САМОСВЕРЛЯЩИЙСЯ ВИНТ Российский патент 2013 года по МПК F16B25/10 

Изобретение относится к самосверлящемуся винту согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения. Подобные самосверлящиеся винты используются, в частности, для свинчивания металлических листов с носителями.

Из US 2004/0018069 А1 известен самосверлящийся винт с головкой и подсоединенным к ней стержнем, который на своем удаленном от головки конце имеет буровую вершину с первой режущей кромкой в радиально внешней зоне и простирающуюся радиально изнутри до радиально наружу вторую режущую кромку. При этом первая режущая кромка расположена под первым острым углом и вторая режущая кромка под вторым острым углом к продольной оси самосверлящегося винта, причем первый острый угол больше, чем второй острый угол.

Недостатком этого самосверлящегося винта являет то, что диаметр бурового отверстия может варьироваться в процессе насаживания самосверлящегося винта в зависимости от оказываемого прижимного усилия, так как буровая вершина при малых прижимных усилиях качается. Таким образом при слишком малых прижимных усилиях сверлится слишком большое отверстие, что приводит к малым значениям удерживания.

Задача настоящего изобретения заключается в устранении вышеуказанных недостатков и в разработке самосверлящегося винта, с помощью которого достигается определенный диаметр бурового отверстия по всей длине бурового отверстия и одновременно достигается быстрое сверление при малых прижимных усилиях.

Это достигается признаками пункта 1 формулы изобретения. В соответствие с этим первая режущая кромка расположена исключительно в радиально внутренней зоне буровой вершины, причем определяемая первой режущей кромкой конусная боковая поверхность с максимальным отклонением в +/-10% соответствует определяемой второй режущей кромкой конусной боковой поверхности и причем первый острый угол первой режущей кромки к продольной оси соответствует с максимальным отклонением в +/-5° второму острому углу второй режущей кромки к продольной оси. Выполнением буровой вершины согласно изобретению на по меньшей мере первой режущей кромке и по меньшей мере внешней режущей кромке после засверловки подлежащей проникновению конструктивной части имеется более высокое усилие прижимания для каждой режущей кромки, причем одновременно достигается симметричное распределение режущих усилий независимо от прижимного усилия. Самосверлящимся винтом согласно изобретению можно достичь буровые отверстия определенного диаметра, которые приводят к независимому от усилия удержания насаженного самосверлящегося винта усилию. Кроме того, значительно улучшается поступательное движение сверления.

При одной технически легко осуществимой форме выполнения изобретения первая режущая кромка простирается, исходя из ближней к продольной оси внутренней радиальной области, до первого радиуса, в то время как вторая режущая кромка простирается от внешнего радиуса буровой вершины к продольной оси до второго радиуса. Вследствие этого на основе большей глубины напряжения получается более толстая стружка и на стружке генерируется меньше поверхности, которая этим требует меньше мощности режущей кромки. Поэтому получается меньше выработки тепла, меньше нагрузки износа и этим меньшая степень потерь.

Далее преимуществом является то, что первый радиус и второй радиус одинаковы с максимальным допуском в +/-20%, вследствие чего достигается оптимальное выполнение буровой вершины.

Предпочтительно первый радиус определен функцией

первый радиус = внешнему радиусу/постоянная х,

причем

постоянная х имеет значение от 1,1 до 1, 7. Этим распределением доли радиальных усилий режущего усилия балансируются по отдельным режущим кромкам и этим уничтожаются. Благодаря этому получаются отверстия с определенным диаметром сверления, на который не может влиять использователь.

Далее преимущественным является такое выполнение, при котором режущие кромки имеют высоту выше их основания от 0,05 мм до 0,5 мм, вследствие чего режущие кромки могут достаточно глубоко внедряться в подлежащий резанию со снятием стружки материал.

Преимуществом далее может быть также и такое выполнение, при котором на свободном конце буровой вершины предусмотрена, по меньшей мере, лежащая поперек к продольной оси третья режущая кромка, к которой радиально наружу примыкает первая режущая кромка. Действующей в качестве поперечной режущей кромки третьей режущей кромкой производится более стабильная вершина, которая функционирует без разрыва также и при высоком в начале сверления удельном давлении.

На чертежах представлены примеры выполнения изобретения.

Фиг.1 - самосверлящийся винт согласно изобретению.

Фиг.2 - фрагмент самосверлящегося винта согласно маркировке II по фиг.1.

Фиг.3 - фрагмент самосверлящегося винта по фиг.2 в основании.

Фиг.4 - фрагмент другой формы самосверлящегося винта аналогично фиг.3.

Представленный на фиг. от 1 до 3 самосверлящийся винт 10 имеет несущий резьбу 13 стержень 11, в одной концевой зоне которого расположена буровая вершина 12 и на другом противолежащем конце расположена головка 15. Продольная ось L самосверлящегося винта определяет при этом аксиальное направление самосверлящегося винта 10. Головка 15 имеет выполненную в качестве многогранника среднюю поводковую часть 16 для винтового инструмента, такого как винтоверт или гаечный ключ.

Буровая вершина имеет на своем свободном конце 14 по меньшей мере одну первую режущую кромку 21 и по меньшей мере одну вторую режущую кромку 22, причем первая режущая кромка 21 расположена исключительно в первой радиальной - относительно продольной оси L - внутренней зоне буровой вершины 12 и вторая режущая кромка 22 лежит исключительно в радиальной внешней зоне буровой вершины 12.

Как можно видеть на фиг.2 на расположенных по углом конусных боковых поверхностях А1 и А2, первой режущей кромкой 21 определяется конусная боковая поверхность А1 (которая при вращении самосверлящегося винта натягивается режущей кромкой), которая при максимальном отклонении в +/-10% соответствует определяемой второй режущей кромкой 22 конической боковой поверхности А2.

Первая режущая кромка 21 лежит под первым острым углом α1 к продольной оси L, который при максимальном отклонении в +/-5° соответствует второму острому углу α2 второй режущей кромки 22 к продольной оси L. Далее первая режущая кромка 21 и вторая режущая кромка 22 расположены каждая на ступенчатых кромках (см., в частности, фиг.2 и 3) буровой вершины 12 и имеют каждая высоту h1, соответственно, h2 над их основанием 23, 24 предпочтительно 0,05 мм до 0,5 мм. Высоты h1, h2 могут при этом быть также различными.

Площадь конусной боковой поверхности А1 определяется при этом функцией

конусная боковая поверхность А1 = ((первый радиус r1)×(первый радиус r1))/sin(угла alpha1)×Pi

Исходя из ближней к продольной оси L аксиальной зоны на свободном конце 14 (см. в особенности фиг.2) буровой вершины 12 первая режущая кромка 21 простирается до первого радиуса r1, в то время как вторая режущая кромка 22 простирается от внешнего радиуса ra буровой вершины 12 к продольной оси L до второго радиуса r2. Радиус r1 и радиус r2 при этом одинаковы по величине в пределах допуска +/-20%.

Первый радиус r1 определен при этом функцией

первый радиус r1 = внешний радиус ra/постоянная х,

причем постоянная х имеет значение от 1 до 1,7.

На фиг.3 буровая вершина 12 самосверлящегося винта 10 (из фиг.1) вошла в процессе сверления в конструктивную деталь 30, например в стальную траверсу, при формировании бурового отверстия 31. В нормальном случае только режущие кромки 21, 22 оказывают усилие резания со снятием стружки и снимают материал конструктивной части 30. Основания режущих кромок 23, 24 напротив этого расположены на расстоянии к лежащей внутри стенке 32 бурового отверстия 31 и этим напряжение с них снято, вследствие чего имеется более высокое прижимное усилие для выступающей в направлении засверливания первой режущей кромки 21 и второй режущей кромки 22. В начале засверливания, до погружения радиально внешней второй режущей кромки 22, также и основание 24 радиально внутренней второй режущей кромки 22, также и основание 24 радиально внутренней первой режущей кромки 21 может быть в зацеплении с конструктивной частью 30.

Для снижения трения самосверлящийся винт может быть снабжен по меньшей мере в зоне стержня 11 еще снижающим трение покрытием, как, например, воском или маслом.

Само собой разумеется, вместо представленных здесь двух режущих кромок 21, 22 может быть предусмотрено больше, например три или четыре режущих кромки. Например, могут быть предусмотрены две лежащие радиально внутри первых режущие кромки, которые также могут быть радиально смещены друг к другу. Далее могут быть предусмотрены две лежащие радиально снаружи режущие кромки, которые могут быть опять же смещены радиально друг к другу.

В то время как показанная, в частности, на фиг.2 и 3 буровая вершина 12 на своем свободном конце 14 переходит в пунктирную вершину, показанная на фиг.4 буровая вершина 12 на своем свободном конце 14 имеет, по меньшей мере, лежащую поперек к продольной оси L, выполненную в качестве поперечной режущей кромки третью режущую кромку 25, к которой примыкает первая режущая кромка 21 радиально наружу. В остальном самосверлящийся винт по фиг.4 имеет такое же выполнение, как и показанный на фиг.1-3 самосверлящийся винт 10, поэтому здесь может быть дана ссылка на описание к фиг.1-3.

Самосверлящийся винт выполнен с несущим по меньшей мере местами резьбу стержнем, определяющим продольную ось. На свободном конце стержня расположена буровая вершина, а на противолежащем втором его конце расположена головка. Стержень выполнен с по меньшей мере одной первой режущей кромкой и с по меньшей мере одной второй режущей кромкой, которая лежит в радиально внешней зоне буровой вершины. Первая режущая кромка расположена исключительно в радиально внутренней зоне буровой вершины. Определенная первой режущей кромкой конусная боковая поверхность соответствует с максимальным отклонением в +/-10% определенной второй режущей кромкой конусной боковой поверхности. Первый острый угол первой режущей кромки к продольной оси соответствует с максимальным отклонением в +/-5° второму острому углу второй режущей кромки к продольной оси. Обеспечивается быстрое сверление при малых прижимных усилиях. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Самосверлящийся винт (10), содержащий несущий по меньшей мере местами резьбу (13) стержень (11), который определяет продольную ось (L), на свободном первом конце которого расположена буровая вершина (12) и на противолежащем втором конце которого расположена головка (15), а также по меньшей мере одну первую режущую кромку (21) и по меньшей мере одну вторую режущую кромку (22), которая лежит в радиально внешней зоне буровой вершины (12),
отличающийся тем, что первая режущая кромка (21) расположена исключительно в радиально внутренней зоне буровой вершины (12), причем определенная первой режущей кромкой (21) конусная боковая поверхность (А1) соответствует с максимальным отклонением в +/-10% определенной второй режущей кромкой (22) конусной боковой поверхности (А2) и причем первый острый угол (α1) первой режущей кромки (21) к продольной оси (L) соответствует с максимальным отклонением в +/-5° второму острому углу (α2) второй режущей кромки (22) к продольной оси (L).

2. Самосверлящийся винт по п.1, отличающийся тем, что первая режущая кромка (21) простирается исходя из ближней к продольной оси (L) аксиальной зоны до первого радиуса (r1), в то время как вторая режущая кромка (22) простирается от внешнего радиуса (rа) буровой вершины (12) к продольной оси (L) до второго радиуса (r2).

3. Самосверлящийся винт по п.2, отличающийся тем, что первый радиус (r1) и второй радиус (r2) одинаковы с максимальным допуском в +/-20%.

4. Самосверлящийся винт по п.2, отличающийся тем, что первый радиус (r1) определен функцией
первый радиус (r1) = внешний радиус (ra)/постоянная х,
причем постоянная х имеет значение от 1,1 до 1,7.

5. Самосверлящийся винт по п.1, отличающийся тем, что режущие кромки (21, 22) имеют высоту (h1, h2) над основанием (23, 24) режущих кромок от 0,05 мм до 0,5 мм.

6. Самосверлящийся винт по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что на свободном конце (14) буровой вершины (12) предусмотрена по меньшей мере одна лежащая поперек к продольной оси (L) третья режущая кромка (25), к которой радиально наружу примыкает первая режущая кромка (21).