Спиральное сверло с переменной площадью сечения Советский патент 1987 года по МПК B23B51/02 

1

Изобретение относится к области мацшн о стро ени я.

Цель изобретения - повышение стойкости и производительности сверла.за счет уменьшения амплитуды колебательных движений режущей части свёрла.

На фиг. представлено спиральное сверло, близкое к оптимальной конфигурации консольной балки; на фиг,2 - сечение А-А на ..

Спиральное сверло содержит шейку I .гщиной 1 , 1/3 5 часть 2 - пере- .

135

ходную между шейкой и направляющей частью 3 и направляющую часть 3 дпи- ной 1 l/6t Длина переходной части 2 равна длине шейки 1, т.е. 1 1 щ.

Расположение шейки 1 сверла совпа дает с минимумом поперечного сечения оптимальной конфигурации консоли, полученной для заданной второй завышенной частоты свободных крутильных колебаний. Утолщенная часть консоли совпадает с переходной частью между шейкой и направляющей и находится на расстоянии 1/3 от утонченной части. Конструкция сверла заканчивается направляющей частью, которая является утонченной в результате образования двух стружечных канавок сверла и короткой режущей частью Части сверла плавно сопряжены,

В оптимальной конфигурации консолной балки диаметры утонченных частей совпадают так же как и диаметры утолщенных частей,

В предлагаемой конструкции спиралного сверла диаметр шейки определяется из условия, что момент инерции шейки совпадает с моментом инерции направляющей части. Таким образом, сначала определяется момент инерции направляющей части, сечение которой представлено на .

.Диаметр щейки составляет 0,82 диа- 45 частоты свободных крутильных колебаний, длина направляющей части сверла 1, должна быть равна половине

метра направляющей части (д. 0,82D), Также принято, что диаметры нацрав- ляющей и хвостовой частей спирального сверла одинаковы.

Таким образом, конструкция предлагаемого сверла является рациональной,, легко изготавливаемой и близкой, к оптимальной конфигурации консольной балки, полученной для второй заданной частоты и формы крутильных колебаний. Основным критерием совмещения конфигураций сверла и консоли является определенное расположение экспериментальных поперечных сечений,

н

переходной части 1, т.е,

1 г 1 , так как переходная часть

Z ГТ

50

посередине содержит максимальное поперечное сечение, отдаленное на расстояние 1/3 от режущей части сверла.

Поперечные сечения шейки и направ- gc ляющей части должны характеризоваться одинаковыми моментами инерции и соответствовать минимальным сечениям консоли оптимальной конфигурации. Также должны быть равными моменты

571512

которые чередуются через каждые 1/3 расстояния по длине конструкции. Мее-, то закрепления сверла необязательно

,, должно совпадать с местом закрепле- Ь„

ния консольной балки, так как сверло

крепится в хвостовой части жесткость которой повышает жесткость щейки и практически не влияет на поведение

(Q сверла в процессе сверления.

Режущая часть сверла снимает определенный слой металла, в результате чего сверло углубляется в металл, В процессе сверления из-за сил, дей15 ствующих на поверхности сверла в

зависимости от обрабатываемого материала, режимов резания, типа образовавшейся стружки и т.д., сверло возбуждается в широком частотном спектре

2Q колебаний. Так как конфигурация сверла близка к оптимальной конфигурации консоли, полученной для заданной второй частоты и формы крутильных колебаний, оно начинает колебательное

25 движение преимущественно по второй форме и частоте крутильных колебаний. Вторая форма колебаний характеризуется поворотом сечения сверла вокруг его оси на угол в , который

30 в режущей части значительно меньше угла поворота 8., (фиг, I), характерного для основной формы крутильных колебаний обычных спиральных сверл, В результате резкого уменьшения амплитуд крутилы-шгх колебаний режущей части сверла его стойкость резко увеличивается в

Выбор длины направляющей части и диаметров производится следующим

40 образом.

Ввиду того, что конфигурация спирального сверла должна соответствовать оптимальной конфигурации консог

35

ли, полученной для заданной второй

н

переходной части 1, т.е,

1 г 1 , так как переходная часть

Z ГТ

0

посередине содержит максимальное поперечное сечение, отдаленное на расстояние 1/3 от режущей части сверла.

Поперечные сечения шейки и направ- c ляющей части должны характеризоваться одинаковыми моментами инерции и соответствовать минимальным сечениям консоли оптимальной конфигурации. Также должны быть равными моменты

HHepLUiH поперечных сеченнй хвостовой и переходной частей, а их расположение должно соответствовать максимальным сечениям консоли оптимальной конфигурации. В связи с тем, что сечение направляющей части сложное, рас- ч:еты по определению AHab;etpoB предлагаемого сверла проведены на ЭВМ с применением метода конечных элементов и использованием программы.

В результате расчетов для кон- струкн,ии сверла D . 10 мм, w 27° получен момент инерции направляющей части I 434,42 мм . Задав такой же момент инерции для шейки сверла, определен ее диаметр по формуле

-1

ш

0,82 D.

Применение предлагаемой конструкции спирального сверла позволяет увеличить скорость резания и, соответственно, производительность. При увеличении скорости резания колебательные движения предлагаемого сверла происходят по второй форме и второй частоте и, когда режущая часть сверла достигает первой резонансной

частоты, совпадающей с основной частотой крутильных колебаний, амплитуд

сверла не увеличиваются, а остаются прежними и совпадают с амплитудами колебаний по заданной второй форме. В результате этого при определенных скоростях резания из-за отсутствия первого резонэлса сверло не подвергается износу до появления определенного шума, харшстерного дпя обычных конструкций сверл, работающих в условиях первого резонанса и подвер

)0

15

20

25

то

35

4.0

514

гающихся сильному износу. Дпя сверл предлагаемой конструкции скорость резания можно увеличить вплоть до скорости, совпадающей со второй собственной частотой крутильньпх: колебаний. Это дает возможность создавать перспективные конструкции сверл с пластинками твердого сплава, а так- же применять алмаз, эльбор is др.

I

Ввиду того, что предлагаемое спиральное сверло в процессе резания совершает колебательное движение по заданной второй форме и второй частоте, что значительно превышает основную собственную частоту сверла, можно считать, что такие высокие часто- , ты крутильных колебаний положительно действуют на процессы резания (подоб- ;но процессу вибросверления), уменьшая при этом силу резания и способствуя увеличению скорости резания.

Формула изобретения

Спиральное сверло с переменной площадью сечения, содержащее хвостовик, направляюшую и переходную части, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и стойкости, на сверле.между хвостовиком и переходной частью выполнена шейка, причем d. 0,82 D, где d, - диаметр шейки сверла; D - диаметр направляющей части сверла, а длина шейки равна длине хвостовика и переходной части, при этом длина направляющей части в два раза меньше длины шейки, а диаметр хвостовика направляющей переходной частей равны.

Фиг. г

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при сверлении отверстий. Целью изобретения является повышение стойкости и производительности сверла за счет уменьшения амплитуды колебательных движений режущей части. Спиральное сверло содержит шейку 1 длиной 1 1/3, часть 2 - переходную между шейкой и направляющей частью 3 и направляющую часть 3 длиной 1ц 1/6. Дпина переходной части равна длине шейки, а диаметр шейки составляет 0,82 диаметра направляющей части. Конструкция сверла является близкой к оптимальной конфигурации консольной балки. В процессе сверления сверло возбуждается в широком частотном спектре колебаний, но конфигурация сверла позволяет резко уменьшить амплитуду крутильных колебаний режущей части, что дает возможность увеличить его стойкость и производительность. 2 ил. С (Л оо СП | ел