rotational movements relative to the cartridges.
При этом скорость вращения пластин относительно кассет, совершающих планетарное движение в объеме вакуумной камеры, выбирают в зависимости от необходимой толщины износостойкого покрытия и соотношения его толщин на соответствующих поверхностях режущих пластин.In this case, the rotation speed of the plates relative to the cartridges performing planetary motion in the volume of the vacuum chamber is selected depending on the required thickness of the wear-resistant coating and the ratio of its thicknesses on the respective surfaces of the cutting plates.
При этом будет обеспечена наибольшая толщина износостойкого покрытия на передних и задних поверхностях и наименьшая толщина на нижней базовой поверхности режущих пластин. При этом толщина износостойкого покрытия на верхней поверхности 26 будет меньше чем на передней 32 и задней 30 поверхностях, но больше чем на нижней поверхности 24. Это позволит создать предварительно напряженное состояние режущей пластины 10, предусмотренное настоящим изобретением.This will ensure the greatest thickness of the wear-resistant coating on the front and rear surfaces and the smallest thickness on the lower base surface of the cutting inserts. Moreover, the thickness of the wear-resistant coating on the
При изменении положения режущих пластин относительно источников плазмы, например, изменении угла наклона оси режущих пластин относительно оси источников плазмы позволяет также изменять соотношение толщин износостойких покрытий на упомянутых поверхностях режущих пластин, тем самым достигать изменения величины предварительного напряжения пластин.By changing the position of the cutting inserts relative to the plasma sources, for example, by changing the angle of inclination of the axis of the cutting plates relative to the axis of the plasma sources, it is also possible to change the ratio of the thicknesses of the wear-resistant coatings on the mentioned surfaces of the cutting plates, thereby achieving a change in the magnitude of the prestress of the plates.
Готовые к использованию режущие пластины 10 устанавливают в гнезда 62 корпусов 58 дисковых фрез 56 и закрепляют с помощью винтов 72. При этом тангенциальные базовые поверхности 22а режущих пластин контактируют с боковыми базовыми поверхностями 66 гнезд 62 корпусов 58 дисковых фрез, а нижняя базовая поверхность контактирует с опорной поверхностью 64 гнезд 62, выполненной в виде секторов 74.Ready-to-use cutting inserts 10 are mounted in the
В процессе фрезерования узких пазов с радиусными закруглениями на режущие кромки режущих пластин действуют усилия, создающие напряжения в режущих пластинах обратные напряжениям, созданным при их изготовлении. Это позволяет использовать разработанную конструкцию фрез и режущих пластин к ним при повышенных режимах резания, обеспечив надежное закрепление пластин в корпусе дисковых фрез и сохранив эффективные передние углы резания и количество режущих кромок.In the process of milling narrow grooves with radial curves, the forces acting on the cutting edges of the cutting inserts create the opposite stresses created during their manufacture. This makes it possible to use the developed design of milling cutters and cutting inserts for them under increased cutting conditions, ensuring reliable fastening of the inserts in the housing of disk milling cutters and maintaining effective cutting front angles and the number of cutting edges.
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 (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019131513A RU2707373C1 (en) | 2019-10-04 | 2019-10-04 | Disc mill for processing of narrow slots and cutting plate for it with wear-resistant coating |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019131513A RU2707373C1 (en) | 2019-10-04 | 2019-10-04 | Disc mill for processing of narrow slots and cutting plate for it with wear-resistant coating |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2707373C1 true RU2707373C1 (en) | 2019-11-26 |
Family
ID=68653039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019131513A RU2707373C1 (en) | 2019-10-04 | 2019-10-04 | Disc mill for processing of narrow slots and cutting plate for it with wear-resistant coating |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2707373C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2792833C1 (en) * | 2022-08-11 | 2023-03-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") | METHOD FOR OBTAINING A WEAR-RESISTANT COATING FOR A CUTTING TOOL FROM A MULTICOMPONENT COMPOSITION Al-Nb-Ti-V-Zr |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2469819A (en) * | 1946-01-16 | 1949-05-10 | Wingfoot Corp | Vulcanization of rubber compositions |
| RU2469819C2 (en) * | 2007-06-28 | 2012-12-20 | Кеннаметал Инк. | Cutting insert with structure of wear proof coating and indication of abrasion, and method of its production |
| RU2508966C2 (en) * | 2009-03-05 | 2014-03-10 | Секо Тулз Аб | Groove miller and cutter plate for said miller |
| RU2013128471A (en) * | 2010-11-23 | 2014-12-27 | Секо Тулз Аб | COATED CUTTING PLATE |
| RU2640483C1 (en) * | 2017-03-31 | 2018-01-09 | Общество с ограниченной ответственностью "Сборные конструкции инструмента, фрезы Москвитина" | Cutting plate |
-
2019
- 2019-10-04 RU RU2019131513A patent/RU2707373C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2469819A (en) * | 1946-01-16 | 1949-05-10 | Wingfoot Corp | Vulcanization of rubber compositions |
| RU2469819C2 (en) * | 2007-06-28 | 2012-12-20 | Кеннаметал Инк. | Cutting insert with structure of wear proof coating and indication of abrasion, and method of its production |
| RU2508966C2 (en) * | 2009-03-05 | 2014-03-10 | Секо Тулз Аб | Groove miller and cutter plate for said miller |
| RU2013128471A (en) * | 2010-11-23 | 2014-12-27 | Секо Тулз Аб | COATED CUTTING PLATE |
| RU2640483C1 (en) * | 2017-03-31 | 2018-01-09 | Общество с ограниченной ответственностью "Сборные конструкции инструмента, фрезы Москвитина" | Cutting plate |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2792833C1 (en) * | 2022-08-11 | 2023-03-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") | METHOD FOR OBTAINING A WEAR-RESISTANT COATING FOR A CUTTING TOOL FROM A MULTICOMPONENT COMPOSITION Al-Nb-Ti-V-Zr |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2304492C2 (en) | Cutting tool and cutting tip for it | |
| KR101660530B1 (en) | Double-sided, indexable face milling insert | |
| KR101380042B1 (en) | Side locking insert and material removal tool with same | |
| JP6146924B2 (en) | Cutting inserts and cutting tools | |
| RU2648717C2 (en) | Rotary cutting tool and reversible cutting insert thereof | |
| JP6378202B2 (en) | Cutting insert with cutting tool and exactly three cutting parts for cutting tool | |
| US8684642B2 (en) | Cutting insert, cutting tool, and method of cutting workpiece using the same | |
| RU2508966C2 (en) | Groove miller and cutter plate for said miller | |
| CN103381500A (en) | A milling tool as well as set of milling inserts of a milling tool | |
| TW200848184A (en) | Plain milling cutter | |
| EP2939780A1 (en) | Cutting insert and rotary cutting tool with replaceable blade edge | |
| JP7344121B2 (en) | Ramping inserts, ramping tools with non-positive cutting geometry and ramping tools | |
| RU2650816C2 (en) | Insert, tool holder, and assembly thereof | |
| RU2707373C1 (en) | Disc mill for processing of narrow slots and cutting plate for it with wear-resistant coating | |
| CN110719821A (en) | Milling insert and three-edge milling cutter | |
| JP2022540581A (en) | Double-sided cutting inserts for milling | |
| JP7062057B2 (en) | Manufacturing method of cutting inserts, cutting tools and cutting materials | |
| RU2754916C1 (en) | Cutting insert for modular mill and mill for use | |
| RU2801064C1 (en) | Cutting plate and cutter using it | |
| RU2584625C1 (en) | Disc mill for processing narrow slots and plate therefor (versions) | |
| RU2583975C1 (en) | Disc mill (versions) and cutting plate therefor | |
| RU2645531C1 (en) | Mill for heavy feed and a cutting plate for it | |
| JPH07299632A (en) | Form milling cutter | |
| KR20200140904A (en) | Cutting inserts and milling tools | |
| JP7635222B2 (en) | Cutting inserts and milling tools |