СВЕРЛО Российский патент 2000 года по МПК B23B51/06 

Настоящее изобретение касается создания сверл для обработки металлических материалов с разламыванием стружки.

Известно использование режущих пластин из твердого сплава для сверл, причем зажим пластин осуществляется при помощи механических устройств зажима, а пластины имеют одну или несколько выемок на поверхности схода стружки для осуществления разлома стружки. Такие сверла раскрыты, например, в патенте США US-A-4 215157. Однако обнаружилось, что при использовании таких сверл не удается достичь желательного оптимального образования стружки. Так, например, выяснилось, что невозможно получить короткие стружки в виде запятой, причем одновременно невозможно снизить эффект расхода при работе сверла в заданном режиме.

Кроме того, в европейском патенте EP-A-491670 раскрыто сверло, которое имеет корпус с установленными в нем двумя или более режущими пластинами. Пластины выполнены главным образом как параллельно - трапециевидные и установлены аксиально, то есть упорные поверхности режущих пластин идут по оси, причем крепление пластин осуществлено пайкой. Пайка пластин затруднена, так как доступ к пластинам в осевом направлении значительно сужен в желобке или канале стружки. Кроме того, трудно подобраться при помощи фрезы к основанию желобка стружки в том случае, когда нужно отфрезеровать гнезда или полости для пластин. Дополнительный недостаток такой конструкции заключается в том, что осевая протяженность пластин значительна и при этом желобки или каналы стружки становятся длинными, что увеличивает риск заедания стружки. Более того, длинные стружечные желобки вызывают необходимость производить относительно глубокое фрезерование, в результате чего образуются большие вылеты (нависания).

В европейском патенте EP-A-240759 раскрыто сверло с тангенциальной установкой сверлильных пластин на верхней или торцевой стороне сверлильной головки. Предположительно это позволяет иметь более короткие желобки для стружки и, следовательно, уменьшает риск заедания стружки. С другой стороны, при этом происходит совершенно необязательное усложнение гнезд для сверлильных пластин и/или для тангенциальной пластины. Так, например, пластины, показанные на фиг. 3 данной ссылки, склонны к разлому, так как, с одной стороны, они содержат углы 90^o, которые действуют как пропилы, и, с другой стороны, так как они имеют усложненную геометрию, которая к тому же создает проблемы в процессе изготовления пластин прессованием. Более того, изготовление гнезд для пластин требует применения относительно сложной и очень точной операции фрезерования, чтобы получить удовлетворительный упор для пластин, особенно если они крепятся винтами, а не припаиваются.

Известно сверло, преимущественно для эжекторного сверления, имеющее корпус цилиндрической трубчатой формы, имеющий на одном из концов отверстие для входа во внутреннюю полость и на другом - рабочую верхнюю сторону, на которой размещены одна или несколько режущих пластин из твердого сплава, припаянных в соответствующих гнездах (см. Сахаров Г.Н. и др. Металлорежущие инструменты, М.: Машиностроение, 1989, с. 115, 1-й столбец, 1-й абзац снизу, 2-й столбец, 1, 2 абзацы сверху; с. 116, рис. 2.64б).

Первой задачей настоящего изобретения является создание сверла, которое просто в изготовлении.

Второй задачей настоящего изобретения является максимально возможное упрощение выполнения гнезд для пластин в сверлильной головке, в особенности в эжекторной сверлильной головке, а также производство режущих пластин при устранении всех проблем процесса их прессования.

Еще одной задачей настоящего изобретения является сведение числа различных типов режущих пластин к минимуму, в частности, только к одной конструкции пластины.

Указанные и другие задачи были решены удивительно просто в сверле, характеристики которого определены в отличительной части п. I формулы изобретения.

Далее будет описан в качестве примера, не имеющего ограничительного характера, преимущественный вариант осуществления настоящего изобретения, данный со ссылкой на приложенные чертежи.

На фиг. 1 показано смонтированное сверло в соответствии с настоящим изобретением; дан вид в перспективе наклонно сверху.

На фиг. 2 показана сверлильная режущая пластина в соответствии с настоящим изобретением; дан вид в перспективе наклонно сверху.

На фиг. 3 показан вид сбоку несмонтированного сверла фиг. 1.

На фиг. 4 показано сверло в виде прямо снизу.

На фиг. 5 приведен вид. аналогичный фиг. 4, однако обозначены различные виды и сечения, показанные на фиг. 5-8.

На фиг. 6 показано поперечное сечение по линии VI-VI фиг. 5 верхней части сверла.

На фиг. 7 показано поперечное сечение по линии VII-VII фиг. 5 верхней части сверла.

На фиг. 8 показано поперечное сечение по линии VIII-VIII фиг. 5 верхней части сверла.

На фиг. 9 показано поперечное сечение по линии IX-IX фиг. 5 верхней части сверла.

На фиг. 1 показано сверло эжекторного типа, которое в общем виде обозначено позицией 1. Преимущественно оно также может быть использовано для так называемого ВТА-сверления. Сверло имеет сверлильный венец или головку 2, промежуточную часть 3 и вал (хвостовик) 4. Вал 4 имеет внешнюю резьбу 5, которая предназначена, что известно само по себе, для резьбовой фиксации во внешней крепящей трубе (не показана). Внутренняя труба (не показана), соосная с указанной внешней трубой, введена, что известно само по себе, во внутреннюю главным образом цилиндрическую полость сверла, позади отверстий 6 для жидкости, в результате чего образованная стружка вместе с охлаждающей жидкостью проходит через эту внутреннюю трубу.

Как это показано на фиг. 3 и 4, верхняя сторона сверлильной головки содержит три гнезда или полости 7, 8 и 9 для режущих пластин, в каждую из которых может быть установлена сверлильная режущая пластина 10. Преимущественно все три режущих пластины являются одинаковыми; единственное отличие заключается в том, что центральная режущая пластина повернута относительно внешней и промежуточной режущих пластин. Число режущих пластин сверлильной головки эжекторного сверла может быть от одной до пяти. Однако недостаток при использовании единственной режущей пластины заключается в том, что усилия резания, которые должны выдержать опорные пластины, становятся значительными, так как сверло становится несбалансированным. Нашли, что число три является хорошим компромиссом между сложностью, сроком службы и балансировкой. Эжекторное сверло обычно изготавливают как разовое сверло, поэтому пластины из твердого сплава, показанные на фиг. 2, приваривают или припаивают в гнездах. Так как сверло одноразовое, то оно должно изнашиваться возможно дольше, без ухудшения качества обработки и возникновения риска поломки. Внешняя пластина 10A определяет диаметр просверленного отверстия, который обычно составляет от 20 до 65 мм. Внутренняя по радиусу режущая кромка этой пластины наклонена вверх. Смежная центральная режущая пластина 10C, установленная в гнезде пластины 8, перекрывает центральную ось сверла, если нет желания иметь высверленный сердечник. В отличие от внешней пластины направленная по оси вниз ее режущая кромка наклонена радиально внутрь, так как в противном случае отстающая режущая пластина подвергалась бы воздействию таких нагрузок, что она вскоре бы сломалась. В соответствии с наклоном центральной режущей кромки кончик головки снабжен конической полостью 25. На противоположной стороне центральной оси установлена в гнезде пластины 9 промежуточная режущая пластина 10B. Аналогично внешней пластине 10A по оси вверх ее режущая кромка наклонена по радиусу внутрь. При вращении путь перемещения режущей кромки промежуточной пластины несколько перекрывает режущие кромки как внешней, так и центральной режущих пластин, чтобы получить непрерывную линию резания от центральной оси до периферии.

Каналы или желобки стружки заканчиваются на верхней стороне сверла; имеется один общий широкий канал 11 для внешней и центральной пластин и один несколько более узкий канал 12 для промежуточной режущей пластины. В соответствии с преимущественным вариантом осуществления настоящего изобретения противоположные нижние концы этих каналов для стружки заканчиваются в обращенном наружу внутреннем пространстве для стружки 13, которое имеет форму усеченного конуса, причем его нижняя поверхность повернута вверх в направлении к верхней стороне сверла. При помощи пространства для стружки 13 центральная и промежуточная режущие пластины находятся на перешейке в виде мостика 14, который идет поперек над пространством 13 и соединяет две главным образом диаметрально противоположные части верхней стороны сверла. Так как сверло 1 преимущественно целиком выполнена в виде единой детали, то это пространство 13 выбирают (высверливают) токарным резцом, который вводят через отверстие 15 в нижней торцевой стороне сверла. Это пространство 13 создает многочисленные преимущества, среди которых можно упомянуть увеличение стружечного пространства с минимальным риском заедания стружки и облегчение конструкции. Каналы для стружки 11 и 12 выфрезерованы сверху, с верхней стороны сверла. Для оптимизации имеющегося пространства для стружки в каналах для стружки фрезу поворачивают на определенный угол относительно центральной оси сверла вблизи от периферии сверла, поэтому могут быть получены наклоненные под углом наружу поверхности, которые или проходят в непосредственной близости от внешней образующей поверхности сверла через небольшие грани 16, или непосредственно образуют линию разрыва 17 с указанной образующей поверхностью.

Сверло в соответствии с настоящим изобретением преимущественно изготовлено цельным. Внешние, вращательно-симметричные поверхности получены точением (токарной обработкой), в то время как другие участки внешней поверхности получены фрезерованием. Как это лучше всего показано на фиг. 3 и 4, гнезда или полости для пластин 7, 8, 9 выполнены наиболее простым образом, а именно при помощи единственной на гнездо операции фрезерования одной и той же торцевой прямой короткой фрезой. В результате тыльная опорная поверхность гнезда пластины, естественно, приобретает закругленную полукруглую форму, которая соответствует диаметру торцевой фрезы. Затем протачивают внутреннюю полость 15, после чего, как упоминалось ранее, образуется пространство для стружки 13. Следует указать, что и та часть, которая занята пространством для стружки 13, ранее являлась непрерывным участком проточки 15.

Как упоминалось ранее, на фиг. 2 показана режущая пластина 10 в соответствии с настоящим изобретением. Среди прочего пластина 10 содержит заднюю поверхность 18 и сторону 19 закругленной кромки. Поверхность схода стружки (передняя поверхность) содержит протяженный стружколом 20, а ниже него главным образом плоский участок 21 поверхности схода стружки. На тыльной стороне, на закругленной торцевой стенке режущей пластины, может быть предусмотрена разделительная головка 22, которая предназначена для устранения любых помех при установке пластины в гнезде в результате неоднородности прижима пластины. Более того, разделительная головка 22 сводит к минимуму риск отклонения, вызванного переменной толщиной слоя припоя, в результате того, что контакт между двумя противоположными полукруглыми поверхностями становится минимальным.

Закругленная тыльная часть режущей пластины значительно снижает риск образования трещин, так как она позволяет получить благоприятную картину распределения напряжений в результате того, что не содержит никаких острых углов, которые вызывают концентрацию напряжений. Кроме того, так как длина пластины велика в сравнении с ее шириной, то получают большую площадь опоры для восприятия сил резания. Более того, форма пластины благоприятна для ее изготовления прессованием, поэтому в процессе прессования не возникает никаких проблем.

Для восприятия радиальных усилий резания сверло в соответствии с настоящим изобретением снабжено опорными пластинами 23, которые приваривают или припаивают в гнездах 24. И в этом случае гнезда для опорных подушек могут быть отфрезерованы при помощи единственной операции фрезерования при помощи торцевой фрезы, аналогично фрезерованию гнезд для пластин 7, 8 и 9. Опорная пластина преимущественно может иметь совпадающую форму, то есть форму удлиненного тела с закругленным концом. Более того, внешней стороне опорной пластины преимущественно придана закругленная форма в виде сегмента цилиндрической поверхности, чтобы она главным образом соответствовала цилиндрической образующей поверхности сверла.

Как в случае установки пластин, так и в случае опорных пластин закругленные поверхности упора работают как направляющие в начальной стадии установки (монтажа), то есть они позволяют иметь определенное боковое смещение, которое необходимо для осуществления автоматической установки.

Изобретение относится к сверлам для обработки металлических материалов с образованием стружки. Технический результат: упрощение изготовления, в частности упрощение выполнения гнезд для режущих пластин и также упрощение прессования режущих пластин; уменьшение, в частности до одного, числа различных типов режущих пластин. Сверло имеет корпус, имеющий на одном из концов отверстие для входа во внутреннюю полость и на другом - рабочую верхнюю сторону, на которой размещены одна или несколько режущих пластин из твердого сплава, припаянных в соответствующих гнездах. Гнезда и режущие пластины расположены на верхней стороне корпуса тангенциально. Задние упорные стороны гнезд, соответствующие задним упорным сторонам режущих пластин, выполнены полукруглой формы. 5 з.п.ф-лы, 9 ил.

1. Сверло, преимущественно для эжекторного сверления, имеющее корпус цилиндрической трубчатой формы, имеющий на одном из концов отверстие для входа во внутреннюю полость и на другом - рабочую верхнюю сторону, на которой размещены одна или несколько режущих пластин из твердого сплава, припаянных в соответствующих гнездах, отличающееся тем, что упомянутые гнезда и режущие пластины расположены на верхней стороне корпуса тангенциально, при этом задние упорные стороны гнезд, соответствующие задним упорным сторонам режущих пластин, выполнены полукруглой формы. 2. Сверло по п.1, отличающееся тем, что оно имеет три режущие пластины: внешнюю пластину, промежуточную пластину и центральную пластину. 3. Сверло по п. 2, отличающееся тем, что корпус имеет два канала для стружки, выходящих на его верхнюю сторону, при этом один канал предназначен для отвода стружки, образованной внешней пластиной и центральной пластиной, а второй канал предназначен для отвода стружки, образованной промежуточной пластиной. 4. Сверло по п.3, отличающееся тем, что упомянутые каналы для стружки выходят в выточенное пространство для стружки, которое имеет главным образом форму усеченного конуса, основание которого повернуто вверх, в направлении верхней стороны сверла. 5. Сверло по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что корпус выполнен цельным. 6. Сверло по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что корпус имеет одну или несколько опорных пластин, которые припаяны в соответствующих выемках на внешней образующей поверхности корпуса, при этом опорные пластины и соответствующие выемки имеют две главным образом параллельные длинные стороны и главным образом полукруглые торцевые стороны.