Осевой режущий инструмент с системой веерного распыления смазочно-охлаждающей жидкости

Полезная модель относится к области металлорежущего инструмента, инструментам для обработки отверстий, например разверткам или сверлам.
Из уровня техники известны различные подходы к конструированию типичных инструментов со встроенной системой подачи смазочно-охлаждающей жидкости (далее по тексту СОЖ).
Ряд составных конструкций режущих инструментов представлены в патентах RU 2311269, RU 2403130, в которых режущий инструмент содержит корпус, имеющий проходящий вдоль оси канал, режущую головку, установленную на переднем конце корпуса и включающую проходящий вдоль оси канал, крепежный винт, удерживаемый в канале корпуса. При этом между крепежным винтом и режущей головкой образованы радиальные проходы для подачи охлаждающей жидкости.
Недостатками данных конструкций является сложность и стоимость их изготовления. В данных примерах описываются сборные (составные) конструкции развёрток, где твёрдосплавная часть развёртки при помощи сложного винтового элемента крепится к специальному корпусу. Для реализации подачи СОЖ используется специально изготовленный корпус со сложной крепёжной частью и дополнительно выполненным центральным каналом для СОЖ. Далее в данный корпус вкручивается сложный винтовой элемент с центральным отверстием, которое соединяется с отверстием в корпусе и, дополнительно выполненными радиальными отверстиями для подачи СОЖ. Чтобы СОЖ доходила до зоны резания, в дополнение ко всему вышеперечисленному, приходится вырезать на торце развёртки дополнительные прорези (канавки).
Известен вращающийся режущий инструмент (патент RU 2465107, МПК B23D 77/00 B23B 51/06, опубл. 27.10.2012) с интегрированной системой подачи СОЖ для обработки просверленных отверстий, содержащий режущую часть, на которой находится большое количество резцов либо режущих кромок и стружечных канавок, и тело, у которого на стороне, обращенной от режущей части, есть участок зажима. В участке зажима выполнены каналы СОЖ, проложенные так, что СОЖ, поступающая из торцевых выходных отверстий участка зажима, перемещается в «свободном полете» вдоль тела и попадает в соответствующую стружечную канавку режущей части.
Недостаток данной конструкции заключается в том, что из-за высокой скорости вращения развёртки часть потока СОЖ разбрызгивается и до режущей части СОЖ доходит частично (при работе стойкость может снижаться, в связи с нехваткой СОЖ в точке резания). Также при прорезании каналов на хвостовике нарушается базирующая часть, что может привести к появлению дополнительных погрешностей обработки.
Известен вращающийся режущий инструмент (патент DE 10347755, МПК B23D 77/006, опубл. 2004-07-29), выполненный в виде высокопроизводительной развертки, в котором прочная на кручение режущая головка жестко соединена с телом в осевом направлении, изготовлена из твердого сплава, например из порошкового. Режущая головка снабжается смазочно-охлаждающей жидкостью по центральному каналу в теле инструмента и по системе радиальных каналов, расположенной в месте соединения с режущей головкой или на нем. Расположенные снаружи радиальные отверстия системы радиальных каналов закрыты гильзой для направления охлаждающей жидкости, вытянутой в направлении наконечника инструмента до выпускной зоны стружечных канавок, и, таким образом, обеспечивает минимально возможные потери смазочно-охлаждающей жидкости при подаче в стружечные канавки.
Недостатки данной конструкции:
1) из-за использования дополнительных приспособлений и необходимости прожига радиальных каналов под СОЖ - более высокая стоимость;
2) в данной конструкции присутствуют потери СОЖ;
3) из-за наличия гильзы на выходе стружечных канавок ухудшается вывод стружки,
4) подача СОЖ осуществляется в конце стружечных канавок, что дополнительно повышает потери СОЖ, ухудшает выведение стружки.
Эта известная система подачи СОЖ, интегрируемая в хвостовой инструмент, подходит и для так называемой технологии минимальной смазки, при которой смазочно-охлаждающая жидкость подается к резцам потоком сжатого воздуха в крайне низких концентрациях - в противоположность так называемой «обработке с поливом». Таким образом, смазка во время обработки подается к резцам в виде аэрозоля, чтобы в непосредственной близости от режущих кромок образовывалась достаточная пленка смазка.
Техническая задача полезной модели направлена на создание вращающегося режущего инструмента простого в изготовлении, который, обеспечивает эффективную подачу смазочно-охлаждающей жидкости.
Технический результат направлен на обеспечение равномерного орошения смазочно-охлаждающей жидкости режущей и калибрующей частей развертки.
Технический результат достигается тем, что осевой режущий инструмент, выполненный из цельной твёрдосплавной заготовки, содержит хвостовик, шейку и рабочую часть со сквозным внутренним центральным каналом охлаждения, при этом на рабочей части вышлифованы режущие кромки и стружечные канавки, в которых вышлифованы вырезы. Согласно полезной модели в рабочей части в стружечных канавках с помощью шлифовального круга выполнены разнонаправленные радиусные вырезы, вскрывающие центральный канал охлаждения, при этом центральный канал охлаждения на торце рабочей части заглушен.
В частном варианте исполнения осевой режущий инструмент выполнен в виде развёртки, а шаг выполнения радиусных радиальных вырезов выполнен неравномерным и равным неравномерному делению режущих зубьев, выполненному на развёртке (например, при Z=6: 58°/60°/62°).
Выполнение в режущей части разнонаправленных радиусных радиальных вырезов позволяет производить выброс СОЖ в виде «веера». Это обусловлено следующим: при подаче СОЖ через ось инструмента поток направляется к рабочей части, далее он сталкивается с заглушкой, ограничивающей его дальнейшее продвижение вдоль оси инструмента, и выбрасывается через вырезы в рабочую часть инструмента. Происходит равномерное орошение режущей части и стружечных канавок (калибрующей части). Орошение режущей части снижает температуру в зоне резания и, как следствие, повышает стойкость развёртки, позволяет работать с более высокой скоростью резания. Равномерное орошение калибрующей части снижает силу трения на цилиндрических ленточках калибрующей части и улучшает эвакуацию стружки из стружечных канавок.
В качестве заготовки используется стандартное сырьё - пруток с центральным каналом охлаждения.
На различных типах развёрток используется различное неравномерное деление зубьев. При использовании заявляемой конструкции вырезы выполняются после изготовления развёртки и располагаются с тем же неравномерным делением, как и зубья на развёртке, позволяя подавать СОЖ на всех зубьях одинаково.
Для перекрытия потока СОЖ торец развертки заглушен.
Сущность предлагаемого решения поясняется графическим материалом, где
на фиг. 1 - общий вид развертки;
на фиг. 2 - вид сбоку;
на фиг. 3 - поперечный разрез по прорезям «веерного» распыления;
на фиг. 4 - увеличенная рабочая часть развертки с прорезями распыления.
Позициями на фиг. 1-фиг. 4 обозначены следующие элементы:
1 - гладкий шлифованный торец.
2 - центральный канал охлаждения под СОЖ, который заглушен на торце, например, медной пробкой.
3 - заточенная режущая часть развёртки.
4 - вырезы под «веерное распыление». А - место соединения выреза «веерного» распыления с центральным каналом охлаждения под СОЖ.
5. Хвостовик. Основная базирующая часть развёртки.
6. Полированные стружечные канавки.
7. Калибрующая часть развёртки, состоит из цилиндрической ленточки и двух поверхностей, заточенных под определёнными заданными углами.
8. Шлифованная шейка. Наличие данного элемента позволяет обрабатывать глубокие отверстия (погружение в деталь до хвостовика), при этом калибрующая часть на развёртке гораздо меньшей длины. Соответственно производство развёртки с данным элементом экономически выгодно.
Осевой режущий инструмент, далее развёртка, с продольной осью вращения выполнен в виде цельного изделия (фиг. 1). Стандартная номенклатура необходимых твёрдосплавных прутков довольно широкая и позволяет производить готовые развёртки диаметром, например, от 3 мм до 32 мм.
Развёртка является монолитной, цельной конструкцией, в которой ещё на моменте заготовки выполнен внутренний центральный канал охлаждения 2. Данные заготовки с готовым внутренним центральным каналом охлаждения 2 являются стандартной продукцией и поставляются в широком диапазоне. На торце развёртки шлифовальными кругами под заданным углом и со специальной режущей геометрией вышлифовывается режущая часть 3. Далее вышлифовывается калибрующая часть 7 развёртки и полированные стружечные канавки 6 (фиг. 1). Все зубья по телу развёртки распределены крайне неравномерно. Количество зубьев зависит от диаметра инструмента и требований к готовому отверстию. С торца внутренний центральный канал охлаждения 2 заглушен медной пробкой, что необходимо для перенаправления потока СОЖ из внутреннего канала в вырезы «веерного» распыления.
В стружечных канавках 6 шлифовальными кругами на шлифовально-заточном станке выполнены разнонаправленные радиусные радиальные вырезы 4 (фиг. 1-фиг. 4). Данная операция выполняется сразу после вышлифовки стружечных канавок 6 на калибрующей части 7 развёртки, что повышает точность и качество и позволяет исключить или сократить дополнительные расходы, связанные с переналадками и подналадками. Вырезы 4 распределены по калибрующейся части с таким же шагом, как и стружечные канавки 6. Благодаря всему этому направление потока СОЖ всегда направлено в нужную часть развёртки в не зависимости от количества зубьев и углов распределения зубьев по окружности.
Развёртка зажимается за хвостовик (базирующую часть) в зажимном патроне станка. После этого на станке включается внутренняя подача СОЖ. Поток СОЖ устремляется через внутренний центральный канал охлаждения к торцу инструмента и, упираясь в заглушку, меняет направление своего движения. После этого выбрасывается на режущую и калибрующую часть развёртки через вырезы «веерного» распыления. При этом выходящий поток не узконаправленный, как при подаче через цилиндрические прожжённые отверстия, а распылённый в форме «веера», что не создаёт дополнительный вибраций и позволяет работать с большим давлением СОЖ (более обильным охлаждением). В итоге СОЖ охлаждает место резания и вымывает стружку из стружечных канавок.
Таким образом, предложенной конструкцией осевого режущего инструмента с системой «веерного» распыления смазочно-охлаждающей жидкости решены задачи: простота изготовления, равномерное орошение (охлаждение) рабочей части развёртки; не влияет на количество переточек; нет точечного удара потоком СОЖ (поток распыляется) и, следовательно, при большом давлении исключаются вибрации.