Сверлильная головка с вибрационным эффектом

 

Изобретение относится к области механической обработки деталей, сверлению на значительную глубину. Головка предназначена для установки на станке, имеющем ось механической обработки проникающего режущего инструмента типа сверла, и содержит корпус, имеющий средства его соединения со станком, держатель режущего инструмента, имеющий средства закрепления в нем соответствующего режущего инструмента, направляющие средства, действующие вдоль оси обработки, для держателя режущего инструмента по отношению к корпусу. Для упрощения конструкции она содержит упругодеформируемые средства, размерные параметры которых соответствуют самоподдержанию возвратно-поступательных перемещений или вибраций держателя режущего инструмента в процессе управляемой поступательной подачи корпуса по отношению к обрабатываемой детали. Направляющие средства имеют в своем составе две упругодеформируемые в осевом направлении пластины, каждая из которых содержит внутреннюю и наружную часть, соединенные или зафиксированные соответственно с корпусом и держателем режущего инструмента, предназначенные для образования средства подвешивания держателя режущего инструмента на корпусе. 11 з.п.ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области выполнения операций механической обработки деталей, таких, например, как операции сверления, в частности сверления на значительную глубину.

В настоящее время известны сверлильные станки, которые содержат специальный механизм, выполненный таким образом, чтобы вызывать в процессе поступательной подачи сверла принудительные возвратно-поступательные движения этого сверла с определенной амплитудой хода. При этом упомянутые вынужденные линейные перемещения приводят к периодическому изменению толщины формируемой стружки, что позволяет облегчить ее фрагментацию или дробление и упростить, тем самым, удаление этой стружки из формируемого отверстия. Несмотря на упомянутые выше преимущества, такие механизмы на существующем уровне техники являются достаточно сложными, громоздкими и дорогостоящими.

Задача настоящего изобретения состоит в создании сверлильной головки, предназначенной для закрепления проникающего инструмента и имеющей особенно простую конструкцию, позволяющую осуществлять возвратно-поступательные движения рабочего инструмента в процессе его продвижения вперед.

Сверлильная головка, предназначенная для монтажа на станке проникающего режущего инструмента типа сверла, имеющем ось обработки, содержит, в соответствии с предлагаемым изобретением, корпус, снабженный средствами его присоединения к станку, держатель для режущего инструмента, снабженный средствами закрепления этого режущего инструмента, осевые направляющие средства для упомянутого держателя режущего инструмента по отношению к упомянутому суппорту, средства связи по вращательному перемещению между держателем режущего инструмента и корпусом, а также способные к упругой деформации средства связи по осевому поступательному движению между корпусом и держателем режущего инструмента, причем размерные параметры упомянутых выше способных к упругой деформации средств связи по осевому поступательному перемещению определяются таким образом, чтобы производить самоподдерживающиеся осевые возвратно-поступательные или вибрационные перемещения держателя режущего инструмента в процессе осуществления управляемой поступательной подачи корпуса по отношению к обрабатываемой детали.

В соответствии с предлагаемым изобретением сверлильная головка предпочтительно может содержать средства регулировки жесткости упомянутых упругодеформируемых средств связи по осевому поступательному перемещению.

В соответствии с возможным вариантом реализации данного изобретения упомянутые направляющие средства имеют в своем составе две деформируемых в осевом направлении кольцевые пластины, содержащие внутреннюю и наружную часть, связанные соответственно с корпусом и с держателем режущего инструмента, а также связанные между собой при помощи ветвей, не являющихся радиальными.

В соответствии с еще одним вариантом реализации данного изобретения упомянутые направляющие средства содержат шариковую направляющую.

В соответствии с еще одним вариантом реализации данного изобретения упомянутые упругодеформируемые средства связи по осевому поступательному перемещению содержат по меньшей мере одну пластинчатую пружину, расположенную в радиальной плоскости, которая закреплена в двух местах, отстоящих друг от друга в направлении длины этой пластинчатой пружины, с одной стороны, на корпусе, а с другой стороны, на держателе режущего инструмента.

В соответствии с предпочтительным вариантом реализации предлагаемого изобретения упомянутые упругодеформируемые средства связи по осевому поступательному перемещению содержат две пластинчатые пружины, расположенные параллельно друг другу в радиальной плоскости по одну и по другую стороны от ее оси, причем эти пластинчатые пружины закреплены, с одной стороны, на суппорте, а с другой стороны, на держателе режущего инструмента, соответственно в месте, расположенном посередине данной пластинчатой пружины, и в двух других местах, удаленных от этого среднего места и расположенных по одну и по другую стороны от него в направлении длины этих пластинчатых пружин.

В соответствии с предлагаемым изобретением конструкция сверлильной головки предпочтительно содержит средства регулировки расстояния между упомянутыми местами крепления пластинчатых пружин.

В соответствии с еще одним вариантом реализации предлагаемого изобретения упомянутые упругодеформируемые средства связи по осевому поступательному перемещению содержат по меньшей мере одну по существу цилиндрическую пружину.

В соответствии с данным изобретением упомянутая по существу цилиндрическая пружина предпочтительно содержит цилиндр, имеющий в своей боковой стенке отверстия, смещенные друг относительно друга таким образом, чтобы образовать периферийные участки, упруго деформируемые в осевом направлении.

В соответствии с предлагаемым изобретением концы упомянутой цилиндрической пружины предпочтительно закреплены соответственно на упомянутом корпусе и на упомянутом держателе режущего инструмента.

В соответствии с предлагаемым изобретением упомянутый корпус предпочтительно содержит цилиндрический участок, предназначенный для его присоединения к станку и продолженный цилиндрическим участком, внутри которого по меньшей мере частично проходит держатель режущего инструмента.

В соответствии с одним из вариантов реализации предлагаемого изобретения сверлильная головка содержит средства подвода к режущему инструменту жидкости, включающие в себя канал, простирающийся в осевом направлении через корпус, канал, простирающийся в осевом направлении через держатель режущего инструмента, а также деформируемый в осевом направлении или гибкий в этом направлении канал, соединяющий упомянутые выше каналы.

Признаки и преимущества предлагаемого изобретения поясняются в приведенном ниже описании, не являющимся ограничительным примером реализации головки, предназначенной для монтажа на станке проникающего режущего инструмента типа сверла, со ссылками на приведенные в приложении фигуры, на которых фиг. 1 представляет собой схематический вид сбоку первого варианта реализации сверлильной головки в соответствии с предлагаемым изобретением; фиг. 2 представляет собой схематический вид снизу, со стороны расположения режущего инструмента, сверлильной головки, показанной на фиг.1; фиг.3 представляет собой схематический вид в радиальном разрезе по линии III-III, показанной на фиг.1 и 5, упомянутой выше сверлильной гoлoвки; фиг. 4 представляет собой схематический вид в осевом разрезе по линии IV-IV, показанной на фиг.3, упомянутой выше сверлильной головки в плоскости фиг.1; фиг. 5 представляет собой схематический вид в осевом разрезе по линии V-V, показанной на фиг.1 и 3, упомянутой сверлильной головки перпендикулярно плоскости разреза, показанной на фиг.4; фиг.6 представляет собой схематический вид в осевом разрезе второго варианта реализации сверлильной головки в соответствии с предлагаемым изобретением; фиг. 7 представляет собой схематический вид в осевом разрезе цилиндрической пружины сверлильной головки в соответствии с предлагаемым изобретением, показанной на фиг.6.

На приведенных в приложении фиг.1-5 схематически представлена в различных видах сверлильная головка в соответствии с предлагаемым изобретением, в целом обозначенная позицией 1, а также проникающий режущий инструмент, представляющий собой сверло 2, установленные на станке 3 с вертикально расположенной осью обработки детали.

Сверлильная головка 1 имеет в своем составе корпус, обозначенный в целом позицией 4 и содержащий цилиндрический участок 5, вставленный в расточку 6, выполненную в патроне 7 сверлильного станка 3, и зафиксированный в этой расточке 6 посредством радиально расположенного блокировочного винта 8.

Кроме того, корпус 4 имеет в своем составе цилиндрический участок 9, который продолжает по направлению вниз упомянутый цилиндрический участок 5 и имеет диаметр, превышающий диаметр упомянутого выше первого цилиндрического участка 5, и соединен с ним посредством радиально расположенного диска 10. Этот цилиндрический участок 9 содержит, по существу в своей средней части, два больших и противоположных друг другу отверстия 11 и две противоположных друг другу лыски 12, которые образованы в оставшихся верхних частях упомянутых выше больших отверстий 11.

Против этих лысок 12 закреплены посредством винтов 13 вертикальные ветви 14 уголковых кронштейнов 15, горизонтальные ветви 16 которых проходят через верхнюю часть отверстий 11, выполненных в цилиндрическом участке 9, причем нижние части этих горизонтальных ветвей 16 образуют располагающиеся на одном уровне направляющие 16а.

Кроме того, сверлильная головка 1 имеет в своем составе держатель режущего инструмента 17, который содержит цилиндр 17а, проходящий в осевом направлении внутри цилиндрического участка 9 суппорта 4 на некотором расстоянии от внутренней поверхности его стенки.

Верхняя часть и нижняя часть цилиндра 17а держателя режущего инструмента соединены с верхней частью и с нижней частью цилиндрического участка 9 суппорта 4 по одну и по другую стороны от отверстий 11 посредством выполняющих роль осевой направляющей дисков подвески 18.

Эти диски 18 содержат внутренние кольца 19, зафиксированные в осевом направлении путем их прижатия к выступам 20, выполненным на цилиндре 17а, посредством гаек 21, а также наружные кольца 22, зафиксированные в осевом направлении на цилиндрическом участке 9 суппорта 4 между выступом 23, выполненным на этом цилиндрическом участке 9, и расположенными в осевом направлении винтами 24 посредством цилиндрических распорок 25 и 26, причем промежуточная распорка 25 содержит противоположные друг другу отверстия 25а, соответствующие противоположным друг другу отверстиям 11 на цилиндрическом участке 9. Кроме того, внутренние кольца 19 и наружные кольца 22 дисков 18 соединены между собой посредством ветвей 27, которые не проходят в радиальном направлении, причем их концы смещены друг относительно друга на угол, составляющий примерно 60^o.

Кроме того, сверлильная головка 1 содержит две пластинчатые пружины 28, которые расположены параллельно друг другу в радиальной плоскости по одну и по другую стороны от цилиндра 17а держателя режущего инструмента 17 и под ветвями 16 угловых кронштейнов 15.

Средние части пластин 28 вставлены в противоположные друг другу боковые щели 29, выполненные в цилиндре 17а держателя режущего инструмента 17. По одну и по другую стороны от своих средних частей и на некотором расстоянии от этих средних частей пластины 28 закреплены в направляющих 16а уголковых кронштейнов 16 посредством ползунов 30 и винтов 31 регулируемым образом в направлении их длины.

Верхние поверхности щелей 29, выполненных в цилиндре 17а, имеют V-образную форму таким образом, чтобы представлять вершину 32, в которую упираются пластины 28. Кроме того, цилиндр 17а держателя режущего инструмента 17 содержит осевые пазы 33, которые открываются в щели 29 через их нижние поверхности и в которых располагаются упорные пальцы 34, удерживаемые в этих зенкованиях 33 при помощи периферийного кольца 35, охватывающего цилиндр 17а.

Винты 36, вставленные наклонно в цилиндр 17а держателя режущего инструмента 17, упираются в нижние наклонные поверхности 37 пальцев 34. Эти винты 36 обеспечивают возможность перемещения пальцев 34 в направлении вверх для того, чтобы их верхние закругленные концы 37а упирались в пластины 28 и прижимали эти пластины к вершинам 32 щелей 29. Таким образом, средние части пластин 28 оказываются в осевом направлении точечным образом зажатыми между вершинами 32 и упорными пальцами 34.

Винты 31 ползунов и винты 36 являются доступными через отверстия 11 и 25а.

В то же время, нижняя часть цилиндра 17а держателя режущего инструмента 17 имеет расточку 38, в которой при помощи винта блокировки 39 закрепляется хвостовик сверла 2.

И наконец, патрон 7 станка 3, цилиндрический участок 5 корпуса 4 и держатель режущего инструмента 17 содержат осевые проходы 40, 41 и 42. Осевой проход в корпусе 4 и осевой проход 42 в держателе режущего инструмента 17, расположенные на некотором расстоянии друг от друга, связаны между собой посредством гибкого канала 43 в виде змеевика. Таким образом, осевой проход в патроне 7, змеевик 43 и осевой проход 42 в держателе режущего инструмента 17 образуют непрерывный канал подвода жидкости к осевому проходу 44, выполненному в сверле 2.

Описанная выше сверлильная головка 1 может быть использована следующим образом.

В случае, когда патрон 7 станка 3 и связанный с ним суппорт 4 перемещаются под действием средств управляемой и постоянной поступательной подачи данного станка 3 по отношению к подлежащей просверливанию детали, не показанной на фигурах, возникающие при этом усилия сверления передаются на держатель режущего инструмента 17 через пластинчатые пружины 28. Направляющие диски 18 и змеевик 43 выполнены таким образом, чтобы иметь возможность деформироваться, не оказывая при этом существенного влияния на упомянутые усилия сверления.

Усилия, возникающие при вхождении сверла в материал, вызывают изгиб пластинчатых пружин 28 по одну и по другую стороны от вершин 32 щелей 29 в диапазоне от противоположных друг другу упорных пальцев 24 до ползунов 30.

Поскольку жесткость пластинчатых пружин 28 и положение ползунов 30 вдоль направляющих 16а выбираются надлежащим образом, в процессе осуществления управляемой поступательной подачи корпуса 4 может проявляться самоподдерживающийся вибрационный эффект, вызывающий возникновение осевых возвратно-поступательных движений или осевых колебаний сверла 2, которые в предпочтительном варианте реализации могут быть синхронизированы с вращением сверла 2 по отношению к просверливаемой детали.

Эти самоподдерживающиеся возвратно-поступательные движения, возникающие в процессе осуществления поступательной подачи сверла 2, могут вызывать изменение толщины одной или нескольких формируемых при сверлении стружек.

В той мере, в какой движение обратного хода сверла 2 по отношению к управляемой поступательной подаче суппорта 4 является таковым, что режущие кромки этого сверла приближаются к обрабатываемой ими поверхности, достигают этой поверхности или даже отходят от нее, это изменение толщины формируемой режущими кромками стружки может быть таким, чтобы стружка фрагментировалась или дробилась периодически.

Таким образом, удаление стружки, в частности под действием жидкости, подводимой через монтажную головку 1 и сверло 2, может быть существенно облегчено.

Кроме того, в частности, при осуществлении сверления на большую глубину, самоподдерживающиеся осевые колебания или осевые возвратно-поступательные движения сверла 2 могут обеспечить возможность, вместе с фрагментацией или дроблением формируемой стружки или без ее дробления, по меньшей мере частичного поглощения вероятных вибраций сверла по отношению к обрабатываемой детали, в частности его осевых и/или поперечных вибраций.

Следовательно, сверлильная головка 1 в соответствии с предлагаемым изобретением позволяет повысить точность и прямолинейность просверливаемых отверстий, уменьшить при этом износ сверла и улучшить качество внутренней поверхности получаемых отверстий.

На фиг. 6 и 7 схематически показана упрощенная конструкция сверлильной головки в соответствии с предлагаемым изобретением, обозначенной здесь в целом позицией 45. Эта сверлильная головка содержит корпус 46 и держатель режущего инструмента 47.

Корпус 46 имеет цилиндрический участок 48, вводимый в расточку 49, выполненную в патроне 50 станка 51, и цилиндрический участок 52, продолжающий цилиндрический участок 48 и имеющий несколько больший, чем у него, диаметр.

Держатель режущего инструмента 47 имеет форму цилиндра, вставленного внутрь цилиндрического участка 52 суппорта 46 и расположенного на некотором расстоянии от его внутренней стенки.

Между нижней частью держателя режущего инструмента 47 и нижней частью цилиндрического участка 52 суппорта 46 расположена шариковая направляющая 53, обеспечивающая осевое направляющее взаимодействие между суппортом 46 и держателем режущего инструмента.

Верхняя часть держателя режущего инструмента 47 имеет уменьшенный диаметр, определяющий наличие кольцевого выступа 54. Между этим выступом 54 и основанием 55 цилиндрического участка 52 суппорта 46 расположена пружина 56, выполненная в виде цилиндра. Верхняя часть этой пружины 56 закреплена на верхней части цилиндрического участка 52 корпуса 46 посредством радиально расположенных винтов 57, а нижняя часть этой пружины 56 соединена с держателем режущего инструмента 47 посредством радиально расположенных винтов 58.

Держатель режущего инструмента 47 содержит расточку 59, в которой закреплено сверло 60.

Как и в предыдущем примере реализации предлагаемого изобретения, патрон 50 станка, цилиндрический участок 48 корпуса 46, держатель режущего инструмента 47 и сверло 60 содержат канал подвода жидкости, причем канал суппорта 46 и канал держателя режущего инструмента 47 соединены между собой, как и в предыдущем случае, посредством гибкого змеевика 61.

Как подробно показано на фиг.7, цилиндрическая пружина 56 построена на основе цилиндра, в стенке которого выполнены отверстия, вытянутые в периферийном направлении и смещенные друг относительно друга таким образом, чтобы образовать периферийные участки 63, которые могут быть упруго деформированы в осевом направлении.

Сверлильная головка 45, которая только что была описана со ссылками на фиг.6 и 7, функционирует таким же образом, что и сверлильная головка 1, описанная выше со ссылками на фиг.1-5.

Действительно, усилия проникновения сверла 60 в материал обрабатываемой детали в процессе управляемой поступательной подачи суппорта 46 по отношению к этой обрабатываемой детали, не показанной на фигурах, обеспечиваются посредством цилиндрической пружины 56, причем без того, чтобы шариковая направляющая 53 и гибкий змеевик 61 оказывали заметное влияние на эти усилия.

Усилия по вращательному движению воспринимаются винтами 57 и 58 и цилиндрической пружиной 56 в ее периферийном направлении. Осевые усилия передаются посредством цилиндрической пружины 56, в частности посредством упомянутых участков 63 этой пружины.

В той мере, в какой цилиндрическая пружина 56 обладает надлежащим образом выбранными размерными параметрами и отверстиями 63, могут проявляться самоподдерживающиеся вибрационные возвратно-поступательные перемещения или осевые колебания сверла в процессе осуществления управляемой поступательной подачи корпуса 46.

Формула изобретения

1. Сверлильная головка, предназначенная для установки на станке, имеющем ось механической обработки проникающего режущего инструмента типа сверла, содержащая корпус, имеющий средства его соединения со станком, держатель режущего инструмента, имеющий средства закрепления в нем соответствующего режущего инструмента, направляющие средства, действующие вдоль оси обработки, для держателя режущего инструмента по отношению к корпусу, отличающаяся тем, что она содержит упругодеформируемые средства связи по осевому поступательному перемещению, размерные параметры которых соответствуют самоподдержанию возвратно-поступательных перемещений или вибраций держателя режущего инструмента в процессе управляемой поступательной подачи корпуса по отношению к обрабатываемой детали, причем направляющие средства имеют в своем составе две упругодеформируемые в осевом направлении пластины, каждая из которых содержит внутреннюю и наружную часть, соединенные или зафиксированные соответственно с корпусом и держателем режущего инструмента, предназначенные для образования средства подвешивания держателя режущего инструмента на корпусе.

2. Сверлильная головка по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена средствами регулировки жесткости упругодеформируемых средств связи по осевому поступательному перемещению.

3. Сверлильная головка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что внутренние и наружные части упругодеформируемых пластин направляющих средств соединены между собой посредством расположенных нерадиально ветвей.

4. Сверлильная головка по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что направляющие средства содержат шариковую направляющую.

5. Сверлильная головка по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что упругодеформируемые средства связи содержат, по меньшей мере, одну пластинчатую пружину, расположенную в радиальной плоскости и закрепленную в двух местах, отстоящих друг от друга вдоль длины этой пружины с одной стороны на корпусе, а с другой стороны на держателе режущего инструмента.

6. Сверлильная головка по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что упругодеформируемые средства содержат две пластинчатые пружины, расположенные параллельно друг другу в радиальной плоскости по одну и по другую стороны от оси, причем пластинчатые пружины закреплены с одной стороны на корпусе, а с другой стороны на держателе режущего инструмента, соответственно в одном месте, расположенном посредине пластинчатых пружин, и в двух других местах, отстоящих от этого среднего места по одну и по другую стороны от него в направлении длины пластинчатых пружин.

7. Сверлильная головка по п. 5 или 6, отличающаяся тем, что она снабжена средствами регулировки расстояния между местами крепления одной или двух пластинчатых пружин.

8. Сверлильная головка по любому из пп. 1-7, отличающаяся тем, что упругодеформируемые средства связи по осевому поступательному перемещению содержат, по меньшей мере, одну по существу цилиндрическую пружину.

9. Сверлильная головка по п. 8, отличающаяся тем, что цилиндрическая пружина выполнена в виде цилиндра, имеющего в боковой стенке отверстия, смещенные друг относительно друга с образованием периферийных участков, упругодеформируемых в осевом направлении.

10. Сверлильная головка по п. 8 или 9, отличающаяся тем, что концы цилиндрической пружины закреплены соответственно на корпусе и держателе режущего инструмента.

11. Сверлильная головка по любому из пп. 1-10, отличающаяся тем, что на корпусе выполнен цилиндрический участок, предназначенный для присоединения к станку и продолженный другим цилиндрическим участком, внутри которого, по меньшей мере, частично расположен упомянутый держатель режущего инструмента.

12. Сверлильная головка по любому из пп. 1-5, отличающаяся тем, что она снабжена средствами подвода жидкости к режущему инструменту, содержащими канал, проходящий в осевом направлении через корпус, канал, проходящий в осевом направлении через держатель режущего инструмента, и канал, соединяющий указанные каналы, и выполненный гибким или деформируемым в осевом направлении.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7