Спиральное сверло с криволинейными режущими кромками



Спиральное сверло с криволинейными режущими кромками
Спиральное сверло с криволинейными режущими кромками
Спиральное сверло с криволинейными режущими кромками
Спиральное сверло с криволинейными режущими кромками

 


Владельцы патента RU 2528593:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") (RU)

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при сверлении отверстий в труднообрабатываемых материалах и сплавах, например в чугуне. Сверло содержит режущую кромку, выполненную из условия обеспечения постоянства износа ее точек при обработке отверстий. Проекция режущей кромки на плоскость, перпендикулярную оси вращения сверла, определяется в зависимости от полярного угла текущей точки проекции режущей кромки на плоскость, перпендикулярную оси вращения сверла, отсчитываемого от начальной точки проекции в направлении, обратном вращению сверла при обработке, радиуса окружности, которой принадлежит текущая точка проекции режущей кромки на плоскость, перпендикулярную оси вращения сверла, радиуса окружности, которой принадлежит начальная точка проекции режущей кромки на плоскость, перпендикулярную оси вращения сверла, и радиуса сердцевины сверла. Обеспечивается повышение стойкости спирального сверла. 1 табл., 3 ил.

 

Изобретение относится к области инструментальной промышленности, в частности к спиральным сверлам, предназначенным для сверления отверстий в труднообрабатываемых материалах и сплавах (например, чугун, жаропрочная сталь).

Из уровня техники известно спиральное сверло с постоянным передним углом, режущие кромки которого выполняют криволинейными (Авторское свидетельство СССР №49722, B23B 51/02, 1936 г.).

Недостатком известного технического решения является неравномерный износ точек режущих кромок спирального сверла, обусловленный изменением скорости резания вдоль режущей кромки и приводящий к снижению стойкости спирального сверла.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является сверло, режущие кромки которого в плоскости, перпендикулярной оси вращения, выполнены в виде спиралевидной кривой, отношение длины любого участка которой к величине соответствующей площади, описываемой сверлом при вращении, является постоянной величиной (Авторское свидетельство СССР №715238, B23B 51/02, 1980 г.).

Недостатком известного технического решения также является неравномерный износ точек режущих кромок спирального сверла, обусловленный изменением скорости резания вдоль режущей кромки и приводящий к снижению стойкости спирального сверла.

Техническая задача изобретения заключается в повышении стойкости спирального сверла за счет выравнивания проекции вектора скорости резания точек режущей кромки на нормаль к проекции режущей кромки на плоскость, перпендикулярную оси вращения сверла.

Поставленная задача решается посредством того, что в спиральном сверле с криволинейными режущими кромками, согласно изобретению режущая кромка в проекции на плоскость, перпендикулярной оси вращения сверла, определяется уравнением:

μ = arcsin ( R r ) + r 2 R 2 R π 2 ,

где µ (рад) - полярный угол текущей точки проекции режущей кромки на плоскость, перпендикулярную оси вращения сверла, отсчитываемый от начальной точки проекции в направлении, обратном вращению сверла при обработке;

r - радиус окружности, которой принадлежит текущая точка проекции режущей кромки на плоскость, перпендикулярную оси вращения сверла;

R=(1,05-2)RC - радиус окружности, которой принадлежит начальная точка проекции режущей кромки на плоскость, перпендикулярную оси вращения сверла;

RC - радиус сердцевины спирального сверла.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

- на фиг.1 - вид заявленного спирального сверла в изометрии;

- на фиг.2 - проекция сверла на плоскость, перпендикулярную его оси вращения;

- на фиг.3 - проекция сверла на плоскость, параллельную его оси вращения, где соответственно изображены:

1 - режущая кромка;

2 - проекция режущей кромки на плоскость, перпендикулярную оси вращения сверла;

3 - плоскость, перпендикулярная оси вращения сверла;

4 - оси вращения сверла;

5 - текущая точка проекции режущей кромки на плоскость, перпендикулярную оси вращения сверла;

6 - начальная точка проекции режущей кромки на плоскость, перпендикулярную оси вращения сверла;

7 - вектор скорости резания в текущей точке режущей кромки;

8 - текущая точка режущей кромки;

9 - проекция вектора скорости резания в текущей точке режущей кромки на нормаль к проекции режущей кромки на плоскость, перпендикулярную оси вращения сверла;

10 - нормаль к проекции режущей кромки на плоскость, перпендикулярную оси вращения сверла;

11 - проекция вектора скорости резания в текущей точке режущей кромки на касательную прямую к проекции режущей кромки на плоскость, перпендикулярную оси вращения сверла;

12 - касательная прямая к проекции режущей кромки на плоскость, перпендикулярную оси вращения сверла;

Заявленное спиральное сверло содержит режущую кромку 1, проекция 2 которой на плоскость 3, перпендикулярную оси 4 вращения сверла, определяется уравнением:

μ = arcsin ( R r ) + r 2 R 2 R π 2 ,

где µ (рад) - полярный угол текущей точки 5 проекции 2 режущей кромки 1 на плоскость 3, перпендикулярную оси 4 вращения сверла, отсчитываемый от начальной точки 6 проекции 2 в направлении, обратном вращению сверла при обработке;

r - радиус окружности, которой принадлежит текущая точка 5 проекции 2 режущей кромки 1 на плоскость 3, перпендикулярную оси 4 вращения сверла;

R=(1,05-2)RC - радиус окружности, которой принадлежит начальная точка 6 проекции 2 режущей кромки 1 на плоскость 3, перпендикулярную оси 4 вращения сверла;

RC - радиус сердцевины спирального сверла.

Режущая кромка 1 принадлежит поверхности вращения прямой, наклоненной в оси вращения сверла 4 на угол, равный главному углу сверла в плане φ, относительно оси, совпадающей с осью вращения сверла 4. Передние и задние поверхности сверла выполняются путем заточки сверла с образованием переднего угла γ и заднего угла α. Винтовая канавка сверла наклонена к оси вращения сверла 4 под углом ω.

На производственной площадке ГОУ ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» прошли испытания предложенной конструкции, а именно спирального сверла диаметром 30 мм, радиусом сердцевины RC=3 мм, длиной режущей части 70 мм, предназначенного для обработки отверстий глубиной 50 мм в заготовках из серого чугуна марки СЧ30.

Режущая кромка 1 сверла была выполнена таким образом, что ее проекция 2 на плоскость 3, перпендикулярную оси 4 вращения сверла, определялась уравнением:

μ = arcsin ( 6 r ) + r 2 36 6 π 2 ,

где µ (рад) - полярный угол текущей точки С проекции 2 режущей кромки 1 на плоскость 3, перпендикулярную оси 4 вращения сверла, отсчитываемый от начальной точки 6 проекции 2 в направлении, обратном вращению сверла при обработке;

r - радиус окружности, которой принадлежит текущая точка 5 проекции 2 режущей кромки 1 на плоскость 3, перпендикулярную оси 4 вращения сверла.

Режущая кромка 1 принадлежала поверхности вращения прямой, наклоненной в оси вращения сверла 4 на угол, равный главному углу сверла в плане φ=59°, относительно оси, совпадающей с осью вращения сверла 4. Передние и задние поверхности сверла выполнялись путем заточки сверла с образованием переднего угла γ=10° и заднего угла α=12°. Винтовая канавка сверла была наклонена к оси вращения сверла 4 под углом ω=30°.

Вектор скорости резания 7 в текущей точке 8 режущей кромки 1 отложим от проекции точки 8 на плоскость 3 - точки 5 и разложим на две составляющие - проекцию 9 вектора скорости резания 7 на нормаль 10 к проекции 2 и проекцию 11 вектора скорости резания 7 на касательную прямую 10 к проекции 2.

В процессе сверления износ текущей точки 8 режущей кромки 1 сверла определялся в основном проекцией 9 вектора скорости резания 6 на нормаль 9 к проекции 2, т.к. вторая составляющая вектора скорости резания 7 - проекция 11 вектора скорости резания 7 на касательную прямую 12 к проекции 2 в процессе сверления соответствовала перемещению участка режущей кромки 1 в точке 8 вдоль самого себя, что не приводило к снятию припуска и к износу режущей кромки 1 в точке 8.

Благодаря указанной геометрии режущей кромки 1, проекция 9 вектора скорости резания 7 на нормаль 10 к проекции 2 в ее текущей точке 5 была постоянна и составляла 0,4 v, где v (м/мин) - заданная режимами скорость сверления, следовательно, износ точек режущей кромки 1 был постоянен. Режущая кромка 1 не содержала участка или участков с повышенным износом по сравнению с остальными участками. Наличие участков режущей кромки 1 с повышенным износом и определяет малую стойкость известного спирального сверла, которая составляла 50 мин. Стойкость заявленного спирального сверла определялась износом всех участков режущей кромки 1 и составляла 75 мин, что превышает в 1,5 раза стойкость известного по прототипу спирального сверла.

Таким образом, заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, позволяет повысить стойкость спирального сверла в 1,5 раза по сравнению с известным спиральным сверлом.

Существенность заявленных в формуле изобретения интервалов подтверждена в Таблице.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.

Свойства, регламентированные в заявленном изобретении отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для использования в области инструментальной промышленности, касается изготовления спиральных сверл, предназначенным для обработки отверстий в труднообрабатываемых материалах и сплавах;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленный объект соответствуют требованиям условиям патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.

Спиральное сверло с криволинейными режущими кромками, предназначенное для обработки отверстий в заготовках из чугуна, отличающееся тем, что режущая кромка выполнена из условия обеспечения постоянства износа ее точек при обработке упомянутых отверстий, при этом ее проекция на плоскость, перпендикулярную оси вращения сверла, определяется уравнением:
,
где µ (рад) - полярный угол текущей точки проекции режущей кромки на плоскость, перпендикулярную оси вращения сверла, отсчитываемый от начальной точки проекции в направлении, обратном вращению сверла при обработке;
r - радиус окружности, которой принадлежит текущая точка проекции режущей кромки на плоскость, перпендикулярную оси вращения сверла;
R=(1,05-2)RC - радиус окружности, которой принадлежит начальная точка проекции режущей кромки на плоскость, перпендикулярную оси вращения сверла;
RC - радиус сердцевины спирального сверла.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для технологических машин вращательного и/или ударного действия при сверлении отверстий в кирпичной кладке, бетоне, камне и иных аналогичных материалах.

Изобретение относится к сверлильным инструментам и может быть использовано для технологических машин вращательного и/или ударного действия для сверления в кирпичной кладке, бетоне, камне и иных аналогичных материалах.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при сверлении отверстий. Двусторонняя режущая пластина включает в себя верхнюю сторону, нижнюю сторону и по меньшей мере одну боковую поверхность, соединяющую указанные стороны и образующую по меньшей мере одну режущую кромку.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности изготовлению микросверла для механической обработки микроотверстий, состоящего из двух спеченных деталей.

Изобретение относится к ручным инструментам, а именно к спиральному сверлу для дрели. Сверло содержит удлиненный элемент, головную часть, верхнюю часть и хвостовик.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при обработке отверстий сборным инструментом. .

Сверло // 2477673
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в сверлах, применяемых для сверления бетона или других каменных конструкций, горной породы и т.п. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при высокоскоростном сверлении деталей из композитных материалов. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при обработке отверстий. .

Группа изобретений относится к машиностроению и может быть использована при обработке материалов режущими инструментами со сменной режущей кромкой, осуществляемой при высоких подачах. Инструмент содержит тело, съемно установленные режущие пластины и множество гнезд для их установки, имеющих поверхность нижней стенки и множество участков верхней стенки, нависающих над соответствующим гнездом для установки режущей пластины и имеющих боковую поверхность, определяющую карман для стружки. Каждый из указанных участков нависает так, чтобы закрывать по меньшей мере часть режущей пластины при ее установке в гнезде и сформирован так, что величина нависания со стороны конца его основания больше, чем величина, на которую участок верхней стенки нависает над гнездом для установки режущей пластины на стороне его переднего конца. Верхний стеночный участок сформирован так, чтобы увеличить толщину участка для поддержки режущей пластины в гнезде, примыкающем к соответствующему гнезду для установки режущей пластины, проходит от поверхности нижней стенки гнезда для установки режущей пластины и примыкает к соответствующему гнезду для установки режущей пластины и к боковой поверхности участка верхней стенки. Повышается прочность головки режущего инструмента, улучшается удаление стружки. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при сверлении отверстий в деталях. Спиральное сверло содержит режущую часть и корпус сверла. Режущая часть содержит перемычку, заднюю поверхность сегмента, заднюю поверхность фаски и по меньшей мере две канавки, продолжающиеся в продольном направлении к корпусу сверла. Каждая канавка содержит переднюю поверхность и подточку, продолжающуюся от перемычки. Режущая часть дополнительно содержит по меньшей мере два режущих сегмента, каждый из которых содержит первую криволинейную режущую кромку, вторую криволинейную режущую кромку и режущую кромку фаски. Создана новая геометрия режущей кромки и вершины сверла. Повышается прочность и стойкость сверла. 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

Группа изобретений относится к машиностроению и может быть использована при сверления отверстий в бетоне в режиме удара, а также при изготовлении сверла. Сверло содержит стержень со спиралью (6) и сверлильной головкой (9), выполненной в виде твердосплавной части и введенной в торцевой соединительный паз (4) стержня (5). Основание (4а) соединительного паза (4) продолжается продольно вдоль кривой (4b) основания паза. Н ль кривой (4b) основания паза,о сверла.ению и может быть испрльзованаа стороне соединительного паза (4) предусмотрена переходная поверхность (11) для осевого перехода к спирали (6) поверхностными кривыми (12), образованными в результате параллельного смещения относительно по меньшей мере одного сегмента кривой (4b) основания паза, имеющей прямую линию направления. Переходная поверхность (11) продолжается аксиально, начиная от верхней краевой области соединительного паза (4), по меньшей мере на участках более чем на половину глубины соединительного паза (4). Контур переходной поверхности (11) является, по существу, трапециевидным. Приведены способ и устройство для изготовления сверла. Обеспечивается простота изготовления сверла высокого качества и стойкости. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

Группа изобретений относится к машиностроению и может быть использована при механической обработке материалов сверлами со съемными головками. Перьевое сверло включает часть удлиненного корпуса и режущую часть, прикрепленную съемным образом к концу части корпуса. Составная головка перьевого сверла включает по меньшей мере две части режущей пластины, при этом каждая часть включает режущую кромку. По меньшей мере две части режущей пластины сконфигурированы таким образом, что они могут съемным образом прикрепляться к части корпуса перьевого сверла в смежных положениях относительно друг друга, а режущие кромки частей режущей пластины совмещены таким образом, что они вместе образуют режущую кромку на конце перьевого сверла. Приведены варианты конструктивного выполнения составных головок перьевого сверла и варианты перьевых сверл. Снижается износ инструмента, повышается качество обработки. 6 н. и 40 з.п. ф-лы, 15 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при обработке отверстий модульным сверлом. Сверло содержит стержневую часть с торцевой стороной, выполненную с возможностью вращения вокруг оси в направлении вращения, и режущую часть, выполненную с возможностью вращения вокруг некоторой оси или указанной оси и соединенную или выполненную с возможностью соединения со стержневой частью на ее торцевой стороне. Стержневая часть содержит по меньшей мере один передаточный элемент для передачи вращательного момента, выступающий на торцевой стороне и имеющий по меньшей мере одну передаточную поверхность для передачи вращательного момента в направлении вращения от стержневой части на режущую часть, которая содержит по меньшей мере одну приемную область для приема указанного вращательного момента и по меньшей мере один центрирующий элемент для ее радиального центрирования относительно стержневой части и прикреплена к стержневой части прикрепляющим элементом. Улучшается передача крутящего момента, повышается производительность сверления. 18 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при сверлении отверстий в различных материалах. Сверло содержит хвостовик, два пера с ленточками, образованные спиральными канавками, режущие кромки криволинейной формы и поперечную кромку. Сверло выполнено таким образом, что касательная к профилю режущей кромки в точке его примыкания к ленточке образует с осью инструмента угол от 3 до 20 градусов, а касательная к профилю режущей кромки в точке ее примыкания к поперечной кромке - угол от 45 до 75 градусов. Обеспечивается повышение точности и чистоты обработки отверстия. 1 ил.
Наверх