Резцовая вставка

(71) Заявитель Государственное научное учреждение Физико-технический институт НАН Беларуси(72) Авторы Поболь Игорь Леонидович Куликов Геннадий Петрович Поболь Алексей Игоревич Куренков Игорь Алексеевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Физико-технический институт НАН Беларуси(57) Резцовая вставка, содержащая соединенные припоем державку и режущий элемент из сверхтвердого материала со сформированными рабочими лезвиями, отличающаяся тем,что в державке выполнен паз, в котором установлен режущий элемент, причем его лезвия имеют ширину фасок на передней поверхности не более 1 мм. Фиг. 1 Полезная модель относится к области лезвийной обработки материалов и может быть использована в машиностроительном производстве для изготовления инструмента типа резцовых вставок, оснащенных элементами из сверхтвердых материалов и применяемых в операциях точения и фрезерования. Известны конструкции резцов и резцовых вставок, в которых режущий элемент в державке закреплен механически, путем пайки, контактной сварки и др. 1. Такой инст 1620 румент с режущим элементом из твердых сплавов или керамики предназначен для лезвийной обработки сталей, чугунов, сплавов цветных металлов, полимеров и др. материалов. Недостатком известных конструкций резцовых вставок является то, что они не обеспечивают возможности лезвийной обработки высокотвердых или абразивных металлических, керамических и т.п. материалов. Ближайшей по технической сущности к предлагаемой является резцовая вставка, в державке которой выполнен открытый вырез с размерами, соответствующими габаритам режущего элемента из сверхтвердого материала (СТМ), последний соединен с державкой с применением припоя 2. Такие резцовые вставки предназначены для лезвийной чистовой обработки высокотвердых материалов, однако они не обеспечивают высокой прочности соединения режущего элемента с державкой и, следовательно, возможности использования такого инструмента с высокими механическими нагрузками и не могут применяться для черновой обработки труднообрабатываемых материалов, в том числе заготовок деталей, имеющих нерегулярный характер поверхности, что свойственно отливкам из сталей и чугунов, спеченным керамикам. Задачей полезной модели является повышение жесткости инструмента и надежности удержания элемента СТМ в державке при эксплуатации резцовой вставки с высокими механическими нагрузками. Поставленная задача решается следующим образом. Резцовая вставка содержит соединенные припоем державку и режущий элемент из сверхтвердого материала со сформированными рабочими лезвиями, причем в державке выполнен паз, в котором установлен режущий элемент, причем его лезвия имеют ширину фасок на передней поверхности не более 1 мм. Державка изготовлена из металла, преимущественно из стали, либо из твердого сплава. В державке выполнен открытый или закрытый паз по форме элемента из СТМ. Предпочтительно применение адгезионно активного припоя и нагрева при пониженном остаточном давлении концентрированным источником энергии, преимущественно электронным лучом. Требуемые геометрические параметры резцовой вставки достигаются механической обработкой, после которой режущий элемент СТМ сохраняет связь с державкой по нескольким, как минимум, по двум поверхностям. Такой вариант закрепления элемента СТМ в пазу гарантирует надежное удержание элемента СТМ в державке и жесткость инструмента при эксплуатации в наиболее напряженных условиях лезвийной обработки. Имеется возможность проводить с одной установки резцовой вставки в металлорежущем станке весь цикл механической обработки заготовки, от черновой до получения детали с требуемым качеством поверхности (до шероховатости 1,25-0,63 мкм). На фиг. 1 и фиг. 2 представлены резцовые вставки с открытым пазом, на фиг. 3 вставки с закрытым пазом. В корпусе державки 1 из стали выполнен паз, в котором размещен режущий элемент 2 из СТМ в однослойном (фиг. 1) или многослойном (фиг. 2, фиг. 3) исполнении (из кубического нитрида бора или алмазосодержащего материала), запаянный по всем плоскостям и вскрытый для образования на передних поверхностях рабочих лезвий 3. По задним поверхностям элемент СТМ освобожден от материала державки и припоя с образованием необходимых задних углов. По передним поверхностям резцовая вставка имеет рабочие лезвия в виде фасок 4 шириной не более 1 мм по СТМ. После шлифования, заточки и доводки резцовые вставки испытаны в ГНУ ФТИ НАН Беларуси (Минск) и УЧПП Лават (Могилев), опытное опробование проведено в ЗАО Гидродинамика. Вставки закрепляли в резцедержателе, на токарном станке проводили обработку точением заготовок из керамических материалов (оксида алюминия А 2 О 3, силицированного графита марок СГ-Т и СГ-П и карбида кремния ), которые используются при изготовлении пар трения и элементов подшипников насосов. Керамические заготовки в исходном состоянии имели нерегулярную поверхность с высокой шероховатостью 2 1620 и высотой выступов до нескольких миллиметров. Вставки обеспечивают возможность лезвийной обработки керамик, при этом отделения элемента СТМ от державки при испытании не происходит. Токарная обработка этих материалов проводилась в режимах чернового точения заготовки и окончательного формообразования на скорости резания 100-500 м/мин с глубиной резания 0,5-2 мм и подачей 0,1-1,0 мм/об. Черновое точение связано с интенсивным знакопеременным нагружением режущего элемента. Шероховатость обработанной поверхности 0,8 мкм. Обработка керамик путем точения резцовыми вставками вместо шлифования позволяет увеличить производительность изготовления деталей в 2-4 раза. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.