Область техники

Изобретение относится к области станкостроения и инструментальной промышленности и может быть использовано при изготовлении инструментов, например, гравировальных игл, для художественно- декоративной обработки изделий из камня или другого твердого материала методом ударной гравировки, например, для нанесения изображений: портретов, рисунков, орнаментов, надписей и т.п.

Предшествующий уровень техники

В последнее время интенсивна развивается технология автоматического нанесения изображений на твердые поверхности ударным методом с применением гравировальных станков. При этом возникает проблема повышения качества, износостойкости, долговечности рабочих инструментов, применяемых для нанесения изображения на твердые поверхности методом ударной, а также ударно-вращательной технологии.

В отличие от традиционных ударных технологий, применяемых в промышленности, таких как вырубка, штамповка, измерение твердости ударом, а также ручная гравировка на камне, технология автоматического ударного гравирования имеет две принципиальные особенности, которые выделяют ее в особый класс технологий:

- во-первых, частота колебаний инструмента при обработке материала составляет сотни Герц, в то время как частота удара инструмента по традиционной технологии, например, ручной гравировке, составляет от сотых долей до единиц Герца;

- во-вторых, значения твердости материалов, таких как гранит, стекло, керамогранит, твердые металлы и т.п., на поверхности которых наносится художественное изображение, находятся в широком диапазоне, от трех до семи единиц по шкале твердости Мооса.

Поэтому технологию автоматического ударного гравирования следует рассматривать как высокочастотную ударную технологию и учитывать при этом физико-технические и кристаллографические свойства, как обрабатываемого материала, так и рабочей части наконечника во всем частотном диапазоне работы инструмента.

Существующий уровень развития техники в области изготовления инструментов с алмазным и твердосплавным наконечником характеризуется приведенными ниже сведениями.

На сегодняшний день для нанесения изображений на твердые поверхности, например, изображений на памятники в ритуальном бизнесе, широкое применение находят инструменты ручного гравирования, рабочая часть которых выполнена в виде U2010/000187

2

наконечника из победита разных модификаций и твердостей, так называемые гравировальные пучки, состоящие из одной или более спиц с остро заточенным наконечником. Наконечник спицы имеет коническую форму, угол заточки составляет не более 60°, обычно лежит в пределах 30°-45°. Твердость победита по шкале Мооса составляет семь-восемь единиц. Почти такой же твердостью, пять-семь единиц по шкале Мооса, обладают поверхности обрабатываемых этими победитовыми пучками материалов, таких как гранит, керамогранит, стекло и т.п. При работе на этих материалах победитовые наконечники инструментов быстро изнашиваются, вследствие чего резко уменьшается глубина обработки и ухудшается качество получаемого изображения. Поэтому такие инструменты требуют неоднократной заточки в процессе изготовления даже одного изображения размером 300мм*400мм.

Потенциально более совершенный инструмент для ударной гравировки можно создать при использовании в качестве наконечника инструмента алмаза или твердых сплавов, например, эльбора, гексонита, кубического нитрида бора, карбида бора и т.п.

Известна игла алмазная, предназначенная для правки однониточных резьбошлифовальных кругов ([1] Иглы алмазные. Технические условия. ГОСТ 17564-85), а также иглы с алмазным наконечником для измерения твердости по методам Роквелла и Виккарса, микротвердости металлов и сплавов, и алмазные бойки для измерения твердости по методу Шора. ([2] Наконечники и бойки алмазные к приборам для измерения твердости металлов и сплавов. Технические условия. ГОСТ 9377-81).

Известна гравировальная игла ([3] НПО «Багус-Технология»), предназначенная для использования в гравировальных станках по камню, имеющая стандартный угол заточки 120°.

Общей особенностью алмазных наконечников в перечисленных ссылках является:

- ограниченный круг используемых геометрических форм рабочей части инструмента - конус или четырехгранная пирамида;

- небольшой диапазон возможных углов заточки - 60°±10°, 90°±10°, 120°;

- жесткие требования по размерам и допускам на углы заточки, например, радиус закругления вершины наконечника R<0,01 мм, что приводит к значительному удорожанию инструмента.

Известно устройство для нанесения изображения на твердой поверхности - «Устройство для осуществления ударного воздействия при нанесении изображения на твердые поверхности» ([4] Патент N°2347682 от 27.02.2009г.), выбранное в качестве прототипа. Устройство состоит из корпуса с алмазным или твердосплавным наконечником, причем вершина наконечника лежит на продольной оси симметрии корпуса, сам наконечник выполнен в виде неправильной пирамиды с разными площадями граней и углами при вершине, количество граней от трех до десяти, величины углов заточки всех граней при вершине неправильной пирамиды лежат в интервале от 45° до 130°, а отношение высоты наконечника к. длине корпуса находится в пределах от 0,006 до 0,16; при этом корпус имеет цилиндрический хвостовик, а отношение диаметра хвостовика к диаметру корпуса лежит в интервале от 0,2 до 1,2, отношение длины хвостовика к длине корпуса - в интервале от 0,8 до 0,32 [4].

Недостатками устройства-прототипа являются:

- небольшая глубина обработки некоторых материалов, например, стали, пластика, что снижает качество изображения;

- недостаточный запас динамической устойчивости инструмента при обработке гранита, керамогранита, стекла и т.д., что снижает качество обработки.

Причинами возникновения указанных недостатков являются следующие особенности конструкции устройства-прототипа.

Причиной небольшой глубины обработки является форма наконечника и диапазон угла заточки наконечника. Так, форма поверхности наконечника в виде неправильной пирамиды и углами заточки от 45° до 130° не позволяет реализовать все возможности по глубине внедрения устройства, например, в пластик, твердое дерево или металл.

Раскрытие изобретения

Наиболее слабым звеном по надежности в гравировальных инструментах для нанесения изображений на твердые поверхности методом ударной или ударно-вращательной гравировки является наконечник.

Процесс гравировки изображения сопровождается колоссальными ударными нагрузками на наконечник гравировального инструмента, который работает длительное время в тяжелых эксплуатационных условиях в режиме вынужденных колебаний с высокой частотой и амплитудой удара. Поэтому рабочая часть наконечника гравировального инструмента должна изготавливаться из алмаза или высокотвердого сплава и иметь геометрические формы и размеры, максимально учитывающие свойства обрабатываемого материала.

В тексте заявки под гравировкой понимаются не только ударные, но и ударно- вращательные методы нанесения изображения на твердые поверхности, и заявляемый гравировальный инструмент с наконечником подразумевает использование его, как в ударной, так и ударно-вращательной технологиях.

От геометрических форм и размеров наконечника в значительной степени зависят такие важные свойства, как динамическая устойчивость и стойкость инструмента к ударным нагрузкам. Известный класс инструментов не учитывает эти свойства.

Поэтому основной задачей изобретения является повьппение стойкости и динамической устойчивости гравировальных инструментов путем поиска оптимальных диапазонов изменения геометрических форм и размеров наконечника для целого спектра обрабатываемых материалов от мягких упругопластических до твердых хрупких.

Еще одной задачей заявки является повьппение качества, производительности обработки, увеличение глубины гравировки, совершенствование конструкции и экономия материала. Основным техническим результатом изобретения является создание гравировального инструмента с алмазным или твердосплавным наконечником требуемых геометрических форм и размеров, максимально учитывающим свойства обрабатываемого материала и обладающим наилучшими стойкостью и динамической устойчивостью к ударным нагрузкам.

Для решения поставленных технических задач предлагается следующее.

С целью повышения износостойкости и динамической устойчивости работы, а также расширения возможностей инструмента по глубине обработки, качеству и производительности в первом варианте наконечник состоит из опорной части, примыкающей к основанию наконечника, и рабочей части при вершине наконечника, выполненной в виде пирамиды, а углы заточки лежат в пределах от 15° до 175°. Далее в тексте данный вариант исполнения наконечника называется «пирамида на пирамиде». Опорная часть наконечника может быть выполнена в виде усеченной пирамиды с углами заточки в пределах от 15° до 175°. Наконечник может быть выполнен в форме единой пирамиды с количеством граней три, пять и более и углом заточки в пределах от 15° до 175°. Наконечник может быть выполнен в форме единой пирамиды с количеством граней четыре и углом заточки в диапазоне от 15° до 50°, от 70° до 80°, от 100° до 119 и от 121° до 175°. Углы заточки опорной и рабочей частей наконечника могут быть вьшолнены различными. Углы между ребрами граней, образующих рабочую и опорную часть наконечника, могут быть вьшолнены равными. Количество граней, образующих рабочую и опорную часть наконечника, может быть равным.

Углы при вершинах граней, образующих рабочую и опорную часть наконечника, могут быть вьшолнены равными или неравными между собой. Ребра опорной части наконечника могут быть расположены в створе ребер рабочей части, т.е. ребра рабочей части не являются продолжением ребер основания; рабочая пирамида может быть, как бы повернута относительно опорной пирамиды в пространстве вокруг продольной оси гравировального инструмента, проходящей через вершину наконечника. Вершина наконечника может быть закруглена. Ребра рабочей части наконечника могут быть частично затуплены в области вершины.

Во втором варианте наконечник состоит из опорной части у основания наконечника, вьшолненной в виде усеченной пирамиды и рабочей части при вершине наконечника, вьшолненной в виде конуса, а углы заточки опорной пирамиды и рабочего конуса лежат в пределах от 15° до 175°. Далее в тексте данный вариант исполнения наконечника называется «конус на пирамиде».

В третьем варианте наконечник состоит из опорной части у основания наконечника, вьшолненной в виде усеченного конуса и рабочей части при вершине наконечника, вьшолненной в виде пирамиды, а углы заточки опорной и рабочей частей лежат в пределах от 15° до 175°. Далее в тексте данный вариант исполнения наконечника называется «пирамида на конусе».

В четвертом варианте наконечник состоит из опорной части у основания наконечника и рабочей части при вершине наконечника, вьшолненной в виде конуса, а углы заточки лежат в пределах от 15° до 175°. Далее в тексте данный вариант исполнения наконечника называется «конус на конусе».

В случае выполнения рабочей части наконечника в форме конуса под углом заточки а понимается удвоенный угол между продольной осью симметрии 6 наконечника, проходящей через его вершину, и образующей конуса 14 (фиг.18,а). В случае выполнения рабочей части наконечника в форме пирамиды под углом заточки а понимается удвоенный угол между продольной осью симметрии 6 наконечника, проходящей через его вершину, и высотой 15, опущенной из вершины грани, образующей рабочую часть наконечника, на противоположную сторону (фиг. 18,6).

Таким образом, наконечник гравировального инструмента условно делится на две части опорную при основании и рабочую при вершине. Соотношение размеров рабочей и опорной частей может быть произвольным и задается при изготовлении и заточке наконечника гравировального инструмента, исходя из геометрических размеров и формы кристалла, используемого в качестве наконечника. U2010/000187

6

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показана конструкция гравировального инструмента с наконечником.

На фиг.2 представлен вид рабочей части алмазного или твердосплавного наконечника в форме многогранной пирамиды с равными (фиг.2,а) и неравными (фиг.2,6) углами при вершинах граней, образующих рабочую часть наконечника.

На фиг.З дан вид рабочей части алмазного или твердосплавного наконечника в форме конуса.

На фиг.4 представлено соотношение поперечных сечений наконечника формы пирамиды и формы конуса при одних и тех же углах заточки.

На фиг.5 показана конструкция гравировального инструмента с наконечником с риской на стержне.

На фиг.6 представлен вид алмазного или твердосплавного наконечника в форме «пирамида на пирамиде».

На фиг.7 представлен вид алмазного или твердосплавного наконечника в форме единой пирамиды.

На фиг.8 представлен вид алмазного или твердосплавного наконечника в форме «конус на пирамиде».

На фиг.9 представлен вид алмазного или твердосплавного наконечника в форме «пирамида на конусе».

На фиг.10 представлен вид алмазного или твердосплавного наконечника в форме «конус на конусе».

На фиг.11 представлен вид алмазного или твердосплавного наконечника в форме единого конуса.

На фиг.12 представлена фотография одного из вариантов исполнения гравировального инструмента с алмазным наконечником в форме единого конуса, изготовленного в соответствии с данным изобретением.

На фиг.13 представлена фотография одного из вариантов исполнения гравировального инструмента с алмазным наконечником в форме «пирамида на конусе», изготовленного в соответствии с данным изобретением.

На фиг.14 представлена фотография одного из вариантов исполнения гравировального инструмента без явного вьщеления хвостовика с алмазным наконечником и крепежной резьбой, изготовленного в соответствии с данным изобретением. На фиг.15 представлен пример исполнения экспериментального образца гравировального инструмента с алмазным наконечником в форме восьмигранной пирамиды с указанием геометрических размеров, изготовленный в соответствии с данным изобретением.

На фиг.16 представлена в увеличенном масштабе вершина наконечника гравировального инструмента, выполненная с закруглением.

На фиг.17 представлен вид наконечника в форме пирамиды со стороны вершины с затуплением ребер рабочей пирамиды.

На фиг.18 представлена схема определения угла заточки рабочей части наконечника формы конуса (фиг.18,а) и формы пирамиды (фиг.18,6).

Лучшие варианты использования изобретений

На фиг.1-11 и 16-18 представлены варианты гравировального иснтрумента с наконечником, выполненным из алмаза или твердосплава, на фиг.12- 15 - фотографии экспериментальных образцов гравировальных инструментов с алмазными и твердосплавными наконечниками, изготовленными в соответствии с данным изобретением. Для исследования характеристик гравировальных инструментов используются гравировальные станки серии «График-ЗК», серийно производимые ООО

НПФ «САУНО».

Гравировальный инструмент с наконечником выполнен следующим образом. Наконечник гравировального инструмента, состоящий из опорной части 3 и рабочей части 4, крепится к стержню 2 с помощью пайки 7 или другим способом (фиг.1,а). Стержень 2 может быть разделен на корпус 8 и хвостовик 9 (фиг.1,6), с помощью которого инструмент крепится в иглодержателе (на фиг.1,6 не показан) зажимом цангового или другого типа. Разделение стержня на хвостовик 3 и корпус 4 является условным и сделано для ясности изложения. Вершина 5 наконечника лежит на продольной оси симметрии 6 стержня 2. Не исключается изготовление гравировального инструмента с наконечником как единого целого из единого материала, например, из победита, путем дальнейшего придания наконечнику нужной геометрической формы.

По первому варианту наконечник гравировального инструмента выполнен в виде комбинации геометрических фигур: многогранной усеченной опорной пирамиды 3 у основания наконечника и многогранной рабочей пирамиды 4 при вершине наконечника (Фиг.6). Количество граней каждой пирамиды - от трех и более, углы при вершинах граней γ _ι , > 3 (Фиг.2,а, б), образующих опорную и рабочую части наконечника, могут быть равны, частично равны или не равны между собой, угол заточки рабочей части наконечника лежит в интервале от 15° до 175°. На Фиг.2 приведены примеры исполнения рабочей части наконечника с равными (фиг. 2а) и неравными (фиг.2б) углами при вершинах граней. Такая форма наконечника при ударе о поверхность пластически деформируемых материалов, таких как оргстекло, металл, твердое дерево, пластик и т.д., дает микроуглубления, повторяющие форму самого наконечника, придающие изображению многообразие микрорельефов. При этом точечное изображение получается более высокого качества, чем при использовании устройства-прототипа. Проведенные исследования гравировального инструмента с формой наконечника «пирамида на пирамиде» показали, что опорная пирамида уменьшает действие продольных сил, действующих на наконечник в процессе удара, и увеличивает ресурс работы гравировального инструмента более чем на 15% .

Рабочая часть наконечника в форме пирамиды позволяет также улучшить качество точечного изображения и на хрупких анизотропных материалах, как камень, стекло и т.д., повысить рельефность и отражающую способность полученных углублений, вследствие чего изображение приобретает улучшенную светоотражающую структуру. Это позволяет в итоге повысить качество получаемого изображения в целом. В отличие от устройства- прототипа, где максимальное количество граней - десять, увеличение количества граней пирамиды в предлагаемом гравировальном устройстве позволяет выдерживать более высокие значения продольных и поперечных усилий, возникающих при ударе, а также повышает устойчивость наконечника к разрушению.

Не исключается выполнение наконечника · в форме двух пирамид с одинаковым количеством граней. Также не исключается выполнение наконечника в форме Двух пирамид с одинаковыми углами заточки. В частном случае при совпадении количества граней и углов заточки опорной и рабочей пирамид получаемый гравировальный инструмент имеет наконечник в форме одной многогранной пирамиды (Фиг.7). Не исключается вьшолнение только рабочей части наконечника в форме пирамиды, а опорная часть остается без механической обработки, то есть без придания ей какой-либо геометрической формы. При этом уменьшается время обработки рабочей части наконечника и гравировального инструмента в целом, а также уменьшается себестоимость гравировального инструмента.

Чем меньше угол заточки наконечника, тем глубже и рельефнее получается изображение. С этим связано расширение диапазона угла заточки в меньшую сторону, до 15°. Кроме того, чем больше граней пирамиды, тем больше продольная и поперечная жесткость наконечника гравировального инструмента при ударе, что обеспечивает большую устойчивость к разрушению.

Кроме того гравировальный инструмент с вершиной в форме пирамиды позволяет обрабатывать материал в ударно-вращательном режиме, где ребра пирамиды играют роль режущих кромок инструмента, при этом чем больше количество граней пирамиды, тем чище поверхность обрабатываемого изделия и выше производительность обработки.

На основании результатов проведенных экспериментальных исследований для варианта «пирамида на пирамиде», в зависимости от структуры и твердости поверхностей обрабатываемых материалов предлагаются три диапазона рекомендуемых углов заточки рабочей части наконечника:

- для пластически деформируемых материалов, таких как оргстекло, металл, твердое дерево, пластик и т.д., рекомендуемый угол заточки лежит в интервале от 15° до 60° с допуском ±5°;

- для хрупких материалов с твердостью от трех до пяти единиц по шкале Мооса, например, мрамора, известняка и т.д., рекомендуемый угол заточки лежит в интервале от 60° до 90° с допуском ±5 °;

- для обработки материалов с твердостью более пяти единиц по шкале Мооса, таких как гранит, стекло, керамогранит и т.д., рекомендуемый угол заточки лежит в интервале от 90° до 175° с допуском ±5°.

Вместе с тем необходимо подчеркнуть, что изготовление наконечника в форме «пирамида на пирамиде» технологически сложнее и дороже, чем в других вариантах.

Во втором варианте наконечник выполнен в виде комбинации геометрических фигур: многогранной усеченной опорной пирамиды 3 у основания наконечника и рабочего конуса 4 при вершине наконечника (Фиг.8). Количество граней опорной пирамиды - от трех и более, углы при вершинах граней , / > 3 (Фиг.2) могут быть равны, частично равны или не равны между собой, углы заточки опорной многогранной пирамиды и рабочего конуса при вершине наконечника лежат в интервале от 15° до 175°.

Рабочая часть наконечника в форме конуса позволяет получить изображение большей глубины на заготовках из упругих материалов, чем при использовании наконечника, выполненного согласно первому варианту при одних и тех же углах заточки. Это связано с тем, что площадь поперечного сечения наконечника конической формы, представляющего собой круг 12 (фиг.4), меньше, чем площадь поперечного сечения наконечника в форме пирамиды, представляющего собой многоугольник 13. Вследствие того, что круглая форма каждой лунки одинаково равномерно отражает свет с любой 0187

10

точки обзора, использование рабочей части наконечника в форме конуса позволяет повысить качество и рельефность изображения в целом.

Наконечник, вьшолненный по второму варианту, проще в изготовлении, в отличие от первого варианта, и имеет меньшую себестоимость. Но вместе с тем, в этом варианте вершина наконечника быстрее изнашивается при работе на таких материалах, как камень, стекло, керамогранит и т.д., чем в первом при одних и тех же углах заточки рабочей части наконечника. Рабочая часть наконечника в форме конуса имеет меньшую продольную и поперечную жесткость к ударным нагрузкам, по сравнению с первым вариантом, где жесткость обеспечивается ребрами пирамиды.

В зависимости от структуры и твердости поверхностей обрабатываемых материалов для варианта «конус на пирамиде» на основании результатов эксперимента предлагаются три диапазона рекомендуемых углов заточки наконечника:

- для обработки пластически деформируемых материалов, таких как, оргстекло, металл, твердое дерево, пластик и т.д. - от 15° до 50° с допуском ±5°;

- для хрупких материалов с твердостью не более пяти единиц по шкале Мооса, такие как мрамор, известняк и т.д. - от 60° до 100° с допуском ±5°;

- для хрупких материалов с твердостью выше пяти единиц по шкале Мооса, например, гранит, базальт, габбро, керамогранит, стекло и т.д. - от 110° до 175° с допуском ±5°.

По третьему варианту наконечник гравировального инструмента выполнен в виде комбинации геометрических фигур: опорного усеченного конуса 3 у основания наконечника и многогранной рабочей пирамиды 4 при вершине наконечника (фиг.9). Количество граней рабочей пирамиды - от трех и более, предпочтительно до двадцати, углы при вершинах граней χ,, / > 3 (Фиг.2), образующих рабочую часть наконечника, могут быть равны, частично равны или не равны между собой, угол заточки как опорной, так и рабочей части наконечника лежит в интервале от 15° до 175°. На Фиг.2 приведены примеры исполнения рабочей части наконечника с равными (фиг.2,а) и неравными (фиг.2,6) углами при вершинах граней. На Фиг.9 приведен пример исполнения наконечника в виде «пирамида на конусе». При ударе наконечником такой формы на поверхности пластически деформируемых материалов, таких как оргстекло, металл, твердое дерево, пластик и т.д., получаются микро-углубления, повторяющие форму самого наконечника, придающие изображению многообразие микрорельефов. При этом точечное изображение получается более высокого качества, чем при использовании устройства-прототипа. В отличие от первых двух -вариантов, изготовление наконечника в форме «пирамида на конусе» технологически проще и дешевле, а получаемая жесткость и устойчивость к ударным нагрузкам сравнима со значениями, получаемыми по первому варианту, но превосходят по величине значения, получаемые по второму варианту.

Для третьего варианта требования к углам заточки рабочей части наконечника такие же, как и для первого варианта.

В четвертом варианте наконечник выполнен в виде комбинации геометрических фигур: опорного усеченного конуса 3 у основания наконечника и рабочего конуса 4 при вершине наконечника (Фиг.10). Углы заточки опорного конуса и рабочего конуса при вершине наконечника лежат в интервале от 15° до 175°.

В частном случае (фиг.11), при совпадении углов заточки опорного и рабочего конусов, получаемый гравировальный инструмент имеет наконечник в форме конуса без разделения на две части - опорную и рабочую. Не исключается выполнение только рабочей части наконечника в форме конуса, а опорная часть остается без механической обработки, то есть без придания ей какой-либо геометрической формы. При этом уменьшается время обработки рабочей части наконечника и гравировального инструмента в целом, а также уменьшается себестоимость гравировального инструмента. Рабочая часть наконечника в форме конуса позволяет получить изображение большей глубины на заготовках из упругих материалов, чем при использовании наконечника, выполненного согласно первому и третьему вариантам при одних и тех же углах заточки. Вследствие того, что круглая форма каждой лунки одинаково равномерно отражает свет с любой точки обзора, использование рабочей части наконечника в форме конуса позволяет повысить качество и рельефность изображения в целом.

Наконечник, выполненный по четвертому варианту, является наиболее технологически простым в изготовлении и, в отличие от первых трех вариантов, имеет наименьшую себестоимость. Но вместе с тем, в этом варианте вершина наконечника, как и во втором варианте, быстрее изнашивается при работе на твердых материалах, таких как камень, стекло, керамогранит и т.п., по сравнению с наконечником, имеющим рабочую часть в форме пирамиды.

Для четвертого варианта требования к углам заточки рабочей части наконечника такие же, как и для второго варианта.

Как показали исследования, выполнение наконечника в виде комбинации двух геометрических фигур позволяет повысить жесткость, ударную прочность и динамическую устойчивость наконечника гравировального инструмента по сравнению с наконечником устройства-прототипа, В частности, экспериментально установлено, что описанное конструктивное решение позволяет повысить производительность на 20%, рабочий ресурс на 15%.

Во всех перечисленных вариантах вершина 5 наконечника гравировального инструмента может иметь закругление 14 (фиг.16) с целью уменьшения концентрации напряжений в области вершины наконечника при гравировке и соответствующего увеличения ударной стойкости и долговечности гравировального инструмента, при этом форма поверхности закругления может быть произвольной, например, любая поверхность вращения третьего порядка, с радиусом закругления не более 0,3 мм.

Кроме того, в вариантах выполнения наконечника в форме пирамиды (первый и третий варианты) с целью уменьшения концентрации напряжений ребра 15 рабочей пирамиды, образующие вершину 5 наконечника, могут быть частично затуплены, геометрическая форма затупления может лроизвольной (фиг.17). Процедура затупления может быть выполнена в процессе заточки инструмента одновременно с операцией закругления вершины. Экспериментально установлено увеличение рабочего ресурса инструмента на 20% при однократной заточке с помощью операций «закругление» и «затупление» с вышеуказанными параметрами.

Приведем пример выполнения рабочих частей наконечника для обработки разных материалов.

Пример. Для нанесения художественного изображения на поверхность черного гранита, например, габбро, получившем широкое применение для изготовления памятников, из трех вариантов исполнения наконечника с одним и тем же углом заточки наиболее предпочтительным с экономической и технической точек зрения является игла с алмазным наконечником, выполненным по первому или третьему варианту, с углом заточки при вершине 100°-145°. Чем тверже обрабатываемый материал, тем больше рекомендуется использовать количество граней пирамиды. Это относится как к алмазным, так и твердосплавным наконечникам. Выбор угла заточки в этом диапазоне объясняется анализом силового взаимодействия алмазного наконечника с поверхностью изделия и проведенными экспериментами по образованию и распространению трещин в рабочей части алмазного наконечника при ударе его о твердую поверхность.

Как показывают результаты экспериментов, во всех вариантах расширение диапазона угла заточки в верхнюю сторону до 175°, позволяет обеспечить максимальную производительность обработки и устойчивость к разрушению, так как при увеличении угла заточки площадь образуемой лунки увеличивается по сравнению с устройством- прототипом.

Кроме этого, во всех случаях при работе с твердыми хрупкими материалами срок эксплуатации гравировальных инструментов с алмазным наконечником больше, чем гравировальных инструментов с наконечником, выполненным из твердосплава.

Исследования показывают, что устойчивость к разрушению у наконечника пирамидальной формы выше, чем у конического при одних и тех же углах заточки, а с увеличением числа граней и/или угла заточки ^" рабочей части наконечника устойчивость к разрушению вершины повышается. Но увеличение количества граней пирамиды наконечника инструмента приводит к усложнению и удорожанию инструмента.

Стержень гравировального инструмента с наконечником может иметь в общем случае произвольную геометрическую форму, например, как на фиг. 1,6, иметь риску (фиг.5), облегчающую крепление гравировального инструмента при повторной переточке изношенного наконечника, а в случае исполнения хвостовика цилиндрической формы, не исключается нанесение крепежной резьбы для его крепления (Фиг.14).

Принцип работы гравировального инструмента с наконечником для всех вариантов следующий.

Гравировальный инструмент с наконечником крепится в иглодержатель (на фиг.1 не показан) и согласно управляющим командам, поступающим из контроллера (на фиг.1 не показан), совершает колебательные, а в случае ударно-вращательной технологии гравирования еще и вращательные движения, При этом наконечник своей рабочей частью удар за ударом наносит на поверхность заготовки упорядоченную последовательность лунок определенной формы и глубины при работе на упругом материале и неопределенной формы при работе на хрупких материалах, разрушая поверхность или частично снимая слой материала.

Таким образом, гравировальный инструмент с наконечником, предлагаемый в заявке, позволяет обеспечить стойкость и динамическую устойчивость к ударным нагрузкам для всего спектра обрабатываемых материалов, а также повысить производительность и качество получаемого изображения.