Кольцевое сверло
Кольцевое сверло содержит трубчатую корпусную часть и множество режущих пластин, расположенных на рабочем конце корпусной части на предварительно заданных интервалах в окружном направлении, причем по меньшей мере одна из режущих пластин, служащая в качестве внутренней режущей пластины, имеет конфигурацию, предназначенную для обработки резанием участка внутренней периферической стороны, а остальные режущие пластины, служащие в качестве внешних режущих пластин, имеют конфигурацию, предназначенную для обработки резанием участка наружной периферической стороны. При этом толщина корпусной части в радиальном направлении выполнена тонкой с сохранением сопротивляемости деформации корпусной части. На рабочем конце корпусной части выполнены сквозные канавки, проходящие насквозь через корпусную часть в радиальном направлении так, что они открываются в направлении стороны рабочего конца кольцевого сверла. При этом режущие пластины закреплены в соответствующих сквозных канавках, причем каждая из режущих пластин имеет размер в окружном направлении, равный размеру в окружном направлении сквозной канавки, и выполнена в виде блока, отдельного от корпусной части. Стружечные канавки, каждая из которых имеет конфигурацию, предназначенную для отвода стружки, выполнены в направлении вращения перед режущими пластинами, причем каждая из них образована частью наружной периферической поверхности корпусной части и имеет скошенную изогнутую поверхность, выполненную так, что наружная периферическая поверхность сближается с внутренней периферической поверхностью корпусной части, когда наружная периферическая поверхность проходит в направлении рабочего конца корпусной части. При этом режущие пластины расположены в соответствующих сквозных канавках так, что внутренний в радиальном направлении конец участка переднего в осевом направлении конца каждой из режущих пластин совпадает или по существу совпадает с участком переднего в осевом направлении конца стружечной канавки в радиальном направлении, а конфигурация, в которой внутренний в радиальном направлении конец участка переднего в осевом направлении конца режущей пластины совпадает или по существу совпадает с участком переднего в осевом направлении конца стружечной канавки, реализована так, что соединительный участок в окружном направлении между участком переднего в осевом направлении конца стружечной канавки и режущей пластиной изогнут или согнут в радиальном направлении так, чтобы соответствовать позиции внутреннего в радиальном направлении конца режущей пластины. Технический результат: повышение эффективности кольцевого сверления. 6 з.п. ф-лы, 12 ил.
Область техники
Настоящее изобретение относится к кольцевому сверлу и, в частности к кольцевому сверлу, предпочтительно используемому для сверления отверстий в композитном материале.
Уровень техники
При сверлении в пластинчатом материале отверстия, имеющего сравнительно большой диаметр, обычно используется кольцевое сверло, ввиду его высокой эффективности сверления и высокого качества кромки отверстия, просверленного с его помощью.
В случае кольцевого сверла, имеющего высокую эффективность сверления, техническая проблема состоит в том, как плавно отводить стружку. Более того, способ решения этой проблемы различается в зависимости от того объекта, в котором будет осуществляться сверление, т.е. в зависимости от того, сверлится отверстие в дереве, бетоне или металле.
Например, при сверлении отверстия в дереве, на периферической стенке корпусной части кольцевого сверла выполняются щели, каждая идущая на предварительно заданную длину от рабочего конца (нижнего конца) кольцевого сверла к его основанию в осевом направлении (направлении сверления отверстия) кольцевого сверла. При такой конструкции стружка плавно отводится наружу через данные щели. При сверлении же отверстия в бетоне стружка представляет собой сравнительно тонкий порошок. Поэтому режущие лезвия кольцевого сверла выполняются таким образом, что они выступают наружу или внутрь от наружной периферической поверхности или внутренней периферической поверхности корпусной части кольцевого сверла. При такой конструкции достаточный зазор образуется между кольцевым сверлом и внутренней периферической поверхностью отверстия. Тем самым стружка плавно отводится наружу. Далее, при сверлении отверстия в металле, участок рабочего конца (участок нижнего конца) корпусной части кольцевого сверла, на котором сформированы режущие лезвия, выполняется толстым, и режущие лезвия формируются на переднем в направлении вращения участке данного толстого участка, и формируются на переднем в направлении вращения участке (другими словами, между толстыми участками в направлении вращения), будучи при этом вогнутыми относительно внутренней периферической стороны. При такой конструкции образуется стружкоотводящая канавка. Тем самым стружка без проблем удаляется через стружкоотводящую канавку к стороне основания. Примерами таких решений известного уровня техники являются патентный документ 1 и патентный документ 2.
Патентный документ 1: опубликованная заявка на патент Японии HEI 4-141309.
Патентный документ 2: опубликованная заявка на патент Японии 2003-231013.
Описание изобретения
Задачи, решаемые изобретением
При сверлении отверстия в композитном материале, особенно в композитном материале, образованном расположенными послойно материалами, где на поверхности находится металлическая пластина, внутри металлической пластины находится деревянный листовой материал, и внутри деревянного листового материала находится грунтовый листовой материал, и т.п., необходимо плавно отводить стружку всех этих материалов.
Задачей на перспективу здесь будет дополнительно улучшить описанную выше высокую эффективность сверления, являющуюся одним из свойств кольцевого сверла.
В целом, эффективным способом решения вышеуказанной задачи является уменьшение толщины корпусной части кольцевого сверла и толщины режущего лезвия в направлении толщины (радиальном направлении), чтобы уменьшить объем резания при сверлении.
Однако в том случае, когда толщина корпусной части уменьшена, сопротивляемость деформации (прочность) корпусной части в отношении крутящего момента, приложенного к корпусной части во время сверления, особенно крутящего момента, приложенного в окрестности режущего лезвия, т.е. на участке рабочего конца корпусной части, ухудшается. Поэтому в этом случае для улучшения сопротивляемости деформации участка рабочего конца корпусной части предпочтительно, чтобы рабочий конец корпусной части был выполнен в кольцевой форме, которая конструктивно является неразрывной на протяжении всей окружности рабочего конца корпусной части. Однако при такой конфигурации стружка не может перемещаться от радиально внутренней стороны корпусной части к радиально наружной стороне корпусной части. Поэтому эффективность отвода стружки кольцевого сверла ухудшается, т.е. имеют место конфликтующие технические проблемы.
Настоящее изобретение было сделано с учетом этих обстоятельств, и задачей настоящего изобретения является создание кольцевого сверла, способного плавно отводить стружку при сверлении отверстия в композитном материале, образованном множеством расположенных послойно материалов, и способного сохранять у себя требуемую прочность, при этом его эффективность сверления дополнительно улучшается.
Средства решения задач
Задача настоящего изобретения может быть решена с помощью кольцевого сверла, имеющего описанную ниже конструкцию.
Более конкретно, кольцевое сверло согласно настоящему изобретению включает в себя трубчатую корпусную часть и множество режущих лезвий, расположенных на рабочем конце корпусной части на предварительно заданных интервалах в окружном направлении, причем по меньшей мере одно из режущих лезвий, служащее в качестве внутреннего режущего лезвия, имеет конфигурацию, предназначенную для резки участка внутренней периферической стороны, а остальные режущие лезвия, служащие в качестве внешних режущих лезвий, имеют конфигурацию, предназначенную для резки участка наружной периферической стороны, и толщина корпусной части в радиальном направлении выполнена тонкой, сохраняя при этом сопротивляемость деформации корпусной части; сквозные канавки, проходящие насквозь через корпусную часть в радиальном направлении, выполнены на рабочем конце корпусной части таким образом, что они открываются в направлении стороны рабочего конца кольцевого сверла; режущие лезвия прикреплены к соответствующим сквозным канавкам, причем каждое из режущих лезвий имеет размер в окружном направлении, равный размеру в окружном направлении сквозной канавки, и образовано блоком, отдельным от корпусной части; впадины, каждая из которых имеет конфигурацию, предназначенную для отвода стружки, и выполнена на передней в направлении вращения стороне режущего лезвия, причем каждая из впадин образована наружной периферической поверхностью, являющейся частью корпусной части, и наружная периферическая поверхность имеет скошенную изогнутую поверхность, выполненную таким образом, что наружная периферическая поверхность сближается с внутренней периферической поверхностью, являющейся частью корпусной части, когда наружная периферическая поверхность идет в направлении рабочего конца корпусной части; и блоки, образующие режущие лезвия, приварены к соответствующим сквозным канавкам так, что внутренний в радиальном направлении конец участка переднего в осевом направлении конца каждого из режущих лезвий совпадает с или по существу совпадает с участком переднего в осевом направлении конца впадины в радиальном направлении.
В кольцевом сверле согласно настоящему изобретению, имеющему описанную выше конфигурацию, так как толщина корпусной части в радиальном направлении является тонкой, эффективная ширина в радиальном направлении, отрезаемая блоками, формирующими множество режущих лезвий (ширина кольцеобразного участка, отрезаемого при вращении режущих лезвий) может быть уменьшена. Поэтому общий объем резания при сверлении уменьшается, так что эффективность сверления может быть улучшена.
Кроме того, при такой конфигурации, так как участок рабочего конца кольцевого сверла выполнен конструктивно в виде цельной кольцевой формы, используя прикрепленные к нему режущие лезвия, может быть получена требуемая сопротивляемость деформации.
Дополнительно, как описано выше, сквозная канавка, к которой крепится блок, выполнена на задней в направлении вращения стороне скошенной изогнутой поверхности, образуя впадину на участке рабочего конца корпусной части, и блок приварен к сквозной канавке так, что внутренний периферический конец переднего в осевом направлении конца блока совпадает с или по существу совпадает с участком рабочего конца корпусной части. Поэтому стружка, создаваемая блоками, т.е. режущими лезвиями, включая стружку, создаваемую внутренним периферическим участком рабочего конца кольцевого сверла, направляется впадинами, каждая из которых располагается рядом с передней в направлении вращения стороной блока, к зазорам, каждый из которых образуется между отверстием, которое сверлится наружным в радиальном направлении краем наружного режущего лезвия кольцевого сверла, и наружной периферической поверхностью кольцевого сверла. Таким образом, стружка может эффективно отводиться наружу от отверстия.
В кольцевом сверле согласно настоящему изобретению наружная периферическая поверхность корпусной части, которая образует впадину, соединена с внутренней периферической поверхностью, являющейся частью корпусной части, таким образом, что она совпадает или по существу совпадает с внутренней периферической поверхностью в радиальном направлении на рабочем конце корпусной части. За счет этого получают преимущество в том, что эффективность отвода стружки может быть дополнительно улучшена.
В кольцевом сверле согласно настоящему изобретению режущее лезвие включает в себя участок радиально внутреннего режущего лезвия, имеющий конфигурацию, предназначенную для резки участка внутренней периферической стороны, и участок радиально внешнего режущего лезвия, расположенный на внешней в радиальном направлении стороне участка радиально внутреннего режущего лезвия и имеющий конфигурацию, предназначенную для резки участка наружной периферической стороны; в направлении вращения, участок режущего лезвия, расположенный на переднем в направлении вращения конце участка радиально внешнего режущего лезвия, располагается сзади участка режущего лезвия, расположенного на переднем в направлении вращения конце участка радиально внутреннего режущего лезвия; и если смотреть со стороны нижней поверхности кольцевого сверла, граница в радиальном направлении между участком радиально внутреннего режущего лезвия и участком радиально внешнего режущего лезвия образована ступенькой, сформированной в направлении вращения. При такой конструкции стружка, создаваемая режущими лезвиями, получает размер, равный половине режущего лезвия по ширине, так что стружка может отводиться более плавно через зазоры, каждый из которых образуется между впадиной и сверлимым отверстием или между наружной периферической поверхностью кольцевого сверла и сверлимым отверстием.
В кольцевом сверле согласно настоящему изобретению конфигурация, в которой внутренний в радиальном направлении конец участка переднего в осевом направлении конца режущего лезвия совпадает с или по существу совпадает с участком переднего в осевом направлении конца впадины, реализована таким образом, что соединительный участок, в котором участок переднего в осевом направлении конца впадины и режущее лезвие соединяются друг с другом в окружном направлении, изогнут или согнут в радиальном направлении так, чтобы соответствовать позиции внутреннего в радиальном направлении конца режущего лезвия. При такой конструкции становится возможным увеличить степень свободы размещения в радиальном направлении режущего лезвия, образуемого блоком. Даже в таком случае, для реализации плавного резания, необходимо, чтобы соединительный участок впадины, или более точно, внутренняя периферическая поверхность корпусной части, в которой образована впадина, совпадала с внутренним концом режущего лезвия или располагалась рядом с наружной в радиальном направлении стороной внутреннего конца режущего лезвия.
В кольцевом сверле согласно настоящему изобретению толстый участок выполнен на участке, расположенном на задней в направлении вращения стороне сквозной канавки на рабочем конце корпусной части, причем толстый участок имеет такую конфигурацию, что его наружная периферическая поверхность располагается на внутренней в радиальном направлении стороне радиальной толщины режущего лезвия, размещенного в сквозной канавке, и располагается на наружной в радиальном направлении стороне периферической поверхности впадины. При такой конструкции блок, т.е. режущее лезвие, может быть еще более прочно приварен к корпусной части. Дополнительно во время сверления между периферической поверхностью впадины режущего лезвия и внутренней периферической поверхностью сверлящегося отверстия образуется широкий зазор. Поэтому стружка может отводиться более плавно.
В кольцевом сверле согласно настоящему изобретению сквозная канавка имеет множество контактных поверхностей, выполненных таким образом, что они обращены в разных направлениях относительно друг друга и контактируют с режущим лезвием, когда блок, образующий режущее лезвие, прикреплен к сквозной канавке; блок имеет множество контактных поверхностей, соответствующих контактным поверхностям сквозной канавки; и блок, т.е. режущее лезвие, приварен к сквозной канавке таким образом, что контактные поверхности блока контактируют с соответствующими контактными поверхностями сквозной канавки. При такой конструкции, даже если внешняя сила прилагается к режущему лезвию в любом направлении, вероятность открепления блока меньше. Кроме того, так как здесь позиция блока точно определена, может быть получена высокая точность позиционирования.
В кольцевом сверле согласно настоящему изобретению множество режущих лезвий, служащих в качестве внутренних режущих лезвий, располагаются в области, равной или немного меньше половины всей области кольцевого сверла в окружном направлении или располагаются в области, по существу равной половине всей области кольцевого сверла в окружном направлении. При такой конструкции после сверления по существу цилиндрический вырезанный участок, остающийся на внутренней в радиальном направлении стороне кольцевого сверла, может быть плавно удален из кольцевого сверла.
Кольцевое сверло дополнительно включает в себя участок первого центровочного сверла, имеющий центр, который располагается на участке центра вращения кольцевого сверла, выполненный с возможностью размещения на стороне рабочего конца кольцевого сверла, и участок второго центровочного сверла, выполненный с возможностью размещения на стороне заднего в осевом направлении конца кольцевого сверла участка первого центровочного сверла и смещенный от участка центра вращения, и дополнительно выполненный таким образом, что наружный конец траектории его вращения больше наружного конца траектории вращения участка первого центровочного сверла в радиальном направлении, причем центровочные сверла, имеющие конфигурацию, предназначенную осуществлять позиционирование во время сверления, располагаются таким образом, что участок второго центровочного сверла смещен относительно центра вращения в сторону, противоположную стороне, где в окружном направлении располагаются внутренние режущие лезвия. При такой конструкции после сверления по существу тороидальный вырезанный участок, остающийся на внутренней в радиальном направлении стороне кольцевого сверла, имеющего центровочное сверло, может быть плавно удален из кольцевого сверла.
Эффекты изобретения
С кольцевым сверлом согласно настоящему изобретению возможно получить кольцевое сверло, способное плавно отводить стружку в случае сверления отверстия в композитном материале, образованном расположенными послойно материалами, и сохранять требуемую прочность, при этом улучшая эффективность сверления.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - вид сбоку, показывающий кольцевое сверло по одному варианту воплощения настоящего изобретения с помощью линии нормальной толщины и показывающий с помощью тонкой линии крепежный элемент, к нижнему участку которого прикрепляется кольцевое сверло.
Фиг.2 - вид снизу кольцевого сверла, показывающий взаимное расположение режущих лезвий кольцевого сверла, показанного на Фиг.1, впадины, выполненные рядом с режущими лезвиями, центровочное сверло и т.п., если смотреть со стороны нижней поверхности кольцевого сверла.
Фиг.3 - частичный вид снизу в увеличенном масштабе участка N, показанного на Фиг.2 с помощью окружности, изображенной штрихпунктирной линией, и показывающий конфигурацию режущих лезвий, впадин и т.п.
Фиг.4 - частичный вид сбоку в увеличенном масштабе участка рабочего конца кольцевого сверла на Фиг.1, показывающий конфигурацию режущих лезвий, впадин, сформированных спереди режущих лезвий в направлении вращения кольцевого сверла, и т.п.
Фиг.5 - схема, показывающая по существу цилиндрический вырезанный участок, остающийся на внутренней в радиальном направлении стороне кольцевого сверла в случае сверления отверстия, используя кольцевое сверло, имеющее конфигурацию, показанную на Фиг.2, и также показывающая конфигурацию кольцевого сверла, если смотреть со стороны нижней поверхности кольцевого сверла.
Фиг.6 - вид в поперечном разрезе, если смотреть в направлении, обозначенном стрелками VI-VI на Фиг.4, показывающий конфигурацию участка рабочего конца рабочей части и конфигурацию режущего лезвия (внутреннего режущего лезвия), которое размещено в сквозной канавке, выполненной на участке рабочего конца, и отклоняется в направлении внутренней в радиальном направлении стороны кольцевого сверла.
Фиг.7 - вид в поперечном разрезе другого режущего лезвия, если смотреть в том же направлении, обозначенном стрелками VI-VI на Фиг.4, показывающий конфигурацию участка рабочего конца корпусной части и конфигурацию режущего лезвия (наружного режущего лезвия), которое размещено снаружи от сквозной канавки, выполненной на участке рабочего конца.
Фиг.8 - частичный вид сбоку в увеличенном масштабе кольцевого сверла, показывающий конфигурацию сквозной канавки, в которой отсутствует блок, и конфигурацию окрестности сквозной канавки (конфигурацию участка нижнего конца корпусной части).
Фиг.9 - частичный вид снизу в увеличенном масштабе, если смотреть со стороны нижней поверхности кольцевого сверла, показывающий конфигурацию сквозной канавки, показанной на Фиг.8, и конфигурацию окрестности сквозной канавки.
Фиг.10 - вид в поперечном разрезе, если смотреть в направлении, обозначенном стрелками X-X на Фиг.8, показывающий конфигурацию впадины и конфигурацию толстого участка, расположенного спереди впадины в направлении вращения кольцевого сверла.
Фиг.11 - схемы, показывающие внешний вид внешнего режущего лезвия, прикрепленного к сквозной канавке. Фиг.11(А) показывает вид сбоку, показывающий внешнее режущее лезвие, прикрепленное к сквозной канавке, если смотреть с наружной в радиальном направлении стороны кольцевого сверла. Фиг.11(B) представляет собой схему, если смотреть с передней стороны кольцевого сверла в направлении вращения. Фиг.11(С) представляет собой схему, если смотреть с задней стороны кольцевого сверла в направлении вращения. Фиг.11(D) представляет собой вид сверху. Фиг.11(Е) представляет собой вид снизу (схема, если смотреть со стороны рабочего конца кольцевого сверла).
Фиг.12 - схемы, показывающие внешний вид внутреннего режущего лезвия, прикрепленного к сквозной канавке. Фиг.12(А) показывает вид сбоку, показывающий внутреннее режущее лезвие, прикрепленное к сквозной канавке, если смотреть с наружной в радиальном направлении стороны кольцевого сверла. Фиг.12(B) представляет собой схему, если смотреть с передней стороны кольцевого сверла в направлении вращения. Фиг.12(С) представляет собой схему, если смотреть с задней стороны кольцевого сверла в направлении вращения. Фиг.12(D) представляет собой вид сверху. Фиг.12(Е) представляет собой вид снизу (схема, если смотреть со стороны рабочего конца кольцевого сверла).
Перечень ссылочных позиций
С - кольцевое сверло
1 - корпусная часть
2 - режущее лезвие
2А - внутреннее режущее лезвие
2В - внешнее режущее лезвие
3 - сквозная канавка
4 - впадина
Описание предпочтительного варианта воплощения изобретения
Далее будет подробно описано со ссылкой на прилагаемые чертежи кольцевое сверло согласно одному варианту воплощения настоящего изобретения. Однако настоящее изобретение не ограничено данным вариантом воплощения.
Как показано на Фиг.1, кольцевое сверло С согласно настоящему варианту воплощения включает в себя корпусную часть 1, имеющую трубчатую форму (цилиндрическую форму в настоящем варианте воплощения) и режущие лезвия 2, каждое из которых выполнено таким образом, что его участок 2а переднего конца встроен в участок 1а рабочего конца (участок нижнего конца на Фиг.1) корпусной части 1 так, что он выступает в направлении стороны рабочего конца кольцевого сверла С. Кроме того, буквой «А» обозначен крепежный элемент, показанный на Фиг.1 тонкой линией, используемый для крепления кольцевого сверла С к сверлильной установке (не показана), такой как перфоратор, и буквой «G» обозначено центровочное сверло, используемое для позиционирования при сверлении отверстий.
Режущее лезвие 2 выполнено отдельно от корпусной части 1 и имеет блочную форму. Как показано на Фиг.2, множество блоков, образующих режущие лезвия 2, располагаются на кольцеобразном рабочем конце корпусной части 1 на подходящих интервалах таким образом, что передний конец в окружном направлении каждого режущего лезвия 2 располагается на стороне переднего в направлении R вращения конца корпусной части 1. Например, в настоящем варианте воплощения двенадцать режущих лезвий 2 располагаются на рабочем конце корпусной части 1 таким образом, что они разнесены относительно друг друга в направлении R вращения. Кроме того, некоторые из режущих лезвий 2 располагаются на неодинаковых интервалах в направлении R вращения. Однако количество режущих лезвий 2 не ограничено двенадцатью, и все режущие лезвия 2 могут располагаться на равных интервалах.
Как показано на виде в увеличенном масштабе на Фиг.3, режущие лезвия 2, каждое имеющее блочную форму, включают в себя два типа режущих лезвий 2, а именно, внутренние режущие лезвия 2А и внешние режущие лезвия 2В. Внутреннее режущее лезвие 2А имеет предварительно заданную ширину в радиальном направлении и располагается таким образом, что оно отклоняется в направлении внутренней в радиальном направлении стороны кольцевого сверла С так, чтобы иметь возможность резать участок, расположенный во внутренней в направлении ширины (радиальном направлении) периферической области траектории резания (линии резания) кольцевой формы. Внешнее режущее лезвие 2В имеет предварительно заданную ширину в радиальном направлении и располагается таким образом, что оно отклоняется в направлении наружной в радиальном направлении стороны кольцевого сверла С так, чтобы иметь возможность резать участок, расположенный в наружной в направлении ширины периферической области траектории резания кольцевой формы. Кроме того, и внутреннее режущее лезвие 2А и внешнее режущее лезвие 2В могут резать центральную область траектории резания.
Например, в настоящем варианте воплощения режущее лезвие 2, имеющее конфигурацию, показанную на Фиг.12, располагается на корпусной части 1 в качестве внутреннего режущего лезвия 2А так, как показано на Фиг.3 и Фиг.6, причем его внутренний в радиальном направлении конец 2е выступает в направлении внутренней в радиальном направлении стороны кольцевого сверла С. Кроме того, в настоящем варианте воплощения, режущее лезвие 2, имеющее конфигурацию, показанную на Фиг.11, располагается на корпусной части 1 в качестве внешнего режущего лезвия 2В так, как показано на Фиг.3 и Фиг.7, причем его наружный в радиальном направлении конец 2к выступает в направлении наружной в радиальном направлении стороны кольцевого сверла С. Далее, как показано на виде в увеличенном масштабе на Фиг.3, внутренний в радиальном направлении конец 2е внутреннего режущего лезвия 2А выполнен таким образом, что он выступает в направлении внутренней в радиальном направлении стороны кольцевого сверла С больше, чем внутренний в радиальном направлении конец внешнего режущего лезвия 2В, и наружный в радиальном направлении конец 2к внешнего режущего лезвия 2В выполнен таким образом, что он выступает в направлении наружной в радиальном направлении стороны кольцевого сверла С больше, чем наружный в радиальном направлении конец внутреннего режущего лезвия 2А.
Далее, как показано на Фиг.6 и Фиг.7, в настоящем варианте воплощения вылет t внутреннего режущего лезвия 2А и вылет t внешнего режущего лезвия 2В равны. Вылет t представляет собой длину выступающей части от рабочего конца 1j корпусной части 1 до стороны переднего в осевом направлении конца каждого из внутреннего режущего лезвия 2А и внешнего режущего лезвия 2В.
Как показано на Фиг.8 и Фиг.9, в кольцевом сверле С согласно настоящему варианту воплощения, блок, образующий режущее лезвие 2, прикреплен (встроен) и приварен к сквозной канавке 3. Сквозная канавка 3 открывается в направлении стороны рабочего конца 1j (см. Фиг.8) корпусной части 1 и проходит насквозь через корпусную часть 1 в радиальном направлении (направлении толщины) корпусной части 1. При такой конструкции, как показано на Фиг.1-7, блок, образующий режущее лезвие 2, прикрепляется к рабочему концу 1j корпусной части 1 таким образом, что он составляет единое целое с корпусной частью 1. В настоящем варианте воплощения блок, образующий режущее лезвие 2, прикрепляется как единое целое к корпусной части 1 с помощью так называемой «пайки твердым припоем». Однако способ крепления не ограничивается «пайкой твердым припоем», и, могут быть применены, например, сварка, отличная от «пайки твердым припоем», или клейка, используя адгезив для металлов.
В настоящем варианте воплощения сквозная канавка 3 имеет конфигурацию, показанную на Фиг.8-10. Более конкретно, сквозная канавка 3 выполнена на участке 1е рабочего конца корпусной части 1 таким образом, что она проходит насквозь через корпусную часть 1 и открывается в направлении стороны рабочего конца (нижней стороны на Фиг.8) корпусной части 1. Как показано на виде сбоку на Фиг.8, сквозная канавка 3 имеет прямоугольную форму и по существу наклонена вдоль оси наклона таким образом, что ее передний конец (нижний конец на Фиг.8) в осевом направлении Y (см. Фиг.8) располагается на передней в направлении R вращения стороне основания (верхний конец на Фиг.8). Кроме того, наклонная поверхность 3b, которая наклонена таким образом, что ее основание располагается на наружной периферической стороне корпусной части 1 и передний конец которой располагается на внутренней периферической стороне корпусной части, выполнена на участке заднего в направлении вращения конца сквозной канавки 3 по существу прямоугольной формы таким образом, что она имеет предварительно заданную длину от рабочего конца корпусной части 1 в направлении основания корпусной части 1. В настоящем варианте воплощения предварительно заданная длина наклонной поверхности 3b составляет около 70% от осевой длины участка, проходящего насквозь через корпусную часть 1, чтобы иметь по существу прямоугольную форму.
Кроме того, наклонная поверхность 3b обращена в направлении, отличном от направления, в котором обращена поверхность 3h стороны основания отверстия, имеющего по существу прямоугольную форму на виде сбоку.
Кроме того, как показано на Фиг.9, сквозная канавка 3 выполнена таким образом, что если смотреть со стороны нижней поверхности кольцевого сверла С, позиции обоих концов ее участка внутренней в радиальном направлении стороны и позиции обоих концов ее участка наружной в радиальном направлении стороны смещены относительно друг друга в окружном направлении, и ступенька 3m образована на данном смещенном участке. Поэтому на соединительном участке, на котором образована ступенька 3m, образуется поверхность, обращенная в направлении, отличном от направлений, в которых обращены указанные выше поверхности.
При описанной выше конфигурации, в которой имеются поверхности, обращенные в разных направлениях относительно друг друга, режущее лезвие 2 точно размещается в предварительно заданной позиции в радиально наружном направлении, радиально внутреннем направлении и окружном направлении. Поэтому при креплении режущего лезвия 2 к сквозной канавке 3, режущее лезвие 2 крепится в направлении от стороны нижней поверхности (стороны переднего в осевом направлении конца) корпусной части 1 в направлении основания корпусной части 1. При такой конструкции режущее лезвие 2 легко установить в сквозной канавке 3 так, чтобы точно разместить его в предварительно заданной позиции в соответствующих направлениях.
Как показано на Фиг.1-5, впадина (стружкоотводящая канавка) 4, имеющая конфигурацию, предназначенную для отвода стружки, выполнена на передней в направлении R вращения стороне сквозной канавки 3. В настоящем варианте воплощения, участок переднего в осевом направлении конца впадины 4 образован скошенной изогнутой поверхностью 4t. Скошенная изогнутая поверхность 4t выполнена таким образом, что наружная периферическая поверхность 1f, которая является частью корпусной части 1, постепенно сближается с внутренней периферической поверхностью корпусной части 1, когда наружная периферическая поверхность 1f идет в направлении рабочего конца корпусной части 1. Кроме того, основание в осевом направлении скошенной изогнутой поверхности 4t впадины 4 соединено с изогнутой поверхностью (наружной периферической поверхностью) прямого участка наружной периферической поверхности 1f корпусной части 1.
Далее, размер в радиальном направлении (толщина) корпусной части 1 представляет собой такую толщину t, что вся корпусная часть 1 может сохранять ее сопротивляемость деформации во время сверления. В настоящем изобретении толщина корпусной части 1 составляет около 80-95% подобной толщины у обычного кольцевого сверла.
Далее, как показано на Фиг.8 и Фиг.9, толстый участок 1w выполнен на участке, расположенном на рабочем конце корпусной части 1 и задней в направлении R вращения стороне сквозной канавки 3. Толстый участок 1w выполнен таким образом, что наружная периферическая поверхность 1f корпусной части 1 частично выступает в направлении наружной в радиальном направлении стороны корпусной части 1 только на этом участке. Задний в направлении вращения конец толстого участка 1w идет к переднему в направлении вращения концу смежной впадины 4. Более конкретно, поверхность переднего в направлении вращения конца толстого участка 1w поддерживает поверхность заднего в направлении вращения конца режущего лезвия 2 в окружном направлении.
Таким образом, как показано на Фиг.2 и т.п., множество групп, включающих толстый участок 1w, впадину 4 и сквозную канавку 3, располагаются в данном порядке в направлении вращения на участке рабочего конца кольцевого сверла С согласно настоящему варианту воплощения. Более конкретно, например, в настоящем варианте воплощения выполнены двенадцать групп, включающих толстый участок 1w, впадину 4 и сквозную канавку 3, располагающихся в данном порядке в направлении вращения. Однако количество таких групп не ограничено двенадцатью, и подходящее число таких групп может быть подобрано в зависимости от диаметра кольцевого сверла С, объекта сверления и т.п.
Кроме того, как показано на виде в увеличенном масштабе на Фиг.3, режущие лезвия 2 (2А, 2В), включающие в себя внутренние режущие лезвия 2А и внешние режущие лезвия 2В, прикреплены к сквозным канавкам 3. В этом случае каждое режущее лезвие 2 (2А, 2В) выполнено последовательно на задней в направлении R вращения стороне впадины 4 в направлении R вращения таким образом, что внутренний в радиальном направлении конец 2е располагается на переднем в осевом направлении конце и передний в направлении R вращения конец совпадает с и контактирует с, в радиальном направлении, участком, расположенным на переднем в осевом направлении конце скошенной изогнутой поверхности 4t впадины 4 и заднем в направлении R вращения конце скошенной изогнутой поверхности 4t впадины 4 (точнее, поверхность 4g, расположенная на внутренней периферической стороне изогнутой поверхности 4t). Однако вместо вышеуказанной конфигурации возможна такая, где внутренний в радиальном направлении конец 2е может по существу совпадать с указанным выше участком. Например, поверхность 4g изогнутой поверхности 4t может располагаться немного снаружи в радиальном направлении относительно внутреннего конца 2 кольцевого сверла 2.
Кроме того, как показано на Фиг.2 и Фиг.3, граничная линия 2р, идущая в направлении R вращения, образуется на переднем в осевом направлении конце каждого из внутреннего режущего лезвия 2А и внешнего режущего лезвия 2В. В настоящем варианте воплощения позиции граничных линий 2р располагаются таким образом, чтобы совпадать друг с другом в радиальном направлении вокруг центра О1 вращения (см. Фиг.2). Другими словами, граничные линии 2р выполнены таким образом, что они перемещаются вдоль одной траектории вращения. Кроме того, как показано на Фиг.6 и Фиг.7, передний в направлении вращения конец каждой граничной линии 2р является крайним передним в осевом направлении концом режущего лезвия 2.
Кроме того, как показано на Фиг.11 и Фиг.12, режущее лезвие 2, т.е. каждое из внутреннего режущего лезвия 2А и внешнего режущего лезвия 2В, включает в себя участок 2d радиально внутреннего режущего лезвия, имеющий конфигурацию, предназначенную для резки участка внутренней периферической стороны, и участок 2h радиально внешнего режущего лезвия, расположенный рядом с наружной в радиальном направлении стороной участка 2d радиально внутреннего режущего лезвия и имеющий конфигурацию, предназначенную для резки участка наружной периферической стороны. Далее, передний в направлении вращения конец участка 2h радиально внешнего режущего лезвия располагается сзади переднего в направлении вращения конца участка 2d радиально внутреннего режущего лезвия, соответствующего данному участку 2h радиально внешнего режущего лезвия. Дополнительно, если смотреть со стороны нижней поверхности, граничная линия q в радиальном направлении между участком 2d радиально внутреннего режущего лезвия и участком 2h радиально внешнего режущего лезвия образует ступеньку в радиальном направлении.
Кроме того, как показано на Фиг.11 и Фиг.12, режущее лезвие 2 имеет наклонную поверхность 2u и ступеньку 2m. Наклонная поверхность 2u контактирует с наклонной поверхностью 2b сквозной канавки 3, и ступенька 2m контактирует со ступенькой 3m сквозной канавки 3.
В настоящем варианте воплощения, как показано на Фиг.5, внутренние режущие лезвия 2А размещены в некоторой области в окружном направлении, а внешние режущие лезвия 2В размещены в остальной области в окружном направлении. Более конкретно, в настоящем варианте воплощения, обозначив верхнюю сторону на Фиг.5 как «12:00», внутренние режущие лезвия 2А располагаются в области от «9:00» до «2:30», и внешние режущие лезвия 2В располагаются в остальной области в окружном направлении.
Однако, вместо данной конфигурации, по меньшей мере одно внутреннее режущее лезвие 2А может располагаться или внутренние режущие лезвия 2А могут располагаться в области, равной, или меньше половины, всей области корпусной части 1.
Как показано на Фиг.1, 2 и 5, так называемое «центровочное сверло» G, задающее центр вращения для сверления, обеспечено на участке центра О1 вращения кольцевого сверла С. Кольцевое сверло G выполнено в виде так называемого «ступенчатого сверла», образуемого соединением по оси двух сверл разных диаметров. Центр вращения сверла Ga малого диаметра, расположенного на стороне рабочего конца, совпадает с центром О1 вращения кольцевого сверла С. Центр вращения сверла Gb большого диаметра, расположенного на стороне основания, смещен относительно центра вращения О1 в направлении стороны, противоположной стороне, где размещены внутренние режущие лезвия 2А.
Кольцевое сверло С, имеющее описанную выше конструкцию, работает так, как описано ниже. Более конкретно, режущие лезвия 2 приварены к сквозным канавкам 3 корпусной части 1 на предварительно заданных интервалах на рабочем конце корпусной части 1, и при такой конструкции все указанные компоненты образуют неразрывную кольцевую форму, если смотреть со стороны нижней поверхности. Так как режущие лезвия 2 и корпусная часть 1 образуют прочную, представляющую собой единое целое кольцевую форму, как описано выше, внешняя сила, приложенная к режущим лезвиям 2, распределяется на режущие лезвия 2 и корпусную часть 1. В результате сопротивляемость деформации может быть улучшена. Тем самым толщина (радиальная толщина) корпусной части 1 может быть уменьшена настолько, насколько возможно. Поэтому размер в радиальном направлении режущего лезвия 2, расположенного на рабочем конце корпусной части 1, также может быть уменьшен.
В результате, при сверлении отверстия с использованием кольцевого сверла С общий объем резания может быть уменьшен, так что эффективность резания может быть улучшена.
Дополнительно, при креплении режущего лезвия 2 к сквозной канавке 3, позиционирование режущего лезвия 2 осуществляется таким образом, что три поверхности сквозной канавки 3, которые обращены в разных направлениях, соответственно контактируют с тремя поверхностями режущего лезвия 2, которые обращены в разных направлениях. Тем самым путем простого крепления режущего лезвия 2 к сквозной канавке 3 таким образом, что соответствующие поверхности контактируют друг с другом, режущее лезвие 2 может быть прикреплено к сквозной канавке с точным позиционированием по трем измерениям.
Кроме того, как описано выше, в случае, когда неразрывная кольцевая форма применяется для уменьшения толщины корпусной части 1, если смотреть со стороны нижней поверхности, внутренний периферический конец переднего в направлении вращения конца режущего лезвия 2 и задний в направлении вращения конец впадины 4 совпадают друг с другом. Тем самым, разнородная стружка композитного материала, отрезаемая режущим лезвием 2, эффективно отводится наружу вдоль периферической поверхности впадины 4, выполненной непосредственно перед режущим лезвием 2. Кроме того, как описано выше, так как режущее лезвие 2 образовано участком 2h радиально внешнего режущего лезвия и участком 2d радиально внутреннего режущего лезвия, которые выполнены в виде ступеньки в направлении вращения, размер каждого элемента стружки делится пополам в направлении ширины. Тем самым, стружка дополнительно эффективно отводится через впадины 4 и т.п.
Дополнительно, как описано выше, по меньшей мере одно внутреннее режущее лезвие 2А располагается или внутренние режущие лезвия 2А располагаются в области, равной или меньше половины кольцеобразной области рабочего конца корпусной части 1 в окружном направлении. При такой конструкции, как показано на Фиг.3 и Фиг.5, эффективный зазор s1 образуется между оставшимся столбчатым обрезком (заштрихованный участок на Фиг.2 и Фиг.3), образуемым при сверлении, и внутренней периферической поверхностью кольцевого сверла С. Кроме того, при конструкции центровочного сверла G согласно настоящему варианту воплощения эффективный зазор s2 образуется между центровочным сверлом G и оставшимся обрезком, образуемым при сверлении. В результате при сверлении отверстия с использованием кольцевого сверла С, оставшийся обрезок (тороидальный оставшийся обрезок на Фиг.2), образуемый в пространстве внутри внутренней периферической стороны кольцевого сверла С, может быть легко удален.
Настоящее изобретение не ограничено описанным вариантом воплощения. Само собой разумеется, что возможны различные модификации, если они будут очевидны специалистам в данной области техники.
Промышленная применимость
Кольцевое сверло согласно настоящему изобретению может быть применено в качестве режущего инструмента для, например, сверления композитного материала и т.п.
1. Кольцевое сверло, содержащее трубчатую корпусную часть и множество режущих пластин, расположенных на рабочем конце корпусной части на предварительно заданных интервалах в окружном направлении, причем по меньшей мере одна из режущих пластин, служащая в качестве внутренней режущей пластины, имеет конфигурацию, предназначенную для обработки резанием участка внутренней периферической стороны, а остальные режущие пластины, служащие в качестве внешних режущих пластин, имеют конфигурацию, предназначенную для обработки резанием участка наружной периферической стороны, при этом толщина корпусной части в радиальном направлении выполнена тонкой с сохранением при этом сопротивляемости деформации корпусной части, на рабочем конце корпусной части выполнены сквозные канавки, проходящие насквозь через корпусную часть в радиальном направлении так, что они открываются в направлении стороны рабочего конца кольцевого сверла, при этом режущие пластины закреплены в соответствующих сквозных канавках, причем каждая из режущих пластин имеет размер в окружном направлении, равный размеру в окружном направлении сквозной канавки, и выполнена в виде блока, отдельного от корпусной части, стружечные канавки, каждая из которых имеет конфигурацию, предназначенную для отвода стружки, выполнены в направлении вращения перед режущими пластинами, причем каждая из стружечных канавок образована частью наружной периферической поверхности корпусной части и имеет скошенную изогнутую поверхность, выполненную так, что наружная периферическая поверхность сближается с внутренней периферической поверхностью корпусной части, когда наружная периферическая поверхность проходит в направлении рабочего конца корпусной части, при этом режущие пластины расположены в соответствующих сквозных канавках так, что внутренний в радиальном направлении конец участка переднего в осевом направлении конца каждой из режущих пластин совпадает или по существу совпадает с участком переднего в осевом направлении конца стружечной канавки в радиальном направлении, а конфигурация, в которой внутренний в радиальном направлении конец участка переднего в осевом направлении конца режущей пластины совпадает или по существу совпадает с участком переднего в осевом направлении конца стружечной канавки, реализована так, что соединительный участок в окружном направлении между участком переднего в осевом направлении конца стружечной канавки и режущей пластиной изогнут или согнут в радиальном направлении так, чтобы соответствовать позиции внутреннего в радиальном направлении конца режущей пластины.
2. Кольцевое сверло по п.1, в котором наружная периферическая поверхность корпусной части, которая образует стружечную канавку, соединена с внутренней периферической поверхностью, являющейся частью корпусной части, таким образом, что она совпадает или по существу совпадает с внутренней периферической поверхностью в радиальном направлении на рабочем конце рабочей части.
3. Кольцевое кольцо по п.1 или 2, в котором режущая пластина включает в себя радиально внутренний участок, имеющий конфигурацию, предназначенную для обработки резанием участка внутренней периферической стороны, и радиально внешний участок, расположенный на наружной в радиальном направлении стороне радиально внутреннего участка и имеющий конфигурацию, предназначенную для обработки резанием участка наружной периферической стороны, причем в направлении вращения радиально внешний участок располагается сзади радиально внутреннего участка, при этом, если смотреть со стороны нижней поверхности кольцевого сверла, граница в радиальном направлении между радиально внутренним участком режущей пластины и радиально внешним участком режущей пластины образована ступенькой, сформированной в направлении вращения.
4. Кольцевое сверло по п.1 или 2, в котором на участке, расположенном на задней в направлении вращения стороне сквозной канавки на рабочем конце корпусной части, выполнен толстый участок так, что его наружная периферическая поверхность располагается на внутренней в радиальном направлении стороне радиальной толщины режущей пластины, размещенной в сквозной канавке, и на наружной в радиальном направлении стороне периферической поверхности стружечной канавки.
5. Кольцевое сверло по п.1 или 2, в котором сквозная канавка имеет множество контактных поверхностей, выполненных так, что они обращены в разных направлениях относительно друг друга и контактируют с режущей пластиной, когда режущая пластина прикреплена к сквозной канавке, при этом режущая пластина имеет множество контактных поверхностей, соответствующих контактным поверхностям сквозной канавки, и расположена в сквозной канавке так, что контактные поверхности режущей пластины контактируют с соответствующими контактными поверхностями сквозной канавки.
6. Кольцевое сверло по п.1 или 2, в котором множество режущих пластин, служащих в качестве внутренних режущих пластин, располагаются в области, равной или немного меньше половины всей области кольцевого сверла в окружном направлении или располагаются в области, по существу равной половине всей области кольцевого сверла в окружном направлении.
7. Кольцевое сверло по п.6, дополнительно содержащее участок первого центровочного сверла, имеющий центр, который располагается на участке центра вращения кольцевого сверла, выполненный с возможностью размещения на стороне рабочего конца кольцевого сверла, и участок второго центровочного сверла, выполненный с возможностью размещения на стороне заднего в осевом направлении конца кольцевого сверла участка первого центровочного сверла и смещенный от участка центра вращения, и дополнительно выполненный так, что наружный конец траектории его вращения больше наружного конца траектории вращения участка первого центровочного сверла в радиальном направлении, в котором центровочные сверла, имеющие конфигурацию, предназначенную осуществлять позиционирование во время сверления, располагаются так, что участок второго центровочного сверла смещен относительно центра вращения в сторону, противоположную стороне, где в окружном направлении располагаются внутренние режущие пластины.
