Шнековое сверло для сверления отверстия в стальной заготовке

Полезная модель относится к области металлообработки, в частности, обработки металлов резанием, и может быть использована для сверления глубокого отверстия в стальной заготовке.
Известна конструкция спирального сверла для обработки стали с геометрией 2ϕ=90°, ϕ=60°, α=14-15°, γ=14-15°, f=0,6 [Подураев В.Н. Резание труднообрабатываемых материалов. Изд.: Высшая школа 1974 г. - 587 с.].
Недостатком данной конструкции сверл является низкая стойкость сверла, т.к. оно составное (режущая часть из быстрорежущей стали приваривается к хвостовику), невысокая производительность, т.к. необходимо многократно выводить сверло из отверстия, и затруднен отвод стружки.
1
Известно шнековое сверло специальной конструкции [Рис. 92, Драгун А.П. Режущий инструмент.1986 г.] с большим углом наклона стружечных канавок (ω=60°), которое позволяет сверлить отверстия глубиной, равной более 30 диаметров, за один проход без периодических выводов из отверстия для удаления стружки. Шнековое сверло имеет специальную заточку передней и задней поверхностей со стружколомающей канавкой на передней поверхности. Для сверления рекомендуются следующие параметры заточки передней и задней поверхности сверла: передний угол γ=15°, задний угол α=12°, угол в плане 2ϕ=118°, угол наклона переходной площадки γ=15°, ширина передней поверхности С=2,4-3,0 мм для диаметров 8,6-14 мм.
Недостаток - шнековое сверло не подходит для сверления стальной заготовки ввиду неудовлетворительного дробления стружки и ее вывод затруднен из-за пакетирования ее в канавках.
Известно шнековое сверло для обработки отверстий глубиной 30-40 диаметров в чугуне [Родин П.Р. Металлорежущие инструменты. 1986 г.]. Шнековое сверло имеет угол наклона винтовых канавок ω=60° и увеличенную толщину сердцевины, равную 0,3-0,35 диаметра сверла. Диаметр сердцевины не изменяется по длине сверла. Стружечные канавки шнекового сверла имеют в осевом, сечении прямолинейный треугольный профиль, имеющий закругление во впадине. Образующая рабочей стороны канавки идет перпендикулярно оси сверла. Канавка сверла плавно переходит в спинку зуба, идущую под углом бета β к оси, образуя ленточку заданного размера. При обработке чугуна геометрические параметры шнекового сверла принимаютравными: статический передний угол γ=12÷18°, задний угол α=12÷15° yгoл при вершине сверла 2ϕ=120÷130°. Материал режущей части быстрорежущая сталь Р9. F6M5. Хвостовую часть изготавливают из углеродистой стали 45. Режущую часть сверла с хвостовой соединяют сваркой.
Недостатком шнекового сверла является то, что оно предназначено для обработки отверстий в чугуне, не подходит для сверления отверстия в стальной заготовке; сверло является составным, ввиду чего отмечается низкая стойкость, осуществляется неудовлетворительное дробление стружки и вывод затруднен из-за пакетирования ее в канавках.
Таким образом, при глубоком сверлении отверстия в стальной заготовке оказывается затруднительным одновременно обеспечить прочность сверла и надежный отвод стружки из зоны резания.
Задачей, на которую направлена полезная модель, является усовершенствование конструкции шнекового сверла, обеспечивающее повышение производительности при глубоком сверлении отверстия в стальной заготовке и надежное удаление стружки из зоны резания.
Технический результат - повышение стойкости шнекового сверла, улучшение дробления стружки, снижение количества выводов сверла из стальной заготовки при сверлении.
верш
периф
1
1
1
2
=
Шнековое сверло для сверления отверстия в стальной заготовке, включающее режущую часть и хвостовик, диаметр сердцевины режущей части не изменяется по длине сверла, стружечные канавки, имеющие в осевом сечении прямолинейный треугольный профиль, имеющий закругление во впадине, причем образующая рабочей стороны канавки идет перпендикулярно оси сверла, канавка сверла плавно переходит в спинку зуба, идущую под углом наклона винтовой канавки 60° к оси, образуя ленточку заданного размера, при этом режущая часть и хвостовик изготовлены цельными из стали 9ХС, главный задний угол сверла α=15°-17°, передний угол у вершины сверла γ=19-21°, передний угол на периферийной кромке γ29-31°, угол наклона переходной площадки γ=17-19°, угол при вершине 2ϕ=117-119°, ширина первой переходной площадки С=2-3мм, ширина второй переходной площадки С=2-3мм, радиус канавки R=l,5-3,5 мм на всей длине режущей части, ширина ленточки f=1,3-1,7 мм, угол наклона поперечной кромки ψ=63-67°, длина поперечной кромки f=2,3-2,7 мм, обратная конусность 0,3÷0,5 мм.
Повышение стойкости шнекового сверла достигается за счет оптимальных конструктивных особенностей сверла. Увеличенный угол наклона винтовых канавок, их профиль и форма подточки передней и задней поверхности обеспечивают улучшение дробления стружки и надежное удаление ее из зоны резания без вывода сверла из отверстия.
На фиг. 1 приведено шнековое сверло с коническим хвостовиком для обработки глубокого отверстия в стальной заготовке. На фиг. 2 приведено сечение шнекового сверла с цилиндрическим хвостовиком. Оно состоит из режущей части 1 и хвостовика конического 2 фиг. 1 или цилиндрического 3 фиг. 2, сердцевина режущей части 4, стружечные канавки 5, радиус канавки 6, спинка зуба 7 с наклоном винтовой канавки 8 к оси, ленточка 9.
верш
периф
1
1
Шнековое сверло изготавливают цельным из инструментальной стали марки 9ХС, где угол наклона со винтовой канавки 8, главный задний угол α 10, передний угол γ у вершины сверла 11, передний угол γ на периферийной кромке 12, угол наклона γ переходной площадки 13, угол при вершине сверла 2ϕ 14, ширина первой переходной площадки С 15, ширина второй переходной площадки C 16, радиус канавки 6 на всей длине режущей части, обратная конусность 17, угол наклона поперечной кромки 18, длина поперечной кромки 19.
Сверло устанавливают в шпиндель станка через переходные втулки.
Примеры конкретного изготовления. Были изготовлены шнековые сверла, у которых режущая часть и хвостовик выполнены цельными из инструментальной стали марки 9ХС, имеющие следующие конструктивные особенности (табл. 1).
Образцы усовершенствованного шнекового сверла и прототипа были подвергнуты экспериментальным испытаниям. Экспериментально доказано, что шнековым сверлом, принятым за прототип, было просверлено до поломки 15 глубоких отверстий с многократными выводами сверла, осуществлялось неудовлетворительное дробление стружки. Также происходили поломки сверла в месте стыка режущей части и хвостовика.
При испытании усовершенствованного шнекового сверла для сверления отверстия в стальной заготовке была достигнута стойкость сверла равная 43 отверстиям, при этом поломки сверл не наблюдались. Сверло обеспечило надежное удаление стружки из зоны резания без выводов сверла из отверстия.
Наилучший результат показало шнековое сверло по примеру 2.
Количество отверстий, обработанных шнековым сверлом для сверления отверстия в стальной заготовке конструкции до поломки по сравнению со стыковыми сверлами, увеличилось в 2,5- 3 раза.