Способ закрепления режущего элемента

/16//. В 23 С 5/20 В ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ВТОРСИОМУ СВИД СТВУ 03/ 80 тем, что, с целью повышенияи компактности инструмента, пный элемент выполняют иззующего металла, нагревают еводорода с давлением 1-3 ата вышпературы эксплуатации инструментдерживают при этой температуре2. Способщийсятемразрушения ре. кого материлия закрепленимежуточный элшающейся толрежущей кромке,надежнос ром ежуто гидридоо браго в сре 1Нужин88,8)ЙР М 136010,1979,юл И 13лкин, А. И, соловей е цов и ,025( ент Г 5/24 темми вые Ю фФ Фи. ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР 0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(54) (57) 1. СПОСОБ ЗАКРЕПЛЕНИЯ РЕЖУЩЕГО ЭЛЕМЕНТА, заключающийся в его установке с зазором в пазу корпуса йаструмента и фиксации посредством промежуточного элемента, размещенного вэтомзазоре, отличающийся поп. 1, отличаю, что, с целью устранения жущего элемента из хрупала за счет изменеия усия вдоль его высоты, проемент выполняют с умень- шиной в направлении к его10096Изобретение относится к области механической обработки материалов и может быть использовано при изготовлении резцов, фрез, буровых долот и других обрабатывающих инструментов. 5Известен способ закрепления режущего элемента в корпус обрабатывающего инструмента, включающий операцию закрепления режущей пластины в державке, которую в свою очередь с помощью винта с конической головкой крепят в пазу, предварительно выполненном в корпусе.К державке присоединяют изогнутую пружинящую пластину для обеспечения предва. рительного натяга при зажиме 1. 15Недостатком такого способа соединения режущей части в корпусе является сложность места закрепления и ограниченность применения такого соединения для инструментов различной конфигурации. 20 Из-аа громоздкости места закрепления на корпусе инструмента, выполненного, например, в виде торцовой фрезы или бурового долота, может быть закреплено гораздо меньшее число режущих ыемен тов, чем это необходимо по расчетным данным, Это,в свою очередь, снижает эффективность при эксплуатации инструмента, Кроме того, известный способ не обеспечивает сохранения работоспособ ности узда закрепления при сменах температур, так как при этом происходит ослабление места закрепления.11 елью изобретения является повышение надежности узла закрепления режущего элемента в корпусе.Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, включающем установку режущего элемента, эксплуатируемого при рабочей температуре, с,щ зазором в пазу корпуса и его закрепление посредством промежуточного элемента, размещенного в зазоре, промежуточный элемент выполняют из гидридообразующего металла или сплава, нагревают его в среде водорода до температуры выше рабочей температуры и выдерживают в течение врем ек, обеспечивающего заполнение зазора гидридов. Кроме того, при консольном закреплении режущего элемента из хрупкого материала усилие закрепления плавно уменьшают вдоль по высоте промежуточного эпемента в направлении к выходу из паза.Закрепление режущего элемента в корпусе обрабатывающего инструмента предложенным способом достигается за счет более чем 20 -ного обьемного увеличения промежуточного элемента из 23 2гидридообразующего материала при его нагреве в среде водорода с добавлением 1-3 ата и выдержке в течение 0,5:1 ч.Увеличение объема промежуточного элемента, размещенного в пазу между поверхностями режущего элемента и корпуса обрабатывающего инструмента, сопровождается заклиниванием режущего элемента в пазу корпуса, вследствие чего достигается его прочное закрепление,Давление водорода, температура нагрева и время выдержки определяется опытным путем и зависит от используемых гидридообразующих металлов или сплавов. Как показывают эксперименты, давление ниже 1 ата даже при повышенных температурах и времени выдержки более 1 часа не обеспечивает достаточного объемного.увеличения промежуточного элемента и состаиЫйт 5-8 о , что требует повышения точности изготовления посадочных элементов и паза в корпусе и усложняет технологический процесс, иначе в контактных местах могут остаться зазоры и закрепление будет ненадежным Увеличение давления водорода свьпце 3 ата ведет к излишне интенсивному гидрированию, что может вызвать растрескивание промежуточного элемента и снизит эксплуатационную надежность узла закрепления. Наиболее приемлемыми с точкиГзрения обеспечения надежного закрепления и последующего сохранения усилий закрепления при работе являются давления 1-3 ата и время выдержки 0,5-3. ч.Уровень температуры при выдержке в водороде определяется температурой нагрева узла закрепления при работе инструмента, Например, если температура нагрева может составлять 900-1000 С, то в качестве промежуточного элемента надо использовать иттрий, гидрид которого стабилен при названных температурах. Если рабочая температура узла составляет 50-100 С, то можно испольозовать промежуточный элемент из сплава титан-железо, гидрид которого стабилен до 150 . В последнем случае для осуошествления способа использована низкотемпературная водородная камера.,Промежуточные элементы для инструментов, работающих при высоких температурах, изготавливаются из таких переходных металлов как цирконий, ниобий, иттрий и сплавов на их основе, быстрое гидрирование которых осуществляется при температурах до 1000 С.Для слабо нагреваемых или охлаждаемых в процессе работы инструментов3 10096применяют промежуточные элементы иэтитана, сплавов титан-железо, никельланган, марганец-медь и другие, гидрирование которых осуществляют притемпературах до 300 С.%Нагрев в водороде до температурывыше рабочей температуры места закрепления обеспечивает сохранение усилия эакреппения во всем диапазоне рабочих температур, Если же вести про- Мцесс гидрирования при температурениже, чем рабочая температура местазакрепления, то при работе инструмента вследствие перегрева в месте закрепления фиксирующая пластина может дегидрироваться и уменьшиться в объеме,что приведет к ослаблению усилия крепления и снижению эксплуатационной надежности инструмента. Явление дегидрирования с уменьшением объема фикси- рйруюшего элемента может быть исполь- .зовано для обеспечения разборки узлакрепления при необходимости заменырежущего элемента, В таком случаеместо закрепления греют в вакууме или Ина воздухе до температуры гидрирования, и после 15-30 мин выдержки место закрепления может быть свободноразобрано. Такая операция позволяетосуществить многократную, замену режу- Зщщего элемента без замены корпуса инструмента.Способ позволяет осуществить закрепление режущих элементов, изготовленных из быстрорежушей стали, синтетических алмазов, металлокерамик й3т.п., в корпусах (державках, основах)из конструкционной стали и сплавовцветных металлов,На фиг. 1 показано закрепление режу-щего элемента в резце; на фиг. 2 - закрепление режущего элемента в дисковойфрезе; на фиг. 3 - закреплениережущегоэлемента в торцовой фрезе; на фиг. 4 - ,закрепление режущего элемента в ободемноголезвийного инструмента; на фиг. 5,6, 7 - варианты закрепления твердосплавного штыря в корпусе бурового долота,На чертежах даны следующие обозначе ния: 1 - корпус (или основа) инструмен 50 та, 2 - режущий элемент (пластина резца, штырь долота, пластинка или обод фрезы и т.п.); 3 - промежуточный эле- мент иэ гидридообразуюшего металла или сплава, выполняемый в зависимости от типа инструмента в виде пласдппи или кольца; 4 - прокладка из пластически деформируемого материала, например 23 4.из железа, алюминия, меди и других материалов.П р и м е р 1, Осуществляют закрепление пластинки из карбида вольфрама вдержавке токарного резца (см. фиг. 1).В торце стальной державки выполняютпаэ глубиной 10 мм и шириной 8 мм, вкоторый вставляют карбидную пластинкутолщиной 3 мм. В каждый иэ 2,5 ммбоковых зазоров, образованных междукарбидной пластиныай и стенкой паза,вставляют по скользящей посадке двухслойную пластину, составленную из0,5 мм пластинки меди и 2 мм пластинки иттрия. Слой меди размещают со стороны карбидной пластинки,Затем резец помещают в камеру с водородом, создают давление водорода науровне 3 ата, нагревают до 850 С и вьюдерживают в течение 0,5 ч. За счет объемного увеличения иттриевой . пластинкипри ее гидрировщщи осуществлявтся заклинивание карбидной пластинки в лазедержавки, При этом слой меди воспринимает сжимающую нагрузку и перераспределяет ее по карбидной пластинке, предохраняя ее от растрескивания сжимающими усилиями. Как показали исследования, при прочностных испытаниях разрушения в месте закрепления не наблюдается,а разрушается карбидная пластинка.В настоящее время для обработки материалов все шире применяются режущиеэлементы из различных хрупких керамик.Закрепление пластинок, штырей и другихрежуших элементов из гаких материаловпри изготовлении обрабатывающего инструмента представляет собой сложную проблему, так как надо обеспечичь такое распределение сжймающих напряжений в телережущего элемента при его закреплении,чтобы не допустить трещинообраэованийкак при закреплении, так и при работе инструмента. В предлагаемом способе длятого, чтобы обеспечить плавное распределение усилия в консольно закрепленнойрежущей части (т.е. в пластинках рюцов, в штырях долот и т,п.) промежуточный элемент выполняют с уменьшаю-.щей толцкной стенки (см. фиг. 6 и 7).Такое уменьшение толщины промежуточного элемента обеспечивает плавное уменьшение сжимающих усилий вдоль по глубйне паза в направлении к концу режущегоэлемента, позволяет избежать концентрации сжимакнцих напряжений в закрепленномрежущем элементе на выходе его иэ паза, а следовательно и его разрушения вэтом месте.3 1000 МЗ ЬИспользование предлагаемого способа ния вследствие того, что во всем диапаобеспечивает следующие преимущества; зоне рабочих температур, при теплосмеупрощение конструкции узла закрепления нах внутри этого диапазона, обеспечива- И его компактность, что позволяет раз- ется сохранение усилий закрепления; исмешать на корпусе режущие, элементы в 5 пользование гидридного элемента с количестве, близком к теоретически воз переменной толщиной также обеспечиможному, а следовательно, повысить эф- вает плавность распределения усифективность инструмента повышение экс- лий закрепления вдоль по высотеплуатационной надежности узла закрепле- паза. ИИПИ Заказ 2575/7 Тираж 110 дписное илиал ППП "Патент", г Ужгород, ул. Проектная, 4