Биметаллическая заготовка концевого режущего инструмента

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ БИМЕТАЛЛИЧЕСКАЯ ЗАГОТОВКА КОНЦЕВОГО РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА(71) Заявитель Государственное научное учреждение Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Алифанов Александр Викторович Кантин Владимир Григорьевич Милюкова Анна Михайловна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси(57) Биметаллическая заготовка концевого режущего инструмента, состоящая из соединенных между собой рабочей части, выполненной из прутка быстрорежущей стали, и хвостовика, выполненного из прутка углеродистой стали, отличающаяся тем, что в торце рабочей части выполнено глухое отверстие, в которое внедрен выступ хвостовика.(56) 1. Палей М.М. Технология производства металлорежущих инструментов Учеб. пособие для студентов ВТУЗов, обучающихся по специальности Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. Машиностроение, 1982. - С. 256. 2. Ординарцев И.А., Филиппов Г.В., Шевченко А.Н. и др. Справочник инструментальщика / Под общ. ред. И.А.Ординарцева. - Л. Машиностроение. Ленингр. отд-ние,1987. - С. 846 (прототип). 68132010.12.30 Полезная модель относится к области металлообработки и может быть использована при изготовлении концевого режущего инструмента. Износостойкость, долговечность и прочность режущего инструмента в значительной мере зависят от материала и технологии его изготовления. Отличительной особенностью конструкций концевого режущего инструмента является наличие стружечных отверстий,канавок, спинок и других конструкционных элементов, непосредственно сопрягаемых с режущими участками инструмента, профильной формой режущей части. Известна заготовка концевого режущего инструмента, которая изготовлена полностью из цельного прутка или поковки высоколегированной стали механической обработкой(фрезерованием) 1. К недостаткам такой заготовки можно отнести нерациональные расходы дорогостоящей стали при получении режущих кромок фрезерованием и на формирование хвостовика. Наиболее близкой к предложенной полезной модели, ее прототипом, является биметаллическая заготовка концевого режущего инструмента, состоящая из рабочей части,изготовленной из высоколегированной (быстрорежущей) стали, и хвостовика, изготовленного из углеродистой стали, соединенных между собой встык и образующих неразъемное соединение, которое получают различными методами 2. К недостаткам этой биметаллической заготовки относятся малая площадь соединения контактных поверхностей, ограниченная ее диаметром, частичное окисление соединяемых торцовых поверхностей (окислы препятствуют образованию полного физического контакта), что отрицательно сказывается на прочности полученного соединения. Кроме того, необходимость изготовления продольных стружечных канавок на рабочей части механическим путем (фрезерованием) приводит к дополнительному расходу дорогостоящей высоколегированной стали. Задачей предложенной полезной модели является повышение прочности соединения частей биметаллической заготовки и экономия дорогостоящей быстрорежущей стали. Поставленная задача решается тем, что в биметаллической заготовке концевого режущего инструмента, состоящей из соединенных между собой рабочей части, выполненной из прутка быстрорежущей стали, и хвостовика, выполненного из прутка углеродистой стали, их соединение осуществлено путем внедрения хвостовика в глухое отверстие, выполненное в торце рабочей части. Сущность заявленного технического решения заключается в увеличении контактной площади соединения двух частей биметаллической заготовки за счет внедрения выступа хвостовика с меньшим диаметром в рабочую часть заготовки. Увеличение площади соединения контактных поверхностей рабочей и хвостовой частей биметаллической цилиндрической заготовки влечет за собой увеличение площади физического контакта двух металлов и, следовательно, при хорошем схватывании увеличивает прочность соединения. Сущность полезной модели поясняется фиг. 1-2. На фиг. 1 приведен чертеж биметаллической заготовки в сборе до формирования соединения, где 1 - рабочая часть, 2 - хвостовик, 3 - внедряемый выступ хвостовика,площадь соединения контактных поверхностей,- диаметр выступа,- длина выступа, - диаметр заготовки,- длина заготовки. На фиг. 2 показано фото поперечного разреза биметаллической заготовки после формирования соединения и профиля, где хорошо видны три стружечные канавки и биметаллическая структура заготовки. В процессе эксплуатации концевой режущий инструмент, например метчик, подвергается воздействию крутящего момента и напряжения сдвига при нарезании резьбы. Стойкость инструмента к воздействию этих нагрузок определяется прочностью соединения рабочей части и хвостовика. Ее можно увеличить, если повысить прочность соединения хвостовой и рабочей частей биметаллического инструмента. 2 68132010.12.30 В заявляемом техническом решении контактная площадьсоединения частей биметаллической заготовки увеличена на величину площади цилиндрического выступаи равна 2/4,где- диаметр заготовки- диаметр выступа- длина выступа. При условии равных усилий сцепления заготовок прочность их соединения зависит от площади соединения чем больше площадь физического контакта заготовок, тем выше прочность соединения. Кроме того, в процессе последующего формообразования рабочей части инструмента, например путем горячего деформирования, площадь контакта увеличивается дополнительно за счет изменения формы рабочей части, что отчетливо видно на фиг. 2. В результате площадь соединения и его прочность значительно возрастают. Заявляемое техническое решение реализовано следующим образом. Рабочая часть 1 биметаллической заготовки выполняется из быстрорежущей стали 65 в виде цилиндра с глухим отверстием, а хвостовик 2 - из углеродистой стали, например 40, с выступом 3 меньшего диаметра. Заготовка биметаллического инструмента изготавливается путем совместного горячего выдавливания двух частей заготовки через профильную матрицу. Это обеспечивает их прочное соединение за счет схватывания металлов по всей контактной поверхности соединения, а также одновременное выдавливание профиля стружечных канавок (фиг. 2) и позволяет уменьшить расход быстрорежущей стали на 50-70 на одно изделие. Очистка соединяемых поверхностей от окислов происходит на предварительной операции внедрения ступенчатой части хвостовика (в холодном состоянии) в цилиндрическую заготовку рабочей части (в горячем состоянии). Для исследования прочности соединения частей в биметаллической заготовке были проведены сравнительные испытания на кручение образцов (по 10 шт. в каждой партии),изготовленных в соответствии с заявленной конструкцией и прототипом. Результаты испытаний на кручение приведены в таблице. Результаты испытаний образцов Конструкция заготовкиобразца Напряжение сдвига, МПа 1 748 2 747 3 745 4 746 5 744 Заявляемое решение 6 742 7 750 8 749 9 751 10 743 11 286 12 284 13 285 14 287 15 283 Прототип 16 289 17 290 18 283 19 288 20 282 3 68132010.12.30 Из таблицы видно, что у опытных образцов, полученных в соответствии с заявляемым техническим решением, прочность соединения более чем в 2 раза превышает соответствующую прочность сравниваемых образцов. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4