СБОРНОЕ СВЕРЛО С РЕЖУЩИМИ ПЛАСТИНАМИ
DRILL ASSEMBLY WITH CUTTING PLATES

Изобретение относится к области обработки материалов резанием, сборному режущему сверлу с механическим креплением многогранных режущих пластин.
Известно сборное режущее сверло с механическим креплением сменных многогранных режущих пластин, выполненных на основе трехгранника неправильной формы, с отверстием (ГОСТ 27724-88).
Основным недостатком известного решения является недостаточный ресурс режущих пластин ввиду неоптимальных геометрических и конструктивных параметров сборного сверла.
Известно сборное сверло с механическим креплением сменных многогранных режущих пластин, которое предотвращает поочередное выступание центральной и периферийной пластины на участке, где они перекрывают друг друга (патент RU 2432237 C2, МПК B23/B 51/00, опубл. 27.10.2007).
Недостатком известного решения является недостаточно надежное крепление режущих пластин. Каждая боковая грань режущей пластины разделена на две поверхности изогнутую верхнюю и плоскую нижнюю, причем закрепление происходит по нижним упорным поверхностям, что недостаточно для надежного закрепления режущих пластин.
Известно сборное сверло с механическим креплением сменных многогранных режущих пластин с технологией постепенного, ступенчатого засверливания в заготовку, обеспечивающей превосходный баланс сил резания, что гарантирует высокую эффективность при обработке всех групп материалов (патент EP 1902799 A2, B23B 27/14. опубл. 26.03.2008; METALL WORKING WORLD (3/12) - деловой и технический журнал фирмы AB Sandvik Coromant - Spoon Publishing, г. Стокгольм, Швеция - 2012. - с.26-27).
Недостатком известной конструкции сборного сверла является недостаточная надежность крепления режущих пластин. Закрепление происходит по нескольким упорным поверхностям. Вектор приложенных нагрузок не совпадает с вектором закрепления режущих пластин в угловой паз, что приводит к ослаблению крепления, саморазвинчиванию крепежного винта, возникновению микровибраций и к преждевременному износу и разрушению режущих пластин.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание сборного сверла с надежным креплением режущих пластин, частично перекрывающих друг друга с постепенным засверливанием в заготовку, что обуславливает повышение производительности и повышение работоспособности режущих пластин.
Поставленная задача решается за счет специальной формы режущих пластин, что обеспечивает постепенное засверливание в обрабатываемую деталь. Для повышения надежности крепления многогранных режущих пластин центральная и периферийная режущие пластины выполнены на основе равностороннего трехгранника, с главной и вспомогательной режущими кромками, образованными пересечением передней поверхности с боковыми поверхностями. В сборных сверлах данной конструкции исключается перекос режущих пластин при затяжке винта, обеспечивается выполнение правила силового замыкания, то есть направление силы резания совпадает с направлением силы крепления.
Указанный технический результат достигается тем, что сборное сверло, содержащее корпус, имеющее ось вращения, центральную режущую пластину, установленную рядом с осью вращения, и периферийную режущую пластину, идентичную центральной режущей пластине, причем траектория вращения внутренней режущей пластины и внешней режущей пластины частично перекрываются с образованием участка перекрытия. Режущая кромка внутренней режущей пластины и режущая кромка внешней режущей пластины наклонены к оси вращения в направление к заготовке, при этом обеспечивается постепенное врезание инструмента в обрабатываемый материал. Центральная и периферийная режущие пластины выполнены на основе равностороннего трехгранника, с режущими кромками, состоящими из криволинейного и прямолинейного участков, причем режущая кромка криволинейного участка выполнена в виде кривой линии и вписана в четверть длины стороны трехгранника, при этом радиус криволинейной режущей кромки равен 1/3 длины стороны многогранника, а направление силы резания совпадает с направлением силы крепления режущих пластин, что обеспечивает надежное закрепление режущих пластин в корпусе инструмента.
Предлагаемая конструкция сверла с предлагаемыми режущими пластинами показана на фиг.1-8, где:
на фиг.1 представлено предлагаемое сборное сверло с механическим креплением сменных режущих пластин;
1
на фиг.2 представлено схематично изображение режущих пластин неправильной формы в трехгранном исполнении с углом при вершине ε, вписанных в равносторонние многогранники с углом при вершине ε и стороной L, причем вспомогательная режущая кромка режущей пластины неправильной формы выполнена в виде кривой линии вписанной в четверть длины стороны многогранника L/4, при этом радиус R криволинейной режущей кромки равен 1/3 длины стороны многогранника L/3;
на фиг.3 представлено схематично изображение трехгранной режущей пластины неправильной формы, выполненной на основе равностороннего трехгранника;
на фиг.4 представлены эскизы обработки сборным сверлом, количества оборотов и схемы пошагового засверливания режущих пластин сборного сверла по порядку врезания I, II, III в обрабатываемый материал;
1
2
на фиг.5 представлена схема наклона центральной режущей пластины на угол θ и периферийной режущей пластины на угол θ к перпендикуляру к оси вращения в направление к детали, стрелками показаны направление скорости вращения V (м/мин) и подачи S (мм/об) сверла;
на фиг.6 представлена схема постепенного врезания инструмента в обрабатываемый материал;
на фиг.7-8 схематично показано крепление в сборном сверле предложенных режущих пластин неправильной формы, выполненных на основе равностороннего трехгранника;
xy
на фиг.7 схематично показано крепление в сборном сверле центральной режущей пластины неправильной формы, выполненной на основе равностороннего трехгранника, направление силы резания обозначено как R (H), направление силы крепления обозначено как P (H), позициями 14, 15 и 16 показано расположение опорных точек;
xy
на фиг.8 схематично показано крепление в сборном сверле периферийной режущей пластины неправильной формы, выполненной на основе равностороннего трехгранника, направление силы резания обозначено как R (H), направление силы крепления обозначено как P (H), позициями 17, 18 и 19 показано расположение опорных точек.
Сборное сверло (фиг.1) содержит корпус 1 с осью вращения 2, центральную режущую пластину 3, установленную в центре у оси вращения 2 сверла и периферийную режущую пластину 4, идентичную центральной режущей пластине 3, установленную на периферийной части сверла.
Центральная 3 и периферийная 4 режущие пластины (фиг.2-3) выполнены на основе равностороннего трехгранника 5, с опорной 6 и боковыми поверхностями, состоящими из плоского 7 и изогнутого участков 8, с прямолинейной 9, 11 и криволинейной 10, 12 режущими кромками. Криволинейная режущая кромка 10, 12 изогнутого участка выполнена в виде кривой линии и вписана в четверть длины стороны трехгранника, при этом радиус криволинейной режущей кромки 10, 12 равен 1/3 длины стороны многогранника.
1
2
Траектория вращения со скоростью V (м/мин) центральной режущей пластины 3 и периферийной режущей пластины 4, по меньшей мере, частично перекрываются с образованием участка перекрытия 13 (фиг.4). Прямолинейная режущая кромка 9 центральной режущей пластины 3 наклонена к оси вращения 2, а прямолинейная режущая кромка 11 периферийной режущей пластины 4 наклонена от оси вращения. Направление наклона центральной 3 и периферийной 4 режущих пластин совпадает с направлением подачи S, причем угол наклона θ центральной режущей пластины 3 больше, чем угол наклона θ периферийной режущей пластины 4, при этом обеспечивается постепенное врезание инструмента в обрабатываемый материал (фиг.5). По порядку врезания первой I (фиг.6) в заготовку врезается криволинейная режущая кромка 10 центральной пластины 3. Во избежание больших радиальных сил резания криволинейная режущая кромка 10 выполнена узкой. Далее по порядку врезания второй II врезается прямолинейная режущая кромка 11 периферийной пластины 4 и уравновешивает радиальные силы резания, последней III в заготовку врезается прямолинейная режущая кромка 9 центральной пластины 3. Кроме того, криволинейная режущая кромка 12 периферийной пластины 4 выполняет функцию зачистной кромки и направляющей, что позволяет повысить качество обработанной поверхности. Такая схема постепенного, ступенчатого засверливания в заготовку позволяет повысить работоспособность режущих пластин, снизить силы резания, повысить качество и точность обработки отверстий и расширить технологические возможности сборного сверла.
xy
В сборных сверлах различных конструкций крепление режущих пластин происходит по нескольким упорным поверхностям, с множеством вариантов базирования пластины, направление сил резания R (H) не совпадает, с направлением силы крепления режущей пластины P (H) в угловой паз, что приводит к ослаблению крепления, саморазвинчиванию крепежного винта, возникновению микровибраций и к преждевременному износу и разрушению режущих пластин и корпуса инструмента.
xy
В предлагаемой конструкции сборного сверла (фиг.7-8) исключается перекос режущей центральной и периферийной пластины при затяжке крепежного винта, обеспечивается правило силового замыкания, то есть направление силы резания R (H) совпадает с направлением силы крепления P (H). Такое крепление позволяет повысить работоспособность режущих пластин и повысить производительность обработки.