Сверло со сменными многогранными пластинами
Полезная модель относится к области обработки металлов резанием и может быть использовано при обработке изделий на станках как с высокой, так и невысокой жесткостью технологической системы. Сверло содержит корпус со стружечными канавками и отверстиями для подвода смазочно-охлаждающей жидкости, две асимметрично расположенные относительно оси корпуса сменные многогранные режущие пластины, установленные в базирующих гнездах, и винты для их крепления, при этом одна из сменных многогранных режущих пластин расположена на периферии корпуса и предназначена для формирования поверхности обрабатываемого отверстия. Режущие пластины имеют форму режущих кромок, позволяющую компенсировать в каждой точке режущей кромки горизонтальную составляющую силы резания за счет радиальной составляющей.
Это позволяет повысить стойкость режущих кромок в процессе резания, точность обработки и качество обработанной поверхности при обработке на станках с высокой жесткостью технологической системы и повысить работоспособность (снизить возможность поломки) режущих пластин при использовании на станках с невысокой жесткостью технологической системы.
Полезная модель относится к области обработки металлов резанием и может быть использовано при обработке изделий на станках как с высокой, так и невысокой жесткостью технологической системы.
Известно сверло SU 965628, опубликовано 15.10.82, с механическим креплением двух твердосплавных режущих пластин для обработки отверстий в сплошном материале, содержащее корпус, на котором выполнены хвостовик и две канавки для отвода стружки, одна режущая кромка перекрывает весь радиус, а вторая только часть его. Пластины крепятся в гнездах винтовыми грибковыми прихватами. С целью повышения надежности и производительности обработки вторая режущая пластина выдвинута вперед по оси и развернута относительно первой режущей пластины так, что ее режущая кромка перекрывает средний участок ширины среза.
Недостатком данного сверла является ненадежное крепление режущих пластин в гнездах винтовыми грибковыми прихватами, невозможность взаимной замены пластин из-за различия в размерах пластин.
Также известно сверло RU 2147265, опубликовано 10.04.2000, для сверления металлов, имеющее на лицевой части несущие режущие пластины, кассеты (кассеты с установленными в них режущими пластинами), например 3, 5 или 7 кассет. Периферическая кассета несет периферическую режущую пластину. Эта периферическая кассета закреплена в корпусе сверла при помощи стопорного винта, который идет в пазу, имеющемся в сверлильной головке. Радиально внутри от периферической кассеты имеется клин, который может быть перемещен по оси и в результате может регулировать радиальное положение периферической кассеты и режущей пластины, а следовательно, и диаметр резания. По достижении желательной регулировки по радиусу периферическую режущую пластину фиксируют (закрепляют) стопорным винтом. Осуществляется надежная, простая и очень точная регулировка диаметра резания.
Недостатком данного сверла является сложность его изготовления, затрудненный отвод стружки по каналам сверла, недостаточная стойкость режущих кромок в процессе резания, точность обработки и качество обработанной поверхности при обработке на станках с высокой жесткостью технологической системы и быстрый выход из строя (поломка) режущих пластин при использовании на станках с невысокой жесткостью технологической системы.
В качестве прототипа взято стандартное сверло, централизованно выпускаемое промышленностью по ОСТ2 И20-9-84 и ОСТ2 И20-10-84, содержащее корпус со стружечными канавками и отверстиями для подвода смазывающе-охлаждающей жидкости, две асимметрично расположенные относительно оси корпуса сменные многогранные режущие пластины, установленные в базирующих гнездах, и винты для их крепления, при этом
одна из сменных многогранных режущих пластин расположена на периферии корпуса и предназначена для формирования поверхности обрабатываемого отверстия (см. Фадюшин И.Л. и др. "Инструмент для станков с ЧПУ, многоцелевых станков и ГПС", М., "Машиностроение", 1990, с.168-173, рис.3.20).
Недостатком этого сверла является недостаточная стойкость режущих кромок в процессе резания и точность обработки на станках с высокой жесткостью технологической системы и быстрый выход из строя (поломка) режущих пластин при использовании на станках с невысокой жесткостью технологической системы.
Задачей настоящего изобретения является создание сменной многогранной режущей пластины, позволяющей повысить работоспособность сверла со сменными многогранными пластинами.
Указанная техническая задача решается тем, что сверло, содержащее корпус со стружечными канавками и отверстиями для подвода смазочно-охлаждающей жидкости оснащено сменными многогранными режущими пластинами, установленными в базирующих гнездах, имеющими форму режущих кромок, позволяющую компенсировать в каждой точке режущей кромки горизонтальную составляющую силы резания за счет радиальной составляющей.
На фиг.1 показан общий вид описываемого сверла со сменными многогранными пластинами.
На фиг.1а показана схема крепления пластин на сверле.
На фиг.2 показана схема деления ширины среза и участки работы режущих кромок каждой из пластин.
На фиг.3 показаны эпюры распределения горизонтальных сил на сверле и направление их действия.
На фиг.4 показан вид сверху на пластину и элементарный участок режущей кромки.
На фиг.4а показана схема действия сил на элементарный участок режущей кромки, наклоненный под углом 
Пi для компенсации горизонтальной составляющей силы резания.
На фиг.5 показан вид сверху на предлагаемую периферийную пластину.
На фиг.5а показана форма передней поверхности предлагаемой периферийной пластины.
На фиг.5б показана форма передней поверхности предлагаемой периферийной пластины в разрезе.
На фиг.6 показан вид сверху на предлагаемую центральную пластину.
На фиг.6а показана форма передней поверхности предлагаемой центральной пластины.
На фиг.6б показана форма передней поверхности предлагаемой центральной пластины в разрезе.
На фиг.7 показано изменение горизонтальной, радиальной составляющих силы резания и суммарной силы резания, действующих на прототип в процессе врезания.
На фиг.7а показано изменение горизонтальной, радиальной составляющих силы резания и суммарной силы резания, действующих на предлагаемое сверло со сменными многогранными пластинами в процессе врезания.
Общий вид описываемого сверла со сменными многогранными пластинами показан на фиг.1.
Сверло включает в себя корпус 1 со стружечными канавками 2 и отверстиями 3 для подвода СОЖ. В гнездах 4 корпуса 1 винтами 5 закреплены режущие пластины 6 и 7. Режущая центральная пластина 6 в процессе резания обеспечивает съем металла у оси отверстия, а режущая периферийная пластина 7 формирует наружную цилиндрическую поверхность 8 отверстия в изделии 9. Схема деления ширины среза и участки работы режущих кромок каждой из пластин показаны на фиг.2: участок А - обрабатывается центральной пластиной, участок В - периферийной. В процессе работы на периферийную пластину действует горизонтальная сила Ру периф, а на центральную - Ру центр. При этом горизонтальные силы от каждой пластины на самом сверле суммируются. Эпюры распределения горизонтальных сил и направление действия показаны на фиг.3.
Форма режущих кромок пластин, позволяющих компенсировать в каждой точке режущей кромки горизонтальную силу резания за счет радиальной, рассчитывается по формуле (согласно фиг.4 и фиг.4а):
Для этого необходимо режущую кромку пластины разбить на элементарные участки равной длины (чем меньше длина участка, тем точнее будет получена форма режущей кромки), после чего каждый элементарный участок поворачивают на угол Пi, рассчитанный по формуле (1), затем последовательно от края пластины к ее центру режущую кромку поворачивают на полученные углы, в результате чего и получается профиль, представленный на фиг.5а и фиг.6а. Для использования формулы (1) необходимо знать эпюры распределения горизонтальной (Pz) и радиальной (Рy ) составляющих силы резания (фиг.3), т.е. знать значения Р zi и Рyi на элементарном участке. Эти значения определяются либо экспериментально, либо по данным, имеющимся в литературе (Протяжки для обработки отверстий / Д.К. Маргулис, М.М. Тверской, В.Н.Ашихмин и др. - М.: Машиностроение, 1986. - с.186, табл. П 20).
Рассчитанные таким образом формы режущих кромок пластин получаются либо перетачиванием стандартных пластин, либо спеканием в специально изготовленной пресс-форме.
Результаты использования сверла со сменными многогранными пластинами показали повышение работоспособности при обработке на станках с невысокой жесткостью технологической системы и повышение
стойкости и точности обработки на станках с высокой жесткостью технологической системы в среднем на 35% выше, чем у прототипа. Изменение составляющих силы резания прототипа и сверла со сменными многогранными пластинами в процессе врезания показаны на фиг.7 и фиг 7а, из которых следует, что горизонтальная составляющая силы резания (и как следствие - суммарная сила резания) при сверлении предлагаемой конструкцией значительно меньше, чем у прототипа.
Форма режущей кромки периферийной пластины показана на фиг.5.
Форма режущей кромки центральной пластины показана на фиг.6.
Сверло со сменными многогранными пластинами, содержащее корпус со стружечными канавками и отверстиями для подвода смазывающе-охлаждающей жидкости, две асимметрично расположенные относительно оси корпуса сменные многогранные режущие пластины, установленные в базирующих гнездах, и винты для их крепления, при этом одна из сменных многогранных режущих пластин расположена на периферии корпуса и предназначена для формирования поверхности обрабатываемого отверстия, отличающееся тем, что режущие пластины имеют форму режущих кромок, позволяющую компенсировать в каждой точке режущей кромки горизонтальную составляющую силы резания за счет радиальной составляющей.
