КОРПУС СВЕРЛА И СВЕРЛО
DRILL CASE AND DRILL

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к корпусу для сверла и к сверлу для резания металла.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Сверло предназначено для сверления отверстий в заготовке. Настоящее изобретение относится к сверлу для сверления заготовок, используя управляемый вручную станок, такой как сверлильный станок, или станок с автоматическим управлением, такой как токарный станок с ЧПУ, фрезерный станок с ЧПУ или сверлильный станок с ЧПУ.
Сверло с многогранными пластинами содержит корпус сверла и две или более многогранные режущие пластины, расположенные в гнездах под пластины на переднем концевом участке корпуса сверла. Одна из режущих пластин может быть предназначена для резания центрального участка отверстия, и другая режущая пластина может быть предназначена для резания периферического участка отверстия. Режущие пластины являются многогранными, то есть каждая содержит более одной режущей кромки, и выполнены с возможностью установки в различных положениях в гнездах под пластины, так чтобы каждая режущая кромка зацепляла заготовку.
Во время сверления отверстия, стружки, срезанные с заготовки режущими пластинами на переднем концевом участке корпуса сверла, должны быть удалены из отверстия. Для этой цели одна или более стружечных канавок могут продолжаться вдоль корпуса сверла.
US 8668409 раскрывает сверло с многогранными пластинами, включающее в себя корпус сверла, имеющий две стружечные канавки, продолжающиеся на некоторое расстояние вдоль корпуса сверла. Две многогранные режущие пластины закреплены, радиально смещенные друг относительно друга, в соответствующих гнездах под пластины корпуса сверла. Каждая стружечная канавка, если смотреть в сечении, перпендикулярном продольной оси корпуса сверла, включает в себя первый участок стенки и второй участок стенки. Первый участок стенки продолжается вдоль кривой между выступающим краем и вторым участком стенки. Второй участок стенки продолжается по прямой линии между передней кромкой и первым участком стенки. Первый участок стенки и второй участок стенки расположены смежно друг с другом и вместе образуют J–образный профиль в сечении, перпендикулярном продольной оси.
Сверление глубоких отверстий, например с отношением глубины к диаметру, составляющим четыре или более, накладывает конкретные требования на соответствующее сверло. В то время как стружки должны переноситься на всю длину от нижней части отверстия, сверло должно иметь минимальное отклонение в радиальном направлении, для того чтобы достичь высокого качества отверстия.
СУЩНОСТЬ
Задачей изобретения является обеспечение корпуса для сверла, который обеспечивает эффективное удаление стружки, в то же время подходя для сверления глубоких отверстий. Чтобы лучше решить один или более из этих вопросов, обеспечен корпус сверла и сверло, имеющие признаки, определенные в независимых пунктах формулы изобретения.
Согласно аспекту изобретения, задача достигается корпусом для сверла, причем корпус сверла имеет ось вращения и снабжен гнездом под центральную пластину и гнездом под периферическую пластину на переднем концевом участке корпуса сверла. Гнездо под центральную пластину предназначено для приема центральной режущей пластины для резания центрального участка отверстия, имеющего диаметр D отверстия, и гнездо под периферическую пластину предназначено для приема периферической режущей пластины для резания периферического участка отверстия. Корпус сверла содержит центральную стружечную канавку, продолжающуюся от гнезда под центральную пластину по периметру корпуса сверла, и периферическую стружечную канавку, продолжающуюся от гнезда под периферическую пластину по периметру корпуса сверла. Центральная стружечная канавка имеет сечение центральной стружечной канавки в плоскости, перпендикулярной оси вращения, и периферическая стружечная канавка имеет сечение периферической стружечной канавки в плоскости, перпендикулярной оси вращения, причем каждое из сечения центральной стружечной канавки и сечения периферической стружечной канавки образовано внутри описанной окружности корпуса сверла в плоскости, перпендикулярной оси вращения. Сечение периферической стружечной канавки имеет центральную линию, продолжающуюся в плоскости и через ось вращения, где сечение периферической стружечной канавки имеет радиально внутреннюю сторону, продолжающуюся перпендикулярно центральной линии, и первую боковую сторону и противоположную вторую боковую сторону, соединяющиеся с радиальной внутренней стороной, в котором радиально внутренняя сторона имеет длину L1 в диапазоне от L1=0,95 x D/4 до L1=1,2 x D/4, в котором каждая из первой и второй боковых сторон имеет длину LS1, LS2 в диапазоне от D/4 до 1,3 x D/4, и в котором первая и вторая боковые стороны расходятся друг от друга в направлении радиально наружу от радиально внутренней стороны.
Поскольку радиально внутренняя сторона имеет длину L1 в диапазоне от L1=0,95 x D/4 до L1=1,2 x D/4, поскольку каждая из первой и второй боковых сторон имеет длину LS1, LS2 в диапазоне от D/4 до 1,3 x D/4, и поскольку первая и вторая боковые стороны расходятся друг от друга в направлении радиально наружу от радиально внутренней стороны, стружки от периферической режущей пластины будут легко помещаться внутри периферической стружечной канавки, в то время как сечение корпуса сверла в плоскости, перпендикулярной оси вращения, обеспечивает высокую жесткость на изгиб и жесткость на скручивание. Соответственно, высококачественные отверстия могут быть прорезаны в заготовке. В результате, достигается выше упомянутая задача.
Согласно дополнительному аспекту, задача достигается сверлом для резания металла, содержащим корпус сверла, имеющий ось вращения и снабженный гнездом под центральную пластину и гнездом под периферическую пластину на переднем концевом участке корпуса сверла, причем центральная режущая пластина для резания центрального участка отверстия, имеющего диаметр D отверстия, расположена в гнезде под центральную пластину, и периферическая режущая пластина для резания периферического участка отверстия расположена в гнезде под периферическую пластину. Корпус сверла является корпусом сверла согласно любому из аспектов и/или вариантов выполнения, описанных здесь. Как указано выше, вследствие размеров сечения периферической стружечной канавки, стружки от периферической режущей пластины будут легко помещаться внутри периферической стружечной канавки, в то же время обеспечивая высокую жесткость на изгиб и жесткость на скручивание корпуса сверла.
4
Поскольку жесткость на изгиб зависит от второго момента площади, также называемого момент инерции площади, имеющий единицы измерений, равные единицам измерений длины в четвертой степени, например м, сплошные участки сечения корпуса сверла, продолжающиеся как можно дальше от оси вращения, обеспечивают жесткий корпус сверла. Длина L1 радиально внутренней стороны и длины LS1, LS2 первой и второй боковых сторон, как определено выше, обеспечивают большой участок сечения корпуса сверла, продолжающийся на большом радиальном расстоянии от оси вращения.
Корпус сверла имеет длину L сверления, то есть длину корпуса сверла, используемую для сверления отверстия наибольшей возможной глубины при помощи соответствующего сверла, за вычетом осевой глубины, обеспеченной режущими пластинами, то есть наибольшая глубина отверстия за вычетом осевого продолжения режущих пластин за корпус сверла.
Согласно вариантам выполнения, радиально внутренняя сторона может продолжаться симметрично относительно центральной линии. Таким образом, сечение периферической стружечной канавки, внутри диапазона, обеспеченного длинами первой и второй боковых сторон, может быть приблизительно симметричным относительно центральной линии периферической стружечной канавки. Таким образом, сечение корпуса сверла может быть приблизительно симметричным относительно периферической стружечной канавки. Это обеспечивает стабильный корпус сверла, свойства при изгибе которого могут быть предсказуемы.
Согласно вариантам выполнения, первая и вторая боковые стороны могут расходиться симметрично друг от друга относительно центральной линии. Таким образом, сечение периферической стружечной канавки может быть симметричным относительно центральной линии периферической стружечной канавки. Таким образом, также сечение корпуса сверла может быть симметричным относительно периферической стружечной канавки. Это обеспечивает стабильный корпус сверла, свойства при изгибе которого могут быть легко предсказуемы.
Согласно вариантам выполнения, концы первой и второй боковых сторон, противоположные радиально внутренней стороне, могут быть расположены на расстоянии L2 друг от друга в диапазоне от L2=1,85 x D/4 до L2=2,5 x D/4. Таким образом, может быть обеспечено, что стружки от периферической режущей пластины, которые подлежат направлению от переднего концевого участка корпуса сверла из просверливаемого отверстия, легко помещаются внутри периферической стружечной канавки.
Согласно вариантам выполнения, корпус сверла может содержать по меньшей мере один канал для СОЖ. Таким образом, СОЖ может быть обеспечена вблизи режущих пластин во время сверления при помощи сверла. Таким образом, помимо охлаждения заготовки и режущих пластин, СОЖ может способствовать переносу стружки в периферической стружечной канавке и/или центральной стружечной канавке, от переднего концевого участка корпуса сверла и из просверливаемого отверстия.
Подходяще, по меньшей мере один канал для СОЖ снабжен отверстием на переднем концевом участке корпуса сверла.
Согласно вариантам выполнения, корпус сверла может содержать два канала для СОЖ. Таким образом, СОЖ может быть обеспечена вблизи каждой из периферической и центральной режущих пластин во время сверления при помощи сверла. СОЖ может способствовать переносу стружки в периферической стружечной канавке и центральной стружечной канавке, от переднего концевого участка корпуса сверла и из просверливаемого отверстия.
Согласно вариантам выполнения, каждый из каналов для СОЖ может иметь диаметр Df в диапазоне от Df=0,4 x D3/5 до Df=0,7 x D3/5, если смотреть в плоскости, перпендикулярной оси вращения. Таким образом, достаточный поток СОЖ на переднем концевом участке корпуса сверла, для того чтобы переносить стружки от переднего концевого участка корпуса сверла из отверстия, может быть достигнут при нормальном давлении СОЖ, например, 4 бар.
Согласно вариантам выполнения, каждый из двух каналов для СОЖ может быть расположен на расстоянии dc в диапазоне от dc=0,20 x D до dc=0,35 x D от центральной линии сечения периферической стружечной канавки. Таким образом, каналы для СОЖ могут быть расположены на расстоянии от периферической стружечной канавки, так, что каналы для СОЖ не пробиваются ни во время изготовления корпуса сверла, ни во время использования сверла по мере возможного износа стружками периферической стружечной канавки.
Согласно вариантам выполнения, периферическая стружечная канавка может иметь форму сечения, соответствующую сечению периферической стружечной канавки на расстоянии в диапазоне от 0,25 x D до 1 x D от переднего конца корпуса сверла до заднего конца длины L сверления. Таким образом, центральная стружечная канавка имеет форму сечения, соответствующую сечению периферической стружечной канавки, определенной выше, вдоль существенной длины корпуса сверла, по меньшей мере для сверел, имеющих длину сверления L ≥ 2 x D.
Согласно вариантам выполнения, сечение центральной стружечной канавки может иметь наибольшую глубину Dp, если смотреть вдоль центральной линии сечения центральной стружечной канавки, в диапазоне от Dp=0,75 x D/2 до Dp=0,90 x D/2, и наибольшую ширину W, если смотреть перпендикулярно центральной линии сечения центральной стружечной канавки, в диапазоне от W=0,75 x D/2 до W=0,90 x D/2, и где наибольшая ширина W продолжается симметрично относительно центральной линии сечения центральной стружечной канавки. Таким образом, стружки от центральной режущей пластины могут легко помещаться внутри центральной стружечной канавки, в то время как сечение корпуса сверла в плоскости, перпендикулярной оси вращения, обеспечивает высокую жесткость на изгиб и жесткость на скручивание.
Здесь, термин наибольшая глубина означает самую глубокую часть сечения центральной стружечной канавки, измеренную от описанной окружности корпуса сверла в плоскости, перпендикулярной оси вращения. Глубина в точке на поверхности стружечной канавки является кратчайшим расстоянием между этой точкой и описанной окружностью. Термин наибольшая ширина означает наиболее широкую часть сечения центральной стружечной канавки.
Дополнительные признаки и преимущества изобретения будут понятны при изучении прилагаемой формулы изобретения и следующего подробного описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Различные аспекты и/или варианты выполнения изобретения, включающие в себя его конкретный признаки и преимущества, будут легко понятны из примеров вариантов выполнения, описанных в следующем далее подробном описании и сопровождающих чертежах, на которых:
Фиг. 1a – 1e изображают виды сверла согласно вариантам выполнения,
Фиг. 2a и 2b изображают два вида сверла с Фиг. 1a – 1e,
Фиг. 2c и 2d изображают виды в сечении сверла вдоль линий IIc – IIc и IId – IId на Фиг. 2a, и
Фиг. 3a – 3d показывают сечения периферической и центральной стружечных канавок.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Аспекты и/или варианты выполнения изобретения теперь будут описаны более подробно. Одинаковые ссылочные позиции относятся к одинаковым элементам во всем документе. Широко известные функции или конструкции необязательно будут описаны подробно для краткости и/или ясности.
Фиг. 1a – 1e изображают виды сверла 2 согласно вариантам выполнения. Сверло 2 предназначено для резания металла, то есть для сверления отверстий в металлической заготовке. Сверло 2 содержит корпус 4 сверла, центральную режущую пластину 6 и периферическую режущую пластину 8. Центральная режущая пластина 6 и периферическая режущая пластина 8 являются многогранными, то есть содержат более одной режущей кромки, в которых активное положение режущей кромки при резании соответствует угловому положению режущей пластины. Корпус 4 сверла имеет ось 10 вращения и снабжен гнездом 12 под центральную пластину и гнездом 14 под периферическую пластину на переднем концевом участке 18 корпуса 4 сверла. Передний концевой участок 18 образует участок корпуса 4 сверла, смежный с передним концом 16 корпуса 4 сверла. Центральная режущая пластина 6 предназначена для резания центрального участка отверстия, и периферическая режущая пластина 8 предназначена для резания периферического участка отверстия. Центральная режущая пластина 6 расположена в гнезде 12 под центральную пластину, и периферическая режущая пластина 8 расположена в гнезде 14 под периферическую пластину. Соответственно, гнездо 12 под центральную пластину предназначено для приема центральной режущей пластины 6, и гнездо 14 под периферическую пластину предназначено для приема периферической режущей пластины 8.
Сверло 2 предназначено для резания посредством вращения в направлении R, обозначенном на Фиг. 1c. Сверло 2 предназначено для сверления отверстия, имеющего диаметр D. То есть, центральная и периферическая режущие пластины 6, 8 вместе обеспечивают режущие кромки для резания отверстия, имеющего диаметр D. Только в качестве примера, диаметр D может лежать в диапазоне D=15–65 мм.
Согласно вариантам выполнения, центральная режущая пластина 6 может быть предназначена для резания в осевом направлении отверстия с длиной резания в радиальном направлении приблизительно D/4, и периферическая режущая пластина 8 может быть предназначена для резания в осерадиальном направлении отверстия с длиной резания в радиальном направлении приблизительно D/4. Таким образом, усилия резания, действующие на режущие пластины 6, 8, могут быть уравновешены между двумя режущими пластинами 6, 8.
Согласно вариантам выполнения, корпус 4 сверла может иметь длину L сверления, причем L лежит в диапазоне от 1 x D до 8 x D. Длина L сверления корпуса 4 сверла соответствует наибольшей глубине отверстия, подлежащей просверливанию при помощи сверла, за вычетом осевой глубины, обеспеченной режущими пластинами 12, 14. Площади сечений центральной стружечной канавки и периферической стружечной канавки, описанных здесь, имеют особое преимущество в сверлах, имеющих корпуса 4 с длиной L сверления в верхнем участке диапазона. Таким образом, согласно некоторым вариантам выполнения, корпус 4 сверла может иметь длину L сверления в диапазоне от L=3 x D до L=8 x D или в диапазоне от L=4 x D до L=8 x D.
Длина L сверления изображенных вариантов выполнения составляет приблизительно L=4 x D. Корпус 4 сверла содержит хвостовик 19 для крепления сверла 2 в станке, например в патроне станка.
Корпус 4 сверла содержит центральную стружечную канавку 20, продолжающуюся от гнезда 12 под центральную пластину по периметру корпуса 4 сверла. Корпус 4 сверла содержит периферическую стружечную канавку 22, продолжающуюся от гнезда 14 под периферическую пластину по периметру корпуса 4 сверла.
В этих вариантах выполнения, центральная стружечная канавка 20, а также периферическая стружечная канавка 22, содержит спиральная участок, продолжающийся от переднего конца 16 частично вдоль корпуса 4 сверла по направлению к заднему концу 24 длины сверления корпуса 4 сверла. На заднем конце 24 длины сверления корпуса 4 сверла, каждая из центральной стружечной канавки 20 и периферической стружечной канавки 22 продолжается прямой вдоль корпуса 4 сверла, параллельно оси 10 вращения.
В альтернативных вариантах выполнения, спиральные участки могут быть более короткими, чем в изображенных вариантах выполнения, или более длинными, чем в изображенных вариантах выполнения. Согласно некоторым вариантам выполнения, стружечные канавки не содержат каких–либо прямых участков, а являются спиральными вдоль всей длины сверления.
Фиг. 2a и 2b изображают два вида корпуса 4 сверла с Фиг. 1a – 1e. На видах с Фиг. 2a и 2b центральная стружечная канавка 20 и периферическая стружечная канавка 22 четко показаны. Более того, Фиг. 2c и 2d изображают два вида в сечении корпуса 4 сверла вдоль линий IIc – IIc и IId – IId на Фиг. 2a.
Корпус 4 сверла имеет форму сечения, если смотреть перпендикулярно оси 10 вращения. Форма сечения корпуса 4 сверла изменяется в зависимости от того, где вдоль длины сверления расположено сечение. Естественно, форма сечения корпуса 4 сверла зависит от форм сечения центральной стружечной канавки 20 и периферической стружечной канавки 22. На переднем концевом участке 18 и сразу за гнездами под пластины форма сечения корпуса 4 сверла заметно отличается от формы сечения в направлении дальше от переднего концевого участка 18. Это зависит от стружечных канавок 20, 22, имеющих широкие отверстия на режущих пластинах. За передним концевым участком 18 стружечные канавки 20, 22 предназначены для направления стружки вдоль корпуса 4 сверла из просверливаемого отверстия.
Согласно изобретению, периферическая стружечная канавка 22 предназначена для беспрепятственного направления стружки от периферической режущей пластины, в то же время обеспечивая форму сечения корпуса сверла, которая имеет высокую жесткость на изгиб и жесткость на скручивание.
Согласно дополнительному аспекту изобретения, центральная стружечная канавка 20 предназначена для беспрепятственного направления стружки от периферической режущей пластины, в то же время обеспечивая форму сечения корпуса 4 сверла, которая имеет высокую жесткость на изгиб и жесткость на скручивание.
Периферическая стружечная канавка 22 имеет сечение периферической стружечной канавки в плоскости, перпендикулярной оси 10 вращения. На Фиг. 2c и 2d сечение периферической стружечной канавки показано решетчатой штриховкой. Сечение периферической стружечной канавки образовано внутри описанной окружности корпуса 4 сверла в плоскости, перпендикулярной оси 4 вращения, как показано пунктирными линиями на Фиг. 2c и 2d. Как указано выше, сечения, изображенные на Фиг. 2c и 2d, являются примерами такой плоскости, перпендикулярной оси 10 вращения. Приблизительно от сечения, показанного на Фиг. 2d, и назад по направлению к заднему концу 24 сечение периферической стружечной канавки такое же, как показано на Фиг. 2c и 2d.
Центральная стружечная канавка 20 имеет сечение центральной стружечной канавки в плоскости, перпендикулярной оси 10 вращения. На Фиг. 2c и 2d сечение центральной стружечной канавки показано штриховкой одиночными линиями. Сечение центральной стружечной канавки образовано внутри описанной окружности корпуса 4 сверла в плоскости, перпендикулярной оси вращения, как показано пунктирными линиями на Фиг. 2c и 2d. Сечения, изображенные на Фиг. 2c и 2d, являются примерами такой плоскости, перпендикулярной оси 10 вращения. Приблизительно от сечения, показанного на Фиг. 2d, и назад по направлению к заднему концу 24 сечение центральной стружечной канавки такое же, как показано на Фиг. 2c и 2d.
Фиг. 3a показывает увеличенный вид периферической стружечной канавки 22 и сечения периферической стружечной канавки с Фиг. 2c и 2d. Сечение периферической стружечной канавки имеет центральную линию 26’, продолжающуюся в плоскости, перпендикулярной оси 10 вращения, и через ось 10 вращения. Сечение периферической стружечной канавки имеет радиально внутреннюю сторону 32, продолжающуюся перпендикулярно центральной линии 26’, и первую боковую сторону 34 и противоположную вторую боковую сторону 34’, соединяющиеся с радиально внутренней стороной 32. Радиально внутренняя сторона 32 может быть по существу прямой, и первая и вторая боковые стороны 34, 34’ могут быть по существу прямыми. Переходы между радиально внутренней стороной 32 и первой и второй боковыми сторонами 34, 34’ могут быть скруглены, для того чтобы исключить концентрацию напряжения в корпусе 4 сверла.
Радиально внутренняя сторона 32 имеет длину L1 в диапазоне от L1=0,95 x D/4 до L1=1,2 x D/4, где каждая из первой и второй боковых сторон 34, 34’ имеет длину LS1, LS2 в диапазоне от LS1 (LS2) = D/4 до LS1 (LS2) = 1,3 x D/4. Первая и вторая боковые стороны 34, 34’ расходятся друг от друга в направлении радиально наружу от радиально внутренней стороны 32.
Поскольку сечение периферической стружечной канавки имеет глубину и ширину в диапазонах, определенных выше, сечение корпуса 4 сверла включает в себя материал на радиальном расстоянии далеко от оси 10 вращения, по сравнению с сечениями множества корпусов сверел предшествующего уровня техники, таких как например сверла, имеющего стружечные канавки J–образного сечения, описанные в выше упомянутом US 8668409. Таким образом, сечение в плоскости, перпендикулярной оси 10 вращения настоящего корпуса 4 сверла, обеспечивает высокую жесткость на изгиб и жесткость на скручивание.
Стружки от периферической режущей пластины могут иметь форму приблизительно равнобедренной трапеции, если смотреть на виде сверху стружки, с приблизительно следующими размерами: длины D/4 сторон, край 1,9 x D/4 по длинной стороне и край 0,9 x D/4 по короткой стороне. Край по длинной стороне стружки обращен наружу, если смотреть на виде сверху периферической стружечной канавки. Таким образом, стружки будут легко помещаться внутри периферической стружечной канавки, имеющей размеры как описано выше, для направления в ней из просверливаемого отверстия.
Радиально внутренняя сторона 32 продолжается симметрично относительно центральной линии 26’ сечения периферической стружечной канавки. В этих вариантах выполнения, первая и вторая боковые стороны 34, 34’ расходятся симметрично друг от друга относительно центральной линии 26’. Соответственно, первая и вторая боковые стороны 34, 34’ имеют одинаковые длины в этих вариантах выполнения, и сечение периферической стружечной канавки симметрично относительно центральной линии 26’ периферической стружечной канавки 22, и сечение корпуса 4 сверла симметричной относительно периферической стружечной канавки 22. Таким образом, сечение корпуса 4 сверла продолжается на одно и то же радиальное расстояние от оси 10 вращения по обе стороны от периферической стружечной канавки 22. Также поэтому сечение настоящего корпуса 4 сверла в плоскости, перпендикулярной оси 10 вращения, обеспечивает высокую жесткость на изгиб и жесткость на скручивание. Конечно, стружки от периферической режущей пластины легко направляются вдоль периферической стружечной канавки 22 из просверливаемого отверстия.
Фиг. 3b показывает варианты выполнения периферической стружечной канавки 22, в которой первая боковая сторона 34 продолжается перпендикулярно радиально внутренней стороне 32. Соответственно, в альтернативных вариантах выполнения корпуса 4 сверла, показанного на Фиг. 1a – 2b, периферическая стружечная канавка 22 может иметь сечение периферической стружечной канавки с одной из боковых сторон, продолжающейся параллельно центральной линии 26’, в то время как первая и вторая боковые стороны 34, 34’ расходятся друг от друга в направлении радиально наружу от радиально внутренней стороны 32. Вновь, центральная линия 26’ продолжается в плоскости, перпендикулярной оси 10 вращения, и через ось 10 вращения.
Также в этих вариантах выполнения, радиально внутренняя сторона 32 имеет длину L1 в диапазоне от L1=0,95 x D/4 до L1=1,2 x D/4, и каждая из первой и второй боковых сторон 34, 34’ имеет длину LS1, LS2 в диапазоне от LS1 (LS2) = D/4 до LS1 (LS2) = 1,3 x D/4. Вновь, радиально внутренняя сторона 32 продолжается симметрично относительно центральной линии 26’ сечения периферической стружечной канавки.
В пределах выше описанного диапазона длины первой и второй боковых сторон 34, 34’, сечение периферической стружечной канавки по–прежнему обеспечивает пространство для стружек от периферической режущей пластины, направляемых по периферической стружечной канавке 22 из просверливаемого отверстия, в то время как сечение корпуса 4 сверла в плоскости, перпендикулярной оси 10 вращения, обеспечивает высокую жесткость на изгиб и жесткость на скручивание вследствие того, что сечение корпуса 4 сверла продолжается на радиальном расстоянии далеко от оси 10 вращения на большом участке сечения корпуса 4 сверла.
В обоих вариантах выполнения сечений периферической стружечной канавки, показанных на Фиг. 3a и 3b, концы первой и второй боковых сторон 34, 34’, противоположные радиально внутренней стороне 32, расположены на расстоянии L2 друг от друга в диапазоне от L2=1,85 x D/4 до L2=2,5 x D/4. Таким образом, первая и вторая боковые стороны 34, 34’ расходятся друг от друга достаточно для легкого направления стружек от периферической режущей пластины по периферической стружечной канавке 22, в то время как сечение корпуса 4 сверла обеспечивает высокую жесткость на изгиб и жесткость на скручивание.
Длины L1, LS1, LS2, L2 измерены между точками пересечения между соответствующими расстояниями.
Возвращаясь к Фиг. 1a, 1b, 2a и 2b, периферическая стружечная канавка 22 имеет форму сечения, соответствующую сечению периферической стружечной канавки, описанной в отношении Фиг. 2c, 2d, 3a или 3b, продолжающейся вдоль части длины корпуса 4 сверла, например, от сечения, обозначенного стрелками IId – IId на Фиг. 2a, до заднего конца 24 длины L сверления.
Согласно некоторым вариантам выполнения, периферическая стружечная канавка 22 может иметь форму сечения, соответствующую сечению периферической стружечной канавки вдоль по меньшей мере половины длины L сверления. Сечение периферической стружечной канавки является сечением периферической стружечной канавки, описанным в отношении Фиг. 2c, 2d, 3a или 3b.
Периферическая стружечная канавка 22 может иметь форму сечения, соответствующую сечению периферической стружечной канавки на расстоянии в диапазоне от 0,25 x D до 1 x D от переднего конца 16 корпуса 4 сверла до заднего конца 24 длины L сверления.
Фиг. 3c показывает увеличенный вид центральной стружечной канавки 20 и сечения центральной стружечной канавки с Фиг. 2c и 2d. Сечение центральной стружечной канавки имеет центральную линию 26, продолжающуюся в плоскости, перпендикулярной оси 10 вращения, и продолжающуюся через ось 10 вращения. Сечение центральной стружечной канавки имеет глубину, если смотреть вдоль центральной линии 26, и ширину, если смотреть перпендикулярно центральной линии 26.
Сечение центральной стружечной канавки имеет наибольшую глубину Dp в диапазоне от Dp=0,75 x D/2 до Dp=0,90 x D/2 и наибольшую ширину W в диапазоне от W=0,75 x D/2 до W=0,90 x D/2. Наибольшая ширина W продолжается симметрично относительно центральной линии 26, то есть наибольшая ширина W продолжается на одинаковые расстояния от центральной линии 26. Согласно некоторым вариантам выполнения сечение центральной стружечной канавки имеет наибольшую глубину Dp в диапазоне от Dp=0,8 x D/2 до Dp=0,86 x D/2 и наибольшую ширину W в диапазоне от W=0,8 x D/2 до W=0,86 x D/2.
Поскольку сечение центральной стружечной канавки имеет глубину и ширину в диапазонах, определенных выше, сечение корпуса 4 сверла включает в себя материал на радиальном расстоянии далеко от оси 10 вращения. Таким образом, сечение в плоскости, перпендикулярной оси 10 вращения настоящего корпуса 4 сверла, обеспечивает высокую жесткость на изгиб и жесткость на скручивание. Более того, поскольку наибольшая ширина продолжается симметрично относительно центральной линии 26, сечение корпуса 4 сверла продолжается по существу на одно и то же радиальное расстояние от оси 10 вращения по обе стороны от центральной стружечной канавки 20 Также поэтому сечение настоящего корпуса 4 сверла в плоскости, перпендикулярной оси 10 вращения, обеспечивает высокую жесткость на изгиб и жесткость на скручивание.
Диаметр спиральных стружек от центральной режущей пластины может лежать в диапазоне 0,7–0,8 радиуса просверливаемого отверстия, то есть. D/2. Таким образом, стружки будут легко помещаться внутри центральной стружечной канавки, имеющей размеры как описано выше, для направления в ней из просверливаемого отверстия.
Центральная стружечная канавка 20 может иметь такое сечение вдоль существенной части корпуса 4 сверла. Например, на одних и тех же приведенных в качестве примера расстояниях длины сверления, поскольку периферическая стружечная канавка 22 имеет сечение периферической стружечной канавки согласно вариантам выполнения, описанным здесь. Таким образом, жесткость на изгиб и жесткость на скручивание корпуса 4 сверла и таким образом также сверла является высокой.
В этих вариантах выполнения, сечение центральной стружечной канавки имеет радиально внутреннюю сторону 28, продолжающуюся перпендикулярно центральной линии 26 и образующую по существу прямой участок, и боковое стороны 30, 30’, продолжающиеся по существу параллельно друг другу вдоль по меньшей мере участка центральной линии 26. Переходы между радиально внутренней стороной 28 и боковыми сторонами 30, 30’ могут быть скруглены в меньшей или большей степени. Для того чтобы исключить концентрации напряжения на переходах, можно исключить острый угол. Полностью скругленные переходы означают, что сечение центральной стружечной канавки является U–образным, смотри ниже со ссылкой на Фиг. 3d.
Боковые стороны 30, 30’, продолжающиеся по существу параллельно друг другу, означают, что каждая из боковых сторон 30, 30’ продолжается под углом в диапазоне 0–5 градусов к центральной линии 26.
Сечение центральной стружечной канавки симметрично относительно центральной линии 26. Таким образом, также сечение корпуса 4 сверла в плоскости, перпендикулярной оси 10 вращения, симметрично относительно центральной линии 26, смежной с центральной стружечной канавкой 20, и сечение корпуса 4 сверла продолжается на одно и то же радиальное расстояние от оси 10 вращения по обе стороны от центральной стружечной канавки 20. Таким образом, как указано выше, сечение корпуса 4 сверла в плоскости, перпендикулярной оси 10 вращения, обеспечивает высокую жесткость на изгиб и жесткость на скручивание.
Фиг. 3d показывает варианты выполнения центральной стружечной канавки 20, в которой сечение центральной стружечной канавки является по существу U–образным. Соответственно, в альтернативных вариантах выполнения корпуса 4 сверла, показанных на Фиг. 1a – 2b, центральная стружечная канавка 20 может иметь U–образное сечение центральной стружечной канавки. Вновь, сечение центральной стружечной канавки имеет центральную линию 26, продолжающуюся в плоскости, перпендикулярной оси 10 вращения, и продолжающуюся через ось 10 вращения. Сечение центральной стружечной канавки имеет глубину, если смотреть вдоль центральной линии 26, и ширину, если смотреть перпендикулярно центральной линии 26.
Также в этих вариантах выполнения, сечение центральной стружечной канавки имеет наибольшую глубину Dp в диапазоне от Dp=0,75 x D/2 до Dp=0,90 x D/2 и наибольшую ширину W в диапазоне от W=0,75 x D/2 до W=0,90 x D/2. Наибольшая ширина W продолжается симметрично относительно центральной линии 26.
Вновь, сечение центральной стружечной канавки симметрично относительно центральной линии 26. Таким образом, также сечение корпуса 4 сверла в плоскости, перпендикулярной оси 10 вращения, симметрично относительно центральной линии 26, смежной с центральной стружечной канавкой 20, и сечение корпуса 4 сверла продолжается на одно и то же радиальное расстояние от оси 10 вращения по обе стороны от центральной стружечной канавки 20. Таким образом, как указано выше, сечение корпуса 4 сверла в плоскости, перпендикулярной оси 10 вращения, обеспечивает высокую жесткость на изгиб и жесткость на скручивание.
Боковые стороны 30, 30’ U–образного сечения могут продолжаться под углом в диапазоне 0–5 градусов к центральной линии 26.
Фиг. 1c изображает вид сверла 2 вдоль оси 10 вращения по направлению к переднему концу 16 корпуса 4 сверла. На этом виде, на переднем конце 16 корпуса 4 сверла угол α между радиальным продолжением режущей кромки 27 центральной режущей пластины 6 и противоположной стенкой 29 центральной стружечной канавки 20 составляет приблизительно 100°. Таким образом, диаметр стружки, образующей спираль с по существу постоянным диаметром, от центральной режущей пластины 6 может быть образован во время сверления, что подходит для направления стружки по центральной стружечной канавке 20 выше описанных размеров.
Возвращаясь к Фиг. 1a, 1b, 2a и 2b, центральная стружечная канавка 20 имеет форму сечения, соответствующую сечению центральной стружечной канавки, описанной в отношении Фиг. 2c, 2d, 3a или 3b, продолжающейся вдоль части длины корпуса 4 сверла, например, от сечения, обозначенного стрелками IId – IId на Фиг. 2a, до заднего конца 24 длины L сверления.
Согласно некоторым вариантам выполнения, центральная стружечная канавка 20 может иметь форму сечения, соответствующую сечению центральной стружечной канавки вдоль по меньшей мере половины длины L сверления. Сечение центральной стружечной канавки является сечением центральной стружечной канавки, описанным в отношении Фиг. 2c, 2d, 3a или 3b.
Центральная стружечная канавка 20 может иметь форму сечения, соответствующую сечению центральной стружечной канавки на расстоянии в диапазоне от 0,25 x D до 1 x D от переднего конца 16 корпуса 4 сверла до заднего конца 24 длины L сверления.
Фиг. 3c показывает увеличенный вид периферической стружечной канавки 22 и сечение периферической стружечной канавки с Фиг. 2c и 2d. Сечение периферической стружечной канавки имеет центральную линию 26’, продолжающуюся в плоскости, перпендикулярной оси 10 вращения, и через ось 10 вращения. Сечение периферической стружечной канавки имеет радиально внутреннюю сторону 32, продолжающуюся перпендикулярно центральной линии 26, и первую боковую сторону 34 и противоположную вторую боковую сторону 34’, соединяющиеся с радиально внутренней стороной 32. Радиально внутренняя сторона 32 может быть по существу прямой, и первая и вторая боковые стороны 34, 34’ могут быть по существу прямыми. Переходы между радиально внутренней стороной 32 и первой и второй боковыми сторонами 34, 34’ могут быть скруглены, для того чтобы исключить концентрацию напряжения в корпусе 4 сверла.
Радиально внутренняя сторона 32 может иметь длину L1 в диапазоне от L1=0,95 x D/4 до L1=1,2 x D/4, в которой каждая из первой и второй боковых сторон 34, 34’ может иметь длину LS1, LS2 в диапазоне от LS1 (LS2) = D/4 до LS1 (LS2) = 1,3 x D/4, и в которой первая и вторая боковые стороны 34, 34’ расходятся друг от друга в направлении радиально наружу от внутренней стороны 32. Радиально внутренняя сторона 32 продолжается симметрично относительно центральной линии 26’ сечения периферической стружечной канавки. Первая и вторая боковые стороны 34, 34’ могут иметь одну и ту же длину, но не обязательно имеют одну и ту же длину. Сечение корпуса 4 сверла, снабженное периферической стружечной канавкой 22, имеющей выше описанные размеры, обеспечивает высокую жесткость на изгиб и жесткость на скручивание. Вновь, сечение корпуса 4 сверла, продолжающееся на радиальном расстоянии далеко от оси 10 вращения, обеспечивает высокую жесткость на изгиб и жесткость на скручивание. Периферическая стружечная канавка 22, имеющая выше описанные размеры, обеспечивает то, что сечение корпуса 4 сверла продолжается на наибольшее радиальное расстояние, доступное внутри корпус 4 сверла, смежно с периферической стружечной канавкой 22.
Стружки от периферической режущей пластины могут иметь форму приблизительно равнобедренной трапеции, если смотреть на виде сверху стружки, с приблизительно следующими размерами: длины D/4 сторон, край 1,9 x D/4 по длинной стороне и край 0,9 x D/4 по короткой стороне. Край по длинной стороне стружки обращен наружу, если смотреть на виде сверху периферической стружечной канавки. Таким образом, стружки
Возвращаясь к Фиг. 2a и 2c, сечение центральной стружечной канавки может быть расположено противоположно сечению периферической стружечной канавки, и где центральная линия сечения периферической стружечной канавки лежит на одной прямой с центральной линией сечения центральной стружечной канавки. Вдоль участка корпуса 4 сверла, где сечение центральной стружечной канавки и сечение периферической стружечной канавки могут иметь одну и ту же центральную линию 26, 26’, то есть центральные линии 26, 26’ каждого из сечения центральной стружечной канавки и сечения периферической стружечной канавки могут лежать на одной линии. В этих вариантах выполнения, сечение центральной стружечной канавки расположено противоположно сечению периферической стружечной канавки вдоль участка корпуса 4 сверла, где центральная стружечная канавка 20 и периферическая стружечная канавка 22 продолжаются непосредственно вдоль корпуса 4 сверла, параллельно оси 10 вращения.
Толщина перемычки корпуса 4 сверла, если смотреть в сечении, где центральная стружечная канавка 20 расположена противоположно периферической стружечной канавке 22, может лежать в диапазоне от 0,20 x D до 0,30 x D. Перемычка является материалом между центральной стружечной канавкой 20 и периферической стружечной канавкой 22.
На Фиг. 2c показаны два угла β, обозначающих участки сечения корпуса 4 сверла, где радиальное расстояние от корпуса 4 сверла продолжается на наибольшем возможном радиальном расстоянии относительно диаметра корпуса 4 сверла. Эти углы β значительно больше, чем в корпусах сверел предшествующего уровня техники. Таким образом, сечение корпуса 4 сверла в плоскости, перпендикулярной оси 10 вращения, обеспечивает высокую жесткость на изгиб и жесткость на скручивание. Согласно некоторым вариантам выполнения, каждый из углов β лежит в диапазоне 110–120 градусов. Согласно некоторым вариантам выполнения, оба угла β имеют одинаковый размер.
Боковые стороны 30, 30’ сечения центральной стружечной канавки, смотри Фиг. 3a и 3b, пересекаются с описанной окружностью корпуса 4 сверла в плоскости, перпендикулярной оси 10 вращения, в соответствующих точках 40, 40’ пересечения. Первая и вторая боковые стороны 34, 34’ сечения периферической стружечной канавки, смотри Фиг. 3c, пересекаются с описанной окружностью корпуса 4 сверла в плоскости, перпендикулярной оси 10 вращения, в соответствующих точках 42, 42’ соединения. Каждый из углов β может быть определен как угол β, продолжающийся между точкой пересечения 40, 40’ и смежной по окружности точкой 42, 42’ соединения.
Корпус 4 сверла содержит по меньшей мере один канал 36, 36’ для СОЖ. По меньшей мере один канал 36, 36’ для СОЖ ведет из хвостовика 19 корпуса 4 сверла к отверстию, или отверстиям, на переднем концевом участке 18 корпуса 4 сверла.
3/5
3/5
В этих варианты выполнения, корпус 4 сверла содержит два канала 36, 36’ для СОЖ. Каждый из каналов для СОЖ имеет диаметр Df в диапазоне от Df=0,4 x D до Df=0,7 x D, если смотреть в плоскости, перпендикулярной оси 10 вращения. Таким образом, поток СОЖ через каналы 36, 36’ для СОЖ может быть достаточным для переноса стружки от переднего концевого участка корпуса 4 сверла из просверливаемого отверстия, при нормальном давлении СОЖ, например, 4 бар.
Выше описанные размеры сечения центральной стружечной канавки и сечения периферической стружечной канавки обеспечивают то, что каналы 36, 36’ для СОЖ расположены внутри корпуса 4 сверла на расстоянии от центральной стружечной канавки 20 и периферической стружечной канавки 22 так, что каналы 36, 36’ для СОЖ не пробиваются ни во время изготовления корпуса 4 сверла, ни во время использования сверла 2 по мере возможного износа стружками центральной и/или периферической стружечных канавок 20, 22.
Каждый из двух каналов 36, 36’ для СОЖ может быть расположен на расстоянии dc в диапазоне от dc=0,20 x D до dc=0,35 x D от центральной линии 26’ сечения периферической стружечной канавки, смотри Фиг. 2d. Таким образом, каналы 36, 36’ для СОЖ могут быть расположены на безопасном расстоянии от периферической стружечной канавки для обеспечения того, что каналы 36, 36’ для СОЖ останутся неповрежденными во время изготовления корпуса сверла и во время использования сверла. Расстояние dc измерено перпендикулярно центральной линии 26’ сечения периферической стружечной канавки.
В качестве краткого описания, во время изготовления корпуса сверла каналы для СОЖ просверливаются в виде прямолинейных отверстий. Затем корпус сверла скручивается вокруг оси вращения. После этого, центральная и периферическая стружечные канавки фрезеруются, включая в себя их спиральные участки, в корпусе сверла.
Ясно, что вышеизложенное является пояснением различных примеров вариантов выполнения, и что изобретение определено только прилагаемой формулой изобретения. Специалисту в данной области техники будет понятно, что примеры вариантов выполнения могут быть изменены, и что различные признаки примеров вариантов выполнения могут быть объединены, чтобы создать варианты выполнения, отличные от вариантов выполнения, описанных здесь, без отступления от объема изобретения, как определено прилагаемой формулой изобретения.