Инструмент для скоростного сверления отверстий большого диаметра

Авторы патента:

B23B51/00 - Режущие инструменты для сверлильных станков

Владельцы патента RU 2515780:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) (RU)

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для скоростного сверления отверстий большого диаметра. Инструмент содержит корпус с центрирующим элементом, выполнен в виде втулки из антифрикционного материала, режущую часть и транспортирующую часть со стружечными канавками. Втулка установлена на наружной поверхности транспортирующей части и выполнена с толщиной стенки, равной разности радиусов режущей и транспортирующей частей, и допуском на толщину стенки, обеспечивающим зазор между наружными поверхностями режущей части и втулки. Прилегающие поверхности втулки и режущей части выполнены в виде зубчатого зацепления. На противоположном от режущей части конце втулки выполнены вырезы, открывающие стружечные канавки. На наружной поверхности корпуса установлена гайка, взаимодействующая с торцом конца втулки. Снижается расход инструментального материала, затраты мощности на резание, повышается производительность и качество обработки. 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области металлорежущих инструментов для машиностроения.

Известны инструменты для скоростного сверления отверстий большого диаметра, содержащие корпус, режущую и транспортирующую со стружечными канавками части, причем наружный радиус режущей части больше наружного радиуса транспортирующей части, а на корпусе установлен центрирующий элемент.

Одним из аналогов таких инструментов для скоростного сверления отверстий большого диаметра является сверло с механическим креплением режущих пластин из твердого сплава на торцовой и цилиндрической поверхностях режущей части, с транспортирующей частью, выполненной с центрально расположенным в корпусе стружкоотводящим каналом. Причем наружный радиус режущей части больше наружного радиуса транспортирующей части, образуя таким образом дополнительный канал для отвода стружки по наружной поверхности (см. патент 2147265 В23В 51/02, опубл.2005).

Недостаток аналога состоит в том, что корпус выполнен монолитным с центрально расположенным отверстием, а режущие пластины расположены на торцовой и цилиндрической поверхностях режущей части с интервалами друг от друга. При сверлении отверстий таким инструментом образуется несколько потоков стружки от режущих пластин на торцовой части, которые, направляясь в центральное отверстие, пересекаются и образуют трудновыводимые пакеты, для удаления которых приходится останавливать процесс сверления. Твердосплавные пластины на цилиндрической поверхности режущей части центрируют инструмент, но образуют стружку, которая, двигаясь по каналам между пластинами, под действием центробежных сил заклинивается между инструментом и обрабатываемым отверстием, образуя налипы на режущей части и пакеты стружки на транспортирующей части. Налипы и пакеты увеличивают силы резания, ведут к поломкам режущих пластин, портят обрабатываемую поверхность, требуют остановки процесса сверления для сложной очистки от налипания и пакетирования стружки монолитного корпуса.

Следовательно, аналог имеет низкие стойкость инструмента, производительность и качество обработки, снижает надежность инструмента, увеличивает затраты мощности на обработку.

Другой аналог - инструмент для скоростного сверления отверстий большого диаметра с пластинкой из твердого сплава, транспортирующей частью винтовой формы с занижением по наружной поверхности относительно наружной поверхности режущей части и с центрирующими ленточками на наружной поверхности монолитного корпуса (см. а.с.626896, В23В 51/00, опубл. 1978).

Недостаток аналога состоит в том, что центрирующие элементы выполнены в виде направляющих ленточек. При скоростном сверлении таким инструментом центробежные силы выносят образующуюся на режущей части стружку к обрабатываемой поверхности, которая заклинивается между центрирующими ленточками и поверхностью отверстия, образует налипы на ленточках и пакеты стружки в стружечных канавках. Ленточки зачищают обработанную поверхность и таким образом участвуют в резании, создавая дополнительные налипы на собственных поверхностях. Налипы и пакеты портят обработанную поверхность, увеличивают силы и температуру резания, вызывают поломки инструмента и необходимость остановки процесса сверления для сложной очистки инструмента с монолитным корпусом.

Следовательно, аналог требует больших затрат мощности на резание, имеет низкую стойкость и надежность инструмента, малую производительность сверления и низкое качество обработки.

Наиболее близким по технической сущности предлагаемому решению является принятый в качестве прототипа инструмент для скоростного сверления отверстий большого диаметра, содержащий монолитный корпус, режущую и транспортирующую со стружечными канавками части. Причем наружный радиус режущей части больше наружного радиуса транспортирующей части, а на корпусе установлен центрирующий элемент в виде разжимного кольца с заборным конусом, расположенный в канавках, выполненных на наружной поверхности корпуса и боковых поверхностях режущей пластины (см. а.с.1776498, В23В 51/00, опубл. 1992).

Недостаток прототипа состоит в том, что центрирующий элемент выполнен в виде разжимного кольца с заборным конусом, расположенного на режущей части инструмента с превышением по радиусу над режущей частью. Расположение центрирующего элемента на режущей части и наличие на нем заборного конуса приводит при скоростном резании к заклиниванию стружки между кольцом и поверхностью обрабатываемого отверстия вследствие выноса стружки под действием центробежных сил к наружной поверхности инструмента. Разжимное кольцо, расположенное в канавке на режущей части, не препятствует выносу стружки после ее выхода под кольцом на транспортирующую часть монолитного корпуса к поверхности обрабатываемого отверстия также под действием центробежных сил. В результате и на режущей, и на транспортирующей частях образуются налипы и пакеты стружки, что увеличивает силы и температуру резания, вероятность поломки инструмента, вызывает задиры на обработанной поверхности, требует прерывания процесса обработки для сложной очистки монолитного корпуса от налипов и пакетов.

Следовательно, известный инструмент для скоростного сверления отверстий большого диаметра требует больших затрат мощности на резание, имеет низкую стойкость и надежность инструмента, малую производительность сверления и низкое качество обработки.

Задача изобретения - снижение расхода инструментального материала, затрат мощности на резание, повышение производительности и качества обработки.

Поставленная цель достигается тем, что центрирующий элемент выполнен в виде втулки из антифрикционного материала, установленной на наружной поверхности транспортирующей части, с толщиной стенки, равной разности радиусов режущей и транспортирующей частей, и допуском на толщину стенки, обеспечивающим зазор между наружными поверхностями режущей части и втулки, причем прилегающие поверхности втулки и режущей части выполнены в виде зубчатого зацепления, на противоположном от режущей части конце втулки выполнены вырезы, открывающие стружечные канавки, а на наружной поверхности корпуса установлена гайка, взаимодействующая с торцом конца втулки.

Заявленный инструмент для скоростного сверления отверстий большого диаметра отличается от прототипа тем, что центрирующий элемент выполнен в виде втулки из антифрикционного материала, установленной на наружной поверхности транспортирующей части. Толщина стенки втулки равна разности радиусов режущей и транспортирующей частей с допуском, обеспечивающим зазор между наружными поверхностями режущей части и втулки. При этом прилегающие поверхности втулки и режущей части выполнены в виде зубчатого зацепления. На противоположном от режущей части конце втулки на цилиндрической поверхности выполнены вырезы, открывающие стружечные канавки инструмента. Со стороны противоположного от режущей части конца втулки на наружной поверхности корпуса установлена гайка, взаимодействующая с торцом этого противоположного от режущей части конца втулки.

Указанные отличительные признаки не следуют явным образом из уровня техники и соответствуют критерию «Новизна», а область применения предлагаемого изобретения связана с металлорежущими инструментами для машиностроения.

На фиг.1 представлен общий вид инструмента для скоростного сверления отверстий большого диаметра, на фиг.2 - вид инструмента в разрезе 1-1 сверху.

Инструмент для скоростного сверления отверстий большого диаметра содержит корпус 1, режущую часть 2, транспортирующую часть 3, стружечные канавки 4, центрирующий элемент 5, втулку 6, наружную поверхность транспортирующей части 7, наружную поверхность режущей части 8, зазор 9, наружную поверхность втулки 10, прилегающие поверхности 11, зубчатое зацепление 12, конец втулки 13, вырез 14, наружную поверхность корпуса 15, гайку 16, торец 17, радиус режущей части R_P, радиус транспортирующей части R_T, толщину стенки b, допуск Δ.

Указанные элементы взаимосвязаны следующим образом. Корпус 1 состоит из режущей части 2 и транспортирующей части 3. Транспортирующая часть 3 имеет стружечные канавки 4. Наружный радиус режущей части R_P больше наружного радиуса транспортирующей части R_T. На корпусе 1 установлен центрирующий элемент 5, выполненный в виде втулки 6 из антифрикционного материала, которая расположена на наружной поверхности транспортирующей части 7. Втулка 6 имеет толщину стенки b, равную разности радиусов режущей части R_P и транспортирующей части с допуском Δ, обеспечивающим гарантированный зазор 9 между наружной поверхностью режущей части 8 и наружной поверхностью втулки 10. Прилегающие поверхности 11 втулки 6 и режущей части 2 выполнены в виде зубчатого зацепления 12. На противоположном от режущей части 2 конце втулки 13 выполнены вырезы 14, открывающие стружечные канавки 4. Втулка 13 имеет торец 17. На наружной поверхности корпуса 15 установлена гайка 16, которая упирается в торец 17 конца втулки 13. Втулка 6 при скоростном сверлении обеспечивает внутренний отвод образующейся стружки от режущей части 2 по стружечным канавкам 4 раздельными потоками, исключая контакт стружки с поверхностью обрабатываемого отверстия, а следовательно, ее заклинивание между инструментом и заготовкой. Стружка выталкивается из стружечных канавок 4 за пределами обрабатываемого отверстия через вырезы 14 центробежными силами, не образуя налипов на инструменте и пакетов в стружечных канавках 4. В случае загрязнений и налипаний пылевидной стружки на поверхности втулки 6 через длительный период эксплуатации инструмента возможна ее очистка или замена без затруднений при ее снятии с транспортирующей части 3 после свинчивания гайки 16 с корпуса 1. Зубчатое зацепление 12 и взаимодействие гайки 16 с торцом 17 втулки 6 гарантирует втулку 6 от проворота относительно транспортирующей части 7. Втулка 6 из антифрикционного материала снижает трение по ее поверхностям, возможность образования налипов и пакетов стружки. Исключение возможности заклинивания стружки между корпусом 1 и поверхностью обрабатываемого отверстия обеспечивает работу инструмента с малыми силами и температурой резания, без царапин и задиров на обработанной поверхности, не требует остановки процесса сверления. Данная конструкция инструмента, в том числе с многогранными пластинами твердого сплава, может быть применена на сверлах, зенкерах, концевых фрезах при обработке пластичных материалов. Например, испытания сверл с пластинами твердого сплава диаметром 40 мм при сверлении заготовок из стали 40Х шатуна двигателя трактора с подачей 0,05 мм/об, частотой вращения 16,7 1/с позволили исключить поломки инструмента по причине заклинивания стружки. В то же время стандартные спиральные сверла с пластинами твердого сплава из-за пакетирования и налипаний стружки оказались неработоспособными. Снижение частоты вращения ниже 16,7 1/с для уменьшения центробежных сил на стружке и образования налипов и пакетов нецелесообразно, так как данная частота соответствует оптимальной скорости резания по стойкости инструментального материала и характеризует скоростное сверление.

Таким образом, предлагаемый инструмент для скоростного сверления отверстий большого диаметра снижает расход инструментального материала, затраты мощности на резание, повышает производительность и качество обработки.

Инструмент для скоростного сверления отверстий большого диаметра, содержащий корпус с центрирующим элементом, режущую часть и транспортирующую часть со стружечными канавками, причем наружный радиус режущей части больше наружного радиуса транспортирующей части, отличающийся тем, что центрирующий элемент выполнен в виде втулки из антифрикционного материала, установленной на наружной поверхности транспортирующей части, с толщиной стенки, равной разности радиусов режущей и транспортирующей частей, и допуском на толщину стенки, обеспечивающим зазор между наружными поверхностями режущей части и втулки, при этом на прилегающих поверхностях втулки и режущей части выполнено зубчатое зацепление, а на противоположном от режущей части конце втулки выполнены вырезы, открывающие стружечные канавки, причем на наружной поверхности корпуса установлена гайка, взаимодействующая с торцом конца втулки.

Похожие патенты:

Сверло // 2510312

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при сверлении отверстий под анкерный болт в бетоне, камне и других подобных материалах. Сверло содержит режущую часть, включающую в себя по меньшей мере три участка режущей кромки, размещенные на дальнем конце режущей части сверла таким образом, что они разнесены относительно друг друга в круговом направлении.

Режущий инструмент со съемно установленной самозажимной режущей головкой // 2507037

Режущий инструмент имеет ось вращения и содержит хвостовик с охватывающим фиксирующим элементом и сменную самозажимную режущую головку, имеющую охватываемый фиксирующий элемент, имеющий упругую щель.

Способ изготовления прецизионных труб и устройство для его осуществления // 2503523

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при производстве прецизионных труб из циркония, титана и сплавов на их основе, нержавеющих коррозионно-стойких сталей, используемых на АЭС в качестве конструкционных материалов.

Сверло с индексируемыми режущими пластинами и корпус сверла // 2496612

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при обработке материалов сверлами с индексируемыми режущими пластинами. Сверло содержит корпус сверла, включающий стружкоотводную канавку, образованную от передней концевой поверхности к задней концевой стороне в направлении оси вращения, гнездо крепления режущей пластины, образованное в передней концевой стороне, в направлении оси вращения, первой рабочей поверхности стружкоотводной канавки, которая обращена в направлении вращения сверла, и режущую пластину, закрепленную с возможностью отсоединения на гнезде крепления режущей пластины.

Сверло с индексируемыми режущими пластинами и корпус сверла // 2488464

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при обработке материалов сверлами с индексируемыми режущими пластинами. .

Сверло // 2487783

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при сверлении сложных деталей, например элементов автомобильного двилателя. .

Комбинированный алмазный инструмент для получения отверстий с задней подрезкой и выточкой // 2478024

Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к алмазным инструментам, предназначенным для получения отверстий с задней подрезкой и выточкой на входной части отверстия путем его отклонения от оси сверления.

Сверло // 2476294

Изобретение относится к области обработки металлов резанием к металлорежущим инструментам, в частности к сверлам, и может быть использовано при обработке отверстий.

Инструмент для обработки резанием деталей // 2470740

Режущий инструмент // 2469821

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в режущих инструментах с режущими вставками. .

Режущая пластина и режущий инструмент // 2518833

Режущая пластина выполнена с возможностью растачивания или рассверливания без выполнения заранее подготовленного отверстия в обрабатываемой детали. Режущая кромка включает в себя участок режущей кромки, проходящий от стороны наружной периферии к стороне центральной оси корпуса режущего инструмента, когда режущая пластина прикреплена к установочному гнезду, достигая первой плоскости, включающей в себя центральную ось и пересекая с одной стороны к другой стороне вторую плоскость, которая перпендикулярна первой плоскости и которая включает в себя центральную ось. Технический результат: повышение производительности обработки и расширение технологических возможностей. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

Режущий инструмент (варианты) // 2524464

Режущий инструмент включает режущие части с задним углом, выполненные в виде опор резания с боковой поверхностью между ними, при этом на одной режущей кромке каждая отдельная режущая часть имеет симметричную режущую часть с общим диаметром резания, выполненную на другой режущей кромке. Для повышения теплостойкости, снижения сил резания и трения и повышения осевой точности резания боковая поверхность выполнена с длиной, большей или равной ширине соответствующей режущей части, а периферия отдельной режущей части, ближней к оси, выполнена так, чтобы начало отдельной режущей части, ближней к периферии режущей кромки, находилось ближе к оси, чем периферия резания режущей части, ближней к оси. Режущие части, симметрично расположенные в разных направлениях от оси разных координат, расположены в разных плоскостях резания, причем отдельные режущие части выполнены с шириной меньше 1/7 диаметра режущего инструмента. При этом отдельная периферийная режущая часть имеет возможность ширины среза менее 0,1 мм. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

Сверлильная головка с осевыми колебаниями // 2525871

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при обработке материалов сверлильной головкой с генератором осевых колебаний. Головка содержит патрон для присоединения головки к двигателю, вызывающему вращение патрона вокруг оси, и имеющий продольную ось, совпадающую с осью вращения двигателя, державку, упругодеформируемые подвешивающие средства для подвески державки на патроне и средства для направления державки в патроне вдоль продольной оси этого патрона. Патрон головки содержит управляемый генератор возвратно-поступательных перемещений вдоль продольной оси патрона, установленный между патроном и державкой. Державка и генератор соединены продольным соединительным элементом, предназначенным для смягчения ударов, выдержанных державкой, и обеспечивающим передачу возвратно-поступательных движений. Обеспечивается эффективное удаление стружки из зоны обработки за счет повторяющегося прерывания процесса резания при воздействии на инструмент осевой вибрацией. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ фиксации и заточки режущих пластин режущего инструмента и режущий инструмент // 2526655

Способ включает установку режущих пластин повышенной длины, выполненных без отверстий для крепления, в пазу корпуса с направлением перемещения под острым углом к оси инструмента. Для повышения скорости резания за счет облегчения деформации срезаемого слоя фиксацию выполняют с помощью упорных поверхностей, выполненных на корпусе и расположенных в ряд в направлении торца, несущего режущие кромки, на расстоянии, равном длине режущей пластины, с прижимом по всей длине режущей пластины к корпусу в ее головной и задней частях головным и задним прижимами с их контактом по всей ширине режущей пластины. При этом перемещение режущих пластин по оси режущего инструмента выполняют посредством состыкованных упорных поверхностей фиксации на корпусе и упорных поверхностей задних прижимов, выполненных с возможностью перестановки и с возможностью смещения на расстояние, равное длине режущих пластин, причем используют заточенные на всю длину режущие пластины с равными значениями длины и режущих углов режущих кромок, полученными посредством их закрепления при заточке в ряд в кассеты с общим наклоном и упором относительно направления подачи заточного инструмента и затачивания по задней поверхности режущих кромок. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 10 ил.

Направляющее приспособление для режущего инструмента и режущий инструмент, включающий в себя направляющее приспособление // 2529433

Направляющее приспособление для режущего инструмента включает планку, имеющую направляющую поверхность и отверстие, продолжающееся от первой поверхности планки ко второй поверхности планки. Направляющее приспособление дополнительно включает в себя зажимной элемент, имеющий маленький конец и большой конец, при этом большой конец контактирует с прижимающей поверхностью отверстия ближней к первой поверхности планки, а маленький конец продолжается сквозь отверстие и за пределы второй поверхности планки. Упругий элемент расположен на поверхности планки противоположной направляющей поверхности и выполнен в виде кольца, через которое проходит маленький конец зажимного элемента. Технический результат: уменьшение вибрации инструмента относительно обрабатываемой детали. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ изготовления сверла, в частности породного бура // 2532209

Способ относится к изготовлению сверла, в частности породного бура, содержащего стержень с хвостовиком и сверлильной головкой. При этом в противоположном хвостовику торце стержня формируют соединительную поверхность для зацепления со сверлильной головкой с геометрическим замыканием. При этом на одном этапе изготавливают, по существу, цилиндрическую заготовку стержня. На последующем этапе в стержне выполняют соединительную поверхность, на последующем этапе сверлильную головку вводят в зацепление со стержнем с геометрическим замыканием через соединительную поверхность, которую выполнят в стержне путем электрохимической обработки (ЕСМ). Технический результат: повышение устойчивости при обработке. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 12 ил.

Режущий инструмент для обработки отверстий // 2538250

Режущий инструмент содержит корпус с рабочим торцом, на корпусе закреплены по меньшей мере одна режущая пластина и по меньшей мере одна опорная пластина. Для повышения производительности и качества обработки за счет снижения сил трения между опорной пластиной и обработанной поверхностью отверстия по меньшей мере одна опорная пластина установлена на части корпуса, соединенной с ним посредством одной радиальной упругой перемычки, проходящей в осевом направлении относительно корпуса, и двух тангенциальных упругих перемычек, проходящих в осевом направлении относительно корпуса. При этом в осевом направлении относительно корпуса радиальная перемычка и тангенциальные перемычки отделены от корпуса посредством паза, расположенного перпендикулярно оси корпуса. 4 ил.

Сборное сверло с режущими пластинами // 2539255

Изобретение относится к области обработки материалов резанием, сборному режущему сверлу с механическим креплением многогранных режущих пластин. Сверло содержит корпус, центральную режущую пластину, установленную рядом с осью вращения и периферийную режущую пластину, идентичную центральной режущей пластине. При этом периферийная режущая пластина установлена дальше от оси вращения, чем центральная режущая пластина. Для повышения работоспособности, снижения сил резания и расширения технологических возможностей сверла траектория вращения центральной режущей пластины и периферийной режущей пластины по меньшей мере частично перекрываются с образованием участка перекрытия, причем режущая кромка внутренней режущей пластины и режущая кромка внешней режущей пластины наклонены к оси вращения в направлении к детали, что обеспечивает пошаговое засверливание в обрабатываемую деталь. Для повышения надежности крепления многогранных режущих пластин центральная и периферийная режущие пластины выполнены на основе равностороннего трехгранника, с главной и вспомогательной режущими кромками, образованными пересечением передней поверхности с боковыми поверхностями. В сборных сверлах данной конструкции исключается перекос режущих пластин при затяжке винта, обеспечивается выполнение правила силового замыкания, то есть направление силы резания совпадает с направлением силы крепления. 8 ил.

Цельный режущий инструмент из двух материалов // 2544720

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении монолитных режущих инструментов, в частности фрез. Инструмент содержит корпус, по меньшей мере одну режущую кромку на его переднем конце и сердечник, установленный посредством горячей посадки в корпус и проходящий к переднему концу фрезы. Каждая режущая кромка по меньшей мере частично выполнена из материала сердечника. Создается контактная поверхность, рассеивающая изгибающие колебания фрезы при эксплуатации. Повышается жесткость режущего инструмента, производительность обработки, увеличивается срок эксплуатации. 14 з.п. ф-лы, 4 ил.

Регулируемое сверло с механическим креплением многогранных режущих пластин // 2547365

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для выполнения отверстий в заготовке сверлами регулируемого размера. Сверло содержит корпус с продольной осью и по меньшей мере одну торцевую поверхность, содержащую элемент направления, выполненный в сочетании с по меньшей мере одной торцевой поверхностью. От торцевой поверхности вдоль по меньшей мере одного участка корпуса сверла выполнено продольное углубление. К торцевой поверхности примыкает по меньшей мере одна вставка, перемещающаяся вдоль элемента направления и содержащая режущую поверхность, выполненную по меньшей мере с одним пазом под режущую пластину, расположенным смежно с краем корпуса сверла. Сверло содержит систему крепления для прикрепления с возможностью разъединения по меньшей мере одной вставки к корпусу сверла и по меньшей мере одну режущую пластину, закрепленную с возможностью разъединения в пазу под режущую пластину, которая установлена из условия образования в процессе работы законченного отверстия в металлической заготовке. Обеспечивается плавность сверления, снижается износ. 13 з.п. ф-лы, 9 ил.