ВРАЩАТЕЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ, В ЧАСТНОСТИ СВЕРЛИЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ Российский патент 2012 года по МПК B23B51/02 

Изобретение относится к вращательному режущему инструменту, в частности к сверлильному инструменту, содержащему приемную часть и переднюю часть, которые проходят вдоль центральной оси и разъемно соединяются друг с другом поводковым соединением.

Предлагаемый инструмент представляет собой вращающийся инструмент для обработки заготовки резанием. Предлагаемый инструмент имеет многокомпонентную, в частности двухкомпонентную конструкцию, и содержит приемную часть и переднюю часть. В случае сверлильного инструмента приемной частью является тело сверлильного инструмента, а передней частью - сверлильная головка. В случае фрезы приемной частью был бы хвостовик фрезы, а передней частью - фрезерная головка. Эти две части, проходящие вдоль центральной оси (аксиальное направление), разъемно соединяются друг с другом поводковым соединением. Последнее имеет две соединительные пары, отделенные друг от друга и расположенные эксцентрично относительно центральной оси. Каждая из соединительных пар в этом случае образована двумя входящими друг в друга с зацеплением соединительными элементами, а именно: с одной стороны, поводковым пальцем и, с другой стороны, приемным карманом, полностью охватывающим указанный поводковый палец. Соединительные элементы служат, во-первых, для передачи крутящих усилий между этими двумя частями. Во-вторых, эти два соединительных элемента служат также для ориентации этих двух частей соосно между собой; т.е., эти две части соединительными элементами центрируются относительно друг друга и относительно центральной оси.

В документе ЕР-А-1524052 описан сверлильный инструмент со сверлильной головкой и телом сверлильного инструмента. Между сверлильной головкой и телом сверлильного инструмента вставлен промежуточный диск.

Задачей изобретения является улучшение инструмента указанного вначале рода в отношении его точности вращения.

Эта задача решается совокупностью признаков пункта 1 формулы.

Сущность изобретения заключается в том, что устанавливают опорный элемент в зоне соединения, то есть в зоне линии разъема между телом сверлильного инструмента и сверлильной головкой. Опорный элемент может изготавливаться из специально подобранного материала и служит конкретно для стабилизации инструмента в зоне соединения. Опорный элемент служит для демпфирования любых перемещений или вибраций тела сверлильного инструмента и сверлильной головки относительно друг друга. В частности, для того чтобы уменьшить вибрационный износ инструмента, необходимо уменьшить или нейтрализовать встречные вибрации сверлильной головки и тела сверлильного инструмента. Кроме того, необходимо уменьшить или устранить передачу переносимого твердым телом машинного шума в зоне линии разъема между телом сверлильного инструмента и сверлильной головкой. Это уменьшение передачи переносимого твердым телом машинного шума также приводит к улучшению свойств инструмента.

Такие инструменты подходят, в частности, для сверления поперечных отверстий значительной глубины в обрабатываемых заготовках. Кроме того, эти инструменты подходят и для сверления отверстий, имеющих скошенные выходы.

В первом выполнении опорный элемент конструктивно выполнен как диск, плоскопараллельный прилегающим друг к другу торцам тела сверлильного инструмента и сверлильной головки. Этот дискообразный опорный элемент предпочтительно выступает по типу уплотнительного кольцевого сегмента за боковые поверхности тела сверлильного инструмента и сверлильной головки и, таким образом, поддерживает сверлильный инструмент относительно стенки отверстия. Таким образом прохождение сверлильного инструмента в отверстии стабилизируется, а режущие кромки в сверлильном инструменте могут обрабатывать стенку отверстия со снятием стружки.

Еще один предпочтительный вариант осуществления опорного элемента имеет кольцеобразную приформованную часть, которая перекрывает боковые поверхности либо тела сверлильного инструмента, либо сверлильной головки, или тела сверлильного инструмента и сверлильной головки одновременно. Преимущество этого варианта осуществления заключается в том, что опорный элемент упирается подобно контактному кольцевому уплотнению по большой поверхности в стенки отверстия. Кроме того, при стаканообразном конструктивном выполнении опорного элемента, имеющем основное тело, конструктивно выполненное как плоскопараллельный диск, и кольцевую приформованную часть, обеспечивается особенно хорошее опирание тела сверлильного инструмента и сверлильной головки в зоне соединения. В еще одном конструктивном выполнении для оптимизации удаления стружки в опорном элементе могут предусматриваться выточки, соответствующие стружечным канавкам, выполненным в теле сверлильного инструмента и в сверлильной головке. Сравнительно большая наружная окружная поверхность кольцеобразной приформованной части на опорном элементе позволяет размещать специальные направляющие элементы для направления сверлильного инструмента по стенке отверстия. Эти направляющие элементы могут иметь форму планок или выступов, или могут иметь иную геометрию для улучшения точного вращения инструмента в отверстии. Эти направляющие элементы могут быть выполнены неразъемно с наружной поверхностью кольцевого элемента. Можно, однако, и фиксировать их в кольцевом элементе путем зажима.

В еще одном конструктивном выполнении опорный элемент может иметь покрытие, в частности, в зоне кольцеобразной приформованной части. Это покрытие может служить для предотвращения износа на наружной поверхности кольца относительно стенки отверстия. Это покрытие может оказывать влияние и на другие вибрационные и передаточные свойства инструмента.

В еще одном варианте осуществления изобретения кольцевая приформованная часть, в частности, конструктивно выполненная как приемный стакан, может в то же время конструктивно выполняться как пружина, работающая на изгиб. В этом конструктивном выполнении кольцевой элемент прикладывает к стенке отверстия усилие пружины и, таким образом, препятствует смещению инструмента из его центрованного положения действующим усилием пружины. При этом инструмент упруго направляется по стенке отверстия. Таким образом, опорный элемент образует амортизирующий элемент для инструмента относительно обрабатываемой детали.

Ниже более подробно объясняются некоторые примеры вариантов осуществления изобретения со ссылками на фигуры. В графическом материале частично в схематическом изображении показаны:

фиг.1 - общий вид разреза первого варианта осуществления сверлильного инструмента с опорным элементом,

фиг.2 - покомпонентный вид сверлильного инструмента, показанного на фиг.1,

фиг.3 - вид поверхности соединения сверлильной головки согласно фиг.1,

фиг.4 - вид опорного элемента согласно фиг.1, выполненного как плоскопараллельный диск,

фиг.5 - вид в плане поверхности соединения тела сверлильного инструмента с фиг.1,

фиг.6 - покомпонентный вид тела сверлильного инструмента и опорного элемента, имеющего двусторонний приемный стакан,

фиг.7 - покомпонентный вид с фиг.6, на котором показан опорный элемент с приемным стаканом, действующим в направлении тела сверлильного инструмента,

фиг.8 - вариант осуществления, измененный по сравнению с вариантом осуществления, показанным на фиг.7, опорного элемента с увеличенным приемным стаканом,

фиг.9 - вариант осуществления опорного элемента, имеющего направляющие элементы на наружной окружной поверхности кольцевой приформованной части,

фиг.10 - вариант осуществления кольцевой приформованной части, конструктивно выполненной как пружина, работающая на изгиб, и как приемный стакан, и

фиг.11 - разрез кольцеобразной приформованной части, показанной на фиг.10 и конструктивно выполненной как пружина, работающая на изгиб.

На фигурах детали, выполняющие одинаковую функцию, обозначены одинаковыми позициями. Поводковое соединение описывается ниже со ссылками на сверлильный инструмент в различных вариантах осуществления. Это поводковое соединение может применяться и для других режущих инструментов для соединения двух частей инструмента. Кроме того, отдельные отличительные признаки, описанные ниже в отношении различных вариантов осуществления и конструктивных выполнений, при условии, что они не являются взаимоисключающими, могут комбинироваться друг с другом.

Сверлильная головка 4 на фиг.1 имеет на своей режущей стороне 62 вершину 10 сверла и две противоположных друг другу режущих пластины 12 на окружности. Кроме того, в зоне сверлильной головки 4 предусмотрены проходы 65 для смазочно-охлаждающей жидкости и крепежные средства 66. Крепежные средства 66 служат, например, для крепления режущих пластин 12 или для крепления держателей режущих элементов и т.п.

Соединительная сторона 67 головки обращена от режущей стороны 62 сверлильной головки 4. Соединительная сторона 67 головки имеет торец сверлильной головки 4, обращенный к телу 6 сверлильного инструмента. Из этого торца на соединительной стороне 67 головки в этом варианте осуществления два поводковых пальца 18 выступают из соединительной стороны 67 головки в направлении тела 6 сверлильного инструмента. Поводковые пальцы 18 и в этом случае имеют задние отверстия проходов для смазочно-охлаждающей жидкости 65.

Сторона тела 6 сверлильного инструмента, которая обращена к сверлильной головке 4, является соединительной стороной 70 хвостовика. Соединительная сторона 70 хвостовика и соединительная сторона 67 головки образуют соединительную зону между телом 6 сверлильного инструмента и сверлильной головкой 4. На поверхности соединительной стороны 70 хвостовика образованы два приемных кармана 20, выполненные ответными поводковым пальцам 18. В приемных карманах 20 и в этом случае можно видеть проходы 65 для смазочно-охлаждающей жидкости, причем в окончательном собранном состоянии указанные проходы 65 для смазочно-охлаждающей жидкости совпадают с проходами 65 для смазочно-охлаждающей жидкости в сверлильной головке 4. Таким образом, проходы 65 для смазочно-охлаждающей жидкости проходят через весь сверлильной инструмент. Наконец, сверлильная головка 4 и тело 6 сверлильного инструмента имеют соответствующее центрирующее отверстие 72. Можно также видеть задние поверхности 73 на сверлильной головке 4 и на теле 6 сверлильного инструмента и винтовые стружечные канавки 15, проходящие между задними поверхностями 73.

Конец для установки инструмента (на фигурах не показанный) тела 6 сверлильного инструмента обращен от соединительной стороны 70 хвостовика на теле 6 сверлильного инструмента. Концом для установки инструмента тело 6 сверлильного инструмента зажимается в сверлильном инструменте.

В варианте осуществления по фиг.1 и фиг.2 между сверлильной головкой 4 и телом 6 сверлильного инструмента расположен опорный элемент 75, выполненный как плоскопараллельная пластина. Опорный элемент 75 имеет сквозные отверстия 76, соответствующие наружному контуру поводковых пальцев 18. С помощью сквозных отверстий 76 опорный элемент 75 легко надвигается на сверлильную головку 4, причем поводковые пальцы 18 проходят через опорный элемент 75 в сквозные отверстия 76. Таким образом, поводковые пальцы 18 образуют посадку с геометрическим замыканием с опорным элементом 75. Для окончательной сборки инструмента, показанной на фиг.1, поводковые пальцы 18 вначале проходят через сквозные отверстия 76, а затем входят в приемные карманы 20 в теле 6 сверлильного инструмента с геометрическим замыканием. Опорный элемент 75 также имеет центрирующее отверстие 72. Кроме того, опорный элемент 75 имеет выточки 77, соответствующие стружечным канавкам 15.

Как показано на фиг.1, опорный элемент 75 выступает за образованную задними поверхностями 73 боковую поверхность сверлильной головки 4 и тела 6 сверлильного инструмента. Таким образом, в окончательно собранном сверлильном инструменте опорный элемент 75 образует выступающую кольцевую зону 78, которая выступает за огибающую поверхность сверлильного инструмента, а именно: сверлильной головки 4 и тела 6 сверлильного инструмента. Во время операции расточки опорный элемент 75 прилегает этой кольцевой зоной 78 к стенке отверстия и, таким образом, направляет инструмент относительно стенки отверстия.

Покомпонентный вид на фиг.6 представляет тело 6 сверлильного инструмента, идентичное показанному на фиг.1-5. В варианте осуществления, показанном на фиг.6, опорный элемент 75 имеет кольцевую приформованную часть 79. Приформованная часть 79 перекрывает как соединительную сторону 67 сверлильной головки 4, так и соединительную сторону 70 хвостовика тела 6 сверлильного инструмента в направлении центральной оси 8 сверлильного инструмента. Таким образом, опорный элемент 75, показанный на фиг.6, образует двусторонний приемный стакан, предназначенный для приема как соединительной стороны 67 сверлильной головки 4, так и соединительной стороны 70 хвостовика тела 6 сверлильного инструмента.

В отличие от этого варианта осуществления, вариант осуществления опорного элемента 75, показанный на фиг.7, имеет только одностороннюю кольцевую приформованную часть 79, которая проходит в направлении центральной оси 8 сверлильного инструмента в сторону соединительной стороны 70 хвостовика тела 6 сверлильного инструмента. Иными словами, кольцевая приформованная часть 79 перекрывает лишь соединительную сторону 70 хвостовика тела 6 сверлильного инструмента и в то же время прилегает как плоскопараллельная пластина к соединительной стороне 67 сверлильной головки 4.

В отличие от этого варианта осуществления, кольцевая приформованная часть 79 в варианте осуществления, показанном на фиг.6, перекрывает как соединительную сторону 70 хвостовика тела 6 сверлильного инструмента, так и соединительную сторону 67 сверлильной головки 4 и, таким образом, образует двусторонний приемный стакан как для соединительной стороны 70 хвостовика тела 6 сверлильного инструмента, так и соединительной стороны 67 сверлильной головки 4. С другой стороны, в варианте осуществления по фиг.7 образован лишь один приемный стакан для тела 6 сверлильного инструмента, а именно: для соединительной стороны 70 тела 6 сверлильного инструмента.

Вариант осуществления, показанный на фиг.8, снова представляет собой опорный элемент 75, имеющий приемный стакан, который действует только в отношении тела 6 сверлильного инструмента, и плоскопараллельную пластину, прилегающую к сверлильной головке 4. В отличие от варианта осуществления, показанного на фиг.7, в этом варианте осуществления кольцевая приформованная часть 79 перекрывает соединительную сторону 70 хвостовика тела сверлильного инструмента 6 на значительно большее расстояние. Когда инструмент собран, прохождение приформованной части 79 в направлении центральной оси 8 значительно больше, чем в варианте осуществления, показанном на фиг.7. При таком решении на кольцевой приформованной части 79 можно расположить направляющие элементы 81.

В варианте осуществления, показанном на фиг.9, используются, как пример этих направляющих элементов 81, направляющие штифты, прикрепленные парами к кольцевой приформованной части 79. В процессе механической обработки эти направляющие элементы 81 скользят по стенке отверстия.

Вариант осуществления, показанный на фиг.10, снова представляет собой опорный элемент 75, имеющий приемный стакан, который действует только в направлении тела 6 сверлильного инструмента. В этом случае кольцевая приформованная часть 79 конструктивно выполнена как пружина, работающая на изгиб. С этой целью в кольцевой приформованной части 79 выполнен пружинный шлиц 82. Кроме того, как показано на фиг.25, направляющие элементы 81 вдвигаются из тела 6 сверлильного инструмента в кольцевую приформованную часть 79. За счет своего пружинного действия кольцевая приформованная часть 79 упруго установлена на сверлильном инструменте в поперечном направлении 83, проходящем поперечно центральной оси 8. Таким образом, опорный элемент 75 выполнен как пружинный элемент, работающий на изгиб.

Возможно, естественно, что все варианты осуществления на фиг.7-10 в части конструктивного выполнения опорного элемента 75 в виде приемного стакана в отношении тела 6 сверлильного инструмента в равной степени применимы с выполнением в виде стакана для сверлильной головки 4. Возможны также конструктивные выполнения, в которых приемный стакан, действующий с обеих сторон, перекрывает не только соединительную сторону 70 хвостовика тела 6 сверлильного инструмента, но и меньшую зону соединительной стороны 67 сверлильной головки 4.

Список позиций

2 - Сверлильный инструмент

4 - Сверлильная головка

6 - Тело сверлильного инструмента

8 - Центральная ось

10 - Вершина сверла

12 - Режущая пластина

14 - Отверстие

15 - Канавка

16 - Зажимной винт

18 - Соединительный элемент

20 - Приемный карман

22, 22' - Отверстия для смазочно-охлаждающей жидкости

24, 24' - Крепежные отверстия

26 - Проход для смазочно-охлаждающей жидкости

28 - Наружная поверхность прилегания

30 - Поводковые поверхности

32 - Компенсационный элемент

34 - Крепежный хвостовик

36 - Гнездо для хвостовика

38 - Резьбовой штифт

40 - Инструмент

42 - Сквозное отверстие

44 - Гнездо

46 - Цилиндрический конец

48 - Зажимной палец

50 - Углубление

52 - Зажимной элемент

54 - Углубление

62 - Режущая сторона

65 - Проход для смазочно-охлаждающей жидкости

66 - Крепежные средства

67 - Соединительная сторона головки

70 - Соединительная сторона хвостовика

72 - Центрирующее отверстие

73 - Задняя поверхность

75 - Опорный элемент

76 - Сквозное отверстие

77 - Выточка

78 - Кольцевая зона

79 - Приформованная часть

81 - Направляющий элемент

82 - Пружинный шлиц

83 - Поперечное направление

r1, r2 - радиус кривизны

α - угол поворота

Сборный сверлильный инструмент, состоящий по меньшей мере из одного тела сверлильного инструмента и присоединяемой к нему сверлильной головки. Для повышения точности вращения он снабжен опорным элементом, расположенным между телом и сверлильной головкой, который для формирования участка скольжения имеет кольцевой участок, выступающий за боковую поверхность тела сверлильного инструмента и сверлильной головки. 9 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Сборный сверлильный инструмент, состоящий по меньшей мере из одного тела (6) сверлильного инструмента и присоединяемой к нему сверлильной головки (4), отличающийся тем, что он снабжен опорным элементом (75), расположенным между телом (6) и сверлильной головкой (4), который для формирования участка скольжения имеет кольцевой участок (78), выступающий за боковую поверхность тела (6) сверлильного инструмента и сверлильной головки (4).

2. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что опорный элемент (75) содержит диск, плоскопараллельный торцам тела (6) и сверлильной головки (4), соответствующим друг другу в зоне соединения.

3. Инструмент по п.2, отличающийся тем, что он имеет на опорном элементе (75) кольцеобразную приформованную часть (79), выполненную таким образом, что она частично перекрывает боковую поверхность тела (6) или сверлильной головки (4), или обе боковые поверхности в зоне соединения.

4. Инструмент по п.3, отличающийся тем, что как диск, так и приформованная часть (79) образуют соответственно приемный стакан для концов тела (6) и сверлильной головки (4) в зоне соединения.

5. Инструмент по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что он имеет выточки (77), соответствующие стружечным канавкам (15), выполненным в теле (6) и в сверлильной головке (4).

6. Инструмент по п.3, отличающийся тем, что он имеет на наружной окружной поверхности кольцеобразной приформованной части (79) направляющие элементы (81) для направления сверлильного инструмента по стенке отверстия.

7. Инструмент по п.3, отличающийся тем, что опорный элемент (75) по меньшей мере частично снабжен покрытием.

8. Инструмент по п.7, отличающийся тем, что он имеет замедляющее износ покрытие, в частности, на наружной окружной поверхности кольцеобразной приформованной части (79).

9. Инструмент по п.3, отличающийся тем, что он имеет замедляющие износ элементы на наружной окружной поверхности кольцеобразной приформованной части (79).

10. Инструмент по п.3, отличающийся тем, что кольцеобразная приформованная часть (79) конструктивно выполнена как пружина, работающая на изгиб.