RU2471596C1

RU2471596C1 - Device for soldering cutting element to holder

Info

Publication number: RU2471596C1
Application number: RU2011116263/02A
Authority: RU
Inventors: Николай Иванович Полушин; Александр Вячеславович Елютин; Александр Иванович Лаптев; Сергей Витальевич Савчик
Priority date: 2011-04-26
Filing date: 2011-04-26
Publication date: 2013-01-10
Also published as: RU2011116263A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention may be used for production of cutting tools, for example drill nits, cutters, mills, etc, to be attached to holders by soldering. Top and bottom brackets are arranged on post top and bottom ends. Opposite ends of said brackets accommodate two beds to support cutting and holders. Top bracket can turn in plane crossing the holder and cutting tool and is mounted on aforesaid post to bring holder in contact with cutting tool on soldering zone and withdraw it therefrom. Aforesaid bed located at bottom bracket is made from unwettable material not interacting with soldering material. Induction heater creates heating zone at contact between holder body and cutting tool.

EFFECT: simplified mounting and aligning, as coupling of complex cutting tools and holders.

4 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для креплении абразивосодержащих режущих элементов на державке методом пайки и может быть использовано для производства режущих инструментов, таких как сверла, резцы, фрезы и подобные инструменты, технология изготовления которых предусматривает изготовление абразивосодержащих режущих элементов и последующее их крепление на державке методом пайки. Устройство также может быть использовано для изготовления абразивосодержащих режущих элементов, которые представляют собой слоистую структуру типа алмазно-твердосплавных пластин, включающих абразивосодержащий режущий слой, припаиваемый к подложке.The invention relates to devices for fastening abrasive-containing cutting elements to a holder by brazing and can be used for the production of cutting tools, such as drills, cutters, milling cutters and similar tools, the manufacturing technology of which involves the manufacture of abrasive-containing cutting elements and their subsequent mounting on a holder by brazing. The device can also be used for the manufacture of abrasive-containing cutting elements, which are a layered structure such as diamond carbide inserts, including an abrasive-containing cutting layer, soldered to the substrate.

Из патента US №3377696, кл. 29-472.9, 1965 г. известно устройство для крепления методом пайки кристалла алмаза на молибденовой державке. Устройство содержит наковальню, на которой устанавливаются державка инструмента и кристалл алмаза, и поршень, который вдавливает кристалл алмаза в державку для осуществления его соединения с державкой. Наковальню с поршнем размещают внутри катушки индукционного нагрева. В патенте US №4850523, кл. В23К 31/04, 1989 г. представлено аналогичное устройство для пайки абразивосодержащего элемента к державке, в нижней части которого предусмотрена наковальня с ложементом для размещения державки с абразивосодержащим элементом, а в верхней части - пуансон для прижима абразивосодержащего элемента к державке, и нагревательный элемент - катушка, образующая зону нагрева несколько выше места контакта державки и абразивосодержащего элемента. В аналогичном устройстве, описанном в изобретении по SU №1673333, кл. В23К 3/00, 1989 г., также предусмотрена индукционная катушка, внутри которой размещен ложемент с державкой и абразивосодержащим элементом.From US patent No. 3377696, CL. 29-472.9, 1965. A device is known for fastening by soldering a diamond crystal on a molybdenum holder. The device comprises an anvil on which the tool holder and the diamond crystal are mounted, and a piston that presses the diamond crystal into the holder to effect its connection with the holder. An anvil with a piston is placed inside the induction heating coil. In US patent No. 4850523, CL. B23K 31/04, 1989, presents a similar device for soldering an abrasive-containing element to the holder, in the lower part of which an anvil with a lodgement is provided for placing the holder with an abrasive-containing element, and in the upper part there is a punch for pressing the abrasive-containing element to the holder, and the heating element - a coil forming a heating zone slightly above the contact point of the holder and the abrasive element. In a similar device described in the invention according to SU No. 1673333, class. B23K 3/00, 1989, an induction coil is also provided, inside of which there is a tool tray with a holder and an abrasive-containing element.

В этих устройствах державка и режущий элемент размещены внутри индукционной катушки, предназначенной для нагрева зоны пайки до достаточно высокой температуры, необходимой для плавления материала припоя и соединения режущего элемента с державкой, что создает неудобства для установки и ориентации державки и абразивосодержащего элемента относительно друг друга, особенно при серийном производстве инструментов.In these devices, the holder and the cutting element are placed inside the induction coil, designed to heat the soldering zone to a sufficiently high temperature necessary for melting the solder material and connecting the cutting element to the holder, which creates inconvenience for the installation and orientation of the holder and the abrasive element relative to each other, especially in serial production of tools.

Из патента US №4225322, кл. В23В 27/18, 1980 г. известно устройство для изготовления алмазно-твердосплавной режущей пластины, предназначенное для крепления алмазного режущего слоя к подложке, являющейся державкой для этого слоя. Устройство содержит стойку, в нижней и верхней частях которой расположены элементы конструкции в виде пневматических цилиндров, предназначенные для соосного размещения на верхнем цилиндре ложемента, выполненного в виде цилиндрического углубления для режущего слоя, а на нижнем - ложемента, выполненного в виде цилиндрического углубления для державки. Устройство снабжено индукционной катушкой, расположенной таким образом, чтобы место соединения державки и режущего слоя находилось внутри катушки в зоне нагрева с наибольшей температурой. Известное устройство предназначено для пайки к державке алмазного режущего слоя, имеющего цилиндрическую форму. Форма проста и не требует ориентации режущего элемента относительно державки. Однако имеются инструменты, например сверла для сверления отверстий с внутренней проточкой в плитах из керамогранита, на корпусе которых крепятся режущие элементы, форма которых отличается от цилиндрической формы, при этом такие режущие элементы должны быть закреплены на державке в строго ориентированном положении. В известном устройстве операция установки и ориентации режущих элементов сложной формы является трудоемкой, неудобной и опасной, т.к. производится вблизи нагревательного элемента в зоне, ограниченной по размерам. Предусмотренные в устройстве охладительные элементы создают еще большие неудобства в работе устройства, загромождая зону нагрева. Кроме того, простота формы режущего элемента позволяет размещать режущий элемент на державку, расположенную в нижнем ложементе, и верхним ложементом обеспечивать только совмещение осей державки и режущего элемента.From US patent No. 4225322, CL. B23B 27/18, 1980. A device for manufacturing a diamond carbide cutting insert is known for fastening a diamond cutting layer to a substrate, which is a holder for this layer. The device contains a stand, in the lower and upper parts of which are structural elements in the form of pneumatic cylinders, designed for coaxial placement on the upper cylinder of the tool tray, made in the form of a cylindrical recess for the cutting layer, and on the bottom - the tool tray, made in the form of a cylindrical recess for the holder. The device is equipped with an induction coil located so that the junction of the holder and the cutting layer is inside the coil in the heating zone with the highest temperature. The known device is designed for soldering to the holder of the diamond cutting layer having a cylindrical shape. The shape is simple and does not require the orientation of the cutting element relative to the holder. However, there are tools, for example, drills for drilling holes with an internal groove in porcelain stoneware plates, on the body of which cutting elements are fixed, the shape of which differs from the cylindrical shape, while such cutting elements must be fixed to the holder in a strictly oriented position. In the known device, the operation of installation and orientation of cutting elements of complex shape is time-consuming, inconvenient and dangerous, because produced near a heating element in a limited size area. The cooling elements provided in the device create even greater inconvenience in the operation of the device, cluttering the heating zone. In addition, the simplicity of the shape of the cutting element allows you to place the cutting element on the holder located in the lower lodgement, and the upper lodgement to ensure only the alignment of the axes of the holder and the cutting element.

Технической задачей является создание устройства, в котором упрощается процесс установки режущих элементов для последующего припаивания их к державке инструмента, особенно режущих элементов, имеющих более сложную форму, чем цилиндрическая, и которые должны быть соединены с державкой с заданной ориентацией.The technical task is to create a device in which the installation process of cutting elements for subsequent soldering them to the tool holder is simplified, especially cutting elements having a more complex shape than a cylindrical one, and which must be connected to the holder with a given orientation.

Техническое решение задачи заключается в том, что в устройстве для пайки абразивосодержащего режущего элемента к державке инструмента, содержащем стойку, на нижнем и верхнем концах которой смонтированы нижний и верхний кронштейны, на противоположных друг другу сторонах которых соосно установлены ложементы для размещения в одном из них абразивосодержащего режущего элемента, а в другом - державки, и индукционный нагревательный элемент, образующий зону нагрева в месте контакта державки и абразивосодержащего режущего элемента, в нижнем кронштейне установлен ложемент для размещения абразивосодержащего элемента, а в верхнем кронштейне установлен ложемент для размещения державки, при этом верхний кронштейн смонтирован на стойке с возможностью поворотов в плоскости, проходящей через державку и абразивосодержащий элемент, а ложемент, расположенный в нижнем кронштейне, выполнен из материала, не смачиваемого и не взаимодействующего с материалом пайки.The technical solution of the problem lies in the fact that in the device for soldering an abrasive-containing cutting element to the tool holder containing a stand, the lower and upper brackets are mounted on the lower and upper ends, on the opposite sides of which brackets are mounted coaxially for placement of an abrasive-containing one in one of them the cutting element, and in the other, the holder, and the induction heating element forming a heating zone at the contact point of the holder and the abrasive cutting element, in the lower a lodgement for mounting an abrasive-containing element is installed on the bracket, and a lodgement for mounting a holder is installed in the upper bracket, the upper bracket being mounted on a stand with the possibility of rotation in a plane passing through the holder and the abrasive-containing element, and the lodgement located in the lower bracket is made of material, not wettable and not soldering.

Выполнение кронштейна с ложементом для державки поворотным в плоскости, проходящей через державку и абразивосодержащий элемент, обеспечивает возможность выноса стойки с кронштейнами за пределы индукционного нагревательного элемента, принудительно охладить нагретые элементы конструкции и без затруднений разместить абразивосодержащий режущий элемент в ложементе, имеющем соответствующую конфигурацию с ориентацией относительно державки инструмента.The implementation of the bracket with a tool holder for the holder rotatable in the plane passing through the tool holder and the abrasive-containing element, makes it possible to carry the rack with brackets outside the induction heating element, force to cool the heated structural elements and easily place the abrasive-containing cutting element in the tool holder, having the appropriate configuration with orientation relative to tool holders.

Устройство поясняется следующими фигурами.The device is illustrated by the following figures.

На фиг.1 схематично показано устройство для пайки абразивосодержащего режущего элемента к державке в рабочем положении.Figure 1 schematically shows a device for soldering an abrasive-containing cutting element to the holder in the working position.

На фиг.2 схематично показано устройство для пайки с повернутым на 180° верхним кронштейном, несущим ложемент для державки, в плоскости, проходящей через державку и абразивосодержащий элемент.Figure 2 schematically shows a soldering device with a top bracket rotated through 180 ° carrying a tool holder for the holder in a plane passing through the holder and the abrasive element.

На фиг.3 показан вид сверху на устройство на фиг.1.Figure 3 shows a top view of the device in figure 1.

На фиг.4 показано сверло, у которого абразивосодержащий режущий элемент припаян к державке.Figure 4 shows the drill, in which the abrasive-containing cutting element is soldered to the holder.

Устройство содержит стойку 1, на нижнем конце которой смонтирован нижний кронштейн 2, несущий опорный элемент 3 с ложементом 4 для абразивосодержащего режущего элемента 5. Ложемент имеет углубление, форма поверхности которого повторяет форму абразивосодержащего режущего элемента. На верхнем конце стойки поз.1 смонтирован верхний поворотный кронштейн 6 с возможностью поворотов в плоскости, проходящей через державку 7 и абразивосодержащий элемент 5. Для обеспечения поворота верхний кронштейн установлен на оси 8. На поворотном кронштейне установлен опорный элемент поз.9 с ложементом 10. Ложемент 10 представляет собой отверстие, в которое устанавливается державка 7. Державка в отверстии крепится любыми известными средствами. Например, для крепления державки может быть предусмотрен винт 11, который ввинчивается в предусмотренном в опорном элементе резьбовом отверстии до упора в державку. На опорном элементе 9 выполнен паз 12, а на поворотном кронштейне 6 - соответствующий пазу выступ 13. Опорный элемент 9 может перемещаться по выступу 13 и фиксироваться в рабочем положении, обеспечивающем контакт державки и абразивосодержащего режущего элемента с помощью, например, болтов 14. Для прижима державки к режущему элементу в процессе пайки предусмотрены рукоятки, одна из которых 15 установлена на верхнем поворотном кронштейне, а вторая 16 - на нижнем кронштейне. Нагрев места контакта державки и режущего элемента осуществляется индукционным нагревательным элементом 17, представляющим собой индукционную катушку, внутри которой размещены опорные стойки с ложементами.The device comprises a rack 1, at the lower end of which a lower bracket 2 is mounted, supporting the supporting element 3 with a tool holder 4 for the abrasive-containing cutting element 5. The bed has a recess, the surface shape of which repeats the shape of the abrasive-containing cutting element. At the upper end of the post, pos. 1, the upper pivoting bracket 6 is mounted with the possibility of pivoting in the plane passing through the holder 7 and the abrasive-containing element 5. To ensure pivoting, the upper bracket is mounted on the axis 8. A support element, pos. 9 with a lodgement 10 is mounted on the pivoting bracket. Lodge 10 is a hole in which the holder 7 is mounted. The holder in the hole is attached by any known means. For example, a screw 11 may be provided for securing the holder, which is screwed into the threaded hole provided in the support element until it stops in the holder. A groove 12 is made on the support element 9, and a protrusion 13 corresponding to the groove on the swivel bracket 6. The support element 9 can be moved along the protrusion 13 and fixed in the working position, which provides contact between the holder and the abrasive-containing cutting element using, for example, bolts 14. For pressing holders to the cutting element during the soldering process are provided with handles, one of which 15 is mounted on the upper swivel bracket, and the second 16 on the lower bracket. The contact between the holder and the cutting element is heated by an induction heating element 17, which is an induction coil, inside of which support posts with lodges are placed.

Работа устройства показана на примере пайки абразивосодержащего режущего элемента к державке сверла, предназначенного для сверления отверстий с внутренней проточкой в керамогранитных облицовочных плитах. Сверло (фиг.4) содержит державку 7, к которой припаивается абразивосодержащий режущий элемент 5. Режущий элемент должен быть ориентирован относительно технологического отверстия 18, выполненного в державке. Поверхность режущего элемента имеет сложную форму, представляющую собой сочетание цилиндрической и конической поверхностей.The operation of the device is shown by the example of soldering an abrasive-containing cutting element to a drill holder designed to drill holes with an internal groove in ceramic granite tiles. The drill (figure 4) contains a holder 7, to which the abrasive-containing cutting element 5 is soldered. The cutting element should be oriented relative to the technological hole 18 made in the holder. The surface of the cutting element has a complex shape, which is a combination of a cylindrical and conical surfaces.

Предварительно устройство для пайки необходимо настроить для обеспечения в процессе пайки контакта державки и абразивосодержащего режущего элемента. Для этого опорный элемент 9 перемещают по выступу 13 в требуемое положение и фиксируют болтами поз 14. Для установки режущего элемента и державки сверла верхний поворотный кронштейн поворачивают на 180° в плоскости, проходящей через державку и абразивосодержащий элемент, и стойку выносят за пределы нагревательного элемента. В ложементе 4 размещают абразивосодержащий режущий элемент, поверх него укладывают шайбу 19 из материала припоя с флюсом. В ложементе 10 размещают державку сверла. Для конкретного вида сверла державку фиксируют осью 20, которую пропускают через отверстие в державке, одновременно ориентируя державку относительно режущего элемента. Для данного вида сверла винт 11 не используется. После закрепления державки стойку вводят в зону пайки нагревательного элемента, поворачивают верхний поворотный кронштейн до контакта державки и режущего элемента, включают ток и удерживают державку и режущий элемент с помощью рукояток 15 и 16 в контакте до окончания процесса пайки. После окончания пайки верхний поворотный кронштейн поворачивают на 180° и стойку выносят за пределы нагревательного элемента, принудительно охлаждают, вынимают ось, фиксирующую державку и вынимают державку, к которой припаян абразивосодержащий режущий элемент.Previously, the soldering device must be configured to ensure contact between the holder and the abrasive-containing cutting element during the soldering process. To do this, the support element 9 is moved along the protrusion 13 to the desired position and fixed with the bolts of position 14. To install the cutting element and the drill holder, the upper rotary bracket is rotated 180 ° in the plane passing through the holder and the abrasive-containing element, and the stand is moved outside the heating element. In the lodgement 4, an abrasive-containing cutting element is placed, a washer 19 of solder material with a flux is laid on top of it. In the tool tray 10, a drill holder is placed. For a specific type of drill, the holder is fixed with an axis 20, which is passed through the hole in the holder, while orienting the holder relative to the cutting element. For this type of drill, screw 11 is not used. After fixing the holder, the rack is introduced into the soldering zone of the heating element, the upper rotary bracket is turned until the holder and the cutting element contact, the current is switched on and the holder and the cutting element are held in contact with the handles 15 and 16 until the end of the soldering process. After soldering, the upper swivel bracket is rotated 180 ° and the stand is moved outside the heating element, forcedly cooled, the axis fixing the holder is removed and the holder is removed to which the abrasive-containing cutting element is soldered.

Для удобства размещения, ориентации и смещения при пайке абразивосодержащего режущего элемента ложемент для режущего элемента располагают на нижнем основании, при этом ложемент выполняют достаточно глубоким так, чтобы поверхность пайки режущего элемента находилась на уровне верхней плоскости основания. При температуре пайки материал пайки-припой с флюсом, расположенный на режущем элементе, приобретает жидкотекучее состояние и частично затекает в ложемент. Для того чтобы режущий элемент не припаялся к ложементу, материал, из которого изготавливают ложемент, не должен смачиваться и взаимодействовать с материалом, которым осуществляется пайка. Можно опорный элемент целиком или его часть изготовить из аналогичного материала, можно нанести покрытие на углубление-ложемент из такого же материала.For ease of placement, orientation and displacement when soldering an abrasive-containing cutting element, the lodgement for the cutting element is located on the lower base, while the lodgement is made deep enough so that the soldering surface of the cutting element is at the level of the upper plane of the base. At the soldering temperature, the solder-solder material with flux located on the cutting element acquires a fluid state and partially flows into the lodgement. In order for the cutting element not to be soldered to the lodgement, the material from which the lodgement is made should not be wetted and interact with the material used to solder. It is possible to completely support the element or to make part of it from a similar material, you can apply a coating on the lodgement of the same material.

Таким образом, в устройстве для пайки абразивосодержащего режущего элемента, благодаря выполнению верхнего кронштейна, несущего ложемент для державки, поворотным в плоскости, проходящей через режущий элемент и державку, упрощается процесс установки и ориентации державки и режущего элемента для последующего их соединения друг с другом, особенно режущих элементов, имеющих более сложную форму, чем цилиндрическая. Выполнение ложемента для режущего элемента из материала, не смачиваемого и не взаимодействующего с материалом, которым осуществляется пайка, предупреждает припаивание режущего элемента к ложементу, что позволяет беспрепятственно извлечь готовое изделие из ложемента и подготовить устройство для пайки следующего режущего элемента к державке.Thus, in the device for soldering an abrasive-containing cutting element, by making the upper bracket carrying the tool holder for the holder rotatable in the plane passing through the cutting element and the holder, the installation and orientation of the holder and the cutting element for their subsequent connection with each other is simplified, especially cutting elements having a more complex shape than cylindrical. The implementation of the lodgement for the cutting element from a material that is not wetted and does not interact with the material to be soldered prevents the soldering of the cutting element to the lodgement, which allows you to freely remove the finished product from the lodgement and prepare the device for soldering the next cutting element to the holder.

Claims

A device for soldering a cutting element to a holder, comprising a stand, on the lower and upper ends of which are mounted the lower and upper brackets, on the opposite sides of which the lodgements are coaxially mounted to accommodate the cutting element in one of them and the holders in the other, and an induction heating an element forming a heating zone at the contact point of the holder and the cutting element, characterized in that the lodgement for accommodating the cutting element is mounted on a support element mounted on the lower bracket, and the cantilever for accommodating the holder is mounted on a support element mounted on the upper bracket, the upper bracket being made rotatable in a plane passing through the holder and the cutting element and mounted on the stand with the possibility of bringing the holder into contact with the cutting element in the soldering zone and removing it from the soldering zone, and the lodgement located in the lower bracket is made of material that is not wettable and does not interact with the material for soldering.