КОНСТРУКЦИЯ СБОРНОГО СВЕРЛА ДЛЯ ОБРАБОТКИ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ. Сборные сверла


КОНСТРУКЦИЯ СБОРНОГО СВЕРЛА ДЛЯ ОБРАБОТКИ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ | Опубликовать статью РИНЦ

Чернышов М.О. 1, Киреев В.В.2, Киреева Т.С.3

1ORCID: 0000-0001-8297-9993, Кандидат технических наук,

2ORCID: 0000-0003-2285-1036, Кандидат технических наук,

Тюменский индустриальный университет

3ORCID: 0000-0001-7135-3274, инженер-конструктор, Тюменские моторостроители

КОНСТРУКЦИЯ СБОРНОГО СВЕРЛА ДЛЯ ОБРАБОТКИ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ

Аннотация

Приведены результаты расчета напряженно-деформированного состояния в сменных режущих пластинах сборных сверл, с применением метода конечных элементов. Показано влияние конструктивных параметров сменных режущих пластин, схем их базирования, крепления на напряжения и деформации, возникающие в пластинах при резании. Представлено конструкторское решение для изготовления корпусных деталей с использованием разработанной и запатентованной конструкции сборного сверла,  которая обеспечивает расширение технологических возможностей за счет применение прогрессивного метода «плунжерного» сверления.

Ключевые слова: плунжерное сверление, твердый сплав, сборные сверла.

 

Chernyshov M.O.1, Kireev V.V.2, Kireeva T.S.3

1ORCID: 0000-0001-8297-9993, PhD in Engineering,

2ORCID: 0000-0003-2285-1036, PhD in Engineering,

Tyumen industrial University

3ORCID: 0000-0001-7135-3274, Design Engineer, Tyumen engine builders

CONSTRUCTIONS PREFABRICATED DRILL FOR PROCESSING OF BODY PARTS

Abstract

The results of calculation of stress-strain state in the indexable inserts drill teams, using the finite element method. The influence of the design parameters of interchangeable inserts, schemes of their home, fixing on the stresses and strains that occur in the plates during cutting. Presented design solution for the manufacture of body parts using the developed and patented modular drills, which ensures enhancement of technological capabilities through the use of progressive method of “plunger” drilling.

Keywords: plunge drilling, hard alloy, drill teams.

В условиях современной рыночной экономики невозможно добиться снижения затрат в условиях высокой конкуренции без модернизации производства за счет использования современных технологий, оборудования и инструментов [1, С. 5]. Наиболее распространённой причиной недостаточной для функционирования конкурентоспособного производства эффективности механической обработки на предприятиях становится низкая стойкость металлорежущего инструмента. Причина этой проблемы зачастую связана с отсутствием знаний  новейших технологий применения и возможностей сборных режущих инструментов оснащенных режущими пластинами из инструментальных твердых сплавов.

Так, на предприятии ПАО “Тюменские моторостроители”, при изготовлении детали «Корпус катушки шлипсовой», как представлено на рисунке №1, возникла проблема обработки направляющих пазов. Для обработки этой детали использовались цельные фрезы из быстрорежущей стали на пониженных скоростях резания. В итоге такая операция имела значительную трудоемкость, что существенно влияло на себестоимость производства детали. Применение же цельных твердосплавных фрез также не эффективно из-за высокой стоимости такого инструмента.

image002

Рис. 1 – Корпус катушки шлипсовой

Для решения данной проблемы был проведён анализ и модернизация существующего технологического процесса обработки детали, так для обработки пазов корпуса было решено применить новую эффективную технологию «плунжерного сверления». Плунжерное сверление  это метод, значительно повышающий производительность черновой металлообработки пазов, карманов, отверстий и выборок, путем повторяющихся осевых проходов сверла. Применение такого метода черновой металлообработки позволяет повысить производительность и эффективность использования мощности оборудования, кроме того метод «плунжерного сверления» обладает более низкими требованиями к жесткости  шпинделя станка, в отличие от других сборных инструментов, так как направление основного усилия резания совпадает с осью шпинделя станка.

На данный момент предприятия, применяющие при изготовлении деталей методом «плунжерного сверления», как правило, используют сборный инструмент известных зарубежных фирм, таких как: Sandvik Coromant, Mitsubishi, Walter, Iscar и др. Учитывая состояние хозяйственной деятельности страны на сегодня, можно сделать вывод о необходимости импортозамещения в сфере производства оборудования и инструмента предприятий.

Основываясь на результатах, полученных при проведении анализа технологического процесса обработки детали, был произведен поиск патентов по аналогам инструментов для обработки отверстий и спроектировано сборное сверло со сменными режущими пластинами специальной формы, которое позволяет применить схему плунжерного сверления. В работах [1, С. 84-85], [2, С.19] приведены результаты исследований напряжений и деформаций сменных режущих пластин. А также, сформулированы следующие требования, к проектируемым сборным, режущим инструментам высокой работоспособности и сменным режущим пластинам повышенной прочности: увеличение угла ε – угла при вершине сменной режущей пластины; реализация при закреплении сменной режущей пластины в корпусе режущего инструмента гарантированного прижима по упорным боковым граням и опорной поверхности.

image004

Рис. 2 – Плунжерное сверление при изготовлении направляющих пазов корпуса катушки шлипсовой

Основываясь на полученных требованиях к конструкции сборного сверла  предназначенного для обработки пазов корпуса повысить его работоспособность, за счет разработки режущей пластины специальной формы [3, С.15]. Такая форма разработанной режущей пластины выполнена на основе равносторонней трехгранной режущей пластины (ε=60°), отличается тем, что угол при вершине ε (ε =100°) увеличен. Пластина имеет вспомогательную и главную режущие кромки, выполненные соответственно в виде дуги и прямой.

Новая конструкция сборного сверла, оснащенного сменными режущими пластинами [4, С.1], изображенная на рисунке 3, отличается тем, что при закреплении а) периферийной пластины и б) центральной пластины направление силы, возникающей в процессе резания Rxz, совпадает с направлением силы, возникающей при закреплении пластины P. Инструмент имеет такую схему крепления режущих пластин в угловой паз гнезда под пластину в корпусе инструмента, при которой крепление осуществляется по двум боковым граням режущих пластин, так чтобы одна из них приходилась на вспомогательную режущую кромку.

image006

Рис.  3 –  Схематичное изображение базирования, нагружения и закрепления режущих пластин новой формы:

а – периферийной и б –  центральной  в  корпусе сборного сверла

 

Сравнение между режущими пластинами сверла по ГОСТ 27724-88 (ε=80º) и пластинами новой формы, осуществлялось посредством проведения расчета напряжений с применением метода конечно-элементного анализа, при подаче на режущую кромку удельной нагрузкой Pi  при условии черновой обработки,  при  этом обрабатываемый материал – сталь 35ХМЛ, а материал сменных режущих пластин – твердый сплав ВК8. Для расчета напряжений  и коэффициента запаса прочности режущих элементов были определены силы резания; удельные нагрузки;  построены, конечно-элементные трехмерные модели сменных режущих твердосплавных пластин сборных сверл.

Итоги эксперимента и расчета показаны на рис.10 в виде картин изолиний главных напряжений растяжения σ1. Исследование прочности новой режущей пластины показало, что  увеличение угла при условии  увеличения угла при вершине ε и  реализации схемы базирования и крепления пластины в угловой паз корпуса инструмента  по двум боковым поверхностям пластин так, чтобы одна из этих поверхностей приходилась на вспомогательную режущую кромку обеспечивает  снижение  зоны опасных растягивающих напряжений σ1, а значит и опасную зону предполагаемого и наиболее вероятного разрушения, где коэффициент запаса прочности меньше предельного значения по сравнению со стандартной трехгранной пластиной для сборных сверл по ГОСТ  27724-88.

Такая специальная форма режущей пластины, которая выполненна на основе равносторонней трехгранной фигуры, позволяет сбалансировать силы резания, возникающие в процессе металлообработки, и повышает производительность изготовления отверстий сборным инструментом, за счет реализации схемы постепенного ввода в работу режущих кромок сменной многогранной пластины. Эта схема осуществляется за счет нестандартной формы режущей пластины, которая имеет вспомогательную и главную режущие кромки, выполненные в виде дуги и прямой соответственно. При этом, участок режущей кромки в виде дуги вписан в четверть длины стороны трехгранной фигуры, с радиусом криволинейной режущей кромки равной 1/3 длины стороны многогранника.

          19-01-2017 17-08-34

Рис. 4 – Изображение распределения опасных растягивающих напряжений σ1 в режущих лезвиях периферийной сменных режущих пластинах сборного сверла:

а, в – по ГОСТ 27724-88;  б, г – новая форма сменной режущей пластины

Новая конструкция сборного сверла со сменными режущими пластинами повышенной прочности и применение высокоэффективного метода «плунжерного сверления» позволило сократить количество применяемого для обработки детали оборудования, так как штучное время на выполнение операции сократилось на 68%, кроме того, годовые затраты на операцию и трудоемкость операции снизились на 54% и 67% соответственно.

image016

Рис. 5 – Предлагаемое сборное сверло высокой работоспособности.

Таким образом, снизить издержки и повысить конкурентоспособность производства можно при повышении эффективности механической обработки пазов в корпусных деталях, за счет применения новых конструкций сборных сверл со сменными режущими пластинами специальной формы, что позволит значительно снизить трудоемкость изготовления детали, так как штучное время на изготовление корпуса и количество станков снизятся. При создании такого инструмента следует взять за основу следующие рекомендации:

1) Базирование и крепление пластины, а также её форма, должны минимизировать значения опасных напряжений растяжения σ1 на режущей кромке;

2) Чтобы повысить надежность крепления режущей пластины в корпусе сборного инструмента, инструментальные системы таких инструментов необходимо проектировать таким образом, чтобы усилие, возникающие при закреплении пластины, совпало по направлению с результирующей силой, возникающей в процессе резания;

3) С целью увеличения производительности обработки корпусных деталей, снижения трудоемкости их изготовления и себестоимости следует применять прогрессивную и высокоэффективную схему плунжерного сверления.

Список литературы / References

  1. Артамонов, Е.В. Расчет и проектирование сменных режущих пластин и сборных инструментов / Е.В. Артамонов, Т.Е. Помигалова, М.Х. Утешев – Тюмень: ТюмГНГУ, 2011 – 152 с.
  2. Артамонов Е.В. Повышение работоспособности сменных режущих пластин сборных инструментов / Е.В. Артамонов, М.О. Чернышов, Т.Е. Помигалова, Д.В.  Васильев // СТИН – 2014. – №7  –  19-21 с.
  3. Артамонов Е.В. Повышение работоспособности сборных сверл со сменными режущими пластинами/ Е.В. Артамонов, М.О. Чернышов, Т.Е. Помигалова // СТИН – 2016. – №10  –  14-17 с.
  4. Пат. № 2539255 Российская федерация, МПК В23В 51/00. Сборное сверло с режущими пластинами  / Е.В. Артамонов, М.С. Остапенко, М.О. Чернышов; заявитель и патентообладатель  Тюменский государственный  нефтегазовый университет (RU). – № 2013155436;  заявл. 12.2013; опубл. 20.01.2015 ; Бюл. № 2.

Список литературы на английском языке / References in English

  1. Artamonov E.V. Raschet I proectirovanie smennih resjushih plastin I sbornih instrumentov [Calculation and design of interchangeable inserts, and assorted tools] / E.V. Artamonov, T.E. Pomigalova, M.H. Uteshev – Tyumen: TSOGU, 2011 – 152 p. [in Russian]
  2. Artamonov E.V. Povishenie rabotosposobnosti smennih resjushih plastin sbornih instrumentov [Improving performance indexable inserts assorted tools] / E.V. Artamonov, M.O. Chernyshov, T.E. Pomigalova, D.V. Vasilyev // STIN – 2014. – №7 – 9-21 p. [in Russian]
  3. Artamonov E.V. Povishenie rabotosposobnosti sbornih sverl so smennimi resjushimi plastinami [Increasing efficiency of modular drills with indexable inserts] / E.V. Artamonov, M.O. Chernyshov, T.E. Pomigalova // STIN – 2016. – №10 – 14-17 p. [in Russian]
  4. Pat. Number 2539255 Russian Federation, IPC V23V 51/00. Sbornoe sverlo s resjushimi plastinami [Prefabricated drill with cutting inserts] / EV Artamonov, MS Ostapenko, MO Chernyshov; the applicant and the patentee Tyumen State Oil and Gas University (RU). – № 2013155436; appl. 12/12/2013; publ. 01/20/2015; Bull. Number 2. [in Russian]

research-journal.org

Сборное сверло

Сверло содержит корпус, включающий рабочую часть и хвостовик, ось симметрии которого совпадает с осью сверла, и две режущие пластины шестиугольной формы с тремя острыми и тремя тупыми углами. Рабочая часть имеет две продольных канавки для отвода стружки и два гнезда для установки и закрепления режущих пластин, каждое гнездо ограничено нижней опорной стенкой и боковыми стенками, ось сверла пересекает одно из гнезд, нижние опорные стенки гнезд обращены в противоположные стороны. Каждая режущая пластина имеет переднюю поверхность, нижнюю опорную поверхность, боковые опорные поверхности, расположенные между передней поверхностью и нижней опорной поверхностью, и центральное отверстие, расположенное между передней и нижней опорной поверхностями. При этом режущая пластина закреплена в гнезде посредством крепежного винта, проходящего через ее центральное отверстие и взаимодействующего с резьбовым отверстием, выходящим на нижнюю опорную поверхность гнезда, причем в закрепленном положении ось крепежного винта смещена от оси отверстия в режущей пластине. Каждая режущая пластина установлена в гнезде тупым рабочим углом вперед в направлении подачи сверла и имеет рабочий острый угол. Для повышения производительности за счет повышения прочности режущей пластины нижняя опорная поверхность каждой режущей пластины расположена на трех выступах, выполненных на режущей пластине вокруг острых углов и ограниченных боковыми опорными поверхностями режущей пластины и выпуклой конической поверхностью, ось которой перпендикулярна нижней опорной поверхности и вершина расположена со стороны нижней опорной поверхности. При этом в каждом гнезде рабочей части корпуса выполнена боковая опорная стенка в виде вогнутой конической поверхности, предназначенная для взаимодействия с упомянутой конической опорной поверхностью выступа режущей пластины при рабочем остром угле, на боковой стенке каждого гнезда выполнен опорный выступ для взаимодействия с боковой поверхностью режущей пластины при нерабочем остром угле, расположенном противоположно рабочему тупому углу режущей пластины. При этом в гнезде, которое пересекается осью сверла, указанный выступ расположен со стороны боковой поверхности, обращенной к оси сверла, а в другом гнезде указанный выступ расположен со стороны боковой поверхности, обращенной от оси сверла. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к области обработки материалов резанием, сборному режущему инструменту с механическим крепление режущих пластин, предназначенному для обработки отверстий.

Известно сборное сверло, содержащее корпус, включающий рабочую часть и хвостовик, ось симметрии которого совпадает с осью сверла, и две режущие пластины шестиугольной формы с тремя острыми и тремя тупыми углами, рабочая часть имеет две продольных канавки для отвода стружки и два гнезда для установки и закрепления режущих пластин, каждое гнездо ограничено нижней опорной стенкой и боковыми стенками, ось сверла пересекает одно из гнезд, нижние опорные стенки гнезд обращены в противоположные стороны, каждая режущая пластина имеет переднюю поверхность, нижнюю опорную поверхность, боковые опорные поверхности, расположенные между передней поверхностью и нижней опорной поверхностью, и центральное отверстие, расположенное между передней и нижней опорной поверхностями, при этом режущая пластина закреплена в гнезде посредством крепежного винта, проходящего через ее центральное отверстие и взаимодействующего с резьбовым отверстием, выходящим на нижнюю опорную поверхность гнезда, причем в закрепленном положении ось крепежного винта смещена от оси отверстия в режущей пластине, каждая режущая пластина установлена в гнезде тупым рабочим углом вперед в направлении подачи сверла и имеет рабочий острый угол.

Для повышения производительности обработки сборным сверлом большое значение имеет допустимая нагрузка, которая ограничивается в том числе прочностью режущей пластины. Задача изобретения состоит в повышении производительности обработки за счет повышения прочности режущей пластины, которое достигается за счет приближения ее боковой опорной поверхности к рабочей режущей кромке.

Поставленная задача решается тем, что в сборном сверле, содержащем корпус, включающий рабочую часть и хвостовик, ось симметрии которого совпадает с осью сверла, и две режущие пластины шестиугольной формы с тремя острыми и тремя тупыми углами, рабочая часть имеет две продольных канавки для отвода стружки и два гнезда для установки и закрепления режущих пластин, каждое гнездо ограничено нижней опорной стенкой и боковыми стенками, ось сверла пересекает одно из гнезд, нижние опорные стенки гнезд обращены в противоположные стороны, каждая режущая пластина имеет переднюю поверхность, нижнюю опорную поверхность, боковые опорные поверхности, расположенные между передней поверхностью и нижней опорной поверхностью, и центральное отверстие, расположенное между передней и нижней опорной поверхностями, при этом режущая пластина закреплена в гнезде посредством крепежного винта, проходящего через ее центральное отверстие и взаимодействующего с резьбовым отверстием, выходящим на нижнюю опорную поверхность гнезда, причем в закрепленном положении ось крепежного винта смещена от оси отверстия в режущей пластине, каждая режущая пластина установлена в гнезде тупым рабочим углом вперед в направлении подачи сверла и имеет рабочий острый угол, согласно изобретению нижняя опорная поверхность каждой режущей пластины расположена на трех выступах, выполненных на режущей пластине вокруг острых углов и ограниченных боковыми опорными поверхностями режущей пластины и выпуклой конической поверхностью, ось которой перпендикулярна нижней опорной поверхности и вершина расположена со стороны нижней опорной поверхности, при этом в каждом гнезде рабочей части корпуса выполнена боковая опорная стенка в виде вогнутой конической поверхности, предназначенная для взаимодействия с упомянутой конической опорной поверхностью выступа режущей пластины при рабочем остром угле, на боковой стенке каждого гнезда выполнен опорный выступ для взаимодействия с боковой поверхностью режущей пластины при нерабочем остром угле, расположенном противоположно рабочему тупому углу режущей пластины, при этом в гнезде, которое пересекается осью сверла, указанный выступ расположен со стороны боковой поверхности, обращенной к оси сверла, а в другом гнезде указанный выступ расположен со стороны боковой поверхности, обращенной от оси сверла.

Поставленная задача решается также тем, что сверло снабжено установленными в каждом гнезде опорными планками с упругими выступами для взаимодействия с боковой поверхностью режущей пластины при нерабочем остром угле, противоположном рабочему тупому углу, причем в гнезде, которое пересекается осью сверла, указанный выступ расположен со стороны боковой поверхности, обращенной от оси сверла, а в другом гнезде указанный упругий выступ расположен со стороны боковой поверхности, обращенной к оси сверла.

Для повышения производительности и точности обработки боковые поверхности, ограничивающие острые углы режущей пластины, сопряжены цилиндрической поверхностью, ось которой совмещена с осью конической поверхности, ограничивающей соответствующий выступ режущей пластины.

Предложенное изобретение представлено на фиг.1-6, на которых:

на фиг.1 представлен вид спереди на сборное сверло;

на фиг.2 представлен вид слева на фиг.1;

на фиг.3 представлен вид А на фиг.2;

на фиг.4 представлен вид снизу на режущую пластину;

на фиг.5 представлено сечение Б-Б на фиг.4;

на фиг.6 представлен вид сверху на гнездо корпуса, которое не пересекается осью сверла, с удаленной режущей пластиной.

Сборное сверло содержит корпус, включающий рабочую часть 1 и хвостовик (не показан), ось симметрии которого совпадает с осью сверла, и две режущие пластины 2 шестиугольной формы с тремя острыми и тремя тупыми углами.

Рабочая часть имеет две продольных канавки 3 для отвода стружки и два гнезда для установки и закрепления режущих пластин 2. Каждое гнездо ограничено нижней опорной стенкой 4 и боковыми стенками 5. Ось сверла 6 пересекает одно из гнезд. Нижние опорные стенки 4 гнезд обращены в противоположные стороны (см. фиг.2).

Каждая режущая пластина 2 имеет переднюю поверхность, нижнюю опорную поверхность, боковые опорные поверхности 7, расположенные между передней поверхностью и нижней опорной поверхностью, и центральное отверстие 8, расположенное между передней и нижней опорной поверхностями. При этом режущая пластина закреплена в гнезде посредством крепежного винта 9, проходящего через ее центральное отверстие и взаимодействующего с резьбовым отверстием 10, выходящим на нижнюю опорную поверхность 4 гнезда, причем в закрепленном положении ось крепежного винта смещена от оси отверстия в режущей пластине.

Каждая режущая пластина 2 установлена в гнезде тупым рабочим углом 11 вперед в направлении подачи сверла и имеет рабочий острый угол 12.

Нижняя опорная поверхность каждой режущей пластины расположена на трех выступах 13, выполненных на режущей пластине вокруг острых углов и ограниченных боковыми опорными поверхностями режущей пластины и выпуклой конической поверхностью 14, ось которой перпендикулярна нижней опорной поверхности и вершина расположена со стороны нижней опорной поверхности. При этом в каждом гнезде рабочей части корпуса выполнена боковая опорная стенка в виде вогнутой конической поверхности 15, предназначенная для взаимодействия с упомянутой конической опорной поверхностью 14 выступа режущей пластины при рабочем остром угле 12.

На боковой стенке каждого гнезда выполнен опорный выступ 16 для взаимодействия с боковой поверхностью режущей пластины при нерабочем остром угле, расположенном противоположно рабочему тупому углу 11 режущей пластины. При этом в гнезде, которое пересекается осью сверла, указанный выступ расположен со стороны боковой поверхности, обращенной к оси сверла, а в другом гнезде указанный выступ расположен со стороны боковой поверхности, обращенной от оси сверла.

Сверло снабжено установленными в каждом гнезде опорными планками 17 с упругими выступами 18 для взаимодействия с боковой поверхностью режущей пластины при нерабочем остром угле, противоположном рабочему тупому углу, причем в гнезде, которое пересекается осью сверла, указанный выступ расположен со стороны боковой поверхности, обращенной от оси сверла, а в другом гнезде указанный упругий выступ расположен со стороны боковой поверхности, обращенной к оси сверла.

Боковые поверхности, ограничивающие острые углы режущей пластины, сопряжены цилиндрической поверхностью 19, ось 20 которой совмещена с осью конической поверхности 14, ограничивающей соответствующий выступ режущей пластины.

Режущие пластины 2 устанавливаются в гнезда рабочей части 1 корпуса сверла и закрепляются крепежными винтами 9. При этом выпуклая коническая поверхность 14, ограничивающая выступ 13 при рабочем остром угле режущей пластины, контактирует с вогнутой конической поверхностью 15 боковой опорной стенки гнезда, приближенной к режущей кромке режущей пластины по сравнению с указанным известным сверлом.

1. Сборное сверло, содержащее корпус, включающий рабочую часть и хвостовик, ось симметрии которого совпадает с осью сверла, и две режущие пластины шестиугольной формы с тремя острыми и тремя тупыми углами, рабочая часть имеет две продольные канавки для отвода стружки и два гнезда для установки и закрепления режущих пластин, каждое гнездо ограничено нижней опорной стенкой и боковыми стенками, ось сверла пересекает одно из гнезд, нижние опорные стенки гнезд обращены в противоположные стороны, каждая режущая пластина имеет переднюю поверхность, нижнюю опорную поверхность, боковые опорные поверхности, расположенные между передней поверхностью и нижней опорной поверхности, и центральное отверстие, расположенное между передней и нижней опорной поверхностями, при этом режущая пластина закреплена в гнезде посредством крепежного винта, проходящего через ее центральное отверстие и взаимодействующего с резьбовым отверстием, выходящим на нижнюю опорную поверхность гнезда, причем в закрепленном положении ось крепежного винта смещена от оси отверстия в режущей пластине, каждая режущая пластина установлена в гнезде тупым рабочим углом вперед в направлении подачи сверла и имеет рабочий острый угол, отличающееся тем, что нижняя опорная поверхность каждой режущей пластины расположена на трех выступах, выполненных на режущей пластине вокруг острых углов и ограниченных боковыми опорными поверхностями режущей пластины и выпуклой конической поверхностью, ось которой перпендикулярна нижней опорной поверхности и вершина расположена со стороны нижней опорной поверхности, при этом в каждом гнезде рабочей части корпуса выполнена боковая опорная стенка в виде вогнутой конической поверхности, предназначенная для взаимодействия с упомянутой конической опорной поверхностью выступа режущей пластины при рабочем остром угле, на боковой стенке каждого гнезда выполнен опорный выступ для взаимодействия с боковой поверхностью режущей пластины при нерабочем остром угле, расположенном противоположно рабочему тупому углу режущей пластины, при этом в гнезде, которое пересекается осью сверла, указанный выступ расположен со стороны боковой поверхности, обращенной к оси сверла, а в другом гнезде указанный выступ расположен со стороны боковой поверхности, обращенной от оси сверла.

2. Сверло по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено установленными в каждом гнезде опорными планками с упругими выступами для взаимодействия с боковой поверхностью режущей пластины при нерабочем остром угле, противоположном рабочему тупому углу, причем в гнезде, которое пересекается осью сверла, указанный выступ расположен со стороны боковой поверхности, обращенной от оси сверла, а в другом гнезде указанный упругий выступ расположен со стороны боковой поверхности, обращенной к оси сверла.

3. Сверло по п.1 или 2, отличающееся тем, что боковые поверхности, ограничивающие острые углы режущей пластины, сопряжены цилиндрическими поверхностью, ось которой совмещена с осью конической поверхности, ограничивающей соответствующий выступ режущей пластины.

www.findpatent.ru

Свёрла перовые сборные

Свёрла перовые сборные

Хвостовик- конус  Морзе тип ВЕ по ГОСТ 25557-2006.

Предназначены для сверления отверстий Р6М5/HSS

Глубина сверления 1,5...2D.

ТУ2-035-741-81

2322

Обозначение

D

L

l

КМ*

кг

  

Обозначение

D

L

l

КМ*

кг

2304-4001-50

25,0

190

91

3

0,4

    2304-4001 -80

50,0

260

136

4

1,2

-51

25,5

-81

51,0

320

164

5

2,6

-52

26,0

-82

52,0

-53

26,5

-83

53,0

-54

27,0

-84

54,0

-55

27,5

-85

55,0

-56

28,0

-86

56,0

-57

28,5

-87

57,0

-58

29,0

-88

58,0

-59

29,5

-89

60,0

-60

30,0

-90

61,0

-61

31,0

-91

62,0

-62

32,0

230

106

4

0,9

-92

63,0

-63

33,0

-93

65,0

350

194

3,5

-64

34,0

-94

68,0

-65

35,0

-95

70,0

-66

36,0

-96

72,0

-67

37,0

-97

75,0

-68

38,0

-98

78,0

-69

39,0

-99

80,0

-70

40,0

260

136

1,2

-100

82,0

380

224

6,9

-71

41,0

-101

85,0

-72

42,0

-102

88,0

-73

43,0

-103

90,0

-74

44,0

-104

92,0

-75

45,0

-105

95,0

-76

46,0

-106

98,0

-77

47,0

-107

100,0

-78

48,0

-108

102,0

-79

49,0

 

 

 

 

 

 

По спецзаказу возможно изготовление корпусов сверл с элементами конструкции для подвода СОЖ.

 

Пластины  для свёрл перовых сборных

Чертеж 2000-4001 ГОСТ 25526-82

Материал Р6М5

24 

Обозначение

D

L

l

B

кг

Обозначение

D

L

l

B

кг

Обозначение

D

L

l

B

кг

2000-1201

25,0

35,0

3,0

6

0,03

2000-1227

44,0

50,0

4,0

8

0,1

2000-1254

75,0

68,5

4,5

11

0,3

-1202

25,5

-1228

45,0

-1255

78,0

-1203

26,0

-1229

46,0

-1256

80,0

-1204

26,5

-1231

47,0

-1257

82,0

83,5

14

0,5

-1205

27,0

-1232

48,0

-1258

85,0

-1206

27,5

0,04

-1233

49,0

-1259

88,0

-1207

28,0

-1234

50,0

-1261

90,0

-1208

28,5

-1235

51,0

58,5

4,5

10

0,2

-1262

92,0

-1209

29,0

-1236

52,0

-1263

95,0

0,6

-1211

29,5

-1237

53,0

-1264

98,0

-1212

30,0

-1238

54,0

-1265

100

-1213

31,0

-1239

55,0

-1266

102

-1214

32,0

40,5

3,5

7

0,06

-1241

56,0

-1267

105

99,0

5,0

18

1,0

-1215

33,0

-1242

57,0

-1268

108

-1216

34,0

0,07

-1243

58,0

-1269

110

-1217

35,0

-1244

59,0

-1271

112

-1218

36,0

-1245

60,0

-1272

115

-1219

37,0

-1246

61,0

-1273

118

-1221

38,0

-1247

62,0

-1274

120

-1222

39,0

-1248

63,0

-1275

122

-1223

40,0

50,0

4,0

8

0,1

-1249

65,0

68,5

11

0,3

-1276

125

-1224

41,0

-1251

68,0

-1277

128

-1225

42,0

-1252

70,0

-1278

130

-1226

43,0

-1253

72,0

 

 

Комплектация пластин по отдельному заказу.

baltpromservis.ru

 

Полезная модель направлена на расширение функциональных возможностей инструмента и повышение ресурса. Технический результат достигается тем, что сверло снабжено дополнительно сменными базирующими планками с угловыми 80° или 90° пазами и с разнонаправленными упорными поверхностями, а режущая пластина выполнена шестигранной формы с разнонаправленными режущими лезвиями и с углами 80° или 90° при вершинах, при этом ее задние поверхности лезвий взаимодействуют с упомянутыми поверхностями планки. 4 илл.

Полезная модель относится к машиностроению, а конкретно к сборному перовому сверлу и может быть использована при обработке отверстий в деталях из различных материалов на многошпиндельных автоматах с различными направлениями вращения шпинделей.

Известно сборное перовое сверло, содержащее корпус, в продольном сквозном пазу которого установлена одновершинная праворежущая твердосплавная сменная пластина и закреплена винтами (см. Проспект фирмы HARTNER, стр.3).

Недостатком является низкий ресурс сверла из за отсутствия возможности установки в корпусе инструмента сменных многогранных пластин с двусторонними режущими вершинами, так как в корпусе не имеется углового паза.

Другим недостатком перового сверла является отсутствие обеспечения процесса резания в различных направлениях, так как в корпусе не предусмотрен угловой базирующий паз и режущая пластина с соответствующими разнонаправленными режущими лезвиями.

Известно также сборное перовое сверло, содержащее корпус, в продольном пазу которого установлена плоская режущая пластина с одной режущей вершиной и закреплена посредством винта (кн. Драгун А.П. Режущие инструменты. Лениздат, 1986, стр.202, рис.95).

Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.

Недостаток сверла является низкий ресурс, так как сменная режущая пластина имеет одну режущую вершину и после одного периода стойкости требует ее замены.

Другим недостатком сверла является отсутствие обеспечения процесса резания в различных направлениях, так как в корпусе также не предусмотрены угловой базирующий паз и режущая пластина с соответствующими разнонаправленными упорными поверхностями и режущими лезвиями.

Техническим результатом является расширение функциональных возможностей инструмента и повышение ресурса.

Технический результат достигается тем, что сверло снабжено дополнительно сменными базирующими планками с угловыми 80° или 90° пазами и с разнонаправленными упорными поверхностями, а режущая пластина выполнена шестигранной формы с разнонаправленными режущими лезвиями и с углами 80° или 90° при вершинах, при этом ее задние поверхности лезвий взаимодействуют с упомянутыми поверхностями планки.

Расширение функциональных возможностей перового сверла достигается за счет использования инструмента с разными углами в плане 2 путем введения в комплект инструмента дополнительно сменных базирующих планок с разными угловыми пазами и сменных режущих пластин с разными углами при вершине, а также обеспечения процесса сверления в разных направлениях резания за счет использования базирующих планок и режущих пластин с соответствующими разнонаправленными упорными поверхностями и режущими лезвиями.

Повышение ресурса сверла достигается за счет использования двусторонних пластин и их повторных заточек.

Технический результат поясняется фигурами.

На фиг.1 показано сверло, разрез А-А на фиг.2; на фиг.2 - сверло, вид сверху; на фиг.3 - сменная режущая пластина; на фиг.4- сменная базирующая планка.

Сверло содержит корпус 1 с продольным сквозным пазом 2 и торцовой упорной поверхностью 3, сменную базирующую планку 4 с угловыми, например 80° пазами 5 и 6 и разнонаправленными упорными поверхностями 7 и 8, а также 9 и 10 и опорными участками 11 и 12,сменную режущую пластину 13 с вершинами 14 и 15 и соответствующими праворежущими 16 и леворежущими 17 лезвиями, калибрующие режущие торцовой кромками 18 и крепежный винт 19.

Для осуществления работы сверла необходимо произвести его сборку.

В продольный сквозной паз 2 корпуса 1 перового сверла устанавливают сменную базирующую планку 4 с расположением ее опорных участков 12 на торцовой упорной поверхности. Затем в угловой паз 5 планки 4 вставляют вершину 15 режущей пластины 13, задние поверхности лезвий 17 базируют соответственно по разнонаправленным упорным поверхностям 7 и 8. Фиксируют, поджимают режущую пластину 13 к планке 4 за счет смещения влево на 0.15 мм оси пластины относительно оси резьбового отверстия в корпусе и закрепляют посредством винта 19. После такой сборки перовое сверло становится праворежущим инструментом. Последний устанавливают и закрепляют в патроне шпинделя станка. Сверление производят вершиной 14, праворежущими лезвиями 16 и передней частью калибрующих кромок 18, предназначенные для зачистки отверстий. При этом длина износа калибрующих кромок не превышает 0.5 мм ее общей рабочей длины. После износа праворежущих лезвий пластины 13 производят замену на леворежущие лезвия.

Для этого вывинчивают крепежный винт 19, освобождая тем самым режущую пластину 13 и сменную базирующую планку 4, поворачивают их на 180°. 3атем базирующую планку 4 своими опорными участками 11 устанавливают на торцовую упорную поверхность 3 корпуса 1,а режущую пластину 13 своими задними поверхностями праворежущих лезвий 16 базируют соответственно по разнонаправленным упорным поверхностям 9 и 10 углового паза 6. При этом сверло становится леворежущим инструментом с главным движением против часовой стрелки.

Для работы сверлом с другим, например углом в плане 2=90° в инструмент устанавливают другую сменную базирующую планку 4 и режущую пластину 13 соответственно с углами и равными 90°.

При работе перовым сверлом с повторно заточенными режущими пластинами применяют запасные сменные базирующие планки 4 с другой размерной длиной, входящих в комплект сборного сверла.

Предлагаемое сборное перовое сверло позволяет многократно использовать изношенные сменные многогранные пластины ромбической формы (по ГОСТ 19057, 19059, 24249-80, квадратной по ГОСТ 19051, 19052, 24248-80 и шестигранной по ГОСТ 19067, 19068-80), повышает до 3 раз ресурс сменных многогранных пластин и обеспечивает работу инструмента в различных направлениях резания.

Сборное перовое сверло, содержащее корпус с продольным сквозным пазом, в котором размещена плоская сменная режущая пластина, закрепленная винтом, отличающееся тем, что сверло дополнительно снабжено базирующими планками, у которых выполнены угловые пазы 80° или 90° и разнонаправленные упорные поверхности, а режущая пластина выполнена шестигранной формы с разнонаправленными режущими лезвиями и с углами при вершине 80° или 90°, при этом ее задние поверхности лезвий взаимодействуют с поверхностями планки.

poleznayamodel.ru

Сборное сверло | Банк патентов

Изобретение относится к области обработки материалов резанием и может быть использовано при обработке. Сборное сверло содержит корпус, продольная ось которого совпадает с осью сверла, и, по крайней мере, две режущие пластины, размещенные и закрепленные в гнездах корпуса. Центральная режущая пластина установлена в корпусе с возможностью пересечения с осью сверла, а периферийная - в корпусе с возможностью взаимодействия ее рабочей вершины с боковой поверхностью обрабатываемого отверстия. Центральная пластина выполнена в виде многогранника с центральным отверстием под крепежный винт и имеет две идентичные параллельные поверхности в форме многоугольника, расстояние между которыми образует толщину этой пластины, и расположенные между торцовыми поверхностями боковые поверхности, пересечение которых с ними образует режущие кромки. Боковая поверхность центральной режущей пластины, расположенная по крайней мере между двумя углами торцовых поверхностей, выполнена в виде двух поверхностей, наклоненных внутрь режущей пластины от торцовых поверхностей. Между указанными поверхностями выполнено поперечное лезвие с поперечной режущей кромкой, выступающей над режущими кромками, образованными при пересечении указанных наклонных внутрь боковых поверхностей с торцовыми поверхностями центральной режущей пластины. Поперечная режущая кромка расположена параллельно торцовым поверхностям центральной режущей пластины, при установке которой в гнезде корпуса ось сверла проходит через середину поперечной режущей кромки, длина которой больше или равна толщине центральной режущей пластины. Снижается осевое усилие при сверлении. 7 ил.

Изобретение относится к области обработки материалов резанием, инструментам для обработки отверстий - сверлам с механическим креплением сменных многогранных режущих пластин.

Известно сборное сверло, содержащее корпус, продольная ось которого совпадает с осью сверла, по крайней мере две режущие пластины, размещенные и закрепленные в гнездах корпуса, одна из которых, центральная, установлена в корпусе с возможностью пересечения осью сверла, а другая, периферийная, установлена в корпусе с возможностью взаимодействия ее рабочей вершины с боковой поверхностью обрабатываемого отверстия, при этом центральная пластина выполнена в виде многогранника с центральным отверстием под крепежный винт и имеет две идентичные параллельные поверхности в форме многоугольника, расстояние между которыми образует толщину центральной режущей пластины, и расположенные между торцовыми поверхностями боковые поверхности, пересечение которых с ними образует режущие кромки (см. «Справочник инструментальщика», ред. Ординарцев И.А., с.39, рис.10.12).

При обработке известным сверлом возникает значительное осевое усилие, связанное с неблагоприятной геометрией режущей кромки, пересекающей ось сверла. Задачей изобретения является повышение производительности и качества обработки отверстий за счет снижения осевого усилия посредством улучшения геометрии режущей кромки, пересекающей ось сверла.

Поставленная задача решается тем, что в сборном сверле, содержащем корпус, продольная ось которого совпадает с осью сверла, по крайней мере две режущие пластины, размещенные и закрепленные в гнездах корпуса, одна из которых, центральная, установлена в корпусе с возможностью пересечения осью сверла, а другая, периферийная, установлена в корпусе с возможностью взаимодействия ее рабочей вершины с боковой поверхностью обрабатываемого отверстия, при этом центральная пластина выполнена в виде многогранника с центральным отверстием под крепежный винт и имеет две идентичные параллельные поверхности в форме многоугольника, расстояние между которыми образует толщину центральной режущей пластины, и расположенные между торцовыми поверхностями боковые поверхности, пересечение которых с ними образует режущие кромки, согласно изобретению боковая поверхность центральной режущей пластины, расположенная по крайней мере между двумя углами торцовых поверхностей, выполнена в виде двух поверхностей, наклоненных внутрь режущей пластины от торцовых поверхностей, между указанными наклоненными внутрь боковыми поверхностями выполнено поперечное лезвие с поперечной режущей кромкой, выступающей над режущими кромками, образованными при пересечении указанных наклонных внутрь боковых поверхностей с торцовыми поверхностями центральной режущей пластины, при этом поперечная режущая кромка расположена параллельно торцовым поверхностям центральной режущей пластины, при установке которой в гнезде корпуса ось сверла проходит через середину поперечной режущей кромки, длина которой выполнена большей или равной толщине центральной режущей пластины.

Предложенное изобретение представлено на фиг.1-7, на которых:

на фиг.1 представлен вид спереди сборного сверла;

на фиг.2 представлен вид слева сборного сверла на фиг.1;

на фиг.3 представлен вид А на фиг.2;

на фиг.4 представлено сечение Б-Б на фиг.1;

на фиг.5 представлено сечение В-В на фиг.3;

на фиг.6 в увеличенном масштабе представлен участок I на фиг.1;

на фиг.7 представлено сечение Г-Г на фиг.6.

Сборное сверло содержит корпус 1, продольная ось которого совпадает с осью 2 сверла, по крайней мере две режущие пластины, размещенные и закрепленные в гнездах корпуса, одна из которых, центральная 3, установлена в корпусе с возможностью пересечения осью сверла, а другая, периферийная 4, установлена в корпусе с возможностью взаимодействия ее рабочей вершины с боковой поверхностью обрабатываемого отверстия. В случае необходимости в соответствующих гнездах корпуса могут быть размещены режущие пластины, занимающие промежуточное положение в радиальном направлении между центральной и периферийной пластинами.

Центральная пластина 3 выполнена в виде многогранника с центральным отверстием под крепежный винт 5 и имеет две идентичные параллельные поверхности в форме многоугольника, расстояние между которыми образует толщину h центральной режущей пластины, и расположенные между торцовыми поверхностями боковые поверхности, пересечение которых с ними образует режущие кромки.

Боковая поверхность центральной режущей пластины 3, расположенная по крайней мере между двумя углами торцовых поверхностей, выполнена в виде двух поверхностей 6, наклоненных внутрь режущей пластины от торцовых поверхностей, между указанными наклоненными внутрь боковыми поверхностями выполнено поперечное лезвие 7 с поперечной режущей кромкой, выступающей над режущими кромками, образованными при пересечении указанных наклонных внутрь боковых поверхностей с торцовыми поверхностями центральной режущей пластины. Поперечная режущая кромка расположена параллельно торцовым поверхностям центральной режущей пластины 3, при установке которой в гнезде корпуса ось 2 сверла проходит через середину поперечной режущей кромки, длина 1 которой выполнена большей или равной толщине h центральной режущей пластины 3.

При сборке сверла центральная 3 и периферийная 4 режущие пластины устанавливаются в соответствующие гнезда корпуса и закрепляются крепежными винтами 5.

Благоприятная геометрия поперечной режущей кромки в сочетании с двумя участками по обе стороны от оси сверла обеспечивает снижение осевого усилия при обработке отверстия, повышение производительности и качества обработанной поверхности.

Формула изобретения

Сборное сверло, содержащее корпус, продольная ось которого совпадает с осью сверла, по крайней мере, две режущие пластины, размещенные и закрепленные в гнездах корпуса, одна из которых, центральная, установлена в корпусе с возможностью пересечения осью сверла, а другая, периферийная, установлена в корпусе с возможностью взаимодействия ее рабочей вершины с боковой поверхностью обрабатываемого отверстия, при этом центральная пластина выполнена в виде многогранника с центральным отверстием под крепежный винт и имеет две идентичных параллельных поверхности в форме многоугольника, расстояние между которыми образует толщину центральной режущей пластины, и расположенные между торцовыми поверхностями боковые поверхности, пересечение которых с ними образует режущие кромки, отличающееся тем, что боковая поверхность центральной режущей пластины, расположенная, по крайней мере, между двумя углами торцовых поверхностей, выполнена в виде двух поверхностей, наклоненных внутрь режущей пластины от торцовых поверхностей, между указанными наклоненными внутрь боковыми поверхностями выполнено поперечное лезвие с поперечной режущей кромкой, выступающей над режущими кромками, образованными при пересечении указанных наклонных внутрь боковых поверхностей с торцовыми поверхностями центральной режущей пластины, при этом поперечная режущая кромка расположена параллельно торцовым поверхностям центральной режущей пластины, при установке которой в гнезде корпуса ось сверла проходит через середину поперечной режущей кромки, длина которой выполнена большей или равной толщине центральной режущей пластины.

bankpatentov.ru

Инженерный вестник Дона | Методика проектирования сборных сверл со сменными многогранными пластинами

Аннотация

Дата поступления статьи: 10.06.2013

В работе предложена методика геометрического анализа и анализа силового нагружения сборных сверл со сменными многогранными пластинами, позволяющая определять геометрические параметры и удельные нагрузки в каждой точке режущей кромки пластины с учетом ее ориентации в корпусе сверла. Применение данной методики позволило выявить причины низкой стойкости такого типа инструмента. Предложенная методика позволяет проектировать инструмент с минимальной неуравновешенной радиальной составляющей силы резания, что увеличивает его работоспособность и качество обработанных отверстий. В работе предложены новые конструкции сборных сверл как с двумя, так и с тремя сменными многогранными пластинами, стойкость которых повышена за счет взаимного разворота пластин с целью минимизации неуравновешенной радиальной составляющей силы резания  

Ключевые слова: сборное сверло, сменная многогранная пластина, сверление, проектирование, уравновешивание, геометрический анализ, силовой анализ

05.02.08 - Технология машиностроения

Интенсивное развитие машиностроения невозможно без создания новых материалов, способных увеличивать ресурс и несущую способность техники [1]. В настоящее время эта задача успешно решается металлургической промышленностью: увеличивается изгибная прочность; твердость; способность материала выдерживать длительные контактные нагрузки; стойкость к циклическому нагружению и другие механические свойства деталей машин. В то же время, не смотря на все положительные стороны развития металлургии, встает вопрос инструментального обеспечения производства при обработке новых видов материалов. Для обработки таких материалов применение инструмента из быстрорежущей стали нецелесообразно (ввиду его низкой стойкости), а зачастую и просто невозможно [2]. Наиболее эффективным с точки зрения стойкости и производительности является применение сборного инструмента (сборные сверла, зенкеры, развертки, фрезы и т.п.) с механическим креплением твердосплавных сменных многогранных пластин (СМП). Несмотря на это, вопрос проектирования такого типа инструмента является чрезвычайно актуальным для инструментальных предприятий в связи со специфическим свойством его конструкции: способ ориентации СМП заданной формы в корпусе инструмента определяет геометрические параметры в каждой точки режущей кромки [3]. Анализ геометрии затруднен еще и в связи с тем, что чем ближе рассматриваемая точка режущей кромки к оси инструмента, тем сильнее изменяется положение статической основной плоскости Pvc и, соответственно, статической плоскости резания Pnc [4]. Статические геометрические параметры в произвольной точке лезвия сборных сверл определяются по заданной форме СМП с учетом ее ориентации в корпусе [5]. За начало отсчета принимается вершина О (рис.1.а), в которой скорость резания максимальна. Оси станочной системы координат xyz имеют следующие направления относительно инструмента: Ox – вдоль оси сверла; Oy – по радиусу; Oz – касательно к диаметру. Расположение СМП в корпусе сверла определяется двумя углами: осевым γx и радиальным γy, положительные значения которых показаны на рис.1. В отличие от γx, имеющего одинаковое значение для каждой точки главной режущей кромки, величина γy зависит от радиуса, на котором расположена текущая т.А.

а)

б)

Рис.1 Расчетные схемы для сборного сверла: а – углы ориентации СМП в корпусе сверла; б - статические геометрические параметры

Инструментальная система координат XиYиZи центр которой расположен в т.О жестко связана с СМП, причем ее плоскость XиОYи всегда параллельна опорной поверхности гнезда корпуса под режущую пластину [4]. Угол γy часто на рабочих чертежах концевых инструментов задается расстоянием с от вершины СМП до диаметральной плоскости, параллельной обеим пластинам (см. рис. 1) Тогда в точке О имеет место формула:,       где rи – радиус инструмента. Возьмем на рабочем участке режущей кромки СМП произвольную точку А (рис.1.б). Параллельный перенос станочной системы координат из т.О в т.А дает статическую систему координат [4]. Положение статической основной плоскости в этой точке PАvc изменится по сравнению с точкой О и фронтальный угол ориентации СМП для нее определится из соотношения:,          где rА – величина радиуса точки А. Статические геометрические параметры для т.А режущей кромки определяются из соотношений [5, 6]:;;;; где    φсА – статический угол в плане для т.А;λсА – статический угол наклона режущей кромки в т.А;γсА – статический передний угол в т.А;αсА – статический задний угол в т.А;γх– фронтальный угол ориентации СМП в корпусе сверла;φиА– инструментальный угол в плане для т.А.γПА –передний угол на пластине в т.А;αПА –задний угол на пластине в т.А; Зависимости изменения статических геометрических параметров сборного сверла с СМП (рис.2) от углов ориентации пластины в корпусе представлены на рис.3.

Рис.2 Общий вид сверла с СМП

а)

б)

Рис.3 Изменение статических геометрических параметров по длине режущей кромки: а) центральная пластина, б) периферийная пластина.

Наряду со статическими геометрическими параметрами немаловажную роль на процесс сверления оказывает кинематика процесса, а именно – влияние вектора подачи на направление результирующего вектора скорости. Кинематическая основная плоскость Pvк проводится через исследуемую точку режущей кромки пластины перпендикулярно направлению скорости результирующего движения резания Vе. Это аналогично повороту станочной системы координат XYZ вокруг оси OY на угол ψ=arctg(Vs/V) против часовой стрелки, который во всех точках режущей кромки СМП определяется аналогично углу ориентации пластины в корпусе инструмента γх. Кинематическая составляющая оказывает наибольшее влияние на геометрические параметры в области, расположенной наиболее близко к оси инструмента. Ее влияние тем больше, чем меньше величина с (см. рис.1.а). Для выяснения причин низкой стойкости сборных сверл с СМП необходимо определить величину и направление сил, действующих в процессе сверления. Для расчета составляющих силы резания была использована методика, основанная на суммировании удельных сил, действующих на единицу длины режущих кромок сверла [7, 8]. Данные об удельных силах берутся из экспериментов по точению соответствующих материалов инструментом с геометрией, найденной при геометрическом анализе режущих пластин сверла. В соответствии с этой методикой режущие кромки пластин разбиваются на элементы равной длины (рис.3) и для каждого элемента с учетом статических геометрических параметров определяются величина и направление действия составляющих силы резания.

Рис.3 Схема разбиения режущей кромки СМП для определения элементарных составляющих силы резания

Суммарные составляющие силы резания на всей длине режущей кромки определяются по формулам:;, где Pyi, Pzi – соответственно радиальная и тангенциальная составляющая силы резания в инструментальной системе координат, приходящаяся на единицу длины режущей кромки;φИi – угол в плане в инструментальной системе координат;γyi – фронтальный угол ориентации СМП. В связи с тем, что в каждой точке режущей кромки геометрические параметры и скорость резания различны, для определения Pyi и Pzi необходимо знать значения составляющих силы резания с учетом этих параметров и скорости резания, т. е. иметь зависимость  и . Для установления этих зависимостей был проведен ряд экспериментов по точению закаленной стали 40Х твердостью 368 HB инструментом с геометрическими параметрами, соответствующими параметрам сборного сверла (см. рис.2). С использованием результатов этих экспериментов расчетом установлено, что при сверлении сверлами рассматриваемой конструкции возникает значительная неуравновешенная радиальная сила (эпюры распределения Py и направление действия представлены на рис. 5), которая в условиях низкой жесткости технологической системы рельсосверлильной машинки вызывает колебания сверла и повышенный износ его режущих пластин. Очевидно, что для повышения работоспособности сверл необходимо стремиться к тому, чтобы неуравновешенная радиальная составляющая силы резания была равна нулю.

Рис. 5 Эпюры распределения составляющей силы резания Py по длине рабочих участков режущих кромок СМП сверла

По результатам геометрического и силового анализа предложены новые конструкции сборных сверл с СМП [9]. Одним из способов повышения работоспособности является взаимный разворот пластин на угол ψ для двухперового сверла (рис.6.а) и углы α и δ для трехперового (рис.6.б) таким образом, чтобы суммарная неуравновешенная радиальная составляющая силы резания PΣyz была минимальной: – для двухперого сверла, гдеPпy, Pцy – радиальная составляющая силы резания, приходящаяся на периферийную и центральную пластину соответственно;Pпz, Pцz – тангенциальная составляющая силы резания, приходящаяся на периферийную и центральную пластину соответственно. – для трехперого сверла, гдеPy1, Py2, Py3 – радиальная составляющая силы резания, приходящаяся на 1-ю, 2-ю и 3-ю пластину соответственно;Pz1, Pz2, Pz3 – тангенциальная составляющая силы резания, приходящаяся на 1-ю, 2-ю и 3-ю пластину соответственно.

кси

а)

б)

Рис. 6 Взаимный разворот пластин на сборном сверле с СМП для уравновешивания суммарной радиальной составляющей силы резания Py

При этом припуск, срезаемый сверлом за один оборот определяется величиной подачи S и делится между пластинами только по длине режущей кромки каждой из них, участвующей в резании. Если профиль режущих кромок пластин и их взаимное расположение будет таким, что припуск будет делиться между пластинами не по длине, а по толщине (как и у обычного спирального сверла), необходимо определить, какая его доля будет приходиться на каждую пластину. При этом, в связи с тем, что у спирального сверла режущие кромки расположены симметрично, толщина срезаемого слоя между ними делится пропорционально. То же самое справедливо и для случая, когда угол взаимного разворота пластин ψ=0°. Но в случае взаимного разворота пластин на угол ψ (рис. 6.а) на пластины будет приходиться следующая часть общего припуска S=Sп+Sц, срезаемого за один оборот [10]: – для периферийной пластины,    (1) – для центральной пластины.     (2) Аналогично определяется доля общего припуска , приходящаяся на каждую пластину для сборного сверла, имеющего три несимметрично расположенных СМП (рис.6.б): – для пластины №1      (3) – для пластины №2   (4) – для пластины №3    (5) В случае, если срезаемый слой делится между пластинами не по ширине, а по толщине, то формулы (1)-(5) позволят определить долю общего припуска (зная подачу S, с которой работает инструмент), приходящуюся на каждую пластину, независимо от взаимного разворота пластин для сверла, имеющего как две, так и три СМП. Аналогичным образом определяется доля общего припуска, приходящаяся на каждую из пластин для инструментов (и не только сборных сверл), имеющих количество несимметрично расположенных СМП больше трех. Таким образом, данная методика геометрического и силового анализа позволяет проектировать сборные сверла с СМП с минимальной неуравновешенной составляющей силы резания, тем самым, обеспечивая максимальную стойкость инструмента и точность получаемых отверстий, как при работе на станках с высокой, так и невысокой жесткостью технологической системы.

Список литературы:

  1. Демаков Д. В. Краткий анализ исследований проблем развития регионального машиностроения // Инженерный вестник Дона [Электронный ресурс]: электрон. науч.- инновац. журн. – 2012. - № 3. - Режим доступа: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n3y2012/979. – Загл. с экрана. – Яз. рус.
  2. Моховиков А. А. Применение критерия равнопрочности при проектировании сменных режущих пластин для отрезных и канавочных резцов /А. А. Моховиков, С. В. Корчуганов // Инженерный вестник Дона [Электронный ресурс]: электрон. науч.- инновац. журн. – 2013. - № 2. - Режим доступа: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n2y2013/1619. – Загл. с экрана. – Яз. рус.
  3. Petrushin, S. I. Geometric analysis of composite cutting tools with replaceable polyhedral plates / S. I. Petrushin, R. Kh. Gubaidulina, A. A. Bakanov, A. V. Makhov // Russian Engineering Research. – Allerton Press, Inc. – 2009. – Volume 29. – Number 6. – P. 587-594.
  4. Петрушин, С. И. Основы формообразования резанием лезвийными инструментами : учеб. пособие / С. И. Петрушин. – Томск : Изд-во НТЛ, 2004. – 204 с.
  5. Bakanov, A. A. The Geometrical Analysis of Drills with RMP Mechanical Fastening Works / A. A. Bakanov // International Journal of Advances in Machining and Forming Operations. - 2009. – Vol. 1. - Number 1. - P. 47-57.
  6. Баканов, А. А. Поиск оптимальной конструкции сборных сверл со сменными многогранными пластинами при сверлении железнодорожных рельсов / А. А. Баканов // Известия ТПУ. – 2007. – Т. 311. – № 2. – С. 23–26.
  7. Баканов, А. А. Определение силы резания при сверлении сверлами с СМП / А. А. Баканов // Фундаментальные исследования. – 2006. – № 6. – С. 49.
  8. Баканов, А. А. Работоспособность сверл с СМП при сверлении железнодорожных рельсов / А. А. Баканов, С. И. Петрушин // Современные проблемы машиностроения : труды III Междунар. научно-техн. конф. – Томск : Изд-во ТПУ, 2006. – С. 186–189.
  9. Баканов, А. А. Совершенствование конструкции сборного сверла со сменными многогранными пластинами / Г. И. Коровин // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2007. – № 2 (35). – С. 31–32.
  10. Баканов, А. А. Определение доли припуска, приходящегося на каждую пластину при обработке отверстий сборными сверлами с СМП / А. А. Баканов, А. А. Ласуков // Инновационные технологии и экономика в машиностроении : труды IV Международной научно-практической конференции с элементами научной школы для молодых ученых – Томск : Издательство Томского политехнического университета, 2013. – С. 191–193.

www.ivdon.ru


Смотрите также