Сверло с каналом для смазочно-охлаждающего средства

 

Изобретение относится к режущим инструментам для сверлильных станков и может найти применение в различных отраслях станкостроения. В сверле выполнен, по меньшей мере, один центральный проточный канал для подвода смазочно-охлаждающего средства. Сверло имеет, по меньшей мере, одну стружечную канавку, проходящую по спирали вокруг оси сверла, и хвостовик. В то время как в обычных сверлах указанного типа проточные каналы выводятся своими выходными отверстиями на задние поверхности главных режущих кромок, в данном сверле этого нет. Подвод смазочно-охлаждающего средства в месте непосредственно рабочего воздействия производится через боковые выходные отверстия, которые соединены соединительными каналами с, по меньшей мере, одним проточным каналом. В результате повышается стойкость сверла, изготовленные отверстия отличаются хорошим качеством, уменьшается расход смазочно-охлаждающего средства. 20 з.п.ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к сверлу с, по меньшей мере, одним каналом для жидкотекучего средства с целью охлаждения и/или смазки в процессе резания. В обычных сверлильных инструментах, в т.ч. сверлах указанного рода, подвод смазочно-охлаждающего средства производится через, по меньшей мере, один находящийся в сверле проточный канал, который выходит наружу через выходное отверстие в задней поверхности главной режущей кромки. Охлаждающий канал проходит сквозь сверло и подпитывается через входное отверстие в торце хвостовика сверла смазочно-охлаждающей жидкостью или в общем случае жидкотекучим средством, пригодным для охлаждения и/или смазки в процессе резания, например жидкостью, газом или смесью этих веществ. Недостатком известных сверл является то, что выходящая на задних поверхностях главной режущей кромки жидкость или газ должен попасть в места непосредственно рабочего воздействия, а именно - на главные режущие кромки, вспомогательные режущие кромки, а также на передние поверхности и спинку зуба. Прежде всего на главных и вспомогательных режущих кромках вследствие совершаемой работы по резанию и деформированию возникает большое трение, а поэтому и высокая температура. Для того чтобы в этих местах непосредственно рабочего воздействия имелось достаточно смазочно-охлаждающего средства, необходимо применять соответственно большое количество этого средства при высоких давлениях. Большое количество подаваемых средств приводит и к высоким затратам на их отвод.

В связи с этим задача данного изобретения заключается в том, чтобы предложить сверло, в котором устранены недостатки известных сверл и которое усовершенствовано особенно с точки зрения обеспечения минимального расхода смазочно-охлаждающего средства.

Эта задача решается сверлильным инструментом с признаками, указанными в пункте 1 формулы изобретения. Достигнутые поразительные результаты заключаются в том, что при подводе смазочно-охлаждающего средства через выходные отверстия на боковые или периферийные поверхности рабочей части сверла его стойкость повышается, изготовленные отверстия отличаются хорошим качеством, а расход смазочно-охлаждающего средства уменьшается. Подвод смазочно-охлаждающего средства целесообразно производить через, по меньшей мере, одно выходное отверстие, расположенное на участке, проходящем от вершины сверла в направлении к хвостовику на длине, равной удвоенному диаметру сверла или его рабочей части. На этом участке обеспечивается еще достаточное питание мест непосредственно рабочего воздействия. Однако целесообразно располагать выходное отверстие возможно ближе к месту непосредственно рабочего воздействия. В зависимости от конкретных условий, в частности от обрабатываемого материала и необходимой мощности сверления, можно путем соответствующего расположения выходных отверстий целенаправленно питать смазочно-охлаждающим средством особенно нагруженные места непосредственно рабочего воздействия. Целесообразно предусмотреть одно или несколько выходных отверстий в стружечной канавке. Стружечная канавка и ее основание является той зоной, от которой существенно зависит отсутствие помех процессу резания. Участок стружечной канавки главной режущей кромки в сторону хвостовика служит прежде всего для того, чтобы отводить стружку из заготовки и выводить ее в направлении спинки передней поверхности. Поэтому передняя поверхность является весьма сильно нагруженной зоной. В связи с этим в предпочтительной форме выполнения в передней поверхности выполнено одно или несколько выходных отверстий. В отличие от обычного расположения выходных отверстий на задней поверхности режущих кромок смазочно-охлаждающее средство подводится прямо к месту непосредственно рабочего воздействия. Согласно другой целесообразной форме выполнения выходные отверстия располагаются близко к зоне непосредственно рабочего воздействия на передней поверхности, которая играет решающую роль в стружкообразовании. Это тот участок, который практически граничит непосредственно с главными режущими кромками. В зависимости от конкретного случая целесообразно также предусмотреть, чтобы выходные отверстия располагались вблизи вспомогательных режущих кромок, особенно на участке передней поверхности, непосредственно граничащем со вспомогательными режущими кромками. Следовательно, выходные отверстия в этом случае находятся на участке сверла, расположенном сравнительно близко к режущему уголку. При этом смазочно-охлаждающее средство может проявить свое воздействие как на главной режущей кромке, так и на участке вспомогательной режущей кромки, расположенном вблизи режущего уголка.

Варьируя расположение выходных отверстий, можно приспосабливаться к различным условиям резания. Например, согласно другому целесообразному выполнению сверла выходные отверстия находятся на спинке стружечной канавки. Этот участок оказывает особенно большое влияние на формирование стружки. От радиуса кривизны этого участка в значительной мере зависит форма или радиус кривизны витка стружки. Он особенно нагружается при обработке весьма трудно деформируемых прочных материалов.

В других сверлах согласно изобретению в соответствии с целесообразной формой выполнения, по меньшей мере, одно выходное отверстие находится на вспомогательной задней поверхности или ленточке сверла. Целесообразно также предусмотреть, по меньшей мере, одно выходное отверстие на спинке зуба, которая примыкает к ленточке. Указанные места расположения выходных отверстий можно, разумеется, комбинировать, благодаря чему сверло согласно изобретению может быть приспособлено к самым различным условиям обработки и к разным материалам заготовки. Если при применении обычных сверл смазка с пониженным расходом смазочного средства приводит к заметному ухудшению результатов и особенно к уменьшению стойкости инструмента, сверла согласно изобретению несмотря на снижение расхода смазочно-охлаждающего средства достигают такой же стойкости, как и обычные сверла, для которых однако в процессе резания приходится применять гораздо больший расход смазочно-охлаждающих средств.

Подвод смазочно-охлаждающего средства внутрь сверла можно осуществить в принципе двумя способами. Согласно одному способу внутри сверла предусматривается центральный канал, проходящий соосно продольной оси сверла. В предпочтительной форме выполнения этот канал соединен с воронкообразным впускным отверстием, находящимся в торце сверла со стороны хвостовика и сужающимся в направлении к вершине сверла. Благодаря такой конструкции можно улучшить условия протекания смазочно-охлаждающего средства внутри сверла или сверлильного устройства. Второй способ подвода состоит в том, что в каждой стружечной канавке предусматривается спиральный проточный канал. Такой канал проходит, по меньшей мере, на участке рабочей части сверла в соответствии с ходом стружечной канавки, т.е. по спирали, и с тем же направлением винтовой линии, как у стружечной канавки. При изготовлении таких цельно-твердосплавных сверл спиральные проточные каналы образуют при помощи разных технологических приемов. В изготовленных таким образом сверлах проточные каналы выходят на задние поверхности главных режущих кромок. Однако эти каналы или их выходные отверстия заглушаются затем, например, путем запайки. Соединение выходного отверстия и проточного канала осуществляется соединительным каналом. Целесообразно изготовить этот соединительный канал в виде отверстия. Сделанные сбоку отверстия образуют вышеуказанные соединения, через которые можно подводить смазочно-охлаждающее средство к тем или иным местам непосредственно рабочего воздействия. Таким образом можно превратить обычное сверло в патентуемое при небольших дополнительных затратах на изготовление.

Если в одном месте непосредственно рабочего воздействия, например на передней поверхности главной режущей кромки сверла, имеется несколько выходных отверстий, то целесообразно расположить их в ряд, проходящий вдоль продольной оси сверла или в направлении стружечной канавки. Для таких случаев, а также в общем случае при наличии нескольких находящихся в рабочей части выходных отверстий, является целесообразным, чтобы диаметр выходных отверстий и соединительных каналов уменьшался по мере увеличения расстояния от вершины сверла. Таким простым способом можно управлять потоком смазочно-охлаждающего средства. Чем меньше диаметр выходных отверстий, тем меньше соответствующий спад давления в проточном канале и тем меньше выходящее количество смазочно-охлаждающего средства. Следовательно, если диаметр более удаленных от вершины выходных отверстий уменьшить, а диаметр близких к вершине отверстий увеличить, то в близкие к вершине главные места непосредственно рабочего воздействия можно подвести большее количество смазочно-охлаждающего средства, а в более удаленные от вершины менее нагруженные места соответственно меньшее количество. Такое управление количеством смазочно-охлаждающего средства можно предусмотреть в частности простым образом тогда, когда, как предлагается согласно изобретению, внутри сверла имеется один или несколько проточных каналов, соединенных посредством дополнительно внесенных соединительных каналов с соответствующими местами непосредственно рабочего воздействия. В зависимости от желательного расхода можно варьировать диаметр соединительных каналов и связанных с ними выходных отверстий. Преимуществом сверла согласно данному изобретению является то, что каждый раз нужно изготовлять только один типоразмер примерно постоянной основной формы. Затем можно в зависимости от конкретного случая применения вводить нужные выходные отверстия в виде отверстий свободно выбираемого диаметра. При этом изготовленный в виде такого отверстия соединительный канал или его центральная ось образует с продольной осью сверла угол порядка 75-90^o. Иными словами, соединительный канал проходит или перпендикулярно к продольной оси сверла или отклоняется от перпендикуляра к ней на 15^o. Следовательно, соединительный канал наклонен относительно вершины сверла или его хвостовика под углом 15^o. При таком расположении соединительного канала обеспечивается то, что краевые участки выходных отверстий обладают еще достаточной устойчивостью. Кроме того, выяснилось, что при указанном наклоне соединительных каналов уменьшается вероятность неполадок из-за засорения выходных отверстий и застревания стружки.

Ниже изобретение объясняется подробнее на примере, иллюстрируемом чертежами. В частности, показаны: на фиг. 1 - вид сбоку на участок вершины сверла согласно изобретению с выходными отверстиями на передней поверхности, фиг. 2 - схематический поперечный разрез по линии II-II из фиг.1, фиг. 3 - форма исполнения с выходными отверстиями в спинке стружечной канавки, фиг. 4 - схематическое поперечное сечение по линии IV-IV из фиг. 3, фиг. 5 - форма исполнения с выходным отверстием, которое находится на участке передней поверхности, непосредственно примыкающим к вспомогательной поверхности, фиг. 6 - схематическое поперечное сечение по линии VI-VI из фиг. 5, фиг. 7 - форма исполнения с выходными отверстиями на ленточке сверла, фиг. 8 - схематическое поперечное сечение по линии VIII-VIII из фиг. 7, фиг. 9 - форма исполнения с выходными отверстиями различного диаметра,
фиг. 10 - схематическое поперечное сечение по линии X-X из фиг. 9,
фиг. 11 - форма исполнения с выходным отверстием в спинке зуба,
фиг. 12 - форма исполнения, при которой в спинке стружечной канавки находятся два выходных отверстия на передней поверхности и одно выходное отверстие в спинке стружечной канавки,
фиг. 13 - вид сбоку на патентуемое сверло с центрально расположенным проточным каналом,
фиг. 14 - сверло с двумя спиральными проточными каналами.

Изображенное на чертежах сверло, как видно в частности из фиг. 13 и 14, имеет обычные признаки спирального сверла, а именно - рабочую часть 1, хвостовик 2, две проходящие по спирали вокруг продольной оси 3 сверла стружечные канавки 4 и две главные режущие кромки 4 с примыкающими к ним задними поверхностями 6, 6a. Каждая стружечная канавка 4 образована вспомогательной режущей кромкой 7 с соответствующей задней поверхностью или ленточкой 8.

В изображенном на фиг.1 сверле имеются два выходных отверстия 9 на передней поверхности 10. Выходные отверстия располагаются вдоль линии, которая проходит примерно параллельно ходу стружечной канавки. Выходные отверстия в форме исполнения согласно фиг. 1, как и те, которые находятся в сверлах, изображенных на других фигурах, соединены соединительным каналом 13 с соответствующими выходными отверстиями (фиг. 13). Соединительные каналы 13 представляют собой отверстия, выходящие на передней поверхности. Выходные отверстия в самом общем случае располагаются на участке, который проходит от вершины 14 сверла в направлении к хвостовику 2 и длина 15 которого (фиг. 14) равна удвоенному диаметру рабочей части 1. Особенно в случае применения нескольких выходных отверстий, относящихся к одному месту непосредственно рабочего воздействия, например к передней поверхности, все выходные отверстия находятся в пределах указанного участка. Благодаря этому жидкость или газ, выполняющие роль смазочно-охлаждающего средства, подводятся вблизи места непосредственно рабочего воздействия, т.е. в участок вершины сверла, примыкающий к главным режущим кромкам.

Другое расположение выходных отверстий 9 показано на фиг. 5. Здесь выходные отверстия находятся на участке передней поверхности 10, непосредственно примыкающем к вспомогательным режущим кромкам 7. Другой вариант изображен на фиг 7. Здесь выходные отверстия 9 находятся прямо во вспомогательной задней поверхности, т.е. в ленточке 8.

Пример исполнения, при котором несколько выходных отверстий находятся в спинках 17 стружечных канавок, изображен на фиг. 3 и 4. Здесь выходные отверстия 9, как и в примере исполнения согласно фиг. 5, располагаются в ряд или вдоль линии, которая проходит примерно параллельно ходу стружечной канавки. Выходные отверстия в примере исполнения согласно фиг. 7 и 8 расположены тоже в ряд или вдоль одной линии, причем направление этого ряда или форма этой линии являются такими же, как у ленточки 8.

В форме исполнения согласно фиг. 9 и 10 в передней поверхности 10 имеются три выходных отверстия 9а, 9б, 9с, которые расположены вдоль кривой линии, примерно совпадающей с ходом стружечной канавки. Путем применения различных диаметров выходных отверстий 9а, 9б, 9с можно вдобавок управлять расходом протекающего смазочно-охлаждающего средства. Как правило, выходное отверстие 9а, для которого местом непосредственно рабочего воздействия является главная режущая кромка или участок режущего уголка 16, имеет наибольший диаметр. Благодаря этому указанные участки, требующие повышенного расхода смазочно-охлаждающего средства, получают достаточное количество этого материала. Выходные отверстия 9б и 9с, отстоящие дальше от вершины 14 сверла, имеют меньший диаметр, вследствие чего соответственно уменьшается подводимое количество смазочно-охлаждающего средства. Таким образом можно не только целенаправленно подводить смазочно-охлаждающее средство к соответствующим местам непосредственно рабочего воздействия, но и управлять количеством этого подводимого средства, учитывая например тот факт, что на удаленных от вершины сверла участках стружечная канавка нуждается лишь в небольших количествах смазочно-охлаждающего средства для того, чтобы сделать возможным надлежащий отвод стружки.

Другая возможность расположения выходного отверстия 9 или выхода смазочно-охлаждающего средства в сверле показана на фиг. 11. Здесь выходное отверстие 9 находится на спинке 11 зуба, причем примерно в средней зоне и на участке, граничащем с задней поверхностью 6. При помощи такого сверла можно целенаправленно выводить смазочно-охлаждающее средство в зазор, возникающий при сверлении между поверхностью спинки зуба и стенкой изготовляемого отверстия.

На фиг. 12 изображено сверло, в котором обеспечена возможность взаимно комбинировать расположения выходных отверстий 9 согласно предыдущим примерам исполнения. Первое выходное отверстие 9f находится на участке передней поверхности 10, непосредственно граничащем со вспомогательной режущей кромкой 7 и главной режущей кромкой 5, т.е. на участке режущего уголка 16 сверла. Второе выходное отверстие 9g находится на большем расстоянии от вершины 14 сверла и примерно посередине передней поверхности 10. Третье выходное отверстие 9h находится на спинке 17 стружечной канавки. Оба выходных отверстия 9g и 9h имеют меньший диаметр, чем выходное отверстие 9f. В таком сверле сильно нагруженный участок режущего уголка можно целенаправленно питать увеличенным количеством смазочно-охлаждающего средства. Примыкающий к нему и заметным образом влияющий на отвод стружки в направлении к спинке стружечной канавки участок передней поверхности 10 можно питать через выходное отверстие 9g уменьшенным количеством смазочно-охлаждающего средства. Участок стружечной канавки, примыкающий в направлении потока стружки к только что названному участку, а именно спинку 17 канавки, можно намеренно питать количеством смазочно-охлаждающего средства, дозируемым путем подбора надлежащего диаметра выходного отверстия 9h. Выходные отверстия 9f, 9g и 9h располагаются на линии, проходящей примерно в направлении отвода стружки.

На фиг. 13 и 14 показано, каким образом можно подводить смазочно-охлаждающее средство к выходным отверстиям 9 или соединительным каналам 13. Это можно делать при помощи центрального проточного канала 18 или спиральных проточных каналов, число которых соответствует числу стружечных канавок. Центральный проточный канал сверла согласно фиг. 13 проходит через все сверло и заканчивается на некотором расстоянии от вершины 14 сверла. Со стороны хвостовика он выходит в воронкообразное впускное отверстие 20, которое сужается в направлении вершины 14 сверла. Проточный канал 18, как уже указывалось, соединяется соединительным каналом 13 с выходными отверстиями 9. В сверле согласно фиг. 14 имеются два проточных канала 19, которые проходят через сверло, имея форму спирали, соответствующую ходу стружечной канавки. Проточные каналы 19 выходят каждый раз своим (не показанным) отверстием в торец 23 хвостовика. Как обусловлено способом изготовления, проточные каналы 19 выходят своими отверстиями 9d и 9e в задние поверхности 6. Однако эти выходные отверстия заглушены и поэтому не участвуют в работе. Следовательно, подведенное посредством проточных каналов 9 смазочно-охлаждающее средство подводится в место непосредственно рабочего воздействия сверла во время процесса резания не через задние поверхности, а по (не показанным) соединительным каналам и соответствующим выходным отверстиям, как изображено на фиг. 10.

Соединительные каналы 13 направлены относительно продольной оси 3 сверла таким образом, что образуют с ней угол 22, равный 75-90^o. Изображенные в качестве примера на фиг. 13 выходные каналы 13 наклонены относительно вершины 14 сверла, причем их средняя продольная ось 21 образует с продольной осью 3 сверла угол 22, равный 75-90^o.

Список условных обозначений
1 рабочая часть
2 хвостовик
3 продольная ось сверла
4 стружечная канавка
5 главная режущая кромка
6 задняя поверхность
7 вспомогательная режущая кромка
8 ленточка
9 выходное отверстие
10 передняя поверхность
11 спинка зуба
13 соединительный канал
14 вершина сверла
15 длина
16 режущий уголок
17 спинка режущей канавки
18 проточный канал для смазочно-охлаждающего средства
19 проточный канал для смазочно-охлаждающего средства
20 впускное отверстие
21 средняя продольная ось
22 угол
23 торецш

Формула изобретения

1. Сверло с рабочей частью (1), имеющей, по меньшей мере, одну стружечную канавку (4), проходящую по спирали вокруг продольной оси (3) сверла, хвостовик (2) и, по меньшей мере, один проточный канал (18, 19), проходящий внутри сверла в направлении его продольной оси и предназначенный для подвода смазочно-охлаждающего средства, отличающееся тем, что на боковой или периферийной поверхности рабочей части (1) на участке, близком к вершине (14) сверла, имеется, по меньшей мере, одно выходное отверстие (9), связанное протоком с каналом (18, 19), причем задние поверхности (6) главных режущих кромок свободны от таких выходных отверстий.

2. Сверло по п.1, отличающееся тем, что выходные отверстия (9) находятся на участке, который проходит от вершины (14) сверла в направлении к хвостовику на расстояние, соответствующее удвоенному диаметру рабочей части.

3. Сверло по п.1 или 2, отличающееся тем, что в стружечной канавке (4) имеется одно или несколько выходных отверстий.

4. Сверло по п. 3, отличающееся тем, что на передней поверхности (10) главных режущих кромок (5) имеется одно или несколько выходных отверстий (9).

5. Сверло по п.4, отличающееся тем, что выходные отверстия (9) находятся в граничащем с главными режущими кромками (5) месте непосредственного рабочего воздействия передней поверхности (10) на стружкообразование.

6. Сверло по любому из пп.3 - 5, отличающееся тем, что выходные отверстия (9) находятся на участке передней поверхности (10), непосредственно граничащем со вспомогательной режущей кромкой (7).

7. Сверло по п.3, отличающееся тем, что на спинке (17) стружечной канавки имеется одно или несколько выходных отверстий (9).

8. Сверло по п.3, отличающееся тем, что на вспомогательной задней поверхности или в ленточке (8) имеется одно или несколько выходных отверстий (9).

9. Сверло по п.3, отличающееся тем, что на спинке (11) зуба имеется одно или несколько выходных отверстий (9).

10. Сверло по любому из пп. 1 - 9, отличающееся тем, что оно имеет центральный проточный канал (18), соосный с продольной осью (3) сверла.

11. Сверло по п.10, отличающееся тем, что на торце (23) хвостовика (2) имеется воронкообразное впускное отверстие (20), сужающееся в направлении к вершине (14) сверла и соединенное протоком с проточным каналом (18).

12. Сверло по любому из пп.1 - 8, отличающееся тем, что каждая стружечная канавка (4) обслуживается проточным каналом (19), который, по меньшей мере, на участке рабочей части (1) проходит по спирали в соответствии с ходом стружечной канавки.

13. Сверло по любому из пп.1 - 11, отличающееся тем, что выходное отверстие (9) соединено соединительным каналом (13) с проточным каналом (18, 19).

14. Сверло по п. 13, отличающееся тем, что соединительный канал (13) представляет собой отверстие.

15. Сверло по любому из пп.12 - 14, отличающееся тем, что спиральный проточный канал (19) своим выходным отверстием (9d, 9е) выходит в заднюю поверхность (6) главной режущей кромки (5), причем выходное отверстие заглушено.

16. Сверло по любому из пп.1 - 15, отличающееся тем, что несколько выходных отверстий (9) расположены в ряд, проходящий в направлении продольной оси (3) сверла или вдоль стружечной канавки.

17. Сверло по любому из пп.1 - 16, отличающееся тем, что оно имеет несколько выходных отверстий, находящихся в стружечной канавке (4), ленточке (8) или спинке (11) зуба, причем диаметр выходных отверстий (9) и соответствующего соединительного канала (13) уменьшается по мере удаления от вершины (14) сверла.

18. Сверло по любому из пп.1 - 17, отличающееся тем, что диаметр проточного канала (18, 19) больше диаметра соединительного канала (13).

19. Сверло по любому из пп.1 - 18, отличающееся тем, что сверло является цельно-твердосплавным.

20. Сверло по любому из пп.13 - 19, отличающееся тем, что соединительный канал (13) или его средняя продольная ось (21) образует с продольной осью (3) сверла угол (22), равный 75 - 90^o.

Приоритет по пунктам:
14.07.95 по пп.1 - 4, 9, 12 - 16;
08.08.95 по п.5;
21.02.96 по пп.6 - 8, 10 и 11;
13.07.96 по пп.19 и 20.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14