Спиральное сверло с переменной площадью сечения

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1357151 А1 (51) 4 В 23 В51 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Щ/2. 7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4067582/3!-08 (22) 20,03.86 (46) 07.12.87. Бюл. У 45 (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (72) В.В.Осташявичус, P.Д.Гайдис, А.Ю.Каткус и В.Ф.Каэокайтис (53) 621.951.47 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР Р .831413, кл.. В 23 В 51/02, 1979. (54) СПИРАЛЬНОЕ СВЕРЛО С ПЕРЕМЕННОЙ

ПЛОЩАДЬЮ СЕЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при сверлении отверстий. Целью изобретения является повышение стойкости и производительности сверла за счет уменьшения амплитуды колебательных движений режущей части, Спиральное сверло содержит шейку 1 длиной 1щ =

= 1/3, часть 2 — переходную между шейкой и направляющей частью 3 и направляющую часть 3 длиной 1„ = 1/6, Длина переходной части равна длине шейки, а диаметр шейки составляет

0,82 диаметра направляющей части.

Конструкция сверла является близкой к оптимальной конфигурации консольной балки ° В процессе сверления сверло возбуждается в широком частотном спектре колебаний, но конфигурация сверла позволяет резко уменьшить амплитуду крутильных колебаний режущей части, что дает воэможность увеЮ личить его стойкость и производительность. 2 ил.

1357151

Изобретение относится к области машино строения, Цель изобретения — повышение стойкости и производительности сверла.за

f) счет уменьшения амплитуды колебатель— ных движений режущей части сверла.

На фиг,1 представлено спиральное сверло, близкое к оптимальной конфигурации консольной балки; на фиг,2 сечение А-А на фиг,1.

Спиральное сверло содержит шейку

I,длиной 1 „ = 1/3, часть 2 — переходную между шейкой и направляющей частью 3 и направляющую часть 3 длиной 1„ = 1/6. Длина переходной части

2 равна длине шейки 1, т.е, 1 = 1 ш.

Расположение шейки 1 сверла совпа дает с минимумом поперечного сечения оптимальной конфигур ации кон соли, полученной для заданной второй завы" шенной частоты свободных крутильных колебаний. Утолщенная часть консоли совпадает с переходной частью между шейкой и направляющей и находится на 25 расстоянии 1/3 от утонченной части.

Конструкция сверла заканчивается направляющей частью, которая является утонченной в результате образования двух стружечных канавок сверла и ко- 3О роткой режущей частью, Части сверла плавно сопряжены.

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

35 утолщенных частей.

В предлагаемой конструкции спирального сверла диаметр шейки определяется из условия, что момент инерции шейки совпадает с моментом инерции 4р направляющей части. Таким образом, сначала определяется момент инерции направляющей части, сечение которой представлено на фиг.2.

Диаметр шейки составляет 0,82 диаметра направляющей части (й =О, 82Р) .

Также принято, что диаметры направляющей и хвостовой частей спирального сверла одинаковы, Таким образом, конструкция предлагаемого сверла является рациональной, легко изготавливаемой и близкой к оптимальной конфигурации консольной балки, полученной дпя второй заданной частоты и формы крутильных колебаний. Основным критерием совмещения конфигураций сверла и консоли является определенное расположение экспериментальных поперечных сечений, которые чередуются через каждые 1/3 расстояния по длине конструкции. Место закрепления сверла необязательно должно совпадать с местом закрепления консольной балки, так как сверло крепится в хвостовой части,„ жесткость, которой повышает жесткость шейки и практически не влияет на поведение сверла в процессе сверления °

Режущая часть сверла снимает определенный слой металла, в результате че го сверло углубляется в металл, В процессе сверления из-эа сил, действующих на поверхности сверла в зависимости от обрабатываемого материалаа, режимов рез ания, типа обр аэовавшейся стружки и т.д,, сверло возбуждается в широком частотном спектре колебаний, Так как конфигурация сверла близка к оптимальной конфигурации консоли, полученной для заданной второй частоты и формы крутильных колебаний, оно начинает колебательное движение преимущественно по второй форме и частоте крутильных колебаний. Вторая форма колебаний характеризуется поворотом сечения сверла вокруг его оси на угол 9< который в режущей части значительно меньше угла поворота 8, (фиг,1), характерного для основной формы крутильных колебаний обычных спиральных сверл, В результате резкого уменьшения амплитуд крутильных колебаний режущей части сверла его стойкость резко увеличивается.

Выбор длины направляющей части и диаметров производится следующим о бр азом.

Ввиду того, что конфигурация спирального сверла должна соответствовать оптимальной конфигурации консо-. ли„ полученной дпя заданной второй частоты свободных крутильных колебаний, длина направляющей части сверла 1„ должна быть равна поповине переходной части 1 „, т. е, 1

1 так как переходная часть

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

Поперечные сечения шейки и направляющей части должны характеризоваться одинаковыми моментами инерции и соответствовать минимальным сечениям консоли оптимальной конфигурации, Также должны быть равными моменты

1357151 инерции поперечных сечений хвостовой и переходной частей, а их расположение должно соответствовать максимальным сечениям консоли оптимальной конфигурации. В связи с тем, что сечение направляющей части сложное, расчеты по определению диаметров предла— гаемого сверла проведены на ЭВИ с применением метода конечных элементов и использованием программы.

В результате расчетов для конструкции сверла D = 10 мм, ю = 27 получен момент инерции направляющей части I = 434,42 мм . Задан такой

Ф же момейт инерции для шейки сверла, определен ее диаметр по формуле и = -=- = 0,82 Б.

32I (f

Применение предлагаемой конструкции спирального св ерл а поз воля ет увеличить скорость резания и, соответственно, производительность. При увеличении скорости резания колеба-. тельные движения предлагаемого сверла происходят по второй форме и второй частоте и, когда режущая часть сверла достигает первой резонансной частоты, совпадающей с основной частотой крутильных колебаний, амплитуды сверла не увеличиваются, а остаются прежними и совпадают с амплитудами колебаний по заданной второй форме.

В результате этого при определенных скоростях резания из-за отсутствия первого резонанса сверло не подвергается износу до появления определенного шума, характерного для обычных конструкций сверл, работающих в условиях первого резонанса и подвергающихся сильному износу. Для сверл предлагаемой конструкции скорость резания можно увеличить вплоть до скорости, совпадающей со второй соб5 ственной частотой крутильных колебаний,. Это дает возможность создавать перспективные конструкции сверл с пластинками твердого сплава, а также применять алмаз, эльбор и др.

Ввиду того, что предлагаемое спиральное сверло в процессе резания совершает колебательное движение по

15 заданной второй форме и второй частоте, что значительно превышает основную собственную частоту сверла, можно считать, что такие высокие часто-, ты крутильных колебаний положительно действуют на процессы резания (подоб20

"но процессу вибросверления), уменьшая при этом силу резания и способствуя увеличению скорости резания.

Формула изобретения

Спиральиое сверло с переменной площадью сечения, содержащее хвостовик, направляющую и переходную части, 30 отличающееся тем,что, с целью повышения производительности и стойкости, на сверле. между хвостовиком и переходной частью выполнена шейка, причем и = 0,82 D где d.,,г— диаметр шейки сверла; D — диаметр наЗ5 правляющей части сверла, а длина шейки равна длине хвостовика и переходной части, при этом длина направляющей части в два раза меньше длины шейки, а диаметр хвостовика направляющей переходной частей равны.

135? 151

Составитель N.Ëoïàöèíñêèé

Корректор 0,Кравцова

Редактор Н,Тупица Техред M.Äööûê

Заказ 5927/9 Тираж 970 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, NocKBa, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4