СВЕРЛО Российский патент 2012 года по МПК B23B51/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к металлорежущим инструментам, в частности к сверлу, и может быть использовано в области обработки металлов резанием.

Уровень техники

Известно сверло для металла, имеющее удлиненное тело с продольной осью и с, по крайней мере, одним гнездом на его рабочем конце и содержащее, по крайней мере, одну многогранную режущую пластину, установленную в гнезде или в каждом гнезде и предназначенную для выполнения сверления, при этом указанная пластина имеет переднюю поверхность, заднюю затылованную поверхность, основание, несколько режущих кромок, каждая из которых заключена между передней поверхностью и задней затылованной поверхностью и расположена между двумя прилегающими режущими углами пластины, при этом, по крайней мере, одна из указанных режущих кромок содержит, по крайней мере, один набор составных режущих кромок, при этом каждый набор состоит из двух пар составных режущих кромок, а каждая пара состоит из первой и второй составных режущих кромок, при этом первые составные режущие кромки обеих пар расположены с возможностью схождения в общей точке, при этом указанные составные режущие кромки направлены так, что оконченность второй составной режущей кромки, самая внутренняя относительно указанной общей точки, расположена ближе к центру пластины, чем оконченность первой составной режущей кромки, самая внешняя, относительно указанной общей точки, причем указанные оконечности соединены посредством участка перемычки, который направлен от указанной самой внешней оконечности первой составной режущей кромки к центру пластины, при этом указанный участок перемычки наклонен относительно первой линии, совпадающей со средней линией пластины или параллельной ей так, что указанная самая внутренняя оконечность указанной второй составной режущей кромки расположена ближе к указанной первой линии, чем указанная самая внешняя оконечность указанной первой составной режущей кромки, в результате чего во время сверления линия, параллельная указанной продольной оси и проходящая через указанную самую внешнюю оконечность первой составной режущей кромки, пересекает указанную вторую составную режущую кромку, а указанные оконечности расположены с перекрытием (см. пат. RU №2129479, МПК В23В 51/00, опубл. 27.04.1999 г.).

Недостатком данного сверла является то, что срезаемый слой металла приходится на одну режущую кромку, что менее производительно по сравнению с двухкромочным резанием, а также наличие вибрации режущей пластины относительно корпуса сверла, несбалансированность сил резания.

Известно сверло с двухкромочной режущей пластиной и взятое за прототип, содержащее корпус, в котором закреплена на базовых поверхностях режущая пластина, выполненная с отверстиями, перемычкой и стружкоразделяющими элементами в виде канавок (WO 2009006042, В23В 51/00, 2009).

Недостатком данного сверла является невысокая экономичность, наличие вибрации режущей пластины относительно корпуса сверла, затруднено врезание режущей пластины в обрабатываемый материал, части режущей кромки имеют места низкой теплоемкости, отчего снижается стойкость, осевая точность резания снижена, сверло не снабжено устройством регулировки резания.

Раскрытие изобретения

Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемого изобретения, - снижение вибрации режущей пластины, облегчение врезания режущей пластины в обрабатываемый металл, снижение трения сходящей стружки о переднюю поверхность режущей кромки пластины, увеличение теплоемкости стружкоразделяющих элементов, повышение осевой точности и производительности устройства регулировки диаметра резания сверла, повышение класса шероховатости обрабатываемой поверхности, снижение сил при стружкообразовании.

Технический результат достигается с помощью сверла, снабженного устройством двухсторонней регулировки диаметра резания и центровочным кольцом, а режущая пластина закреплена с помощью конуса, причем режущие кромки двухкромочной режущей пластины выполнены с возможностью образования двух частей режущей кромки с переходом между собой и направлением вверх, прямо, вниз, относительно основной секущей плоскости, при этом переход выполнен с возможностью стружкоразделения в виде выступа с образованием центровочной поверхности, разделяющего режущую кромку на первоначальную часть и рассверливающую часть, причем стружкоразделяющие элементы выполнены в виде ступеней по задней и передней поверхностям режущей пластины, при этом передняя поверхность первоначальной режущей кромки выше передней поверхности рассверливающей режущей кромки, а двухкромочная режущая пластина содержит боковые кромки и снабжена двумя рабочими частями с расположенными на каждой части режущими кромками, упорными и центровочными поверхностями, при этом устройство двухсторонней регулировки диаметра резания состоит из регулировочного винта, контактирующего конусом с регулировочной пластиной, установленной в корпус через пазы и отверстие, зафиксированной винтом и имеющей направляющие, устройство двухсторонней регулировки диаметра также включает регулируемые элементы, прижатые винтами через отверстия, выполненные с большим диаметром, чем диаметр винтов, а с противоположеной от регулировочного винта стороны с регулировочной пластиной соединена пружина.

В сверле стружкоразделяющий элемент выполнен на четырехгранной пластине, установленной на зенковочной части, имеющей ступенчатость по задним и передним поверхностям режущих кромок, при этом ступень выполнена так, чтобы передняя поверхность первоначальной режущей кромки была выше передней поверхности рассверливающей режущей кромки, при этом конец рассверливающей режущей кромки одной грани имеет общую точку с началом режущей кромки первоначального врезания другой грани.

В сверле имеется на рабочей поверхности центровочного кольца алмазное напыление с возможностью резания.

В сверле двухкромочная режущая пластина с двухсторонней рабочей частью выполнена с радиусом периферийных режущих кромок рабочей части, работающей в первую очередь, большим на расчетную величину износа, чем радиус периферийных режущих кромок рабочей части, работающей во вторую очередь.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 дано сверло с двухкромочной режущей пластиной и устройством регулировки диаметра резания, общий вид.

На фиг.2 - то же, вид сбоку.

На фиг.3 - то же, вид спереди.

На фиг.4 - то же, сечение В-В на фиг.3, являющееся основной секущей плоскостью.

На фиг.5 - то же, сечение А-А на фиг.3.

На фиг.6 - то же, двухкромочная режущая пластина с двухсторонней режущей частью, вид сверху.

На фиг.7 - то же, двухкромочная режущая пластина с двухсторонней режущей частью, вид сбоку.

На фиг.8 - то же, двухкромочная режущая пластина с двухсторонней режущей частью, вид спереди.

На фиг.9 - то же, четырехгранная режущая пластина с стружкоразделяющим элементом.

Осуществление изобретения

Сверло с двухкромочной режущей пластиной состоит из корпуса 1, в котором закреплена режущая пластина 2 с двухсторонней рабочей частью, включающая отверстие 3, имеющее конусность 4, перемычку 5, каналы 6 для прохода смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), переход 7 между режущими частями 8 первоначального врезания и режущими частями 9 рассверливающими, центровочную поверхность 10, контактирующую с отверстием 11 корпуса 1, направляющие 12, контактирующие с поверхностями 13 корпуса 1, упорные поверхности 14, контактирующие с упорными поверхностями 15 корпуса 1, расположенными V-образно, боковые режущие кромки 16 с канавками 17, расположенные между рабочими частями (не показаны), боковые режущие кромки 18, расположенные на выступах переходов 7, заход 19 передней поверхности режущей части 9 на переднюю поверхность режущей части 8, заход 20 передней поверхности режущей части 8 первоначального врезания на переднюю поверхность режущей части 9 рассверливающей, общий профиль режущей кромки пластины 2, имеющий уголки 21, при этом режущая пластина 2 с двухсторонней рабочей частью зафиксирована V-образными поверхностями 15 и прижата к упорным базовым поверхностям 22 корпуса 1 с помощью конуса 23 шпильки 24, прижатой гайками 25 и 26, при этом корпус 1 дополнительно содержит устройство двухсторонней регулировки диаметра резания, включающее регулировочный винт 27, контактирующий конусом 28 с регулировочной пластиной 29, установленной в корпус 1 через пазы 30 и отверстие 31, зафиксированной винтом 32 с помощью направляющих 33, прикрученных винтами 34, также устройство включает регулируемые элементы 35 с возможностью их различного выполнения, которые прижаты винтами 36 через отверстия 37, выполненные с большим диаметром, чем диаметр винтов 36, регулируемые режущие элементы 35 контактируют с наклонными поверхностями 38 регулировочной пластины 29, а с противоположной от регулировочного винта 27 стороны в регулировочную пластину 29 упирается пружина 39, при этом корпус 1 имеет центровочное кольцо 40, устанавливающееся за счет сил упругости с помощью прорезей 41 и фиксирующееся замками 42. Центровочное кольцо 40 имеет рабочие поверхности 43 с алмазным напылением, причем при установке центровочного кольца 40 его наружный диаметр подбирают под диаметр резания режущих пластин 35, при этом в сверле режущая часть 8 выполнена от основной секущей плоскости по сечению В-В и далее направлена к рассверливающей режущей части 9 с переходом 7 между собой. Упорные поверхности 14 находятся на двухкромочной пластине 2, режущая кромка которой выполнена с возможностью образования двух частей режущей кромки, имеющих переход 7 в месте схождения, причем переход 7 имеет выступ (не показан) с возможностью образования центровочной поверхности 10, причем выступ выполнен с возможностью стружкоразделения за счет расположения на задней и передней поверхностях резца ступенчатости, причем ступень передних поверхностей выполнена так, чтобы передняя поверхность первоначальной режущей части 8 была выше передней поверхности рассверливающей режущей части 9 с образованием захода 20 и 19, причем режущая двухкромочная пластина 2 имеет две рабочие части, с расположенными на каждой части режущими кромками и упорными 14 с центровочными поверхностями 10, а также имеет боковые режущие кромки 18 и 16.

В сверле режущая часть 8 первоначального врезания от основной секущей плоскости по сечению В-В направлена вверх к рассверливающей режущей части 9, направленной вниз или прямо к периферии, относительно основной секущей плоскости сечения В-В, имеющие переход 7 от одной к другой, который выполнен стружкоразделяющим элементом.

Режущая часть 9 может быть режущей частью первоначального врезания с выполнением вниз или прямо относительно основной секущей плоскости по сечению В-В, в сторону периферии к рассверливающей режущей части 44, направленной прямо или вниз к периферии относительно основной секущей плоскости В-В, имеющие переход 7 между собой, который выполнен в виде стружкоразделяющего элемента с возможностью захода 20 и 19.

Стружкоразделяющий элемент четырехгранной режущей пластине, имеющей плоскости крепления режущих пластин, направленных прямо или вниз к периферии относительно основной секущей плоскости, также содержит ступенчатость по задним и передним поверхностям режущих кромок, при этом ступень выполнена так, чтобы передняя поверхность первоначальной режущей части 9 была выше передней поверхности рассверливающей режущей части 44 с образованием заходов 20 и 19, при этом конец рассверливающей режущей части 44 одной грани имеет общую точку (не показана) с началом режущей части 9 первоначального врезания другой грани.

Двухкромочная режущая пластина 2 с двухсторонней рабочей частью выполнена с боковыми кромками 16 или радиусом периферийных режущих кромок рабочей части (не показана), работающих в первую очередь, большим на расчетную величину износа, чем радиус периферийных режущих кромок (не показаны) рабочей части, работающей во вторую очередь.

Сверло с двухкромочной режущей пластиной 2 с двухсторонней рабочей частью снабженное центровочным кольцом 40, может быть использованно без устройства регулировки диаметра резания, с зенковочной частью или без зенковочной части.

Инструмент работает следующим образом.

Работу режущей пластины 2 с двухсторонней рабочей частью осуществляют при передаче инструменту крутящего момента и подачи, при этом возникшие при подаче осевые силы прижимают режущую пластину 2 упорными поверхностями 14 к упорным поверхностям 15 корпуса 1, причем за счет наклона упорных поверхностей 14 и 15 производят прижим режущей пластины 2 к базовым поверхностям 22 корпуса 1, лишая ее возможности вибрировать относительно корпуса сверла в проекции основной секущей плоскости, также наклон упорных поверхностей 15 производит упор режущей пластины 2 к корпусу 1, не касаясь режущих кромок второй неработающей части, а для исключения вибраций, направленных по оси, режущая пластина 2 при установке прижата к упорным поверхностям 15 корпуса 1 с помощью аналогичных винтов 27 или шпильки 24, имеющей конус 23, прижим режущей пластины 2 к корпусу 1, при установке, осуществляют закручивание гайки 25, смещающей перпендикулярно относительно оси шпильку 24, при смещении конус 23 шпильки 24 увеличивает свой диаметр на уровне оси, за счет чего возникают силы, прижимающие режущую пластину 2 к упорным поверхностям 15 корпуса 1, при этом соосность производится центровочными поверхностями 10, направляющими 12 и V-образным расположением упорных поверхностей 15 корпуса 1.

При вращении и подаче осуществляется врезание режущей пластины 2 в обрабатываемый металл, начало резания производит режущая часть 8, производя первоначальное отверстие на глубину ступени по задней поверхности режущей кромки пластины 2, на которой находятся боковые режущие кромки 18, дополнительно производящие осевое направление резания за счет действующих на них сил, направленных к центру, что повышает осевую точность, заход 19 снижает трение и лишний нагрев режущих кромок 18, далее в работу вступают рассверливающие режущие части 9, начало врезания режущих частей 9 производится в уголки, образованные диаметральной поверхностью первоначального отверстия и плоскостью среза рассверливающих режущих частей 9, которые образованы профилем режущей кромки пластины 2, имеющей уголки 21. Образованные в срезаемом слое уголки деформируются без сцепления с кристаллическими решетками со стороны первоначального отверстия, как это было бы при врезании в сплошную плоскость среза, что облегчает врезание рассверливающей режущей части 9.

Процесс стружкоразделения осуществляется с помощью ступенчатости по задним и передним поверхностям режущей пластины 2, ступени по задним поверхностям симметрично производят стружкоразделение в местах переходов 7 и в местах схождения частей режущих кромок.

Ступени передних поверхностей геометрически удлиняют радиусы периферии резания первоначальных режущих частей от радиусов начала врезания рассверливающих режущих частей.

Выполнение ступеней по задним и передним поверхностям производит эффективную отдачу тепла в основной металл режущей кромки режущей пластины 2, что повышает теплоемкость стружкоразделяющих элементов, а также сходящая стружка не греет режущие части.

Заходы 20 производят завивку края стружки, образованную рассверливающими режущими частями, в неостывшем состоянии после деформации, что облегчает ее завивку, также заходы 20, приподнимая край сходящей стружки от передней поверхности, позволяют в большем объеме произвести охлаждение передней поверхности рассверливающих режущих частей.

Стружкоразделяющий элемент работает на четырехгранной пластине, установленной на зенковочной части сверла, имеющей плоскости крепления режущих пластин, направленных вниз или прямо к периферии, (см. фиг.9, где стружкоразделяющий элемент имеет аналогичные конструктивные элементы и работу, описываемые выше на примере двухкромочной режущей пластины 2 с двухсторонней рабочей частью).

Стружкоразделение в месте переходов 7 схождения режущих частей в совокупности с наклоном рассверливающих режущих частей 9, 44 производит сход стружки по передним поверхностям режущих кромок по наклонной, что снижает силы трения стружки о переднюю поверхность режущей кромки, также стружкоразделение в месте перехода 7 схождения режущих частей в совокупности с наклоном рассверливающих режущих частей 9, 44 вниз к периферии производит завивку стружки, образованной рассверливающими режущими частями, в сторону периферии, следует, что силы сопротивления в стружкообразовании направлены ближе к центру частично, друг друга уравновешивая, снижают свое значение.

При работе происходит износ уголков периферии режущих кромок режущей пластины 2, снижающий радиус обрабатываемого отверстия, при этих условиях для избежания износа уголков периферии неработающей второй рабочей части режущей пластины 2 в работу вступают боковые режущие кромки 16, дополнительно производящие осевое направление резания за счет действующих на них сил, направленных к центру, причем радиус резания последних равен радиусу резания уголков периферии режущих кромок режущей пластины 2 в неизношенном состоянии. Для сохранения режущих свойств уголков периферии второй неработающей рабочей части пластины 2 могут быть использованы различные особенности устройств, например, выполнение радиуса периферийных режущих кромок (не обозначены) рабочей части, работающей в первую очередь, выполнен большим, на расчетную величину износа, чем радиус периферийных режущих кромок (не обозначены) режущей части, работающей во вторую очередь.

Регулировку диаметра резания при двухсторонней регулировке производят за счет смещения регулировочной пластины 29 в осевом направлении корпуса 1, смещение регулировочной пластины 29 производят аналогично смещению режущей пластины 2 за счет вращения регулировочного винта 27, имеющего конус 28, при смещении регулировочной пластины 29 наклонные поверхности 38, имеющие клиновидную форму, раздвигают регулируемые элементы 35, после чего по достижении необходимого вылета регулируемые элементы 35 прижимаются винтами 36, а регулировочная пластина 29 фиксируется винтом 32, а возвратное движение регулировочной пластины 29 совершает пружина 39. Направление смещения регулировочной пластины 29 выполняют направляющие 33. Синхронное резание двух режущих пластин 35 повышает производительность и точность устройства регулировки диаметра резания. Дополнительное направление по оси резания осуществляет центровочное кольцо 40, что особенно необходимо на выходе при сверлении сквозных отверстий, а за счет алмазного напыления на рабочую поверхность 43 производится дополнительное срезание вершин неровностей поверхности обрабатываемого отверстия, что повышает класс шероховатости до второго, т.к. при сверлении достигается 3-5 класс, также алмазное напыление увеличивает износостойкость рабочей поверхности 43 центровочного кольца 40, при этом замки 42 исключают прокручивание центровочного кольца 40 относительно корпуса 1.

Смазочно-охлаждающая жидкость через отверстие 31 далее через каналы 6 режущей пластины 2 подается к режущим кромкам.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:

- снижение вибрации режущей пластины относительно корпуса сверла;

- облегчение врезания режущей пластаны в обрабатываемый металл;

- снижение трения сходящей стружки о переднюю поверхность режущей кромки пластины;

- увеличение теплоемкости стружкоразделяющих элементов, облегчающих стружкозавивку и повышающих эффективность охлаждения передней поверхности режущих кромок;

- повышение осевой точности и производительности устройства регулировки диаметра резания сверла;

- повышение класса шероховатости обрабатываемого отверстия;

- сверло с двухкромочной режущей пластиной с двухсторонней рабочей частью, снабженное центровочным кольцом, может быть использовано без устройства регулировки диаметра резания, с зенковочной частью или без зенковочной части;

- регулируемые элементы устройства регулировки диаметра резания могут быть различного типа: цельными режущими пластинами или кассетами с установлинными различными режущими пластинами и т.д.;

- конструкции смещения режущих двухсторонних и регулировочных пластин с конусом могут быть различные;

- снижение сил сопротивления стружкообразованию.

Сверло содержит двухкромочную режущую пластину, корпус, в котором закреплена на базовых поверхностях режущая пластина, выполненная с отверстием, перемычкой и стружкоразделяющими элементами. Для повышения точности обработки, улучшения дробления стружки, снижения вибрации режущей пластины и облегчения ее врезания в обрабатываемый металл оно снабжено устройством двухсторонней регулировки диаметра резания и центровочным кольцом. При этом двухкромочная пластина закреплена с помощью конуса, а ее режущие кромки выполнены с возможностью образования двух частей с переходом между собой и направлением вверх, прямо к периферии, и вниз, относительно основной секущей плоскости. Упомянутый переход выполнен в виде выступа с образованием центровочной поверхности, разделяющего режущую кромку на первоначальную часть, и рассверливающую часть, причем стружкоразделяющие элементы выполнены в виде ступеней по задней и передней поверхностям режущей пластины, причем передняя поверхность первоначальной части режущей кромки выше передней поверхности рассверливающей части режущей кромки с возможностью образования захода. При этом двухкромочная режущая пластина выполнена с двумя боковыми кромками и двумя рабочими частями с расположенными на каждой рабочей части режущими кромками, упорными и центровочными поверхностями. При этом устройство двухсторонней регулировки диаметра резания состоит из регулировочного винта, контактирующего конусом с регулировочной пластиной, установленной в корпус через пазы и отверстие, зафиксированной винтом и имеющей направляющие. Устройство двухсторонней регулировки диаметра резания включает регулируемые элементы, установленные на зенковочной части и прижатые винтами через отверстия, выполненные с большим диаметром, чем диаметр упомянутых винтов, а с противоположной от регулировочного винта стороны с регулировочной пластиной соединена пружина. 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Сверло с двухкромочной режущей пластиной, содержащее корпус, в котором закреплена на базовых поверхностях режущая пластина, выполненная с отверстием, перемычкой и стружкоразделяющими элементами, отличающееся тем, что оно снабжено устройством двухсторонней регулировки диаметра резания и центровочным кольцом, при этом двухкромочная пластина закреплена с помощью конуса шпильки, а ее режущие кромки выполнены с возможностью образования двух частей с переходом между собой и направлением вверх и прямо к периферии или вниз относительно основной секущей плоскости, при этом упомянутый переход выполнен в виде выступа с образованием центровочной поверхности, разделяющего режущую кромку на первоначальную часть и рассверливающую часть, причем стружкоразделяющие элементы выполнены в виде ступеней по задней и передней поверхности режущей пластины, при этом передняя поверхность первоначальной части режущей кромки выше передней поверхности рассверливающей части режущей кромки с возможностью образования захода, при этом двухкромочная режущая пластина выполнена с двумя боковыми кромками и двумя рабочими частями с расположенными на каждой рабочей части режущими кромками, упорными и центровочными поверхностями, при этом устройство двухсторонней регулировки диаметра резания состоит из регулировочного винта, контактирующего конусом с регулировочной пластиной, установленной в корпус через пазы и отверстие, зафиксированной винтом и имеющей направляющие, а также регулируемые элементы, установленные на зенковочной части и прижатые винтами через отверстия, выполненные с большим диаметром, чем диаметр упомянутых винтов, а с противоположной от регулировочного винта стороны с регулировочной пластиной соединена пружина.

2. Сверло по п.1, отличающееся тем, что упомянутые регулируемые элементы выполнены в виде четырехгранных пластин, имеющих ступенчатость по задним и передним поверхностям режущих кромок, при этом ступень выполнена так, чтобы передняя поверхность первоначальной режущей кромки была выше передней поверхности рассверливающей режущей кромки, при этом конец рассверливающей режущей кромки одной грани общую точку с первоначальной режущей кромкой другой грани.

3. Сверло по п.1, отличающееся тем, что на рабочей поверхности центровочного кольца выполнено алмазное напыление с возможностью резания.

4. Сверло по п.1, отличающееся тем, что двухкромочная режущая пластина с двухсторонней рабочей частью выполнена с радиусом периферийных режущих кромок рабочей части, работающей в первую очередь, большим на расчетную величину износа, чем радиус периферийных режущих кромок рабочей части, работающей во вторую очередь.