ВЕРШИНА СВЕРЛА ДЛЯ СВЕРЛИЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА Российский патент 2012 года по МПК B23B51/02 

Изобретение относится к вершине сверла для сверлильного инструмента, которая проходит вдоль центральной оси сверла в его продольном направлении и имеет проходящую наружу режущую кромку.

Такая вершина сверла известна из DE 4435857 А1. Вершина известного сверла зажата в торцевой выемке тела сверла. Режущая кромка вершины сверла проходит примерно S-образно от центра сверла наружу к периферии сверла. В продольном направлении сверла к режущей кромке примыкает стенка винтообразной стружечной канавки. По упомянутой стружечной канавке происходит отвод снимаемой во время сверления режущей кромкой стружки.

Для обеспечения непрерывного и максимально безотказного процесса сверления стружка должна надежно и безопасно отводиться по стружечной канавке. При этом стружка должна иметь соответствующую форму. Так, часто возникает такая проблема, что в процессе резания получаются стружки, имеющие примерно форму спирали и требующие большего свободного пространства, чем свободное пространство, которое предлагает стружечная канавка. В определенных ситуациях это приводит к тому, что стружки заклиниваются внутри стружечной канавки, так что больше не обеспечивается безопасный отвод стружки. Также имеется опасность того, что стружки попадают между периферией сверла и стенкой просверливаемого отверстия и там защемляются, что ведет к повреждению стенки отверстия и неточной геометрии просверленного отверстия, а также к значительному повышению нагрузки на сверлильный инструмент.

Проблема недостаточно надежного отвода стружки возникает, в частности, при работе с материалами с длинной стружкой, такими как, например, нержавеющая инструментальная сталь, которые в процессе сверления образуют очень длинную стружку.

Во избежание сверхбольших стружек известно применение так называемых стружколомов. Так, из DE 69927417 Т2 известна пластинчатая режущая вставка для сверлильного инструмента, в случае которой за счет поперечных канавок перпендикулярно режущей кромке выполнены стружколомы. Следовательно, режущая кромка здесь прерывается в местах расположения стружколомов.

Задача изобретения состоит в том, чтобы обеспечить надежный и безопасный отвод стружки при хорошем качестве сверления.

Задача согласно изобретению решается за счет вершины сверла для сверлильного инструмента, которая проходит вдоль центральной оси сверла в его продольном направлении и содержит режущую кромку, которая проходит наружу от расположенного на центральной оси сверла центра сверления. К режущей кромке против направления вращения сверла примыкает задняя поверхность, а в продольном направлении сверла - стружечная канавка. Для обеспечения надежного и безопасного отвода стружки режущая кромка делится в целом на три участка, а именно: отходящий от центра сверла и расположенный вблизи центра активный участок режущей кромки, расположенный радиально снаружи и удаленный от центра активный участок режущей кромки и неактивный участок режущей кромки, который расположен между двумя активными участками режущей кромки. Все участки режущей кромки находятся в передней торцевой поверхности вершины сверла и поэтому в продольном направлении сверла они расположены без смещения относительно друг друга. Кроме того, предпочтительно они непрерывно переходят один в другой. Расположенный вблизи центра активный участок режущей кромки и неактивный участок режущей кромки при этом примыкают друг к другу на внутреннем режущем уголке. Внутренний режущий уголок лежит на внутренней окружности, радиус которой по величине равен, а предпочтительно несколько превышает радиус сердечника сверла. Поэтому удаленность (расстояние) режущего уголка от центральной оси сверла предпочтительно незначительно больше, чем радиус сердечника. При этом радиус сердечника определяется материалом сердечника, остающимся в центре между стружечными канавками, то есть диаметр сердечника представляет собой наикратчайшее соединение между стружечными канавками.

Благодаря такому выполнению неактивный участок режущей кромки в радиальном направлении расположен с небольшим смещением назад относительно внутреннего режущего уголка. В радиальном направлении внутренний режущий уголок расположенного вблизи центра активного участка режущей кромки выступает относительно неактивного участка режущей кромки, так что последний не участвует в снятии стружки. Работу по снятию стружки вновь осуществляет удаленный от центра участок режущей кромки.

Поэтому в этом специальном варианте за счет сплошной, разделенной лишь на различные участки режущей кромки достигается деление произведенной стружки на две меньшие части, так что обеспечивается надежный и бесперебойный отвод стружки по стружечной канавке. Поэтому режущая кромка проходит в целом по торцевой поверхности, например, конической вершины сверла без осевого смещения, при этом неактивный участок режущей кромки соединяет между собой оба активных участка режущей кромки. При этом под «меньшими частями стружки» здесь понимается то, что уменьшается определенная длиной режущей кромки ширина стружки. Поэтому стружка в радиальном направлении делится с самого начала. В осевом направлении отдельные части стружки предпочтительно не ломаются, то есть образуются частичные, длинные стружки. Поэтому решающим является то, что за счет геометрии режущей кромки непосредственно на режущей кромке образуются две частичные стружки.

При этом вершина сверла выполнена, в частности, как сменная, фиксируемая вершина сверла, которая крепится на теле сверла посредством зажимания и/или при помощи крепежных элементов. Альтернативно, вершину сверла соединяют с телом сверла, например, спайкой. Наконец, имеется также возможность, что вершина сверла представляет собой одно целое с телом сверла. Для отвода стружки решающее значение имеет геометрия вершины сверлильного инструмента.

Вершина сверла создается, в частности, так называемой заточкой винтовой поверхности или альтернативно заточкой на боковой поверхности конуса. В целом вершина сверла имеет примерно форму конуса. Примыкающая к режущей кромке против направления вращения главная задняя поверхность инструмента имеет, например, неизменный задний угол. Как альтернатива, задняя поверхность делится на частичные участки с разными задними углами, а главная задняя поверхность имеет, например, ломаный ход (форма).

Предпочтительно расположенный вблизи центра активный участок режущей кромки и неактивный участок режущей кромки образуют между собой угол ≤90°. Таким образом обеспечивается, что неактивный участок режущей кромки радиально несколько смещен назад или максимум находится на том же радиальном уровне, что и внутренний режущий уголок. Предпочтительно угол составляет примерно 80°, в интервале 85°-65°. Выбор угла зависит в основном от обрабатываемого материала, на который рассчитано сверло. Для мягких материалов, как, например, легкие металлы типа алюминия, может быть также выбран сравнительно острый угол. Минимальный угол для этих мягких материалов составляет примерно 20°.

Согласно одному целенаправленному выполнению неактивная режущая кромка имеет изогнутую форму (ход). Поэтому за счет изогнутой формы между внутренним режущим углом и исходной (начальной) точкой удаленного от центра участка режущей кромки образован своего рода желобок. Внутри этого желобка отсутствует контакт с обрабатываемой деталью.

Предпочтительно к удаленному от центра активному участку режущей кромки примыкает участок стенки стружечной канавки, который - если смотреть в перпендикулярном продольной оси сверла сечении - проходит по линии дуги окружности со стружкоформирующим радиусом. Так как удаленный от центра активный участок режущей кромки образует расположенную со стороны торца ограничительную кромку стружечной канавки, то удаленный от центра активный участок режущей кромки имеет изогнутую форму, коррелирующую со стружкоформирующим радиусом. За счет изогнутой формы достигается соответствующее формирование стружки, причем радиус стружки определяется стружкоформирующим радиусом. Поэтому наряду с делением стружки, в этом предпочтительном варианте достигается одновременно определенное формирование стружки, так что формируется относительно небольшая стружка как в плане необходимого размера, так и плане необходимой формы. Благодаря целенаправленному делению стружки на несколько частей, в частности на две части, и определенному формированию стружки обеспечивается особенно надежный и безопасный отвод стружки по стружечной канавке.

При этом стружкоформирующий радиус рассчитан целесообразно таким образом, что определяемая стружкоформирующим радиусом окружность расположена в перпендикулярной продольной оси сверла плоскости внутри свободного пространства, определяемого формой режущей кромки и периферийной линией сверла. При этом стружкоформирующий радиус рассчитан предпочтительно таким образом, что окружность помещается максимально точно внутри свободного пространства, то есть, что она лишь несколько меньше, чем свободное пространство. Таким образом обеспечивается, что полученная стружка может свободно и без защемления удаляться внутри стружечной канавки.

Для обеспечения максимально равномерного формирования стружки и простого создания геометрии режущей кромки неактивный участок режущей кромки и удаленный от центра активный участок режущей кромки непрерывно и, в частности, без излома переходят один в другой. Поэтому оба участка режущей кромки имеют непрерывно переходящую одна в другую форму (ход).

Предпочтительно оба участка режущей кромки образуют вместе серповидную форму. Под серповидной формой понимается при этом, что удаленный от центра активный участок режущей кромки отходит относительно периферии сверла под острым углом. Благодаря этому серповидному выполнению на наружном режущем уголке образуется своего рода клин, который отвечает за безопасное и надежное направление стружки от стенки отверстия к оси сверла. Это позволяет надежно устранить защемление стружки между стенкой отверстия и неработающей стороной тела сверла.

Согласно одному предпочтительному варианту, если смотреть в перпендикулярном продольной оси сверла сечении, между радиальной линией и проходящей через вспомогательную режущую кромку касательной к стенке стружечной канавки образуется вспомогательный передний угол. Вспомогательный передний угол имеет величину ›20° и находится, в частности, в интервале между 15° и 30°.

В целесообразном усовершенствовании расположенный вблизи активный участок режущей кромки ориентирован под острым углом к стружечной канавке, а оба других участка режущей кромки проходят вдоль стружечной канавки, образуя таким образом ограничительную кромку стружечной канавки.

Предпочтительно внутренний режущий уголок имеет расстояние до центральной оси сверла, примерно соответствующее радиусу сердечника сверла. Поэтому расположенный вблизи центра активный участок режущей кромки перекрывает сердечник сверла. Этим достигается особенно подходящее разделение двух активных участков режущей кромки.

Для обеспечения надежного отвода стружки по стружечной канавке общая активная длина режущей части обоих активных участков согласно одному целесообразному варианту разделена примерно на 2/3 удаленного от центра участка и примерно 1/3 расположенного вблизи центра участка режущей кромки. В результате этого деления большую часть работы по снятию стружки выполняет удаленный от центра активный участок режущей кромки. При этом от всего объема снимаемой стружки примерно свыше 80% снимает удаленный от центра активный участок режущей кромки.

Согласно одному предпочтительному усовершенствованию с активным участком режущей кромки согласована внутренняя частичная стружечная канавка, а с наружным, активным участком режущей кромки согласована наружная частичная стружечная канавка для раздельного отвода стружки, произведенной активными участками режущей кромки. При этом обе частичные стружечные канавки отделены друг от друга, в частности, посредством разделительной перемычки, которая начинается на внутреннем режущем уголке и проходит предпочтительно по типу витка в продольном направлении сверла.

Это усовершенствование имеет особое преимущество, что обе произведенные в процессе резания (снятия стружки) частичные стружки, а именно внутренняя частичная стружка, произведенная внутренним, активным участком режущей кромки, и наружная частичная стружка, произведенная наружным активным участком режущей кромки, отводятся отдельно. Этим обеспечивается то, что обе частичные стружки не смешиваются и, например, не сцепляются и не создают возможный нарост стружки на режущем инструменте. Поэтому посредством двух частичных стружечных канавок каждая частичная стружка отдельно формируется и отдельно от другой стружки удаляется. В связи с большим объемом резания удаленным от центра активным участком режущей кромки обычно образуется, в частности при резании аустенитных нержавеющих сталей, очень длинная витая частичная стружка. Напротив, внутренняя, активная режущая кромка производит сравнительно короткую частичную стружку. Если отказаться от двух отдельных стружечных канавок, внутренняя, короткая частичная стружка могла бы смешиваться с наружной, длинной частичной стружкой, так что возникла бы опасность образования трудно удаляемого клубка стружек. Поэтому посредством двух раздельных стружечных канавок обеспечивается надежный и безопасный отвод частичных стружек.

При этом преимуществом является то, что внутренний радиус сердечника, образованный радиальным расстоянием между центральной осью сверла и внутренней частичной стружечной канавкой, меньше наружного радиуса сердечника, который образован, в свою очередь, радиальным расстоянием между центральной осью сверла и наружной частичной стружечной канавкой. Поэтому дно внутренней частичной стружечной канавки ориентировано ближе к центральной оси сверла.

Поэтому в смысле надежного отвода стружки частичные стружечные канавки, в целом, выполнены по-разному. Для дальнейшего усовершенствования отвода стружки радиусы сердечника в продольном направлении сверла предпочтительно изменяются по-разному. За счет различных изменений частичных стружечных канавок в продольном направлении сверла направление отвода стружки в продольном направлении целенаправленно подвергается воздействию, таким образом, что обеспечивается прохождение обеих частичных стружек без смешения между ними, и более того, они параллельно (рядом) формируются и в дальнейшем также параллельно (рядом) удаляются.

При этом целесообразно предусмотрено, что наружный радиус сердечника уменьшается в продольном направлении сверла. За счет уменьшения наружного радиуса сердечника увеличивается глубина стружечной канавки, так что с увеличением расстояния от зоны режущей кромки увеличивается свободное пространство для наружной частичной стружки. Преимущественно в дополнение предусмотрено, что внутренний радиус сердечника в продольном направлении сверла по меньшей мере остается постоянным или увеличивается. В целом благодаря этим мерам обе частичные стружки в продольном направлении сверла отводятся по-разному, так что защемление между частичными стружками исключается.

Далее, для надежного прохождения рядом друг с другом обеих частичных частей целесообразно предусмотрено, что обе частичные стружечные канавки имеют различный угол подъема винтовой линии, причем, в частности, наружная частичная стружечная канавка имеет больший угол подъема винтовой линии, чем внутренняя частичная стружечная канавка. Под углом подъема винтовой линии здесь понимается в целом ориентация соответствующей частичной стружечной канавки относительно продольного направления сверла.

Предпочтительно внутренняя частичная стружечная канавка имеет меньший стружкоформирующий радиус, чем наружная частичная стружечная канавка. Стружкоформирующий радиус является существенным для формирования и, следовательно, для диаметра обычно витой стружки. Поэтому благодаря этим мерам обеспечивается то, что внутренняя частичная стружка по сравнению с наружной частичной стружкой имеет, как правило, значительно меньший диаметр, так что обе частичные стружки отличаются также своим диаметром.

Целесообразно обе частичные стружечные канавки отличаются также в отношении вспомогательного переднего угла, который образован соответственно между стенкой стружечной канавки и радиальной линией через центральную ось сверла. В случае внутренней частичной стружечной канавки соответствующая радиальная линия проходит через внутренний режущий уголок и образует внутренний вспомогательный передний угол. В случае наружной частичной стружечной канавки радиальная линия проходит через наружный режущий уголок и образует со стенкой стружечной канавки наружный вспомогательный передний угол. Оба вспомогательных передних угла отличаются при этом тем, что внутренний вспомогательный передний угол целесообразно меньше, чем наружный вспомогательный передний угол. В целом наружный вспомогательный передний угол на основе серповидного выполнения имеет сравнительно большую величину, в интервале 20°-30°. Наоборот, внутренний вспомогательный передний угол по величине значительно меньше и составляет, например, приблизительно половину первого. В дополнение целесообразно предусмотрено, что наружный вспомогательный передний угол выполнен как острый, так называемый положительный вспомогательный передний угол, при этом внутренний вспомогательный передний угол представляет собой тупой, так называемый отрицательный вспомогательный передний угол.

Далее, дополнительно предусмотрено, что наружный вспомогательный передний угол в продольном направлении сверла изменяется и, в частности, его величина меньше.

В одном предпочтительном варианте обе частичные стружечные канавки соединяются в общую стружечную канавку. При этом соединение происходит на расстоянии от участков режущей кромки, когда стружки уже достаточно оформлены и перемещаются рядом друг с другом. Следовательно, как только сформированные частичные стружки имеются отдельно рядом друг с другом, они без проблем могут отводиться в общей стружечной канавке. Таким образом, конструктивные меры ограничены лишь зоной вершины сверла и не требуется по всей длине сверла создавать обе частичные стружечные канавки. Для модульного сверлильного инструмента, у которого вершина сверла закреплена в теле сверла, обе частичные стружечные канавки выполнены предпочтительно лишь в зоне вершины сверла. Затем обе частичные стружечные канавки вершины сверла оканчиваются в теле сверла в общей стружечной канавке.

В связи с целенаправленным отводом также внутренней частичной стружки в этом варианте с двумя частичными стружечными канавками по сравнению с вариантом без частичных стружечных канавок предусмотрено повышение объема резания со стороны внутреннего, активного участка режущей кромки. Поэтому в варианте с двумя частичными стружечными канавками активная радиальная длина внутреннего, активного участка режущей кромки предпочтительно больше или равна примерно 50% общей активной радиальной длины режущей части. Радиальная длина внутреннего, активного участка режущей кромки составляет при этом преимущественно до 2/3 от общей активной радиальной длины режущей части. Следовательно, радиальную длину внутреннего, активного участка режущей кромки определяет радиус внутренней окружности, на которой находится внутренний режущий уголок. Общую активную радиальную длину режущей кромки определяет радиус сверла. Поэтому в варианте с двумя частичными стружечными канавками соотношение между этими двумя радиусами составляет примерно 1/2-2/3.

Ниже примеры вариантов изобретения пояснены более подробно на основе чертежей. Соответственно в схематичном и упрощенном изображении показаны:

Фиг. 1 - вид вершины сверла по первому варианту осуществления,

Фиг. 2 - вид сверла сбоку,

Фиг. 3А - изображение вершины сверла сбоку по второму варианту осуществления,

Фиг. 3B - вид наложения нескольких разрезов вершины сверла по фиг. 3А, в соответствии с обозначенными на фиг. 3А плоскостями разрезов,

Фиг. 4 - вид вершины сверла по фиг. 3А,

Фиг. 5 - другое изображение вершины сверла в разрезе по фиг. 3А, примерно в зоне плоскости А-А разреза и

Фиг. 6 - фрагмент вида сбоку спирального сверла с вершиной сверла по фиг. 3А.

На фигурах функционально одинаковые части снабжены одинаковыми позициями.

Как видно на фиг. 2, изображенное на ней спиральное сверло 2 проходит в продольном направлении вдоль центральной оси 4 сверла. На своем заднем конце оно имеет хвостовой участок (хвостовик) 6, которым оно зажимается в соответствующей обрабатывающем станке. К хвостовику 6 примыкает тело 8 сверла, в торце которого находится вершина 10 сверла. Предложенное спиральное сверло 2 включает в себя две винтовые стружечные канавки 12, которые проходят вплоть до вершины 10 сверла. Через все спиральное сверло 2 обычно проходят отверстия для охлаждающей среды, которые выходят к вершине 10 сверла со стороны торца или рядом с вершиной. Вдоль стружечной канавки 12 соответственно в продольном направлении сверла проходит вспомогательная режущая кромка 14, которая поэтому также выполнена винтообразной.

Вершина 10 сверла в примере осуществления осуществлена как сменная отдельная деталь, которая зажата в теле 8 сверла. Поэтому изображенное на фиг. 2 спиральное сверло 2 представляет собой модульный сверлильный инструмент. В принципе может быть предусмотрена также жестко соединенная с телом 8 сверла вершина 10, которая присоединена к телу 8 сверла, например, посредством пайки. Далее, имеется также возможность предусмотреть в качестве спирального сверла 2 так называемое полностью твердосплавное сверло, в котором вершина сверла представляет собой одно целое с телом 8 сверла.

Специальная геометрия режущей кромки вершины 10 сверла видна из изображения на фиг. 1. Соответствующим образом в примере осуществления предусмотрены отходящие соответственно от расположенного на центральной оси 4 сверла центра сверла две проходящие наружу режущие зоны, которые соответственно имеют три участка 16а,b,c режущей кромки. Все участки режущей кромки проходят в этом примере осуществления по выполненной в виде конусной поверхности торцевой поверхности без смещения. В принципе может быть предусмотрено также больше двух, например три режущие зоны соответственно с тремя участками 16а-с режущей кромки. Вершина 10 сверла выполнена вращательно-симметричной относительно центральной оси 4 сверла. В представленном варианте осуществления вершина 10 сверла является вращательно-симметричной на 180°. Первый участок 16а режущей кромки образует расположенный вблизи центра активный участок режущей кромки и проходит от центральной оси 4 сверла примерно в грубо радиальном направлении вплоть до внутреннего режущего угла 18. В этом примере осуществления оба расположенных вблизи центра активных участка 16а режущей кромки образуют S-образно проходящую частичную режущую кромку, которая в зоне центральной оси 4 сверла включает в себя проходящую прямолинейно поперечную режущую кромку. К внутреннему режущему уголку 18 примыкает неактивный участок 16b режущей кромки, который в исходной точке 19 непрерывно и без излома переходит в удаленный от центра активный участок 16с режущей кромки. Удаленный от центра активный участок 16с режущей кромки проходит вплоть до наружного режущего уголка 20.

В работе спиральное сверло 2 вращается вокруг центральной оси 4 сверла в направлении 21 вращения. При этом внутренний режущий уголок 18 определяет представленную на фиг. 1 штриховыми линиями внутреннюю окружность 22 с радиусом R1, а наружный режущий уголок 20 определяет изображенную на фиг. 1 штриховыми линиями наружную окружность 24 с радиусом R2. При этом радиус R2 наружной окружности соответствует номинальному радиусу сверла и определяет периферию сверла. К наружному режущему уголку 20 примыкает в продольном направлении вспомогательная режущая кромка 14. В зоне вспомогательной режущей кромки 14 на наружном режущем уголке 20 предусмотрена ленточка 26, которой спиральное сверло 2 упирается в стенку отверстия.

Особое значение имеет здесь то, что внутренний режущий уголок 18, если смотреть в радиальном направлении, расположен несколько дальше наружу, чем неактивный участок 16b режущей кромки. Так как неактивный участок 16b режущей кромки имеет одновременно самую близкую к центру точку стружечной канавки 12, то удаленность режущего уголка 18 и, следовательно, радиус R1 внутренней окружности 22 несколько больше, чем радиус R4 сердечника 23 сверла, показанный штриховой линией. При этом сердечник 23 сверла определяет остающийся в центре между стружечными канавками 12 материал сердечника. Соответственно радиус R4 сердечника определяет 1/2 кратчайшего расстояния между двумя стружечными канавками 12. Благодаря этому выполнению средний участок 16b режущей кромки в радиальном направлении несколько смещен назад относительно внутреннего режущего уголка 18, так что средний участок 16b не участвует в работе по резанию. Первая точка, которая вновь участвует в работе по резанию, является исходной точкой 19 удаленного от центра активного участка 16с режущей кромки. Между расположенным вблизи центра активным участком 16а режущей кромки и средним неактивным участком 16b образован угол α режущей кромки, который составляет примерно 90°, и предпочтительно несколько меньше 90°. При этом угол α режущей кромки задает угол между проходящими через внутренний режущий уголок 18 касательными двух участков 16а,b режущей кромки, в частности угол между проекциями обеих касательных на плоскость, ортогональную центральной оси сверла.

Таким образом, на каждой половине сверла выполнено два пространственно разделенных между собой участка 16а,с режущей кромки, которые осуществляют работу по резанию. При этом образуются также две отдельные части 28а,b стружки. Специальная геометрия режущей кромки с тремя участками 16а-с и средним неактивным участком 16b действует при этом в виде делителя стружки при одновременно сплошной форме режущей кромки.

Общая активная в радиальном направлении длина режущей кромки делится в первом варианте осуществления согласно фиг. 1 на два участка 16а,с режущей кромки, в частности примерно на 2/3 удаленного от центра участка 16с и примерно 1/3 расположенного вблизи центра участка 16а режущей кромки. При этом под активной в радиальном направлении длиной режущей кромки следует понимать радиальную длину соответствующих участков 16а,с режущей кромки в радиальном направлении. Поэтому радиально активная длина режущей кромки расположенного вблизи центра участка 16а режущей кромки соответствует радиусу R1 внутренней окружности, а радиально активная длина режущей кромки удаленного от центра участка 16с соответствует разнице между радиусом R2 наружной окружности и радиусом R1 внутренней окружности. Радиус R1 внутренней окружности находится, как правило, в диапазоне между примерно 20% до 40% радиуса R2 наружной окружности. При этом радиус R1 внутренней окружности несколько превышает радиус R4 сердечника. В частности, у сверл 2, у которых радиус сердечника составляет более 30% радиуса наружной окружности, радиус R1 внутренней окружности соответствует примерно радиусу R4 сердечника 23 сверла.

Особое значение для желательного, надежного отвода стружки, наряду с делением стружки на две отдельные части 28а,b, имеет также определенное формирование стружки. Для достижения этого в первую очередь предусмотрено, что оба участка 16b,с режущей кромки переходят один в другой равномерно и без излома по изогнутой линии. При этом оба участка 16b,с режущей кромки изогнуты таким образом, что ограничивающая стружечную канавку 12 стенка 30, которая примыкает к этим участкам 16b,с режущей кромки, проходит по линии дуги окружности со стружкоформирующим радиусом R3. Стружкоформирующий радиус R3 лежит в плоскости, ортогональной центральной оси сверла, и образует расположенную в этой плоскости воображаемую окружность 27 резания с центром в точке М. Стружкоформирующий радиус R3 определяет радиус части 28b стружки, образовавшейся в процессе резания. Величина стружкоформирующего радиуса R3 рассчитана таким образом, что образовавшаяся часть 28b стружки меньше или максимум равна созданному стружечной канавкой 12 свободному пространству относительно стенки отверстия, форма которого соответствует показанной на фиг. 1 штрихпунктирной линией наружной окружности 24. Поэтому стружкоформирующий радиус R3 незначительно меньше или равен половине отрезка s, который берет начало у внутреннего режущего уголка 18, проходит через центр М окружности резания 27 и заканчивается на наружной окружности 24.

Благодаря специальной геометрии участков 16b,c режущей кромки с криволинейным участком стенки 30 стружечной канавки достигается в целом серповидная конфигурация участков 16b,c режущей кромки. В целом за счет этой серповидной конфигурации между радиальной линией 32, которая проходит через наружный режущий уголок 20, и стенкой 30 стружечной канавки или, соответственно, участком 16с режущей кромки образуется желобок. Удаленный от центра участок 16с режущей кромки выходит на наружную окружность 24 острым клином. Если смотреть в плоскости перпендикулярно центральной оси 4 сверла, между радиальной линией 32 и касательной к стенке 30 стружечной канавки на внешнем режущем уголке 20 образован вспомогательный передний угол γ, который предпочтительно больше 20°. Благодаря этой серповидной форме образующаяся часть 28b стружки надежно удаляется от стенки отверстия, так что надежно исключается защемление между ленточкой 26 и стенкой отверстия.

Вершина 10 сверла выполнена предпочтительно в ходе процесса заточки. При этом осуществляется предпочтительно известная заточка винтовой поверхности или как альтернатива также известная заточка конуса. Вершина 10 сверла выполнена в целом в форме конуса. Поэтому отдельные участки 16а-с режущей кромки расположены не в единой ортогональной плоскости, а имеют также составляющую в направлении продольной оси. К участку 16а режущей кромки примыкают против направления вращения 21 зоны 34а,b главной задней поверхности. Они образуют соответственно с участками 16а,с режущей кромки задний угол, который определяется как угол между плоскостью, ортогональной к центральной оси 4 сверла, и проходящей перпендикулярно соответствующим участкам 16а,с режущей кромки касательной к соответствующей зоне 34а,b главной задней поверхности. В зависимости от выбранного способа заточки и выполнения зоны 34а,b главной задней поверхности имеют одинаковые или разные задние углы. При разных задних углах отдельные зоны 34а,b главной задней поверхности переходят одна в другую непрерывно и, в частности, также без излома.

Оба противоположных относительно центральной оси 4 сверла, расположенных вблизи центра участки 16а режущей кромки, образуют проходящую через центр сверла примерно S-образную зону режущей кромки с так называемой поперечной режущей кромкой. В предпочтительном варианте участки 16а режущей кромки расположены на отвесно нисходящей к зоне 34а главной задней поверхности, выполненной по типу горного хребта возвышения. При этом здесь образован сравнительно большой задний угол порядка 10°-30°, относительно которого задний угол зоны 34b главной задней поверхности значительно меньше и составляет от 6° до 12°.

В целом, благодаря выбранной геометрии режущей кромки достигается безопасный и надежный отвод стружки даже в случае трудных материалов, таких как, например, нержавеющих инструментальных сталей с длинной стружкой. Это достигается за счет целенаправленного разделения (ломки) стружки на две части 28а,b, а также в дополнение к этому за счет заданного формирования стружки, в частности части 28b стружки.

Описанный ниже относительно фиг. 3-6 вариант от описанного относительно фиг. 1 и 2 варианта по существу отличается улучшенным отводом стружки при по существу неизменной конструкции режущей кромки с разными участками 16а-с. Поэтому варианты к фиг. 1 и 2, относящиеся к исполнению отдельных участков 16а-с режущей кромки, в равной мере относятся также к вариантам исполнения по фиг. 3-6.

Вершина 10 сверла по фиг. 3а предусмотрена как сменная вершина 10 сверла для крепления в теле 8 сверла, как показано на фиг. 6. При этом вершина 10 сверла целесообразно крепится посредством зажимания. Она имеет конусообразную торцевую поверхность, на которой проходят отдельные участки 16а-с режущей кромки, как указано в описании к фиг. 1. На противоположном торцу конце вершины 10 сверла предусмотрена крепежная цапфа 40 с расположенной на конце центрирующей цапфой 42.

На фиг. 3В представлено наложение нескольких изображений в разрезе по линиям А-А, В-В, С-С согласно плоскостям разреза с фиг. 3А. Вид вершины 10 сверла с фиг. 3А показан на фиг. 4, на которой хорошо видна линия режущей кромки. Наконец, на фиг. 5 представлено другое изображение в разрезе, на котором поясняются другие признаки.

Как видно на фиг. 4, также в этом варианте внутренний, активный участок 16а режущей кромки проходит от центральной оси 4 сверла и простирается вплоть до внутреннего режущего уголка 18. К нему примыкает средний, неактивный участок 16b режущей кромки, который непрерывно и без излома переходит в удаленный от центра активный участок 16с режущей кромки, заканчивающийся на наружной окружности сверла наружным режущим уголком 20.

Как очень хорошо видно на фиг. 3В, 4 и 5, в свободном пространстве между наружным режущим уголком 20 и проходящей в направлении 21 вращения зоной 34b главной задней поверхности выполнено две стружечных канавки, а именно наружная частичная стружечная канавка 44а и внутренняя частичная стружечная канавка 44i. Обе частичные стружечные канавки 44а,i отделены одна от другой посредством разделительной перемычки 46, которая начинается на внутреннем режущем уголке 18 и проходит в продольном направлении, в частности, в форме витка. Разделительная перемычка 46 предпочтительно скруглена или снабжена фаской.

Наружная частичная стружечная канавка 44a согласована с наружным участком 16с режущей кромки. Внутренняя частичная стружечная канавка 44i согласована с внутренним участком 16а режущей кромки. В связи с необходимостью подточки для создания внутреннего участка 16а режущей кромки внутренняя частичная стружечная канавка 44i начинается с небольшим удалением в аксиальном направлении от внутреннего участка 16а режущей кромки в расположенной вблизи центра концевой зоне расположенной впереди зоны 34b главной задней поверхности.

Для создания обеих частичных стружечных канавок 44а,i предусмотрены два отдельных процесса заточки, при этом в каждом процессе заточки создается одна из двух частичных канавок 44а,i. В отличие от этого в варианте на фиг. 1 предусмотрен лишь один процесс заточки для получения изображенной там стружечной канавки 12, прежде чем обычно посредством дополнительного процесса заточки получают серповидную конфигурацию и, следовательно, конструкцию участков 16b, 16c режущей кромки.

Как, в частности, отчетливо видно на фиг. 5, дно обеих частичных стружечных канавок 44а,i проходит дугообразно и, в частности, примерно по линии дуги окружности. Зона с наименьшим радиусом кривизны соответствующей частичной стружечной канавки 44а,i определяет соответственно стружкоформирующий радиус, а именно внутренний стружкоформирующий радиус R_i, а также наружный стружкоформирующий радиус R_a. При этом внутренний стружкоформирующий радиус R_i меньше наружного стружкоформирующего радиуса R_a. При этом стружкоформирующие радиусы определяют одновременно стружечные полости 48, которые представлены на фиг. 5 посредством кругов. Частичные стружечные канавки 44а,i здесь расположены и выполнены таким образом, что определяемые ими стружечные полости 48 не перекрываются, а соприкасаются, как на фиг. 5.

В процессе резания на наружном участке 16с режущей кромки создается наружная частичная стружка, которая сходит в наружную частичную стружечную канавку 44а и там, в соответствии с стружкоформирующим радиусом R_a, формируется в наружную длинную и витую частичную стружку. Соответствующим образом формируется также внутренняя частичная стружка во внутренней частичной канавке 44i. Благодаря пространственному разделению обеих частичных стружечных канавок 44а,i и определяемым ими стружечным полостям 48 обеспечивается то, что обе частичные стружки формируются параллельно одна другой и не смешиваются между собой. Это обеспечивает надежный и безопасный отвод обеих частичных стружек.

Наряду с разными стружкоформирующими радиусами R_i, R_a, отличаются также так называемые радиусы сердечника, что следует из фиг. 5. При этом радиусы сердечника определяют посредством расстояния от центральной оси 4 сверла до соответствующей частичной стружечной канавки 44а,i. Так, наружная канавка 44a определяет наружный радиус R_Ka сердечника, а внутренняя канавка определяет внутренний радиус R_Ki сердечника. При этом внутренний радиус R_ki меньше, чем наружный радиус R_ka.

Далее, обе частичные стружечные канавки 44а,i отличаются соответственно своим вспомогательным передним углом, а именно наружным вспомогательным передним углом γ_а и внутренним вспомогательным передним углом γ_i, как видно на фиг. 4. При этом наружный вспомогательный передний угол γ_а соответствует вспомогательному переднему углу γ, как он показан на фиг. 1. Внутренний вспомогательный передний угол γ_i образован углом между радиальной линией 32, которая проходит через внутренний режущий уголок 18, и стенкой 30 внутренней частичной стружечной канавки 44i на внутреннем режущем уголке 18. В отличие от наружного вспомогательного переднего угла γ_а, который выполнен как острый, так называемый положительный вспомогательный передний угол, внутренний вспомогательный передний угол γ_i выполнен как тупой, так называемый отрицательный вспомогательный передний угол. Также величина внутреннего вспомогательного переднего угла γ_i меньше величины наружного вспомогательного переднего угла γ_а, его величина составляет примерно лишь половину наружного вспомогательного переднего угла γ_а.

Наряду с различиями в исполнении обеих частичных стружечных канавок 44а,i в пределах соответствующей плоскости разреза для надежного отвода стружки предусмотрено дополнительно, что частичные стружечные канавки 44а,i изменены по-разному в продольном направлении. Это видно, в частности, на основании фиг. 3В, а также фиг. 4.

Наружный радиус R_Ka сердечника непрерывно уменьшается в продольном направлении, как можно видеть на основании различного хода стенки 30 наружной стружечной канавки 44а, соответствующего плоскостям разреза А-А, В-В, С-С на фиг. 3В. Одновременно внутренний радиус R_Ki сердечника остается неизменным или даже несколько увеличивается. Благодаря этой мере стенка 30 внутренней частичной стружечной канавки 44i проходит параллельно центральной оси 4 сверла, в то время как стенка 30 наружной частичной стружечной канавки 44а подтянута к центральной оси сверла, так что увеличивается свободное пространство для стружки.

При этом параллельно с увеличением расстояния от участков 16а-с режущей кромки уменьшается наружный вспомогательный передний угол γ_а, как видно на фиг. 4. При этом в левой части чертежа наружный вспомогательный передний угол γ_а изображен на уровне плоскости А-А разреза, а в правой части чертежа вспомогательный передний угол γ_а - на уровне плоскости В-В разреза. Для обозначения плоскостей разреза на фигурах после позиции для указания наружного вспомогательного переднего угла γ_а в скобках проставлены соответственно А или В для указания соответствующей плоскости разреза.

Наконец, другой отличительный признак показан на фиг. 6, на которой стрелками обозначены наружное направление Т_а отвода наружной частичной стружки и внутреннее направление T_i отвода внутренней частичной стружки. При этом направления Т_а,i определяются соответствующими углами δ_i,δ_a подъема винтовой линии (внутренний угол δ_i, наружный угол δ_a). Как видно на фиг. 6, внутренний угол δ_i подъема винтовой линии здесь очевидно меньше, чем наружный угол δ_a подъема винтовой линии, так что внутреннее направление T_i отвода проходит значительно круче и более параллельно относительно центральной оси 4 сверла, чем наружное направление T_a отвода.

Обе отделенные одна от другой разделительной перемычкой 46 частичные стружечные канавки 44а,i соединяются в общую стружечную канавку 12 в теле 8 сверла, и поэтому в дальнейшем стружка отводится в теле 8 сверла в общей стружечной канавке 12.

В целом, посредством расположения двух отдельных частичных стружечных канавок 44а,i в частности, за счет их различного выполнения и различного хода в продольном направлении сверла обеспечивается надежный, отдельный отвод наружной частичной стружки и внутренней частичной стружки.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для эффективного удаления стружки при сверлении. Вершина сверла проходит вдоль центральной оси сверла в его продольном направлении и содержит проходящую наружу режущую кромку, которая имеет ориентированный относительно центральной оси сверла активный участок, расположенный вблизи центра, активный участок, расположенный радиально снаружи, и неактивный участок изогнутой формы, удаленный от центра и расположенный между двумя активными участками режущей кромки, имеющий изогнутую форму. Расположенный вблизи центра активный участок режущей кромки и неактивный участок режущей кромки примыкают друг к другу на внутреннем режущем уголке. Расстояние от режущего уголка до центральной оси сверла равно или больше радиусу сердечника сверла. Обеспечивается надежный отвод стружки. 21 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Вершина (10) сверла для сверлильного инструмента (2), которая проходит вдоль центральной оси (4) сверла в его продольном направлении и содержит проходящую наружу режущую кромку, отличающаяся тем, что режущая кромка имеет ориентированный относительно центральной оси (4) сверла активный участок (16а) режущей кромки, расположенный вблизи центра, расположенный радиально снаружи активный участок (16с) режущей кромки, удаленный от центра, и расположенный между двумя активными участками (16а, с) режущей кромки неактивный участок (16b) режущей кромки, имеющий изогнутую форму, при этом расположенный вблизи центра активный участок (16а) режущей кромки и неактивный участок (16b) режущей кромки примыкают друг к другу на внутреннем режущем уголке (18), и расстояние (R1) от режущего уголка (18) до центральной оси сверла равно или больше радиусу (R4) сердечника (23) сверла.

2. Вершина сверла по п.1, отличающаяся тем, что расположенный вблизи центра активный участок (16а) режущей кромки и неактивный участок (16b) режущей кромки образуют между собой угол (α) режущей кромки ≤90°.

3. Вершина сверла по п.1, отличающаяся тем, что в продольном направлении сверла к удаленному от центра активному участку (16с) режущей кромки примыкает стенка (30) стружечной канавки, которая - если смотреть в перпендикулярном центральной оси (4) сверла сечении - проходит вдоль линии дуги окружности со стружкоформирующим радиусом (R3).

4. Вершина сверла по п.3, отличающаяся тем, что величина стружкоформирующего радиуса (R3) рассчитана таким образом, что определяемая стружкоформирующим радиусом (R3) окружность - в перпендикулярной центральной оси (4) сверла плоскости - находится внутри свободного пространства, которое ограничено режущей кромкой (16а, b, с) и определяющей периферию сверла наружной окружностью (24).

5. Вершина сверла по п.1, отличающаяся тем, что неактивный участок (16b) режущей кромки и удаленный от центра активный участок (16с) режущей кромки без излома переходят один в другой.

6. Вершина сверла по п.1, отличающаяся тем, что неактивный участок (16b) режущей кромки и удаленный от центра активный участок (16с) режущей кромки имеют серповидную форму.

7. Вершина сверла по п.1, отличающаяся тем, что удаленный от центра участок (16с) заканчивается наружным режущим уголком (20), к которому примыкает проходящая в продольном направлении сверла вспомогательная режущая кромка (14), при этом - если смотреть в перпендикулярном центральной оси (4) сверла сечении - стенка (30) стружечной канавки в зоне вспомогательной режущей кромки (14) образует с проходящей в радиальном направлении радиальной линией (32) вспомогательный передний угол (γ), величина которого превышает 20°.

8. Вершина сверла по п.1, отличающаяся тем, что расположенный вблизи центра активный участок (16а) режущей кромки ориентирован под углом к стружечной канавке (12), а оба других участка (16b, с) режущей кромки образуют кромки стружечной канавки (12).

9. Вершина сверла по п.1, отличающаяся тем, что расстояние (R1) от внутреннего режущего уголка (18) до центральной оси (4) сверла примерно соответствует радиусу сердечника (23) сверла.

10. Вершина сверла по п.1, отличающаяся тем, что общая активная радиальная длина режущей части делится примерно на 2/3 удаленного от центра участка (16с) и примерно 1/3 расположенного вблизи центра участка (16а) режущей кромки.

11. Вершина сверла по п.1, отличающаяся тем, что с внутренним, активным участком (16а) режущей кромки согласована внутренняя частичная стружечная канавка (44i), а с наружным, активным участком (16с) режущей кромки согласована отделенная от внутренней частичной стружечной канавки (44i) наружная частичная стружечная канавка (44а).

12. Вершина сверла по п.11, отличающаяся тем, что внутренний радиус (R_ki) сердечника, образованный радиальным расстоянием между центральной осью (4) сверла и внутренней частичной стружечной канавкой (44i), меньше наружного радиуса (R_ka) сердечника, который образован радиальным расстоянием между центральной осью (4) сверла и наружной частичной стружечной канавкой (44а).

13. Вершина сверла по п.12, отличающаяся тем, что внутренний и наружный радиусы (R_ki, R_ka) сердечника в продольном направлении сверла изменены различным образом.

14. Вершина сверла по п.12 или 13, отличающаяся тем, что наружный радиус (R_ka) сердечника в продольном направлении сверла уменьшается.

15. Вершина сверла по п.12, отличающаяся тем, что внутренний радиус (R_ki) сердечника в продольном направлении сверла остается по меньшей мере неизменным.

16. Вершина сверла по п.11, отличающаяся тем, что обе частичные стружечные канавки (44a, i) имеют различный угол (δ_i, δ_a) подъема винтовой линии и, в частности, наружная частичная стружечная канавка (44а) имеет больший угол (δ_а), чем внутренняя частичная стружечная канавка (44i).

17. Вершина сверла по п.11, отличающаяся тем, что внутренняя частичная стружечная канавка (44i) имеет меньший стружкоформирующий радиус (R_i), чем наружная частичная стружечная канавка (44а).

18. Вершина сверла по п.11, отличающаяся тем, что между радиальной линией (32), которая проходит через наружный режущий уголок (20), и стенкой (30) наружной частичной стружечной канавки (44а) образован наружный вспомогательный передний угол (γ_а), а между радиальной линией (32), которая проходит через внутренний режущий уголок (18), и стенкой (30) внутренней частичной стружечной канавки (44i) образован внутренний вспомогательный передний угол (γ_i), при этом вспомогательные передние углы (γ_а, γ_i) отличаются между собой и, в частности, внутренний вспомогательный передний угол (γ_i) меньше наружного вспомогательного переднего угла (γ_а).

19. Вершина сверла по п.18, отличающаяся тем, что наружный вспомогательный передний угол (γ_а) представляет собой положительный, а внутренний вспомогательный передний угол (γ_i) отрицательный вспомогательный передний угол.

20. Вершина сверла по п.17 или 18, отличающаяся тем, что наружный вспомогательный передний угол (γ_а) в продольном направлении сверла уменьшается.

21. Вершина сверла по п.11, отличающаяся тем, что обе частичные стружечные канавки (44a, i) в продольном направлении сверла на расстоянии от участков (16а, с) режущей кромки соединяются вместе в общую стружечную канавку (12).

22. Вершина сверла по п.11, отличающаяся тем, что радиальная длина внутреннего, активного участка (16а) составляет до 2/3 от общей активной радиальной длины режущей кромки.