ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ
НОВЫЕ ПАТЕНТЫ, ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ
БИБЛИОТЕКА ПАТЕНТОВ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

режущий инструмент из твердого сплава

Классы МПК:B23P15/28 режущих инструментов
C22C1/05 смеси металлического порошка с неметаллическим
C22C29/08 на основе карбидов вольфрама
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Открытое акционерное общество "ВНИИИНСТРУМЕНТ" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2009-11-30
публикация патента:

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к изготовлению режущих инструментов из твердых сплавов. Режущий инструмент выполнен целиком или оснащен пластинами из твердого сплава, состоящего из зерен твердых тугоплавких элементов, размером 1-3 мкм, связанных металлом. Твердый сплав дополнительно содержит нанопорошок размером до 200 нм в количестве менее 20 мас.% от массы сплава. Режущий инструмент обладает высокой стойкостью и обеспечивает чистоту и точность обрабатываемой поверхности за счет повышения прямолинейности режущей кромки. 3 ил., 1 пр.

Рисунки к патенту РФ 2444426

режущий инструмент из твердого сплава, патент № 2444426 режущий инструмент из твердого сплава, патент № 2444426 режущий инструмент из твердого сплава, патент № 2444426

Изобретение относится к режущему инструменту из твердого сплава и может быть использовано при обработке изделий с высокими требованиями к чистоте и точности обрабатываемой поверхности.

При резании материалов особое значение имеют прямолинейность и устойчивость режущей кромки, поскольку именно от сохранения ею геометрических размеров и прямолинейности профиля зависят точность и чистота обработанной поверхности, определяющие эксплуатационные свойства обработанной детали.

Известен режущий инструмент, выполненный из твердого сплава или оснащенный пластинами твердого сплава, например ВК8, состоящий из зерен карбида вольфрама размером 3режущий инструмент из твердого сплава, патент № 2444426 5 мкм, связанных кобальтом (см. Баженов М.Ф., Байтман С.Р., Кирпачев Д.Г. Твердые сплавы, справочник. М.: Металлургия, 1978 г., с.10, табл.5). Недостатком этих инструментов является невозможность их использования для получения изделий с высокой степенью чистоты и точностью обработки: это объясняется тем что режущая кромка, определяемая как граница тела твердого сплава, составлена из приграничных зерен и повторяет в целом зернистую структуру сплава, т.е. имеет зазубрины, соответствующие размерам зерен в 3режущий инструмент из твердого сплава, патент № 2444426 5 мкм, что не позволяет получить обработанную поверхность чище, чем высота микронеровностей 1,5режущий инструмент из твердого сплава, патент № 2444426 2,5 мкм, т.е. шероховатость не выше Ra 4.

Известен режущий инструмент из твердого сплава, например ВК6М, содержащий частицы карбида вольфрама размером 1режущий инструмент из твердого сплава, патент № 2444426 3 мкм, связанные кобальтом, и принятый за прототип (см. там же). Чистота обработанной поверхности при применении инструмента из этого сплава выше, чем у аналога, и составляет шестой класс чистоты, с высотой микронеровностей Ra 1 мкм. Однако такая величина шероховатостей совершенно неприемлема, например, при обработке микроотверстий или микровалов диаметром 0,5режущий инструмент из твердого сплава, патент № 2444426 1 мм, являющихся основными конструктивными элементами деталей точного приборостроения, электроники, часового производства и т.п.

Целью изобретения является повышение стойкости инструмента и чистоты, точности обрабатываемой поверхности за счет повышения прямолинейности режущей кромки инструмента.

Указанная цель достигается тем, что в известный режущий инструмент, выполненный из твердого сплава, состоящего из зерен твердых тугоплавких элементов, размером 1режущий инструмент из твердого сплава, патент № 2444426 3 мкм, связанных металлом, согласно данному изобретению добавляют нанопорошки из тех же элементов размером не более 200 НМ в количестве, не превышающем 20% от массы сплава инструмента или пластин.

Изобретение поясняется рисунками, где:

на фиг.1 представлена схематическая модель режущей кромки с 3-мя характерными вариантами конфигурации (А, Б, В);

на фиг.2 - схематическое расположение зерен порошка сплава с различными фракциями;

на фиг.3 - сравнительные микрофотографии режущих кромок, известных (Г, Д) и предложенного (Ж) инструментов.

Для определения условий кромкоустойчивости рассмотрим геометрическую модель режущей кромки, основанную на предположении, что профиль режущей кромки определяется размером зерен инструментального материала, а прочность закрепления зерна в общем объеме материала достаточна, если граница контакта зерна с рядом расположенными зернами составляет не менее 2/3 от дуги полуокружности, поскольку модель строится из условия, что все зерна имеют сферическую форму (шарики), так это показано на фиг.1.

При таком предположении могут быть 3 характерных случая конфигурации режущей кромки, остальное множество - это переходные случаи. В случае А величина микронеровностей близка к величине радиуса частицы, а в случае Б микронеровностей нет, поскольку профиль поверхности проходит по линии диаметров частиц и представляет прямую линию. В случае В величина микронеровностей составляет половину радиуса частицы, и это положение соответствует закреплению частицы при минимально допустимом контакте со связкой по нашему допущению.

Если вернутся к реальным размерам частиц для твердых сплавов, равных 3режущий инструмент из твердого сплава, патент № 2444426 5 мкм, что соответствует размерам микронеровностей, формирующихся на обработанной поверхности, равным 1,5режущий инструмент из твердого сплава, патент № 2444426 2,5 мкм, и более чистой поверхности при обработке таким инструментом достичь практически невозможно вследствие зазубренности режущего лезвия, создаваемой зернами микроструктуры сплава.

Применение в режущем инструменте более мелкозернистых твердых сплавов марок М (величина зерна 1режущий инструмент из твердого сплава, патент № 2444426 3 мкм) и ОМ (величина зерна 0,5режущий инструмент из твердого сплава, патент № 2444426 1 мкм) повышают чистоту поверхности, поскольку возможно получение микронеровностей размером 0,25 мкм. Более низких величин неровностей возможно достичь уменьшением величины частиц порошка либо заполняя впадины между крупными зернами - 1 более мелким порошком - 2 с величиной зерна не более 200 НМ (фиг.2).

Несложное построение позволяет определить необходимое количество порошка мелкой фракции. Пример такого построения показан на фиг.2.

Проведенные исследования показывают, что количество нанопорошка, добавляемого в шихту, должно составлять не более 20% от массы сплава. Количество нанопорошка свыше 20% приводит к появлению игольчатой хрупкой структуры сплава.

Пример

Для испытаний были изготовлены пластины из вольфрамо-кобальтого твердого сплава с величиной зерна карбида вольфрама 1-3 мкм с добавлением нанопорошка в количестве 10% от массы сплава и размером зерна 80-100 НМ. Резцы, оснащенные этими пластинами, были испытаны по стандартной методике: скорость резания - 150 м/мин, подача на оборот 0,2 мм/об, глубина резания 2 мм. Резание производили без охлаждения, обрабатываемый материал - ст.45 в отожженном состоянии. Резание производили до износа по задней поверхности - 0,2 мм, величину износа определяли с помощью инструментального микроскопа. Для сравнения в тех же условиях были испытаны резцы по аналогу и прототипу. После испытаний были исследованы режущие кромки инструментов. Как видно из приведенных микрофотографий, режущий инструмент аналога имеет режущую кромку неровную и высота (зазубренность) неровностей режущей кромки составляет около 1,5режущий инструмент из твердого сплава, патент № 2444426 2,5 мкм (фиг.3Г), более мелкозернистый сплав - прототип обеспечивает поддержание высоты неровностей на режущей кромке на уровне от 0,5режущий инструмент из твердого сплава, патент № 2444426 1,5 мкм (фиг.3Д). Режущий инструмент по предлагаемому изобретению с добавкой нанопорошка обеспечивает поддержание микрозазубрин на режущей кромке не более 0,2 мкм. Таким образом, предложенный режущий инструмент позволяет повысить чистоту обработанной поверхности, ее точность, а также стойкость инструмента.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Режущий инструмент, выполненный целиком либо оснащенный пластинами из твердого сплава, состоящего из зерен твердых тугоплавких элементов размером 1-3 мкм, связанных металлом, с добавкой нанопорошков с размером до 200 нм, отличающийся тем, что количество нанопорошков составляет менее 20% от массы сплава инструмента или пластин.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2444426

patent-2444426.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс B23P15/28 режущих инструментов

Патенты РФ в классе B23P15/28:
способ получения сверхтвердого композиционного материала на основе кубического нитрида бора или синтетического алмаза для режущего инструмента -  патент 2529141 (27.09.2014)
твердосплавное тело -  патент 2521937 (10.07.2014)
сборная режущая пластина и способ ее сборки -  патент 2492031 (10.09.2013)
режущая вставка со структурой износостойкого покрытия с индикацией истирания и способ ее изготовления -  патент 2469819 (20.12.2012)
твердосплавный наконечник и способ его производства -  патент 2424875 (27.07.2011)
устройство для пространственной ориентации режущей пластины -  патент 2421315 (20.06.2011)
легированные стали и инструменты или детали, изготовленные из легированной стали -  патент 2420602 (10.06.2011)
способ отвода тепла от контактных поверхностей режущего инструмента -  патент 2390401 (27.05.2010)
державка резца и режущая вставка для нее (варианты) -  патент 2379159 (20.01.2010)
кремниевые лезвия для хирургического и нехирургического применения -  патент 2363771 (10.08.2009)

Класс C22C1/05 смеси металлического порошка с неметаллическим

Патенты РФ в классе C22C1/05:
спеченная твердосплавная деталь и способ -  патент 2526627 (27.08.2014)
композиционный электроконтактный материал на основе меди и способ его получения -  патент 2525882 (20.08.2014)
способ получения поликристаллического композиционного материала -  патент 2525005 (10.08.2014)
шихта для изготовления материала для сильноточных электрических контактов и способ изготовления материала -  патент 2523156 (20.07.2014)
твердосплавное тело -  патент 2521937 (10.07.2014)
способ получения беспористого карбидочугуна для изготовления выглаживателей -  патент 2511226 (10.04.2014)
способ получения композиционного материала -  патент 2509818 (20.03.2014)
порошковый композиционный материал -  патент 2509817 (20.03.2014)
спеченный материал для сильноточного скользящего электроконтакта -  патент 2506334 (10.02.2014)
наноструктурный композиционный материал на основе чистого титана и способ его получения -  патент 2492256 (10.09.2013)

Класс C22C29/08 на основе карбидов вольфрама

Патенты РФ в классе C22C29/08:
спеченная твердосплавная деталь и способ -  патент 2526627 (27.08.2014)
твердосплавное тело -  патент 2521937 (10.07.2014)
твердый сплав на основе карбида вольфрама для обработки резанием труднообрабатываемых материалов -  патент 2521747 (10.07.2014)
способ изготовления твердого сплава с регулированием распределения и количества углерода в его объеме -  патент 2479653 (20.04.2013)
способ получения твердого сплава на основе литого эвтектического карбида вольфрама и твердый сплав, полученный этим способом -  патент 2470083 (20.12.2012)
пуансон для операций холодной штамповки -  патент 2451571 (27.05.2012)
способ изготовления спеченного твердого сплава -  патент 2447169 (10.04.2012)
твердосплавный наконечник и способ его производства -  патент 2424875 (27.07.2011)
режущая пластина или головка инструмента из твердого сплава для применения в горном деле и строительстве и способ ее изготовления -  патент 2364700 (20.08.2009)
способ закалки твердого сплава на основе карбида вольфрама -  патент 2355513 (20.05.2009)


Наверх