RU2198767C2

RU2198767C2 - Cutting tip

Info

Publication number: RU2198767C2
Application number: RU2000133070/02A
Authority: RU
Inventors: В.С. Фадеев; Б.Я. Мокрицкий
Original assignee: Государственное научно-производственное предприятие "Технология"
Priority date: 2000-12-29
Filing date: 2000-12-29
Publication date: 2003-02-20

Abstract

FIELD: metal working, changeable cup-shaped cutting tips including tips operating by rotation turning method. SUBSTANCE: circular cutting tip includes bearing, rear and front surfaces. Front surface has chip breaker. In order to enlarge using range due to providing stable chip generation at different cutting conditions, distance between chip breaker and cutting edge is different in zones designed for finish and rough working. Chip breaker may be arranged along circle and eccentrically relative to cutting edge. Geometry parameters of chip breaker in zones designed for finish and rough working may be different. Cutting wedge formed by crossing of rear and front surfaces may have different geometry parameters in above mentioned zones. In joining places cutting tip may have additional marks. EFFECT: enlarged using range, stable chip generation. 5 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области металлообработки, в частности к сменным режущим пластинам чашечной формы, в том числе работающим по методу ротационного точения. Одной из конкретных областей применения предлагаемой режущей пластины является точение колес железнодорожных вагонов. The invention relates to the field of metalworking, in particular to replaceable cup-shaped cutting inserts, including those working by the method of rotary turning. One of the specific applications of the proposed cutting insert is the turning of wheels of railway cars.

Известна [Сборный твердосплавный инструмент/ Г.Л. Хает, В.М. Гах, К.Г. Громаков и др.; Под общ. ред. Г.Л. Хаета. -М.: Машиностроение, 1989. - 256 с. ] режущая пластина чашечной (круглой) формы, содержащая на передней поверхности стружколом (стружколомающий выступ), расположенный симметрично режущей кромке. Недостатком данного решения является то, что такая пластина не обеспечивает устойчивого стружкодробления при черновом и чистовом проходах инструмента, что приводит к образованию сливной стружки (она опасна для рабочего, повреждает станок и обработанную поверхность, усложняет ее сбор и транспортировку) и неблагоприятным условиям эксплуатации инструмента (износ и выкрашивание режущей кромки из-за неблагоприятных контактных нагрузок). Указанный недостаток связан с тем, что режим резания при черновой и чистовой обработке различны, а геометрия передней поверхности пластины (в том числе размеры, форма и расположение стружколома) постоянна. Так, например, при токарной обработке колес грузовых железнодорожных вагонов (бывших в эксплуатации) глубина резания при черновом проходе изменяется от 5 до 10 мм, а при чистовом проходе она не превышает 2 мм. Также существенное различие в глубине резания (а еще изменяются подача и скорость резания) не позволяет обеспечить устойчивое стружкодробление. Его можно обеспечить соответствующей геометрией передней поверхности (и стружколомом) отдельно для чернового и отдельно для чистового точения. Но это потребует смены чашечных пластин (монтаж на резце пластин для чернового и пластины для чистового точения невозможен в силу специфики геометрии колеса), что ведет к значительным затратам времени (большие силы резания требуют сложной системы и значительных усилий зажима режущих пластин). Known [Prefabricated carbide tool / G.L. Hayet, V.M. Gah, K.G. Gromakov and others; Under the total. ed. G.L. Hayeta. -M.: Engineering, 1989 .-- 256 p. ] a cup-shaped (round) cutting insert containing on the front surface a chipbreaker (chip breaking protrusion) located symmetrically to the cutting edge. The disadvantage of this solution is that such a plate does not provide stable chip control during roughing and finishing passes of the tool, which leads to the formation of drainage chips (it is dangerous for the worker, damages the machine and the machined surface, complicates its collection and transportation) and adverse operating conditions of the tool ( wear and chipping of the cutting edge due to adverse contact loads). This drawback is due to the fact that the cutting mode during roughing and finishing is different, and the geometry of the front surface of the plate (including the size, shape and location of the chipbreaker) is constant. So, for example, when turning the wheels of freight railway cars (used), the cutting depth during roughing varies from 5 to 10 mm, and when finishing, it does not exceed 2 mm. Also, a significant difference in the depth of cut (and the feed and cutting speed also change) does not allow for stable chip control. It can be provided with appropriate front surface geometry (and chipbreaker) separately for roughing and separately for fine turning. But this will require changing the cup inserts (mounting on the cutter inserts for roughing inserts and inserts for finish turning is not possible due to the specific geometry of the wheel), which leads to a significant investment of time (large cutting forces require a complex system and significant clamping forces on the inserts).

Наиболее близким, по мнению заявителя, к заявляемому объекту является решение [Расширение технологических возможностей шлицерфрезеных станков. // В.А. Данилов, М.В. Бажин, А.И. Костюченко/ СТИН, 1996, 6, с.24-29], в котором режущая пластина круглой формы содержит опорную, заднюю и переднюю со стружколомом поверхности, причем ось симметрии режущей кромки не совпадает с осью вращения режущей пластины. Недостатком указанного решения является ограниченная область ее применения, (пластина решает задачу не обеспечения устойчивого стружкодробления, а задачу изготовления некруглого вала). The closest, according to the applicant, to the claimed object is the solution [Expanding the technological capabilities of slotted milling machines. // V.A. Danilov, M.V. Bazhin, A.I. Kostyuchenko / STIN, 1996, 6, p.24-29], in which the circular cutting insert contains a support, rear and front with a chipbreaker surface, and the axis of symmetry of the cutting edge does not coincide with the axis of rotation of the cutting insert. The disadvantage of this solution is the limited scope of its application, (the plate solves the problem of not ensuring stable chip breaking, but the problem of manufacturing a non-circular shaft).

Техническим результатом предлагаемого решения является расширение области применения режущих пластин круглой формы путем обеспечения устойчивого стружкообразования в различных условиях резания, в частности при черновой и чистовой обработке. The technical result of the proposed solution is to expand the scope of circular cutting inserts by providing stable chip formation in various cutting conditions, in particular during roughing and finishing.

Технический результат достигается за счет того, что расстояние между стружколомом и режущей кромкой выполнено различным, в том числе они могут быть выполнены эксцентрично, а стружколом может иметь различные геометрические параметры. The technical result is achieved due to the fact that the distance between the chipbreaker and the cutting edge is different, including they can be made eccentrically, and the chipbreaker can have different geometric parameters.

Таким образом, заявляемый объект, как и прототип, содержит опорную, заднюю и переднюю со стружколомом поверхности. Однако заявляемый объект отличается тем, что расстояние между стружколомом и режущей кромкой выполнено различным (переменным) на участках, предназначенных для черновой и чистовой обработки, в частности стружколом выполнен по окружности и расположен эксцентрично по отношению к режущей кромке, геометрические параметры стружколома выполнены различными на указанных участках, пересечение передней и задней поверхностей на указанных участках образует режущий клин с различными геометрическими параметрами. Thus, the claimed object, like the prototype, contains a support, rear and front with a chipbreaker surface. However, the claimed object is characterized in that the distance between the chipbreaker and the cutting edge is made different (variable) in areas intended for roughing and finishing, in particular the chipbreaker is made around the circumference and is eccentric with respect to the cutting edge, the geometric parameters of the chipbreaker are made different on these sections, the intersection of the front and rear surfaces in these areas forms a cutting wedge with various geometric parameters.

На фиг. 1 показано принципиальное устройство (вид сверху) пластины, на фиг. 2 - сечение А-А на фиг.1, на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1, на фиг.4 - принципиальное устройство пластины с эксцентричным стружколомом, на фиг.5 - сечения А-А и Б-Б с различными геометрическими параметрами стружколома, на фиг. 6 - сечения А-А и Б-Б с различными геометрическими параметрами режущего клина пластины. In FIG. 1 shows a principle device (top view) of a plate, in FIG. 2 - section aa in figure 1, figure 3 - section bb in figure 1, figure 4 - the basic structure of the plate with an eccentric chipbreaker, figure 5 - section aa and bb with various geometrical parameters of the chipbreaker, in FIG. 6 - sections aa and bb with various geometric parameters of the cutting wedge of the insert.

Сущность предлагаемой режущей пластины состоит в следующем. Режущая пластина содержит опорную 1, заднюю 2 и переднюю 3 поверхности. Пересечение передней и задней поверхностей образует режущую кромку 4. Передняя поверхность может содержать стружкозавивающую канавку 5 (или быть без нее) и стружколом 6. Для круглых (чашечных) резцов стружколом может быть цельным (выполнен заодно с пластиной как на фиг.2) или накладным. Для установки и закрепления пластины (или обеспечения вращения при ротационном точении) она имеет отверстие 7. Пусть участок φ₁ пластины предназначен для черновой обработки деталей (колеса железнодорожного вагона). В пределах этого участка φ₁ расстояние l₁ между режущей кромкой и стружколомом выбрано так, чтобы обеспечить устойчивое стружкодробление при черновой обработке. Участок φ₂ предназначен для чистовой обработки (для чистового прохода после одного или нескольких черновых проходов при обработке детали). В пределах этого участка расстояние l₂ от режущей кромки до стружколома отличается от расстояния l₁. Оно выбрано из условия устойчивого стружкодробления при чистовой обработке (взят пример l₂<l₁). На участках φ происходит сопряжение участков стружколомов. Профили стружколомов на участках φ₁ и φ₂ пластины могут быть одинаковыми или отличаться. Соотношение длин участков φ₁ и φ₂, расстояний l₁ и l₂ зависит от конкретных условий. Для примера токарной обработки колес железнодорожных грузовых вагонов на станке КЗТС чашечным резцом диаметром 28 мм длина режущей кромки, лежащей на участке φ₁, больше в три раза соответствующей кромки, лежащей на участке φ₂, при этом l₁ примерно равно 5 мм, l₂ примерно равно 3 мм.The essence of the proposed cutting insert is as follows. The cutting insert contains a support 1, rear 2 and front 3 surfaces. The intersection of the front and rear surfaces forms a cutting edge 4. The front surface may contain a chip cutting groove 5 (or without it) and a chipbreaker 6. For round (cup) cutters, the chipbreaker can be solid (made integral with the plate as in figure 2) or overhead . To install and fix the plate (or to ensure rotation during rotary turning), it has a hole 7. Let the section φ _{1 of the} plate is designed for roughing of parts (wheels of a railway carriage). Within this section φ _{1, the} distance l ₁ between the cutting edge and the chipbreaker is chosen so as to ensure stable chip breaking during roughing. Section φ _{2 is} intended for finishing (for finishing pass after one or several rough passes during processing of the part). Within this section, the distance l ₂ from the cutting edge to the chipbreaker differs from the distance l ₁ . It is selected from the condition of stable chip breaking during finishing (taken as an example l ₂ <l ₁ ). In sections φ, conjugation of chipbreaker sections occurs. Chipbreaker profiles in sections φ ₁ and φ _{2 of the} plate may be the same or different. The ratio of the lengths of the sections φ ₁ and φ ₂ , the distances l ₁ and l ₂ depends on specific conditions. For an example of turning the wheels of railway freight cars on a KZTS machine with a 28 mm diameter cup cutter, the length of the cutting edge lying on the section φ ₁ is three times more than the corresponding edge lying on the section φ ₂ , with l ₁ approximately equal to 5 mm, l ₂ approximately equal to 3 mm.

Работает пластина следующим образом. При черновой обработке пластину устанавливают так, чтобы резание осуществлялось какой-то частью (АВ) режущей кромки, лежащей на участке φ₁. Осуществляют черновую обработку. Образующаяся при этом стружка взаимодействует со стружколомом, что обеспечивает ее дробление. После завершения черновой обработки крепление пластины ослабляют и ее поворачивают (например, путем вращения по отверстию 7 на крепежном пальце) так, чтобы далее чистовая обработка велась частью (СА) режущей кромки, лежащей на участке φ₂. Во время чистовой обработки стружка взаимодействует с другим участком стружколома, отстоящим от режущей кромки на расстоянии l₂. Это также обеспечивает устойчивое стружкодробление. После этого пластину вновь ослабляют и поворачивают в первоначальное (или иное) положение для черновой обработки следующего колеса. Для удобства работы при поворотах пластины она может быть снабжена метками 8 на границах участков.The plate works as follows. When roughing the plate is set so that the cutting is carried out by some part (AB) of the cutting edge lying on the plot φ ₁ . Carry out roughing. The resulting chip interacts with the chipbreaker, which ensures its crushing. After the roughing is completed, the plate mount is loosened and it is rotated (for example, by rotation through the hole 7 on the fixing finger) so that further finishing is carried out by the part (CA) of the cutting edge lying on the section φ ₂ . During finishing, the chip interacts with another section of the chipbreaker, spaced from the cutting edge at a distance of l ₂ . It also provides stable chip control. After that, the plate is again loosened and rotated to its original (or other) position for roughing the next wheel. For convenience, when turning the plate, it can be provided with labels 8 at the boundaries of the plots.

Такое исполнение пластины существенно расширяет область ее применения, т.е. она может работать при черновом и чистовом точении с обеспечением устойчивого стружкодробления. Однако при этом требуются некоторые затраты времени на поворот пластины при переходе от черновой обработки к чистовой и наоборот. Но эти затраты времени существенно меньше, если бы производилась замена пластины, имеющей стружколом на расстоянии l₁, на пластину, имеющую стружколом на расстоянии l₂.This embodiment of the plate significantly expands the scope of its application, i.e. it can work at rough and fair turning with ensuring steady chip formation. However, this takes some time to rotate the plate during the transition from roughing to finishing and vice versa. But these time expenditures are significantly less if a plate having a chipbreaker at a distance l _{1 was} replaced with a plate having a chipbreaker at a distance l ₂ .

Участки φ с переходным стружколомом не должны быть протяженными. Они могут использоваться как при черновой, так и при чистовой обработке без гарантии устойчивого стружкодробления. Sections φ with transition chipbreaker should not be extended. They can be used both in roughing and finishing without guaranteeing stable chip control.

Наиболее простым вариантом исполнения описанной режущей пластины является исполнение стружколома круглым (по окружности) с экценричным расположением его относительно режущей кромки. В этом случае величина эксцентриситета

должна удовлетворять условию устойчивого стружкодробления при черновой и чистовой обработке. Однако долю переходных участков φ в этой конструкции определить проблематично, что затрудняет правильность позиционирования (поворота) пластины на периоды черновой и чистовой обработки.The simplest embodiment of the described insert is a round chip breaker (circumferentially) with an eccentric arrangement relative to the cutting edge. In this case, the eccentricity

must satisfy the condition of stable chip breaking during roughing and finishing. However, the proportion of transition sections φ in this design is problematic to determine, which complicates the correct positioning (rotation) of the plate for periods of roughing and finishing.

Для более полного обеспечения устойчивого стружкодробления режущая пластина может содержать на участках φ₁ и φ₂ стружколомы разных геометрических параметров (размер, форма и т.д.). Это позволяет не только повысить устойчивость стружкодробления при черновой обработке, но и сократить расход инструментального материала (но сложность изготовления пластины возрастает). Так, например, стружколом для чистовой обработки может содержать дополнительные выступы 9, обнизки 10 и т.д.To more fully ensure sustainable chip control, the cutting insert may contain chip breakers of different geometric parameters (size, shape, etc.) in sections φ ₁ and φ ₂ . This allows not only to increase the stability of chip control during roughing, but also to reduce the consumption of tool material (but the complexity of manufacturing the plate increases). So, for example, a chipbreaker for finishing can contain additional protrusions 9, flaps 10, etc.

Наибольший эффект обеспечения устойчивого стружкодробления может обеспечить режущая пластина, у которой на участках для черновой и чистовой обработки режущий клин, образованный пересечением передней и задней поверхностей, выполнен с различными геометрическими параметрами. Так, например, указанные участки могут отличаться задними углами α₁ и α₂ передними углами γ₁ и γ₂, наличием фаски 11, дополнительного стружколома 12, размерами и профилем стружкозавивающей канавки 13.The greatest effect of ensuring stable chip breaking can be achieved by a cutting insert, in which, in areas for roughing and finishing, the cutting wedge formed by the intersection of the front and rear surfaces is made with various geometric parameters. So, for example, these sections may differ in the rear angles α ₁ and α _{2, the} front angles γ ₁ and γ ₂ , the presence of the chamfer 11, an additional chip breaker 12, the size and profile of the chip cutting groove 13.

Таким образом, достижение заявленного технического результата обеспечивается любой из описанных конструкций режущей пластины, результат состоит в расширении технологических возможностей пластины путем обеспечения устойчивого стружкодробления в различных условиях ее эксплуатации. Описанные примеры удобны для обработки колес железнодорожных вагонов, однако могут быть использованы и при иных условиях эксплуатации чашечных резцов, например при ротационном точении. Thus, the achievement of the claimed technical result is ensured by any of the described designs of the cutting insert, the result is to expand the technological capabilities of the insert by ensuring stable chip breaking in various conditions of its operation. The described examples are convenient for machining the wheels of railway cars, however, they can also be used under other operating conditions for cup cutters, for example, during rotary turning.

Claims

1. A circular cutting insert containing a supporting, rear and front surface with a chipbreaker, characterized in that the distance between the chipbreaker and the cutting edge is made different in areas intended for roughing and finishing.

2. The cutting insert according to claim 1, characterized in that the chipbreaker is made around the circumference and is eccentric with respect to the cutting edge.

3. The cutting insert according to claim 1, characterized in that the geometric parameters of the chipbreaker in the areas intended for roughing and finishing are different.

4. The cutting insert according to claim 1, characterized in that the cutting wedge formed by the intersection of the front and rear surfaces is made with various geometric parameters in these areas.

5. The cutting insert according to claim 1, characterized in that in the places where these sections are mated, the insert is additionally tagged.