РАБОЧАЯ ЧАСТЬ РАЗВЕРТКИ
REAMER WORKING PART

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к вращающимся режущим инструментам для выполнения операций развертывания.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Вращающиеся режущие инструменты для выполнения операций развертывания известны. Такие режущие инструменты обычно включают рабочую часть, имеющую ось вращения и режущие кромки, расположенные со стороны ее переднего торца. Каждая режущая кромка примыкает к стружечному пространству для отвода стружки, образующейся в процессе операции обработки резанием. Стружечное пространство открыто в сторону переднего торца рабочей части и проходит назад от него, как правило, до заднего торца рабочей части или до участка вблизи него. Стружечное пространство может быть расположено параллельно оси вращения, наклонено по отношению к оси вращения или может быть выполнено винтовым.
Как правило, стружечные пространства образуются в процессе операции шлифования, которая является дорогой и трудоемкой. Более того, относительно высокая стоимость инструмента для развертывания определяется высокой стоимостью его производства, которая увеличивается в основном за счет стоимости выполнения пространств для стружки.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с настоящим изобретением предложена рабочая часть развертки, имеющая ось вращения А, определяющую направление спереди назад, и включающая передний торец, задний торец, удаленный от переднего торца, и периферийную поверхность, расположенную между ними и включающую по меньшей мере два калибрующих элемента, проходящих назад от переднего торца, при этом периферийная поверхность между двумя соседним калибрующими элементами образует периферийную часть, и по меньшей мере одну режущую часть, расположенную вблизи переднего торца и включающую режущую кромку, проходящую в направлении назад от переднего торца и в радиальном направлении наружу к периферийной поверхности и образованную на пересечении передней поверхности и задней поверхности, при этом передняя поверхность расположена в основном в тангенциальном направлении, обращена в направлении вращения В и имеет первый конец, удаленный от режущей кромки, наклонную поверхность, смежную с передней поверхностью, расположенную в основном поперечно к ней и проходящую от первого конца передней поверхности в направлении от режущей кромки, причем наклонная поверхность расположена под острым углом а по отношению к оси вращения А так, что ее воображаемое продолжение пересекает ось вращения в точке, расположенной впереди рабочей части, задний конец наклонной поверхности соединен с периферийной поверхностью вблизи режущей части на удалении от заднего торца рабочей части.
В соответствии с вариантом настоящего изобретения наклонная поверхность соединяется с калибрующим элементом.
Если необходимо, наклонная поверхность выполнена плоской.
Если необходимо также, наклонная поверхность выполнена вогнутой.
Преимущественно наклонная поверхность образует не равный нулю тангенциальный угол β по отношению к прямой Е, перпендикулярной к радиальной прямой F, проходящей через задний конец наклонной поверхности на виде на передний торец рабочей части.
Как правило, тангенциальный угол β выполнен острым и отрицательным.
В соответствии с вариантом настоящего изобретения передняя поверхность наклонена под отрицательным осевым углом по отношению к оси вращения на виде сбоку на рабочую часть.
В соответствии с другим вариантом настоящего изобретения наклонная поверхность включает первую наклонную часть, соединенную с передним торцом рабочей части и проходящую назад от него, и вторую наклонную часть, соединенную с первой наклонной частью и проходящую назад от нее.
Как правило, рабочая часть соединена с корпусом с возможностью съема.
Как правило также, в рабочей части выполнено сквозное отверстие, имеющее периферийную поверхность, проходящую от переднего торца рабочей части к ее заднему торцу, и соединительный элемент, расположенный на периферийной поверхности отверстия вблизи заднего торца рабочей части.
Как правило также, по меньшей мере одна режущая часть включает в основном радиально направленную канавку, расположенную на ее переднем торце и имеющую боковые стенки и нижнюю стенку между ними, при этом боковые стенки канавки проходят в основном в радиальном направлении по отношению к оси вращения А.
Если необходимо, калибрующие элементы проходят от переднего торца рабочей части к ее заднему торцу.
Как правило, периферийная часть выполнена плоской.
Если необходимо, периферийная часть выполнена вогнутой.
Если необходимо также, периферийная часть выполнена выпуклой.
В одном варианте периферийная часть разделена на первую периферийную часть, вторую периферийную часть и промежуточную часть между ними. Промежуточная часть расположена от оси вращения А на расстоянии r, которое меньше, чем режущий радиус R, на который калибрующие элементы отстоят от оси вращения А.
В соответствии с другим вариантом настоящего изобретения промежуточное расстояние r равно режущему радиусу R.
Как правило, задняя поверхность включает первую заднюю поверхность, примыкающую к режущей кромке, и вторую заднюю поверхность, проходящую тангенциально вне первой задней поверхности, при этом первая задняя поверхность образует первый задний тангенциальный угол, а вторая задняя поверхность образует второй задний тангенциальный угол, причем на виде на передний торец рабочей части второй задний тангенциальный угол больше, чем первый задний тангенциальный угол.
Как правило также, калибрующий элемент включает переднюю калибрующую кромку, заднюю калибрующую кромку, расположенную по периферии позади передней калибрующей кромки, и поверхность между ними, лежащую на цилиндрической поверхности, имеющей диаметр не более наружного диаметра рабочей части.
Если необходимо, передняя калибрующая кромка расположена параллельно задней калибрующей кромке.
В соответствии с вариантом настоящего изобретения рабочая часть дополнительно включает задний выступ в виде круглого диска, расположенный вблизи ее заднего торца и позади от него. Этот выступ имеет ось вращения, совпадающую с осью вращения А, а его диаметр d слегка меньше, чем наружный диаметр D рабочей части.
Как правило, рабочая часть имеет цельную конструкцию и выполнена путем спекания из карбидных порошков.
Далее в соответствии с настоящим изобретением предложена рабочая часть развертки, имеющая ось вращения А и включающая передний торец, задний торец, удаленный от переднего торца, и периферийную поверхность, расположенную между ними и включающую по меньшей мере два калибрующих элемента, проходящих назад от переднего торца, и по меньшей мере одну режущую часть, расположенную между передним торцом и периферийной поверхностью и включающую режущую кромку, проходящую от переднего торца к периферийной поверхности, определяющей наружный диаметр D рабочей части, и образованную на пересечении передней поверхности и задней поверхности, при этом передняя поверхность расположена в основном в тангенциальном направлении, обращена в направлении вращения В и имеет первый конец, удаленный от режущей кромки, причем на рабочей части выполнен задний выступ в виде круглого диска, расположенного позади ее заднего торца и имеющего ось вращения, совпадающую с осью вращения А рабочей части, при этом диаметр d заднего круглого диска слегка меньше, чем наружный диаметр D рабочей части.
Как правило, рабочая часть включает наклонную поверхность, смежную с передней поверхностью, расположенную в основном поперечно к ней и проходящую от первого конца передней поверхности в направлении от режущей кромки, причем наклонная поверхность расположена под отрицательным острым осевым углом α по отношению к оси вращения А так, что ее воображаемое продолжение пересекает ось вращения в точке, расположенной впереди рабочей части, задний конец наклонной поверхности соединен с периферийной поверхностью вблизи режущей части на удалении от заднего торца рабочей части.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР
Для лучшего понимания настоящего изобретения и чтобы показать, как оно может быть выполнено на практике, отсылки будут сделаны к приложенным чертежам, на которых:
на фиг.1 представлен вид в перспективе на первый вариант рабочей части развертки в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.2 представлен вид на передний торец рабочей части, показанной на фиг.1;
на фиг.3 представлен вид сбоку на рабочую часть, показанную на на фиг.1;
на фиг.4 представлен вид в перспективе на второй вариант рабочей части в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.5 представлен вид в перспективе на третий вариант рабочей части в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.6 представлен вид в перспективе на четвертый вариант рабочей части в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.7 представлен вид в перспективе на пятый вариант рабочей части в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.8 представлен вид в перспективе на шестой вариант рабочей части в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.9 в увеличенном масштабе представлена часть вида на передний торец режущей части, показанной на фиг.8;
на фиг.10 представлен вид в перспективе на седьмой вариант рабочей части в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.11 представлен вид на передний торец рабочей части, показанной на фиг.10;
на фиг.12 представлен вид в перспективе на восьмой вариант режущей части в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.13 представлен вид в перспективе на девятый вариант рабочей части в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.14 представлен вид в перспективе на десятый вариант рабочей части в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.15 представлен вид на передний торец рабочей части, показанной на фиг.14; и
на фиг.16 представлен вид в перспективе на развертку с рабочей частью в соответствии с настоящим изобретением.
ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Вначале обратим внимание на фиг.1-3, на которых представлена рабочая часть 10 развертки 12 (показанной на фиг.16) в соответствии с настоящим изобретением. Рабочая часть 10 развертки может быть выполнена за одно целое с корпусом, может быть жестко соединена с корпусом посредством пайки или может быть присоединена к нему с возможностью съема. Когда рабочая часть 10 жестко соединена с корпусом посредством пайки или присоединена к нему с возможностью съема, она, как правило, имеет цельную конструкцию и выполнена путем спекания карбидных порошков. В одном варианте, в котором рабочая часть 10 соединена с корпусом с возможностью съема, она может быть присоединена таким образом, как показано в патенте США №7004692, автор Hecht. Другие конструкции соединения с возможностью съема рабочей части 10 с корпусом также возможны и известны специалистам.
Режущая часть 10 имеет наружный диаметр D и поворотную симметрию вокруг оси вращения А, которая определяет направление спереди назад. Рабочая часть 10 включает передний торец 14, задний торец 16, отстоящий от переднего торца 14, и периферийную поверхность 18, проходящую между ними. Направление вращения В рабочей части 10 определено как направление вокруг оси вращения А, и в описываемых вариантах оно является направлением против часовой стрелки, если смотреть на передний торец 14 рабочей части 10. Равномерно распределенные по периферии и образованные выборками режущие части 20 примыкают к переднему торцу 14 рабочей части и открыты на него и периферийную поверхность 18.
Калибрующий элемент 22 проходит назад от каждой режущей части 20 к заднему торцу 16 рабочей части. В вариантах, показанных на фиг.1-3, калибрующий элемент 22 проходит назад параллельно оси вращения А. Однако калибрующий элемент 22 может проходить назад в направлениях, которые не параллельны оси вращения А, как показано, например, на фиг.4. Назначением калибрующих элементов 22 является уменьшение шероховатости поверхности, обрабатываемой развертыванием, улучшение, таким образом, качества поверхности, направление рабочей части в прерывистом отверстии, обеспечение цилиндричности отверстий и стабилизации рабочей части при развертывании предварительно просверленного отверстия. Калибрующий элемент 22 имеет переднюю кромку 24, которая расположена впереди калибрующего элемента 22 в направлении вращения В, заднюю кромку 26, расположенную по периферии позади передней кромки 24, и калибрующую поверхность 28 между ними.
В одном варианте калибрующая поверхность 28 лежит на цилиндрической поверхности, имеющей диаметр не больше, чем наружный диаметр D рабочей части. В других вариантах калибрующая поверхность 28 может быть наклонена назад по отношению к оси вращения А под углом от 0° до 0,1°.
В некоторых вариантах передняя кромка 24 расположена параллельно задней кромке 28, обеспечивая, таким образом, калибрующую поверхность 28 в виде ленточки. Калибрующая поверхность 28 в виде ленточки может быть узкой, как показано на фиг.1. Однако передняя и задняя кромки 124, 126 калибрующего элемента 122 не расположены параллельно друг другу, и они могут ограничивать любую калибрующую поверхность 128 между ними, имеющую переменную ширину, как показано, например, на фиг.5. Как видно в варианте, показанном на фиг.5, наклонная поверхность 138 присоединена к калибрующему элементу 122.
Каждая из режущих частей 20 имеет режущую кромку 30, проходящую от переднего торца 14 рабочей части в направлении назад и радиально наружу к периферийной поверхности 18. Режущая кромка 30 образована на пересечении передней поверхности 32 и задней поверхности 34. Передняя поверхность 32 расположена в основном в тангенциальном направлении и обращена в направлении вращения В. Передняя поверхность 32 проходит от режущей кромки 30 к ее переднему концу 40, удаленному от режущей кромки 30. Наклонная поверхность 38 присоединена к передней поверхности 32 на ее переднем конце 40. На виде на передний торец рабочей части 10 наиболее радиально удаленные части диаметрально противолежащих режущих кромок 30 определяют диаметр рабочей части, как показано на фиг.2.
В одном варианте наклонная поверхность 38 может быть плоской, ориентированной поперечно к передней поверхности 32 и проходящей от ее переднего конца 40 в направлении в основном от режущей кромки 30 и к периферийной поверхности 18. Наклонная поверхность 38 расположена под отрицательным осевым углом α по отношению к оси вращения А, как показано на виде сбоку на рабочую часть 10, измеренном в воображаемой плоскости Р, проходящей через ось вращения А и задний конец 41 наклонной поверхности 38 и первый конец 40 передней поверхности. Таким образом, воображаемое продолжение наклонной поверхности 38 (воображаемое продолжение представлено линией С1 на фиг.3) пересекает ось вращения А в точке, расположенной впереди режущей части.
В некоторых вариантах наклонная поверхность 38 может быть вогнутой. Когда наклонная поверхность 38 выполнена вогнутой, угол α измеряется между осью вращения А и линией С2, которая представляет средний наклон наклонной поверхности 38, как показано на виде сбоку на рабочую часть 10, в воображаемой плоскости Р. Даже когда наклонная поверхность 38 выполнена вогнутой, ее воображаемое продолжение пересекает ось вращения А в точке, расположенной впереди рабочей части. Задний конец 41 наклонной поверхности 38 присоединен к периферийной поверхности 18 вблизи режущей части 20 и удален от заднего торца 16 рабочей части 10. Таким образом, наклонная поверхность 38 расположена ближе к переднему торцу 14 рабочей части, чем к ее заднему торцу 16.
Наклонная поверхность 38 может быть расположена под отличным от нуля тангенциальным углом β по отношению к прямой линии Е, перпендикулярной к радиальному продолжению прямой линии F, проходящей через передний конец 43 наклонной поверхности 38, который обозначен точкой Н на фиг.2. Тангенциальный угол β определен для случая, в котором наклонная поверхность 38 выполнена плоской. Однако угол β предназначен для указания общего наклона наклонной поверхности 38 на виде на передний торец рабочей части 10, поэтому когда наклонная поверхность 38 выполнена вогнутой, угол β измеряется на виде на передний торец рабочей части 10 между прямой линией Е, описанной выше, и прямой линией, представляющей средний наклон наклонной поверхности 38, как показано на виде на передний торец рабочей части 10.
Передняя поверхность 32 соединена с периферийной поверхностью 18 по периферийной передней кромке 39, которая может совпадать с передней кромкой 24 калибрующего элемента 22, как показано на фиг.4. Предпочтительно, как показано на фиг.1 и 3, передняя поверхность 32 наклонена под отрицательным острым осевым углом θ по отношению к оси вращения А.
Расположение наклонной поверхности 38 и передней поверхности 32, как описано выше, дает возможность стружке, образующейся в процессе операции обработки резанием, изгибаться в направлении переднего торца 14 рабочей части. Это может помочь избежать необходимости шлифования проходящих назад стружечных канавок. Режущий инструмент в соответствии с настоящим изобретением предназначен для развертывания сквозных отверстий, в связи с чем нет необходимости в отводе стружки назад от переднего торца 14 рабочей части.
Наклонная поверхность 38 в соответствии с настоящим изобретением не выполняется в виде одной поверхности. Например, как показано на фиг.6, наклонная поверхность 38 может включать первую часть 42, соединенную с передним торцом 14 и проходящую назад от него, и вторую часть 44, соединенную с первой частью 42 и проходящую назад от нее.
Как видно на фиг.6, вторая часть 44 наклонной поверхности 38 соединена с калибрующим элементом 22.
Рабочая часть 10, выполненная для соединения с возможностью съема с корпусом, как правило, как показано на фиг.1 и 7, имеет сквозное отверстие 46 с периферийной поверхностью 48, проходящей от переднего торца 14 рабочей части к ее заднему торцу 16. Сквозное отверстие 46 включает соединительный элемент 50, расположенный на периферийной поверхности 48 вблизи заднего торца 16.
Как правило, каждая из режущих частей 20 соединена с проходящей в основном в радиальном направлении канавкой 52, имеющей боковые стенки 54, 56 и нижнюю стенку 57 между ними. Боковые стенки 54, 56 проходят в основном в радиальном направлении по отношению к оси вращения А. Канавка 52 может быть использована как паз для ключа (не показан) для затягивания рабочей части на корпусе и может быть использована для подачи охлаждающего агента от сквозного отверстия 46 в зону резания.
Как правило, периферийная поверхность 18 между двумя соседними калибрующими элементами 22 выполнена плоской и составляет периферийную часть 58. Однако если необходимо, как показано на фиг.8, 9, периферийная часть 58 может быть разделена на первый участок 60 в направлении 62 назад по отношению к направлению вращения от смежной режущей кромки 30 и второй участок 66 в направлении 68 назад от первого участка 60 и промежуточный участок 70 между первым участком 60 и вторым участком 66. Промежуточный участок 70 расположен от оси вращения А на промежуточном расстоянии r, меньшем, чем режущий радиус R, который является расстоянием, на которое калибрующие элементы 22 удалены от оси вращения А. Альтернативно, промежуточный участок 70 может быть удален от оси вращения А на промежуточное расстояние r, равное режущему радиусу R, и, таким образом, промежуточный участок 70 также может быть использован в качестве калибрующего элемента.
Такое устройство потенциально обладает рядом преимуществ. Первое, оно позволяет уменьшить объем шлифования периферийной поверхности 18, что уменьшает стоимость производства рабочей части 10. Второе, поскольку первый и второй участки 60, 66 не доходят до режущего радиуса R, они могут быть выполнены с более низким качеством поверхности, что также уменьшает стоимость производства. Третье, наличие двух периферийных участков между двумя соседними режущими кромками вместо одного уменьшает пространство 72 между рабочей частью 10 и поверхностью развертываемого отверстия, что уменьшает возможность стружки попасть в зазор между ними. Четвертое, уменьшенный зазор ограничивает количество охлаждающего агента, проходящего между рабочей частью и поверхностью развертываемого отверстия, что увеличивает эффективность охлаждения и уменьшает стоимость производства рабочей части 10. Длина L1 первого участка 60 не обязательно должна быть равна длине L2 второго участка 66, и так называемое отношение длин хорд CR=L1/L2 может иметь значение, отличное от единицы.
Если необходимо, как показано на фиг.10 и 11, задняя поверхность 34, соответствующая режущей кромке 30, включает первую заднюю поверхность 74, примыкающую к режущей кромке 30, и вторую заднюю поверхность 76, проходящую тангенциально позади первой задней поверхности 74. Первая задняя поверхность 74 образует первый задний тангенциальный угол γ, вторая задняя поверхность 76 образует второй задний тангенциальный угол δ, при этом второй задний тангенциальный угол δ больше, чем первый задний тангенциальный угол γ, как видно на виде на передний торец рабочей части 10.
Периферийные части 58 не обязательно выполнены плоскими, как показано на фиг.1-11, они могут быть выполнены вогнутыми или выпуклыми. Например, на фиг.12 представлена рабочая часть, имеющая вогнутые периферийные части 78, а на фиг.13 представлена рабочая часть, имеющая выпуклые периферийные части 80.
На фиг.14, 15 показана рабочая часть 10, выполненная с задним выступом в виде круглого диска 82, расположенного вблизи заднего торца 16 и позади него. Задний круглый диск 82 имеет ось вращения, совпадающую с осью вращения А рабочей части 10. Задний диск 82 имеет диаметр d, выполненный несколько меньше, чем наружный диаметр D рабочей части. Назначение этого элемента состоит в том, чтобы ограничить минимальный проход охлаждающего агента назад от заднего торца 16 рабочей части и посредством этого уменьшить потери и уменьшить стоимость производства рабочей части 10.
На фиг.16 показана рабочая часть 10 развертки 12. Рабочая часть 10 соединена с возможностью съема с передним концом 84 корпуса 86, имеющего ось вращения, совпадающую с осью вращения А рабочей части 10.
Хотя настоящее изобретение было описано с определенной степенью детализации, следует понимать, что различные изменения и модификации могут быть выполнены без отхода от существа или объема притязаний изобретения, изложенных в приведенной ниже формуле.