Сборное сверло с режущими пластинами

Авторы патента:

Артамонов Евгений Владимирович (RU)

Остапенко Мария Сергеевна (RU)

Чернышов Михаил Олегович (RU)

B23B51/00 - Режущие инструменты для сверлильных станков

Владельцы патента RU 2539255:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) (RU)

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.

Изобретение относится к области обработки материалов резанием, сборному режущему сверлу с механическим креплением многогранных режущих пластин.

Известно сборное режущее сверло с механическим креплением сменных многогранных режущих пластин, выполненных на основе трехгранника неправильной формы, с отверстием (ГОСТ 27724-88).

Основным недостатком известного решения является недостаточный ресурс режущих пластин ввиду неоптимальных геометрических и конструктивных параметров сборного сверла.

Известно сборное сверло с механическим креплением сменных многогранных режущих пластин, которое предотвращает поочередное выступание центральной и периферийной пластины на участке, где они перекрывают друг друга (патент RU 2432237 C2, МПК B23/B 51/00, опубл. 27.10.2007).

Недостатком известного решения является недостаточно надежное крепление режущих пластин. Каждая боковая грань режущей пластины разделена на две поверхности изогнутую верхнюю и плоскую нижнюю, причем закрепление происходит по нижним упорным поверхностям, что недостаточно для надежного закрепления режущих пластин.

Известно сборное сверло с механическим креплением сменных многогранных режущих пластин с технологией постепенного, ступенчатого засверливания в заготовку, обеспечивающей превосходный баланс сил резания, что гарантирует высокую эффективность при обработке всех групп материалов (патент EP 1902799 A2, B23B 27/14. опубл. 26.03.2008; METALL WORKING WORLD (3/12) - деловой и технический журнал фирмы AB Sandvik Coromant - Spoon Publishing, г. Стокгольм, Швеция - 2012. - с.26-27).

Недостатком известной конструкции сборного сверла является недостаточная надежность крепления режущих пластин. Закрепление происходит по нескольким упорным поверхностям. Вектор приложенных нагрузок не совпадает с вектором закрепления режущих пластин в угловой паз, что приводит к ослаблению крепления, саморазвинчиванию крепежного винта, возникновению микровибраций и к преждевременному износу и разрушению режущих пластин.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание сборного сверла с надежным креплением режущих пластин, частично перекрывающих друг друга с постепенным засверливанием в заготовку, что обуславливает повышение производительности и повышение работоспособности режущих пластин.

Поставленная задача решается за счет специальной формы режущих пластин, что обеспечивает постепенное 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.

Указанный технический результат достигается тем, что сборное сверло, содержащее корпус, имеющее ось вращения, центральную режущую пластину, установленную рядом с осью вращения, и периферийную режущую пластину, идентичную центральной режущей пластине, причем траектория вращения внутренней режущей пластины и внешней режущей пластины частично перекрываются с образованием участка перекрытия. Режущая кромка внутренней режущей пластины и режущая кромка внешней режущей пластины наклонены к оси вращения в направление к заготовке, при этом обеспечивается постепенное врезание инструмента в обрабатываемый материал. Центральная и периферийная режущие пластины выполнены на основе равностороннего трехгранника, с режущими кромками, состоящими из криволинейного и прямолинейного участков, причем режущая кромка криволинейного участка выполнена в виде кривой линии и вписана в четверть длины стороны трехгранника, при этом радиус криволинейной режущей кромки равен 1/3 длины стороны многогранника, а направление силы резания совпадает с направлением силы крепления режущих пластин, что обеспечивает надежное закрепление режущих пластин в корпусе инструмента.

Предлагаемая конструкция сверла с предлагаемыми режущими пластинами показана на фиг.1-8, где:

на фиг.1 представлено предлагаемое сборное сверло с механическим креплением сменных режущих пластин;

на фиг.2 представлено схематично изображение режущих пластин неправильной формы в трехгранном исполнении с углом при вершине ε, вписанных в равносторонние многогранники с углом при вершине ε₁ и стороной L, причем вспомогательная режущая кромка режущей пластины неправильной формы выполнена в виде кривой линии вписанной в четверть длины стороны многогранника L/4, при этом радиус R криволинейной режущей кромки равен 1/3 длины стороны многогранника L/3;

на фиг.3 представлено схематично изображение трехгранной режущей пластины неправильной формы, выполненной на основе равностороннего трехгранника;

на фиг.4 представлены эскизы обработки сборным сверлом, количества оборотов и схемы пошагового засверливания режущих пластин сборного сверла по порядку врезания I, II, III в обрабатываемый материал;

на фиг.5 представлена схема наклона центральной режущей пластины на угол θ₁ и периферийной режущей пластины на угол θ₂ к перпендикуляру к оси вращения в направление к детали, стрелками показаны направление скорости вращения V (м/мин) и подачи S (мм/об) сверла;

на фиг.6 представлена схема постепенного врезания инструмента в обрабатываемый материал;

на фиг.7-8 схематично показано крепление в сборном сверле предложенных режущих пластин неправильной формы, выполненных на основе равностороннего трехгранника;

на фиг.7 схематично показано крепление в сборном сверле центральной режущей пластины неправильной формы, выполненной на основе равностороннего трехгранника, направление силы резания обозначено как R_xy (H), направление силы крепления обозначено как P (H), позициями 14, 15 и 16 показано расположение опорных точек;

на фиг.8 схематично показано крепление в сборном сверле периферийной режущей пластины неправильной формы, выполненной на основе равностороннего трехгранника, направление силы резания обозначено как R_xy (H), направление силы крепления обозначено как P (H), позициями 17, 18 и 19 показано расположение опорных точек.

Сборное сверло (фиг.1) содержит корпус 1 с осью вращения 2, центральную режущую пластину 3, установленную в центре у оси вращения 2 сверла и периферийную режущую пластину 4, идентичную центральной режущей пластине 3, установленную на периферийной части сверла.

Центральная 3 и периферийная 4 режущие пластины (фиг.2-3) выполнены на основе равностороннего трехгранника 5, с опорной 6 и боковыми поверхностями, состоящими из плоского 7 и изогнутого участков 8, с прямолинейной 9, 11 и криволинейной 10, 12 режущими кромками. Криволинейная режущая кромка 10, 12 изогнутого участка выполнена в виде кривой линии и вписана в четверть длины стороны трехгранника, при этом радиус криволинейной режущей кромки 10, 12 равен 1/3 длины стороны многогранника.

Траектория вращения со скоростью V (м/мин) центральной режущей пластины 3 и периферийной режущей пластины 4, по меньшей мере, частично перекрываются с образованием участка перекрытия 13 (фиг.4). Прямолинейная режущая кромка 9 центральной режущей пластины 3 наклонена к оси вращения 2, а прямолинейная режущая кромка 11 периферийной режущей пластины 4 наклонена от оси вращения. Направление наклона центральной 3 и периферийной 4 режущих пластин совпадает с направлением подачи S, причем угол наклона θ₁ центральной режущей пластины 3 больше, чем угол наклона θ₂ периферийной режущей пластины 4, при этом обеспечивается постепенное врезание инструмента в обрабатываемый материал (фиг.5). По порядку врезания первой I (фиг.6) в заготовку врезается криволинейная режущая кромка 10 центральной пластины 3. Во избежание больших радиальных сил резания криволинейная режущая кромка 10 выполнена узкой. Далее по порядку врезания второй II врезается прямолинейная режущая кромка 11 периферийной пластины 4 и уравновешивает радиальные силы резания, последней III в заготовку врезается прямолинейная режущая кромка 9 центральной пластины 3. Кроме того, криволинейная режущая кромка 12 периферийной пластины 4 выполняет функцию зачистной кромки и направляющей, что позволяет повысить качество обработанной поверхности. Такая схема постепенного, ступенчатого засверливания в заготовку позволяет повысить работоспособность режущих пластин, снизить силы резания, повысить качество и точность обработки отверстий и расширить технологические возможности сборного сверла.

В сборных сверлах различных конструкций крепление режущих пластин происходит по нескольким упорным поверхностям, с множеством вариантов базирования пластины, направление сил резания R_xy (H) не совпадает, с направлением силы крепления режущей пластины P (H) в угловой паз, что приводит к ослаблению крепления, саморазвинчиванию крепежного винта, возникновению микровибраций и к преждевременному износу и разрушению режущих пластин и корпуса инструмента.

В предлагаемой конструкции сборного сверла (фиг.7-8) исключается перекос режущей центральной и периферийной пластины при затяжке крепежного винта, обеспечивается правило силового замыкания, то есть направление силы резания R_xy (H) совпадает с направлением силы крепления P (H). Такое крепление позволяет повысить работоспособность режущих пластин и повысить производительность обработки.

Сборное сверло, содержащее корпус с осью вращения и крепежным угловым пазом, центральную режущую пластину, установленную в центре у оси вращения сверла, и периферийную режущую пластину, идентичную центральной режущей пластине, отличающееся тем, что центральная и периферийная режущие пластины выполнены в виде равностороннего трехгранника с режущими кромками, состоящими из криволинейного и прямолинейного участков, и установлены с наклоном относительно оси вращения и с упором вершины трехгранника в крепежный угловой паз корпуса из условия по меньшей мере частичного перекрытия траекторий их вращения, образования участка перекрытия и совпадения силы крепления режущих пластин с направлением силы резания, при этом криволинейные участки режущих кромок режущих пластин выполнены в виде кривой линии, вписанной в четверть длины стороны трехгранника, с радиусом, равным 1/3 длины стороны трехгранника, а криволинейный участок режущей кромки периферийной режущей пластины предназначен для выполнения функции зачистной кромки и направляющей при сверлении.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Инструмент для скоростного сверления отверстий большого диаметра // 2515780

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.

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.

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.

Твердосплавное сверло из кобальтсодержащего материала для перфоратора с износостойким приповерхностным слоем // 2551341

Изобретение относится к области металлургии и горного дела, преимущественно к способам модификации изделий из твердых сплавов, применяемых в горном деле и при холодной и горячей механической обработке металлов и металлических сплавов, например, резанием. Сверло имеет износостойкий приповерхностный слой, полученный термообработкой и состоящий из соединений кобальта с водородом и кислородом. Обеспечивается возможность многократного создания износостойкого приповерхностного слоя при переточке сверла. Увеличивается износостойкость сверла. 4 пр.

Самосверлящее расширительное крепежное средство и способ его изготовления // 2563412

Группа изобретений относится к машиностроению и может быть использована в строительстве для соединения друг с другом множества листовых деталей, в частности строительных плит. Самосверлящее расширительное крепежное средство выполнено целиком из листового металлического материала и содержит структуру расширения с множеством внутренних резьб и множеством пластин для распределения усилий и структуру сверла, сформированную целиком в верхней части упомянутой структуры расширения. Структура сверла включает в себя щиток для стружки и сверло, выдвинутое вперед из щитка для стружки, для самосверления отверстия во множестве слоев листовых деталей так, что структура расширения может быть продвинута через упомянутые листовые детали и плотно размещена в просверленном отверстии, а пластины для распределения усилий целиком расположены за упомянутыми листовыми деталями. Раскрыт способ изготовления упомянутого самосверлящего расширительного крепежного средства. Обеспечивается фиксация листовых деталей за один установочный этап, упрощается процесс изготовления. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 8 ил.

Сверло // 2566700

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при сверлении с использованием ручной дрели, сверлильного станка или тому подобного инструмента. Сверло имеет две режущие кромки, сформированные симметрично относительно оси вращения. В сверле выполнена подточка указанных режущих кромок в виде кривой линии, проходящей от края поперечной кромки до наружной периферийной стороны сверла. Главная режущая кромка проходит от конца подточенной режущей кромки в наружном направлении к периферийной стороне сверла при наблюдении со стороны кончика сверла. Подточенная поверхность, сформированная подточенной режущей кромкой, имеет U-образную форму с наклоном в направлении к оси сверла при наблюдении с передней стороны сверла. Передний угол сверла, сформированный главной режущей кромкой, больше переднего угла, сформированного подточенной режущей кромкой, за исключением части, расположенной под поперечной режущей кромкой. Обеспечивается эффективный отвод стружки из зоны резания, уменьшается сопротивление сверлению, увеличивается производительность. 7 з.п. ф-лы, 19 табл., 16 ил.

Сверлильная режущая пластина // 2568540

Режущая пластина имеет верхнюю поверхность, нижнюю поверхность, периферийную боковую поверхность, соединяющую вместе верхнюю поверхность и нижнюю поверхность, и режущую кромку, выполненную на переходном участке между боковой поверхностью и верхней поверхностью. Режущая кромка выполнена таким образом, что образовано N идентичных режущих углов и N идентичных частичных режущих кромок, которые в каждом случае проходят между двумя режущими углами, причем N ∈ {3, 4}. Каждая из указанных N частичных режущих кромок имеет основную режущую кромку, которая прилегает к первому режущему углу и которая на виде сверху на верхнюю поверхность является прямой, вспомогательную режущую кромку, которая прилегает к другому режущему углу и которая на виде сверху на верхнюю поверхность является прямой, и переходный участок, посредством которого основная режущая кромка и вспомогательная режущая кромка сходятся друг с другом и который имеет выпуклую часть, прилегающую к основной режущей кромке, и вогнутую часть, прилегающую к вспомогательной режущей кромке (12). На виде сверху на верхнюю поверхность основная режущая кромка (10) и вспомогательная режущая кромка образуют друг с другом на наружной стороне угол α<180°. Достигается повышение точности обработки.3 н. и 11 з.п.ф-лы, 10 ил.

Сборное сверло // 2574621

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при обработке сборным режущим сверлом с механическим креплением режущей головки. Сверло содержит корпус и осесимметричную режущую головку с двумя главными режущими кромками для образования просверливаемого отверстия и двумя вспомогательными режущими кромками. Каждая из главных режущих кромок образована ломаной линией и содержит три участка. На каждом участке угол в плане уменьшается от центра сверла к периферии и увеличивается угол между периферийной частью главной режущей кромки и вспомогательной режущей кромкой. Улучшается отвод тепла в процессе сверления, увеличивается стойкость сверла. 5 ил.

Сборное сверло // 2578274

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при обработке материалов сборными сверлами с механическим креплением режущих пластин. Сборное сверло содержит корпус с хвостовиком, имеющий продольную ось, совпадающую с осью сверла, канавки для отвода стружки и гнезда, в которых установлены и закреплены с помощью крепежных винтов идентичные периферийная режущая пластина и центральная режущая пластина, каждая из которых ограничена торцовыми поверхностями в форме многоугольников и боковой поверхностью. В одном гнезде с центральной режущей пластиной установлена дополнительная режущая пластина, которая выполнена из материала, прочность которого больше прочности центральной и периферийной режущих пластин, имеет крепежную часть и по меньшей мере одну режущую часть, и ограничена по меньшей мере одной базовой поверхностью для взаимодействия с базовой опорной стенкой гнезда корпуса для установки центральной режущей пластины, первой боковой опорной поверхностью для взаимодействия с боковой опорной стенкой упомянутого гнезда корпуса, второй боковой опорной поверхностью для взаимодействия с дополнительной опорной стенкой, выполненной в упомянутом гнезде корпуса, и по меньшей мере одной крепежной поверхностью на крепежной части для взаимодействия с боковой поверхностью центральной режущей пластины. Повышается производительность обработки за счет возможности работы с повышенной подачей сверла. 2 з.п. ф-лы, 12 ил.

Центровое сверло // 2579726

Изобретение относится к режущим инструментам для сверления материалов и может быть использовано в устройствах для определения физико-механических характеристик древесины и древесных материалов микросверлением. Центровое сверло состоит из плоской режущей головки с направляющим центром, пары симметричных относительно оси вращения сверла резцов, главные лезвия которых расположены перпендикулярно к оси вращения сверла. Каждый из резцов сверла имеет изменяющийся контурный угол заострения, который уменьшается от боковой поверхности резца к направляющему центру на 1-35 градусов, а хвостовик сверла в поперечном сечении имеет профиль правильного многоугольника, равномерно скрученного по своей оси. Повышается износостойкость сверла при обработке материалов и точность измерения физико-механических характеристик древесины и древесных материалов микросверлением путем определения сопротивления материала просверливанию. 4 ил.

Сверло одностороннего резания с твердосплавным стеблем // 2581541

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при сверлении глубоких отверстий малых диаметров. Сверло содержит стебель из твердого сплава, соединенный посредством цапфы с хвостовиком из стали. В стебле выполнены наружный V-образный прямой канал и внутренний прямой канал постоянного профиля, имеющий криволинейную форму почкообразного вида с различными диаметрами дуги. Хвостовик выполнен единым с цапфой. Улучшается удаление стружки из обрабатываемого отверстия, обеспечивается центрирование сверла, повышается точность получаемых отверстий малых диаметров. 1 табл., 4 ил.