Способ сверления отверстий и режущий инструмент для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК B23B51/00 B23B35/00 

А-А

ел

Использование: в металлообработке и может быть использовано в инструментальной промышленности при проектировании и изготовлении металлорежущих инструментов - сверл, разверток, зенкеров, фрез. Сущность изобретения: режущий элемент содержит винтовые поверхности, выполненные в виде направляющейленточки 1 и спинки 2 с первым переходным участком 3 между ними, а также стружечную канавку 4, состоящую из переднего 5 и вспомогательного 6 участков со вторым переходным участком 7 между последним и спинкой 2. Профиль упомянутых винтовых поверхностей в поперечном сечении представляет собой кривые относительно сердцевины 8. На рабочем торце корпуса инструмента выполнен режущий самозатачивающийся клин, задние углы которого получены двух- ялоскостной заточкой и составляет 15-17° и 30-32°. 2 с.п. и 4 з.п. ф-лы, 7 ил, 2 табл.

Фиг. 2

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано в инструментальной промышленности при проектировании и изготовлении металлорежущих инструментов - сверл, разверток, зенкеров и фрез.

Целью изобретения является повышение производительности при увеличении износостойкости инструмента путем поэтапной оптимизации процесса и оптимизации конструктивных параметров инструмента.

На фиг. 1 изображен общий вид режущего инструмента; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3, 4, 5 и 6 - сечение Б-Б на фиг. ,1 соответственно для инструментов, предназначенных для сверления на глубины 5, 10, 15 их диаметров и для сверления легких сплавов; на фиг.. 7 - сечение В-В на фиг. 1.

Режущий инструмент для сверления отверстий, преимущественно спиральное цилиндрическое сверло, содержит винтовые поверхности его таких элементов, как направляющая ленточка 1 и спинка 2 с первым переходным участком 3 между ними, а также стружечная канавка 4, состоящая из переднего 5 и вспомогательного 6 участков, со вторым переходным участком 7 между последним и спинкой 2, профиль которых в поперечном сечении представляет собой кривые, очерчивающие каждый элемент относительно сердцевины 8, замкнутой в окружность, вписанную касательно между дугами стружечных канавок 4 и с центром О на продольной оси сверла в сечении, снаб- женном на рабочем торце 9 режущим самозатачивающимся клином 10 с задними углами а и аг двухплоскрсной заточки и углом/3 подточки фаски вдоль главных режущих кромок 11 по передней поверхности направляющей ленточки 1.

Кривые профиля поперечного сечения инструмента выполнены в виде сопряженных дуг окружностей, при этом дуга АБ направляющей ленточки 1, выполнены радиусом RI цилиндра сверла, а дуга ВГ спинка 2, выполненная меньшим радиусом RZ, с центрами 0 на оси сверла, имеют точки сопряжения с дугой БВ первого переходного участка 3 радиуса Ra в точках Б и В, соответственно, ее пересечения с дугой ленточки 1 и на линии OOi соединяющей .ее центр Оч с центром О спинки 2, а дуга стружечной канавки 4 выполненная радиусом R4 касательно к окружности сердцевины 8 диаметром D вточке Е, лежащей на линии ООз, соединяющий их центры О и Оз, имеет точки сопряжения своим передним участком 6 с ленточкой 1 на пересечении их дуг в точке

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Ai и вспомогательным участком 7 со вторым переходным участком 5 радиусом RS в точке D на прямой 020з, соединяющей их центры Оа и Оз, при сопряжении последнего., т.е. ГД с дугой спинки 2 в точке Г, лежащей на прямой ОГ, соединяющей ее центр 02 с центром сверла О. При этом радиусы всех дуг окружностей, очерчивающих профиль в поперечном сечении, и координаты их центров связаны между собой по закону подобия, определяющиеся по следующим зависимостям:

Xi 0; Yi 0; Ri 0,5d;

Х2 0; Y2 0; R2 - 0,47

Хз 0,22тзЧ Ya -0,59m32d;

R3 0,16m33d;

X4 0,48m41d; Y4 0,36m42d:

R4 0.5m43d;

X5 0,33ms1d; Y5 -6,2m52d: R5 0,08m53d;

где d - наружный диаметр инструмента;

X, Y, R - прямоугольные координаты центров и радиусы дуг окружностей, очерчивающих профиль инструмента в торцовом сечении;

m - коэффициенты, назначаемые в зависимости от конкретных

(mr) условий обработки (режущий и обрабатываемый материалы, глубина сверления - при сверлении, параметры, характеризующие точность и качество обрабатываемых поверхностей и т./.)- (см.табл.1);

1 1- для дуги ленточки;

i 2 - для дуги спинки;

i 3 - для дуги, сопрягающей ленточку и спинку;

i 4 - для дуги, очерчивающей стружечную канавку;

i 5 - для дуги, сопрягающей спинку и стружечную канавку;

j 1,2,3 - типы сверл.

При этом выпуклость и вогнутость участков дуг окружностей приняты по отношению к началу прямоугольных координат, совпадающему с проекцией оси инструмента на поперечную плоскость.

Так как все параметры предлагаемого инструмента связаны между собой по закону подобия, то в зависимости от конкретных условий обработки, а именно, режущий и

обрабатываемый материалы, глубина сверления, точность и качество обработки и т.д., назначив коэффициенты т, получают различные исполнения (см.фиг.3,4,5 и 6) профиля инструмента, приводятся в табл.2 для различных исполнений профиля в зависимости от глубины сверления и обрабатываемого материала.

Для получения острой режущей кромки и четкого перехода от ленточки к спинке инструмента на профиле имеются только две точки излома А и Б. Причем излом профиля направлен наружу, что существенно повышает прочность инструмента.

Сверление осуществляют путем ведения процесса поэтапно. Сначала подрезают режущим клином 10 инструмента, затем отгибают отделяемый материал и транспортируют последний в виде стружки по стружечной канавке 4 навстречу перемещению инструмента с подводом и отводом смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ).

Для поэтапной оптимизации процесса, этапы последнего ведут с разделением на последовательно связанные поэтапы, а именно, при подрезании внедрение режущего клина 10 в обрабатываемый материал ведут с увеличением угла на этапе отгиба за счет двухплоскостной заточки задних углов он и (Xi. соответственно, на величину 15-17° и 30-32°, а при транспортировке перемещу- ющуюся стружку постепенно деформируют посредством уплотнения за счет воздействия на нее в основном вторым переходным участком 7 с приданием стружке формы, снижающей трение при ее движении вдль инструмента по стружечной канавке 4 и уве- личивающий проходное сечение между стенками отверстия, стуржкой и канавкой под СОЖ. Это обеспечивает гарантированные условия для подвода жидкости в зону врезания клина 10,

При этом в зависимости от свойств обрабатываемого материала и глубины сверления параметры режущего инструмента и режимы сверления взаимосвязывают и строго регламентируют. Это достигается за счет предварительного расчета по специальной программе на ЭВМ, когда в программу вводятся все даные и получают сведения о параметрах инструмента, что и отражено в вышеприведенных табличных данных.

На основе экспериментальных данных инструмент с предлагаемым профилем обеспечивает устойчивое удаление стружки из обрабатываемого отверстия при соотношении глубины обрабатываемого отверстия к номинальному диаметру инструмента более трех. Это объясняется тем, что объем стружечных канавок заявляемого инструмента увеличивается по отношению к соответствующему объему прототипа. Увеличение толщины сердцевины и усиление сечения спинки сверла обеспечивает увели- 5 чение момента сопротивления против кручения инструмента, Трение стружки, движущейся по стружечным канавкям инструмента с заявляемым профилем значительно меньше, чем у стружки.

0 транспортируемой по стружечной канавке инструмента-прототипа. Это обеспечивает оптимальный сход стружки за счет ее в стружечных канавках, а также до 30% снижает теплонапряженность основных режущих

5 кромок по отношению к инструменту с прежним профилем канавок.

Предлагаемая конструкция обеспечивает следующее: повышение стойкости и производительности инструмента и улучшение

0 условий стружкоотвода за счет повышения прочности и жесткости инструмента путем оптимизации профиля в торцовом сечении. в том числе введением переходного участка от спинки к стружечной канавке: большую

5 технологичность за счет аппроксимации профиля удобными в технологическом отношении кривыми - дугами окружностей, так как такой профиль может быть получен одним инструментом второго порядка, за одну

0 установку на станке, предназначенного для вышлифовки винтовых канавок, предлагаемых инструментов будет иметь такую же топологию с построением параметров по закону подобия, что и изготовляемый инстру5 мент, что создает дополнительные удобства и возможность повысить точность при изготовлении (или правке) инструмента второго порядка, например, при применении круговой интерполяции на оборудовании с ЧПУ;

0 автоматизацию технологической подготовки производства предлагаемого инструмента у условиях АСТПП за счет полной определенности топологии и построения параметров за заводу подобия.

5Формула изобретения

транспортировании постепенно деформируют, воздействуя на нее переходным участком между вспомогательным участком стружечной канавки и спинкой инструмента.

участка с ленточкой на пересечении их дуг и вспомогательного участка с вторым пере- .ходным участком на прямой, соединяющей их центры, причем второй переходный уча- сток сопряжен с дугой спинки в точке, лежащей на прямой, соединяющей ее центр с центром корпуса.

переходного участка 0,08, стружечной канавки 0,5 при сердцевине 0,2 и винтовом параметра 0,8.

переходного участка 0,148, стружечной канавки 0,502, при сердцевине 6,137 и винтовом параметре 0,596.

0,472, второго переходного участка 0,12, стружечной канавки 0,56 при сердцевине 0,156 и винтовом параметре 0,6.

Значение коэффициентов m для раз личных конструкций сверл в зависимости от исполнения профиля в торцовом сечений и конкретных

условий

Примечание. D 2R- диаметр окружности сердцевины; f - ширина направляющей ленточки; со- угол наклона винтовой линии; R2 - радиус спинки.

Таблица 2

Фиг. 1

дн/.4