СВЕРЛО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ОТВЕРСТИЙ В СМЕШАННЫХ ПАКЕТАХ, СОДЕРЖАЩИХ МЕТАЛЛЫ И ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Сверло для обработки отверстий в смешанных пакетах, содержащих металлы и полимерные композиционные материалы
Полезная модель относится к области машиностроения, в частности, к спиральным сверлам, и может быть использована для сверления отверстий в пакетах, содержащих полимерные композиционные материалы (ПКМ), такие как углепластики и стеклопластики, и металлические сплавы. Настоящее сверло пригодно для обработки пакетов сложного состава, таких как «титановый сплав - ПКМ - титановый сплав», «титановый сплав - ПКМ - алюминиевый сплав» и др.
Известно «Сверло с поликристалиическим алмазом для композиционных материалов» фирмы «Precorp inc» для совместной обработки ПКМ и металлических сплавов (US №7575401, МПК B23B51/02, опубликовано 18.08.2009). Это спиральное сверло имеет двойную заточку режущей кромки с подточкой перемычки и оснащено износостойкими вставками из поликристаллического алмаза (PCD).
Недостатком данного типа сверл является близкое расположение вершины сверла, вблизи которой происходи максимальное тепловыделение, и вспомогательных режущих кромок (ленточек), образующих окончательный диаметр отверстия. Повышенная температура очага пластической деформации приводит к расширению прилегающей к обрабатываемому отверстию области. Расширение этой области приводит к уменьшению диаметра обрабатываемого отверстия и срезанию дополнительного припуска вспомогательными режущими кромками. Таким образом, при сверлении материалов в пакете с разными коэффициентами линейного расширения диаметры отверстий будут отличаться.
о
о
о
о
о
о
Известно «Спиральное сверло» фирмы «http://www.google.com/search?tbo=p&tbm=pts&hl=en&q=inassignee:%22Dormer+Tools+Sheffield+Ltd%22» для совместной обработки ПКМ и металлических сплавов (EP №1926567, МПК B23B51/02, опубликовано 08.06.2011). Это спиральное сверло имеют центровую заточку, угол при вершине составляет от 128 до 160. Часть главной режущей кромки, на периферии сверла, в проекции на осевую плоскость сверла, наклонена в направлении, противоположном наклону главной режущей кромки в центральной части сверла, на угол от 2 до 8. Недостатком данного типа сверл является большой угол сопряжения главных режущих кромок с направляющими ленточками (от 92 до 98), что сопровождается увеличением шероховатости в слое металлического сплава. Кроме того, ослабленные уголки сверла при обработке тяжело обрабатываемых материалов, например титанового сплава, подвержены быстрому изнашиванию.
0
0
Известно «Сверло для обработки полимерных композиционных материалов типа углепластиков и стеклопластиков» наиболее близкое по технической сущности и достигаемому результату к настоящей полезной модели и принятое за прототип (RU №2095199, МПК B23B51/02, опубликовано 10.11.1997). Оно предназначено для обработки ПКМ и ПКМ в составе пакетов из разнородных материалов. Это спиральное сверло имеет режущие кромки, выполненные криволинейными в проекции на осевую плоскость, а в проекции на плоскость, перпендикулярную оси сверла, данные кромки выполнены спиральными, при этом в проекции на осевую плоскость режущие кромки выполнены в форме полуэллипса либо параболы, либо экспоненты и сопрягаются с кромками направляющих ленточек под углом, большим 0, но меньшим 5.
Недостатком данного сверла является повышенные значения шероховатости поверхности отверстий и склонность к вибрациям при сверлении тяжело обрабатываемых металлических сплавов. Режущая кромка в местах сопряжения с ленточками срезает очень тонкую стружку, толщина которой даже при незначительном износе инструмента становится меньше радиуса скругления режущей кромки. В результате процесс резания заменяется поверхностным пластическим деформированием, шероховатость поверхности в металлическом сплаве увеличивается. Данный дефект в первую очередь проявляется при обработке смешанных пакетов содержащих титановые сплавы.
о
Следующим недостатком этой конструкции сверла является большая длина криволинейной режущей кромки в осевом направлении. Для режущих кромок в виде параболы, сопрягающихся с кромками направляющих ленточек под углом 5 длина режущих кромок в осевом направлении составляет 2,9 диаметра сверла, для меньших значений углов эта величина еще больше. Такая геометрия сверла требует увеличения длины перебега и приводит к увеличению машинного времени обработки отверстия. Кроме того, из-за длинных режущих кромок при сверлении возникает высокий крутящий момент, что не позволяет использовать данный инструмент в ручных сверлильных машинах, которые, как правило, обладают невысокой мощностью.
Полезная модель направлена на повышение производительности труда и качества обработки отверстий в деталях, содержащих ПКМ в составе пакетов из разнородных материалов.
параболические режущие кромки сопряжены с кромками спиральных направляющих ленточек под углом от 7
до 20
.
0
0
Поставленная задача достигается тем, что в сверле для обработки отверстий в смешанных пакетах, содержащих металлы и полимерные композиционные материалы, содержащим спиральные направляющие ленточки, и режущие кромки, расположенные на поверхности вращения, ось которой совпадает с осью сверла, имеющие в проекции на осевую плоскость сверла, форму параболы,
Длина параболической режущей кромки в осевом направлении превышает толщину наибольшего металлического слоя обрабатываемого смешанного пакета, но не превышает величину удвоенного диаметра сверла.
о
о
За счет того, что режущие кромки сопрягаются с кромками направляющих ленточек под углом от 7 до 20, при резании не образуется очень тонких стружек, это не приводит к возникновению вибраций, обеспечиваются низкие значения шероховатости. Ограничение длины параболической режущей кромки в осевом направлении (превышает толщину наибольшего металлического слоя) позволяет добиться того, что когда начнется формирование диаметра отверстия вспомогательными режущими кромками, вершина сверла, являющаяся основным источником тепловыделения при сверлении, уже выйдет из обрабатываемого слоя. Температура обрабатываемого материала начнет снижаться, диаметр отверстия будет сформирован при меньшей температуре, температурные деформации будут минимальны, диаметры отверстий в материалах с разными коэффициентами линейного расширения будут отличаться незначительно, точность отверстий в смешанных пакетах будет выше. Повышение качества обработки отверстий способствует повышению производительности труда за счет уменьшения числа проходов при последующей обработке, либо за счет полного отказа от последующих обработок.
о
о
Отличием от прототипа является то, что режущие кромки, выполненные в форме параболы, в проекции на осевую плоскость сверла, сопрягаются с кромками направляющих ленточек под углом от 7 до 20, а длина параболической режущей кромки в осевом направлении не превышает удвоенного диаметра сверла.
Наличие отличительных признаков позволяет сделать вывод о соответствии настоящей полезной модели критерию «новизна».
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 приведен общий вид сверла, на фиг. 2 показан вид со стороны главных режущих кромок, а фиг. 3 представлена проекция главных режущих кромок на осевую плоскость сверла.
о
о
Сверло состоит из хвостовика 1 и рабочей части 2. Рабочая часть включает в себя режущую часть 3, которая имеет две главные режущие кромки 4, две вспомогательные режущие кромки 5 и одну поперечную режущую кромку 6. Главные режущие кромки 4 имеют в проекции на осевую плоскость сверла, форму параболы, в проекции на плоскость, перпендикулярную оси сверла, форму спирали и сопрягаются с винтовой поверхностью направляющих ленточек 7 под углом от 7 до 20 включительно. При этом длина параболической режущей кромки в осевом направлении превышает толщину наибольшего металлического слоя обрабатываемого смешанного пакета (Н), но не превышает величину удвоенного диаметра сверла.
Сверло работает следующим образом. Хвостовик 1 закреляется в патроне или непосредственно в шпинделе сверлильного оборудования. Сверлу сообщается вращение, при этом подача осуществляется вручную или автоматически. Режущие кромки сверла 4, 5, 6 срезают обрабатываемый материал. Образующаяся стружка двигается по винтовым канавкам 8 в направлении противоположном направлению сверлении. После окончания сверления сверло выводится из отверстия.
Заявляемая полезная модель сверла позволяет одним инструментом выполнять обработку точных отверстий (9-10 квалитета точности) за один проход в пакетах сложного состава, таких как «титановый сплав - ПКМ - титановый сплав», «титановый сплав - ПКМ - алюминиевый сплав» и др.