СВЕРЛО Российский патент 1999 года по МПК B23B51/06 

Изобретение относится к сверлильному инструменту.

В технике обработки резанием широко известно, что режущие материалы - нитрит кремния и окисная керамика - имеют незначительные коэффициенты теплового расширения и являются поэтому менее теплочувствительными. Но их ограниченная применимость вызывается тем, что эти материалы для режущих инструментов очень хрупкие. Твердый сплав, применяемый обычно в качестве материала для режущего инструмента, имеет недостаток, заключающийся в повышенном тепловом расширении.

Производительность резания твердосплавными инструментами повышается в настоящее время за счет покрытий, эффективных в зоне резания. Но это означает неизбежно более высокие температуры в зоне контакта и, соответственно, высокие требования к отводу тепла.

Кроме того, из патента Японии JP 1321105 известен торцевой шлифовальный инструмент с, приблизительно, трубчатым корпусом, у которого через стенку корпуса проходят в осевом направлении охлаждающие каналы, выходящие на торцевую сторону корпуса. Устья на торцевой стороне двух охлаждающих каналов соединены посредством кольца, насаженного на торцевой конец корпуса, пространственно соединенного с кольцевой канавкой, обращенной к концам охлаждающих каналов для образования петли охлаждающего средства в замкнутом циркуляционном контуре охлаждающего средства. Торцевая поверхность этого кругового кольца оснащена алмазными шлифующими элементами, осуществляющими работу резания неопределенными режущими кромками. На кольцо, соединяющее друг с другом концы охлаждающих каналов, полностью воздействуют силы резания, действующие на алмазные режущие элементы. Технологический процесс шлифования - это резание точно неопределенными режущими кромками. Вследствие этого усилия резания распределяются равномерно по периметру кольца и его сварное соединение с трубчатым корпусом может воспринимать эти равномерно распределенные силы резания. В дрели, наоборот, силы резания действуют на режущие кромки сверла, которые воспринимаются лишь сравнительно малой частью торцевой поверхности сверла и поэтому, как правило, испытывают значительно более высокую нагрузку, чем шлифовальные сегменты торцевого шлифовального инструмента.

Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков и достигаемому эффекту является сверло, известное из патента Германии N 3601385 C2, В 23 В 51/06, 1987.

Известное сверло имеет корпус, предпочтительно выполненный сплошным из твердого сплава, с винтовой канавкой, режущие кромки, расположенные на рабочем конце корпуса, зону соединения с приводным шпинделем металлорежущего станка, расположенную на другом конце корпуса, и каналы, проходящие друг около друга через корпус, преимущественно в продольном направлении, выходящие на его рабочий конец.

Существенным признаком является то, что указанные каналы проходят по винтовой линии и с помощью них смазочно-охлаждающее средство поступает в зону резания вершины сверлильного инструмента. Каналы выходят на соответствующие поверхности режущих кромок инструмента таким образом, что смазочно-охлажлающее средство попадает непосредственно в зону резания и при этом вызывает также охлаждение режущих кромок.

Охлаждение режущих кромок сверла представляет проблемы как раз у сверлильных инструментов для выполнения глубоких отверстий. Это охлаждение является особенно важным для твердосплавных сверл и осуществляется с помощью смазочно-охлаждающего средства. В технике обработки металлов резанием имеется общепринятая тенденция обработки всухую для исключения недостатков обработки с поливом смазочно-охлаждающей жидкости или обработки резанием с охлаждением. Этими недостатками являются нагрузки на рабочем месте и проблемы переработки отходов, а также высокое содержание воды в смазочно-охлаждающей эмильсии, которое может привести к явлениям корродирования на заготовке.

Другой проблемой, в особенности, при высокопроизводительном сверлении и выполнении глубоких отверстий является соблюдение точности допусков. Для этого сверло имеет допуски. Однако при малых допусках оно может обеспечить зависящую от него точность допусков при обработке только в том случае, если не происходит перегрева важнейших участков режущих кромок. Поэтому достаточный отвод тепла из зоны резания является непременным условием обработки резанием всухую.

В основу изобретения положена задача выполнить сверло таким образом, чтобы оно, несмотря на склонность к работе резанием всухую, могло обеспечить в контактной зоне хороший теплоотвод.

Поставленная задача решается тем, что сверло, имеющее корпус, в частности, выполненный сплошным из твердого сплава, режущие кромки, расположенные на рабочем конце корпуса, зону соединения с приводным шпинделем металлорежущего станка, расположенную на другом конце корпуса, и каналы, проходящие друг около друга через корпус, преимущественно в продольном направлении, выходящие на его рабочий конец и предназначенные для пропускания жидкого средства со стороны зоны соединения в сторону режущих кромок, согласно изобретению, снабжено закрывающей пластиной, перекрывающей вместе устья упомянутых каналов, не пропускающей жидкость, расположенной на расстоянии от соседней режущей кромки и предназначенной для создания прохода жидкости, соединяющего пространственно устья упомянутых каналов, при этом последние расположены с возможностью образования нескольких петель охлаждающего средства в замкнутом циркуляционном контуре, причем, в частности, пара каналов имеет устья, расположенные на рабочем конце в зоне поверхности режущей кромки.

Благодаря такому конструктивному выполнению в корпусе, выполняется петля охлаждающего средства, которая проводится по возможности близко к зоне контакта, то есть режущему лезвию, обычно принадлежащему корпусу, для того, чтобы создать в этой зоне хорошее охлаждающее действие. Изготовление такой петли охлаждающего средства, т.е., в частности, желаемое отклонение в зоне контакта направления протекания охлаждающего средства внутри корпуса инструмента осуществляется насаживанием закрывающей пластины на устья каналов в зонах, которые не нагружаются или незначительно нагружаются силами резания, возникающими при работе. При этом устья сообщаются друг с другом и закрыты таким образом, чтобы не вытекало охлаждающее средство.

Пространственное соединение, обеспечивающее протекание охлаждающего средства между, в частности, двумя устьями, корреспондирующимися друг с другом, может осуществляться различным образом, так чтобы, либо поверхность контакта закрывающей пластины и/или сопрягающаяся поверхность торцевого конца корпуса сверла снабжались канавками между обоими устьями. Если обе поверхности имеют канавки, то канавки корреспондируются друг с другом для образования совместного канала.

Желательно, чтобы наружная поверхность закрывающей пластины была расположена заподлицо с задней поверхностью соседней режущей кромки. Нужно, чтобы боковые поверхности закрывающей пластины прилегали, по меньшей мере, частично к корпусу. При этом упомянутые каналы расположены так, что через выступ на корпусе между двумя канавками для стружки проходит соответствующим образом, по меньшей мере, одна пара каналов. Предпочтительно, когда закрывающая пластина по периметру образует часть внешней поверхности выступов корпуса.

Рекомендуется закрывающую пластину приклеить или припаять к рабочему концу выступа корпуса и выполнить из материала, хорошо проводящего тепло, в частности из инструментальной стали.

Ниже изобретение поясняется более подробно с помощью чертежей, на которых показаны примеры выполнения.

На фиг. 1 показан вид сбоку вершины сверла, согласно изобретению, с закрывающими пластинами; фиг. 2 - вид сверху на вершину сверла в направлении стрелки II на фиг. 1; фиг. 3 - фрагмент разреза по линии III-III на фиг. 2; фиг. 4 - вид сбоку на корпус сверла без насаженных закрывающих пластин, выполненный за одно целое с режущими кромками сплошным из твердого сплава; фиг. 5 - вид сверху на вершину корпуса по стрелке V на фиг. 4; фиг. 6 - изображенный в разрезе инструментальный шпиндель станка в зоне места пересечения с инструментом.

Сверло состоит из корпуса 1, изготовленного предпочтительно сплошным из твердого сплава, с режущими кромками 2, расположенными в зоне вершины корпуса. Через корпус 1 проходят преимущественно в его продольном направлении 3 каналы 4, 5, выходящие на рабочий конец 7 корпуса 1. Каналы 4, 5 своими устьями 6, 8 выходят на рабочие концы 7. В зоне устьев 6, 8 оба рабочих конца 7 выполнены в виде плоскостей, которые направлены здесь, например, под прямым углом к оси 9 сверла.

Рабочие концы 7 образуют в сверле, показанном, например, на чертеже, в качестве торцевых концов обоих выступов 22 корпуса, два торцевых сегмента 10, между которыми выступает в продольном направлении, по типу радиального ребра, та часть корпуса сверла, которая образует вместе с корпусом 1 вершину 11 сверла, выполненную за одно целое с корпусом 1, с двумя режущими кромками 2 и поперечной режущей кромкой 12 между ними.

Оба торцевых сегмента 10 закрыты в комплектном сверле закрывающими пластинами 13. Закрывающие пластины 13 расположены своей контактной поверхностью 14 заподлицо с торцевыми поверхностями торцевых сегментов 10. Аналогичным образом их боковые поверхности 15, обращенные к оси 9 сверла, проходят по одной линии с сопряженными профилями 16 вершины 11 сверла по всей поверхности. Закрывающие пластины 13 в зоне контакта их контактных поверхностей 14 или боковых поверхностей 15 склеиваются или спаиваются с сопряженными профилями корпуса, выполненного сплошным из твердого сплава, или принадлежащей ему вершиной 11 сверла. Смыслом этого соединения материалов и контакта по всей поверхности является желаемая максимальная теплопередача в зоне контакта между двумя этими элементами.

Закрывающие пластины 13 снабжены в зоне из контактной поверхности канавками 17 для сообщения между собой устьев 6, 8 каналов 4, 5. Канавки 17 в петле охлаждающего средства с каналами 4, 5 являются началом петли и концом петли. Аналогичные канавки могут быть размещены на торцевых поверхностях рабочих концов 7, или такие канавки на торцах могут корреспондироваться с канавками 17 закрывающих пластин 13 для образования общего канала.

Наружные поверхности 18 закрывающих пластин 13 заканчиваются заподлицо с задней поверхностью 21 соседних режущих кромок 2.

Корпус сверла, представленный в примерах выполнения, является одним из сверл со спиральной канавкой, а количество петель для охлаждающего средства соответствует количеству имеющихся там двух спиральных канавок, лежащих между выступами 22 корпуса. Вместо одной-единственной петли для охлаждающего средства, между двумя спиральными канавками 19 могут быть расположены несколько петель охлаждающего средства. Эта возможность имеется, в частности, у сверл с увеличенным рабочим диаметром. Канавки для стружки могут выполняться не только в виде спиральных канавок. Для изобретения не имеет значения, являются ли канавки для стружки прямыми канавками.

В зоне вершины сверла обе закрывающих пластины 13 образуют своими боковыми сторонами 20 часть внешней оболочки корпуса 1.

Каналы 4, 5 на стороне, обращенной к вершине 11 сверла, доходят до зоны места пересечения со шпинделем металлорежущего станка. Закрывающие пластины 13 образуют своими наружными поверхностями 18 преимущественно полную часть задних поверхностей сверла, обращенную от режущих кромок 2 сверла.

Для переточки сверла снимаются приклеенные или припаянные закрывающие пластины 13. Это очень просто осуществить путем подвода тепла. За счет этого можно осуществить переточку вершины сверла, не оказывая воздействия на закрывающие пластины 13.

В соответствии со съемом металла в зоне вершины 11 сверла шлифуется обычно и торцевой конец 7 или торцевые поверхности, относящиеся к нему, для того, чтобы снова получить старый контур вершины сверла.

На фиг. 6 показан конец приводного шпинделя 23 сверлильного станка со стороны инструмента с зажимной системой 24 для сверла, через который проходят охлаждающие каналы, согласно изобретению, и у которого здесь показан только корпус 1. Корпус 1 сверла зажат в зажимном патроне 25. Зажимная система 24, соединенная со шпинделем 23, служит для зажима сверла, вставленного в зажимной патрон 25 на приводном шпинделе 23.

Зажимная система 24 и/или шпиндель 23 снабжены подводящим трубопроводом 26 и отводящим трубопроводом 27 для охлаждающего средства. Направления протекания показаны стрелками 28, 29.

Подводящий трубопровод 26 корреспондируется с подводящим каналом 4, а отводящий трубопровод 27 - с каналом 5 в корпусе 1. Каналы 4, 5 показаны здесь лишь схематически. К каждой режущей кромке 2 сверла относится, по меньшей мере, пара каналов 4, 5 в сверле или корпусе 1 сверла. Каналы 4, 5 выходят в различные зоны конца 30 хвостовика со стороны станка. Эти зоны со стороны станка отделены друг от друга для того, чтобы подвод 28 и отвод 29 охлаждающего средства направлялись разным замкнутым циркуляционным контуром охлаждающего средства, который не должен прерываться. Концы циркуляционного контура находятся выше и ниже зоны, показанной на фиг. 6. Со стороны машины расположена одна из половин, а со стороны инструмента - другая половина циркуляционного контура охлаждающего средства, а место 31 пересечения между обеими частями циркуляционного контура охлаждающего средства находится в зоне конца 30 хвостовика.

Изобретение относится к сверлильному инструменту. Сверло имеет корпус, в частности выполненный сплошным из твердого сплава, режущие кромки, расположенные на рабочем конце корпуса, зону соединения с приводным шпинделем металлорежущего станка, расположенную на другом конце корпуса, и каналы, проходящие друг около друга через корпус, преимущественно в продольном направлении, выходящие на его рабочий конец и предназначенные для пропускания жидкого средства со стороны зоны соединения в сторону режущих кромок. В сверле предусмотрена закрывающая пластина, перекрывающая вместе устья упомянутых каналов, не пропускающая жидкость, расположенная на расстоянии от соседней режущей кромки и предназначенная для создания прохода жидкости, соединяющего пространственно устья упомянутых каналов. При этом последние расположены с возможностью образования нескольких петель охлаждающего средства в замкнутом циркуляционном контуре. Причем, в частности, пара каналов имеет устья, расположенные на рабочем конце в зоне поверхности режущей кромки. Технический результат: обеспечение теплоотвода от режущих кромок без применения СОЖ. 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Сверло, имеющее корпус, в частности, выполненный сплошным из твердого сплава, режущие кромки, расположенные на рабочем конце корпуса, зону соединения с приводным шпинделем металлорежущего станка, расположенную на другом конце корпуса, и каналы, проходящие друг около друга через корпус, преимущественно в продольном направлении, выходящие на его рабочий конец и предназначенные для пропускания жидкого средства со стороны зоны соединения в сторону режущих кромок, отличающееся тем, что оно снабжено закрывающей пластиной, перекрывающей вместе устья упомянутых каналов, не пропускающей жидкость, расположенной на расстоянии от соседней режущей кромки и предназначенной для создания прохода жидкости, соединяющего пространственно устья упомянутых каналов, при этом последние расположены с возможностью образования нескольких петель охлаждающего средства в замкнутом циркуляционном контуре, причем, в частности, пара каналов имеет устья, расположенные на рабочем конце в зоне поверхности режущей кромки. 2. Сверло по п. 1, отличающееся тем, что на опорной поверхности закрывающей пластины выполнена канавка, предназначенная для образования прохода для жидкости между двумя упомянутыми устьями. 3. Сверло по п. 1 или 2, отличающееся тем, что на торцевой стороне рабочего конца корпуса выполнена канавка, соединяющая между собой устья. 4. Сверло по п. 2 или 3, отличающееся тем, что упомянутые канавки корреспондируют друг с другом для образования замкнутого канала. 5. Сверло по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что наружная поверхность закрывающей пластины расположена заподлицо с задней поверхностью соседней режущей кромки. 6. Сверло по любому из пп. 1-5, отличающееся тем, что боковые поверхности закрывающей пластины прилегают по меньшей мере частично к корпусу. 7. Сверло по любому из пп. 1-6, отличающееся тем, что упомянутые каналы расположены так, что через выступ на корпусе между двумя канавками для стружки проходит соответствующим образом по меньшей мере одна пара каналов. 8. Сверло по любому из пп. 1-7, отличающееся тем, что закрывающая пластина по периметру образует часть внешней поверхности выступов корпуса. 9. Сверло по любому из пп. 1-8, отличающееся тем, что закрывающая пластина приклеена или припаяна к рабочему концу выступа корпуса. 10. Сверло по любому из пп. 1-9, отличающееся тем, что закрывающая пластина выполнена из материала, хорошо проводящего тепло, в частности, из инструментальной стали.