RU54187U1

RU54187U1 - Устройство для определения динамической микротвердости поверхностного слоя лезвия режущего инструмента

Info

Publication number: RU54187U1
Application number: RU2005122128/22U
Authority: RU
Inventors: Леонид Викторович Худобин; Альберт Шамилевич Хусаинов
Priority date: 2005-07-12
Filing date: 2005-07-12
Publication date: 2006-06-10

Abstract

Полезная модель относится к металлообработке и может быть использована для оценки качества заточенного лезвийного инструмента. Устройство для определения динамической микротвердости лезвия режущего инструмента содержит боек и механизм для его свободного вертикального поступательного перемещения, а рабочая поверхность бойка выполнена цилиндрической. Боек последовательно несколько раз ударяет по лезвию инструмента со стороны его кромки. Причем каждый удар не должен затрагивать деформированные предыдущими ударами объемы материала детали. После каждого удара вычисляют отношение кинетической энергии бойка и объема отпечатка на детали, затем строят зависимость динамической микротвердости от глубины внедрения бойка, которая отражает свойства поверхностного слоя вблизи кромки лезвия инструмента.

Description

Полезная модель относится к металлообработке и может быть использована для оценки качества заточенного лезвийного инструмента.

Известно устройство для определения твердости металлической детали (см. Фридман Я.Б. Механические свойства металлов. В двух частях. Часть вторая. Механические испытания. Конструкционная прочность. - М.: Машиностроение, 1974. - С.69), содержащее практически не деформирующийся (алмазный) индентор, механизм вертикального перемещения индентора и механизм перемещения детали. На поверхность испытуемой детали опускают индентор, затем перемещают деталь. Микротвердость детали определяют по отношению вертикальной нагрузки к квадрату полуширины царапины.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что в известном устройстве, для получения достоверного результата, вследствие нерезких краев царапины, приходится измерять ширину большого числа царапин на каждом образце. Кроме того, устройство неприменимо в области, прилегающей к кромке клиновидной детали, так как свойства поверхностного слоя клиновидной детали сильно зависят от расстояния до кромки, а ширина царапины соизмерима с шириной области, где свойства поверхностного слоя образца зависят от расстояния до кромки.

Известно устройство для определения микротвердости поверхности детали (см. там же, с.83), содержащее практически не деформирующийся (алмазный) индентор и механизм вертикального перемещения индентора. На поверхность испытуемой детали опускают индентор, затем измеряют размер отпечатка. Микротвердость детали определяют как отношение действующей

нагрузки к площади поверхности отпечатка при вдавливании алмазной пирамиды с квадратным основанием и углом между противоположными гранями 136°.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что известное устройство неприменимо в области, прилегающей к кромке клиновидной детали, так как свойства поверхностного слоя клиновидной заготовки сильно зависят от расстояния до кромки, а размер отпечатка соизмерим с шириной области, где свойства поверхностного слоя образца зависят от расстояния до кромки. Кроме того, деформация нежесткого клина под действием силы нагружения искажает результаты.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемой полезной модели по совокупности признаков является устройство для определения динамической микротвердости поверхности детали (см. там же, с.71), содержащее боек с укрепленным в его нижней части шариком и столик для установки и закрепления детали. Боек падает на поверхность детали. При этом твердость определяют как отношение удельной работы вдавливания шарика в деталь и объема отпечатка. Указанное устройство принято за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что известное устройство неприменимо в области, прилегающей к кромке клиновидной детали, так как свойства поверхностного слоя клиновидной детали сильно зависят от расстояния до кромки, а размер отпечатка соизмерим с шириной области, где свойства поверхностного слоя детали зависят от расстояния до кромки. Кроме того, деформация нежесткого клина детали под действием удара искажает результаты.

Сущность полезной модели заключается в следующем.

Клиновидные детали, как правило, являются наиболее ответственными, и сложными в изготовлении. При их механической обработке форма детали

обуславливает неодинаковые свойства поверхностных слоев вблизи и на удалении от кромки клина. Наиболее яркими представителями клиновидных деталей являются лезвийные режущие инструменты. Повышение стойкости лезвийного инструмента и производительности обработки им является актуальной задачей многих отраслей промышленности. Требования к качеству заточки режущих инструментов возросли в условиях автоматизированного производства. Однако оценить микротвердость поверхностного слоя вблизи кромки, определяющую износостойкость, а следовательно, и работоспособность инструмента, не представляется возможным ввиду отсутствия надежных способов измерениям микротвердости клиновидных деталей.

Технический результат - повышение точности оценки динамической микротвердости поверхностного слоя клиновидной детали.

Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что известное устройство содержит боек и механизм для его перемещения. Особенность заключается в том, что механизм обеспечивает вертикальное свободное поступательное перемещение бойка, рабочая поверхность бойка выполнена цилиндрической, ось цилиндрической поверхности горизонтальна, базовая поверхность инструмента вертикальна, кромка инструмента и ось цилиндрической поверхности бойка перпендикулярны, а устройство снабжено механизмом относительного перемещения плоскости качания маятника и инструмента вдоль кромки лезвия.

На чертежах представлено:

на фиг.1 изображена схема механизма, на фиг.2 изображен (увеличенно) цилиндр бойка в момент удара по испытуемому инструменту, на фиг.3 изображена (увеличенно) схема к определению площади отпечатка на детали после ее ударного нагружения бойком.

Устройство содержит боек 1, шкалу 2 для отсчета высоты поднятия бойка на стойке штатива 3, базирующее деталь 4 приспособление 5, установленное на столе 6, имеющем возможность перемещения по основанию 7 вдоль кромки лезвия с помощью маховичка 8 механизма винт-гайка.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели с получением вышеуказанного технического результата.

Устройство содержит боек 1, контактная поверхность которого выполнена в виде цилиндра (см. фиг.2) из материала, твердость которого существенно больше твердости материала измеряемой детали (например, алмаз, твердый сплав). Боек 1 (см. фиг.1) поднимают на некоторую высоту по шкале 2, нанесенной на стойку штатива 3, и отпускают. Боек, направляемый механизмом, обеспечивающим его поступательное перемещение, разгоняется до скорости υ, ударяет кромку А (см. фиг.2) клина 4 таким образом, чтобы ось Б цилиндрической поверхности бойка была перпендикулярна к ней. Кроме того, ось Б цилиндра должна быть перпендикулярна плоскости В базовой поверхностей клина, вдоль которой направляют вектор скорости υ бойка, обладающего нормированной энергией (нормированы масса бойка и его скорость). Повторные удары после отскока недопустимы. С помощью микроскопа измеряют длину h отпечатка (см. фиг.3). Зная угол заострения клина α и радиус R бойка, вычисляют объем V, мм³, отпечатка:

где α - угол клина детали, рад, R - радиус ударной кромки бойка, мм; h - длина лунки, мм; b - глубина внедрения бойка в деталь, мм; φ - центральный угол контакта боек - деталь, рад.

Вычисляют кинетическую энергию удара бойка:

где m - масса бойка, кг; υ - скорость бойка до удара, м/с.

Затем вычисляют динамическую микротвердость клина:

Энергия удара Е измеряется в Джоулях, объем V в мм³, микротвердость Н_∂ в ГПа.

Варьируя энергией удара Е (а следовательно, и размерами отпечатка) в некотором диапазоне, строят зависимость динамической микротвердости Н_∂ клиновидной детали от расстояния b до кромки клина (см. фиг.3). Разумеется, каждый новый удар не должен затрагивать деформированные предыдущими ударами объемы материала детали, для чего деталь 4 (см. фиг.1), установленную в приспособлении 5 на столе 6 перемещают с помощью маховичка 8 механизма винт-гайка вдоль кромки лезвия. Полученная зависимость отражает изменение свойств поверхностного слоя клиновидной детали в зависимости от расстояния до кромки клина b. По этим зависимостям можно оценить, например, изменение свойств клина по мере его износа.

Глубина отпечатка b ограничена радиусом R цилиндра (см. фиг.3). Для исследования поверхностного слоя на большую глубину используют цилиндрический боек большего диаметра.

Динамическая микротвердость, в отличие от прототипа, отражает свойства поверхностного слоя клиновой части детали и может быть использована для оценки эксплуатационных качеств клиновидной детали или свойств ее заготовки.

Claims

Устройство для определения динамической микротвердости поверхностного слоя лезвия режущего инструмента, содержащее боек и механизм для его перемещения, отличающееся тем, что механизм обеспечивает вертикальное свободное поступательное перемещение бойка, рабочая поверхность бойка выполнена цилиндрической, ось цилиндрической поверхности горизонтальна, базовая поверхность инструмента вертикальна, а кромка инструмента и ось цилиндрической поверхности бойка перпендикулярны, а устройство снабжено механизмом перемещения инструмента вдоль кромки его лезвия.