PL178302B1 - Narzędzie wiertarskie - Google Patents

Abstract

1. Narzedzie wiertarskie do obróbki skrawaniem metali, z lamaczem wiórów i z wewnetrznym odpro- wadzaniem wiórów, stanowiacy cylindryczna czesc w ksztalcie rury, której jedna koncówka, wewnetrzna, zakonczona jest cylindryczna wneka, a której druga koncówka zakonczona jest glowica wiertla zaopa- trzona w co najmniej jedna wkladke tnaca wykonana ze spiekanych weglików, przy czym kazda wkladka jest przylutowana do gniazda mocujacego uksztalto- wanego w glowicy, a korpus wiertla stanowi jedna calosc, znam ienne tym, ze w glowicy wiertla(2) jest utworzona przestrzen wiórowa(13) o ksztalcie sciete- go stozka, której powierzchnia dolna jest skierowana do czynnego zakonczenia glowicy wiertla (2)i która polaczona jest z co najmniej jednym kanalem wióro- wym (11, 12), a drugi koniec przestrzeni wiórowej(13) polaczony jest z cylindryczna wewnetrzna wneka(15), przy czym przestrzen wiórowa (13) o ksztalcie stozka scietego obejmuje kat 360° wokól osi srodkowej glowi- cy wiertla (2). P L 178302 B 1 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest narzędzie wiertarskie do obróbki skrawaniem metali, z łamaczem wiórów i wewnętrznym odprowadzaniem wiórów.

Znane jest stosowanie wkładek tnących ze spiekanych węglików w wiertłach, które to wkładki sąmocowane zapomocąmechanicznychukładówmocujących, i które są wyposażone w jedno lub kilka wgłębień w powierzchni wiórowej, dla łamania wiórów. Takie wiertła znane sąna przykład z opisu patentowego US-A-4 215 957. Jednak nie zapewmająone otrzymywania optymalnych, pożądanych formacji wiórów. Okazało się niemożliwym otrzymanie pożądanych krótkich wiórów w kształcie ścinków tak i jednocześnie niemożliwym jest ograniczenie efektu zużycia wiertła pracującego w pożądany sposób. Ponadto, czasami kanały wiórowe okazują się zbyt wąskie w stosunku do otrzymywanych wiórów, czego skutkiem sąprzerwy i zakleszczenia.

Ponadto, w opisie patentowym EP-A-491 670 przedstawiono narzędzie wiertarskie, zawierające korpus wiertła, na którym mocuje się co najmniej dwie wkładki tnące. Wkładki są ukształtowane jako równoległe trapezoidy i są zamocowane osiowo, to znaczy powierzchnie oporowe wkładek tnących usytuowane są osiowo, a wkładki są mocowane za pomocą lutowania twardego. Jednak po pewnym czasie użytkowania, taki korpusu wiertła powoduje zakleszczanie się wiórów w obszarze gdzie dwa kanały wiórowe łączą się z wewnętrzną wnęką. Ponadto, korpus wiertła zawiera dwie części, które są połączone za pomocą spawania, mianowicie głowicę wiertła oraz część cylindryczną, częściowo gwintowaną. To spawane połączenie w powiązaniu z faktem, że głowica wiertłajest wykonana z odlewu, powoduje wy stępowanie niedoskonałych zaokrągleń końcowego wyrobu. To z kolei wpływa na konieczność końcowego doszlifowania dla uzyskania dokładnych zaokrągleń i symetrii obrotowej wokół osi środkowej, co niepotrzebnie

178 302 powoduje wzrost kosztów produkcji wiertła. Pewna niedogodność związana jest z połączeniem spawanym, ponieważ powoduje przypadkowe zacinanie się wiórów na tym spawie. Jest to spowodowane tym, że w praktyce spaw nigdy nie wypełnia całkowicie połączenia, lecz pozostawia pewną szparę po stronie wewnętrznej. Często wystarcza to do tego, że pojedynczy wiór staje się ostrzem powodującym spiłowywanie następnych wiórów, co prowadzi do zakleszczania się wiórów, a nawet może spowodować złamanie narzędzia.

Korpus wiertła według wynalazku, zwłaszcza do narzędzia wiertarskiego z wewnętrznym odprowadzaniem wiórów, stanowi cylindryczną część w kształcie rury, której jedna końcówka, wewnętrzna, zakończona jest cylindryczną wnęką, a której druga końcówka zakończona jest głowic ąwiertła zaopatrzonąw co najmniej jedną wkładkę tnącą wykonaną ze spiekanych węglików. Każda wkładka jest przylutowana do gniazda mocującego ukształtowanego w głowicy, a korpus wiertła stanowi jedną całość. Korpus wiertła tego rodzaju charakteryzuje się tym, że w głowicy wiertłajest utworzona przestrzeń wiórowa o kształcie ściętego stożka, której powierzchnia dolna jest skierowana do czynnego zakończenia głowicy wiertła i która połączona jest z co najmniej jednym kanałem wiórowym. Drugi koniec przestrzeni wiórowej połączony jest z cylindryczną wewnętrzną wnęką. Przestrzeń wiórowa o kształcie stożka ściętego obejmuje kąt 360° wokół osi środkowej głowicy wiertła.

Korzystnym jest, że głowica wiertłajest zaopatrzona w skrajną wkładkę tnącą, pośrednią wkładkę tnącą oraz środkową wkładkę tnącą. Do skrajnej wkładki tnącej i centralnej wkładki tnącej przylegajeden kanał wiórowy, a do pośredniej wkładki tnącej przylega drugi kanał wiórowy, przy czym obydwa kanały wiórowe mają zakończenie w wierzchołkowej części korpusu wiertła. Na zewnętrznej powierzchni bocznej głowicy wiertła utworzone jest co najmniej jedno wgłębienie, w którym wlutowanajest nadlewka podporowa, przy czym zarówno każda nadlewka podporowa jak i przyporządkowane jej wgłębienie mają dwie równoległe podłużne powierzchnie i wieńczącą powierzchnię w kształcie połowy koła.

Zgodnie z wynalazkiem opracowano taki korpus wiertła, który praktycznie eliminuje wystąpienie jakiegokolwiek ryzyka związanego z zakleszczaniem się wiórów. Ponadto wyeliminowane sąjakiekolwiek nierówności wewnątrz, co mogłoby prowadzić do zakleszczania się wiórów. Opracowany korpus wiertła ma praktycznie idealne zaokrąglenia.

Rozwiązanie według wynalazku zostanie obecnie bliżej objaśnione w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zmontowane wiertło w rzucie perspektywicznym ukośnie od góry, fig. 2 - wkładkę tnącą wiertła w rzucie perspektywicznym ukośnie od góry, fig 3 niezmontowane wiertło z fig. 1, w rzucie bocznym, fig. 4 - wiertło w widoku od góry, fig. 5 wiertło w tym samym rzucie jak na fig. 4, ze zdefiniowanymi różnymi przekrojami i rzutami przedstawionymi na fig. 6 do 9, fig. 6 - przekrój poprzeczny VI-VI górnej części wiertła z fig. 5, fig. 7 - przekrój poprzeczny VII górnej części wiertła z fig. 5, fig. 8 - przekrój poprzeczny VIII górnej części wiertła z fig. 5, a fig. 9 przekrój poprzeczny IX górnej części wiertła z fig. 5.

Wiertło 1, typu wiertło z wewnętrznym odprowadzaniem wiórów, przedstawiono na fig. 1. Z powodzeniem może być ono stosowane do wiercenia głębokich otworów, do tak zwanego wiercenia BTA z wewnętrznym odprowadzaniem wiórów poprzez dwururowy system doprowadzania środka chłodzącego. Wiertło 1 zawiera głowicę 2, część pośrednią 3 oraz trzon 4. Trzon 4 zaopatrzony jest w gwint zewnętrzny 5, który jest przeznaczony, w sposób znany, do umocowania go za pośrednictwem gwintu w zewnętrznej rurze mocującej (nie pokazana). Wewnętrzna rura (nie pokazana), która jest umieszczona koncentrycznie względem rury zewnętrznej, jest włożona w sposób znany do wnętrza cylindrycznej wnęki wiertła za otworami 6 środka chłodzącego, przez które to otwory ukształtowane wióry podążają za środkiem chłodzącym przez rurę wewnętrzną.

Zgodnie ze znaną techniką, głowica wiertła 2 zostaje odlana w czasie odlewania trzonu 4, po czym obie te części są łączone za pomocą spawania. Spawanie zawsze powoduje powstanie deformacji spowodowanych rozszerzalnością cieplną i nierówną retrakcją podczas następującego potem ochładzania. Niedogodności te uwydatniają się później w przypadku cienkich części obrabianych przedmiotów. Ponadto, głowica może być nie tak zaokrąglona jak jest to wy4

178 302 magane, pomimo wykonania precyzyjnego odlewu. Niedogodności te zostały całkowicie wyeliminowane w rozwiązaniu według wynalazku, przy zastosowaniu całego korpusu wiertła jako jednej części odlewowej. W ten sposób unika się spawania, co z kolei powoduje, że unika się ryzyka związanego z pojawieniem się łączeniowych szczelin na wewnętrznych spawach.

Jak przedstawiono na fig. 3 i fig. 4, wierzchołkowa część głowicy 2 wyposażonajest w trzy gniazda 7,8 i 9, a w każdym z nich umieszczonajest wkładka tnąca 10. Korzy stnymjest, gdy trzy wkładki tnące 10A, 10B i 10C sąjednakowe, z tą tylko różnicą, że pośrednia wkładka tnąca 10B jest odwrócona w porównaniu do skrajnej wkładki 10A i centralnej wkładki 10C. Liczbę wkładek tnących w wiertle z wewnętrznym odprowadzaniem wiórów można wybrać od jednej do pięciu. Jednak podczas pracy z jedną wkładką tnącą niekorzystnym jest, że układy pomocnicze muszą być wytrzymałe na wystąpienie dużych sił tnących, ponieważ wiertło staje się niewyważone. Stwierdzono, że ilość trzech wkładek tnących jest dobrym kompromisem między ich współpracą, trwałością i wyważeniem. Wiertło z wewnętrznym odprowadzaniem wiórów jest zwykle wykonane jako wiertło jednokierunkowe, a wkładki ze spiekanych węglików według fig. 2 sąprzylutowane w swych gniazdach 7,8 i 9. Ponieważjest to wiertło typu jednokierunkowego, to można go używać tak długo, jak jest to możliwe bez naruszeniajakości wyrobu i ryzyka zniszczenia. Skrajna wkładka tnąca 10A określa średnicę wierconego otworu, która zwykle mieści się w granicach od 20 do 65 mm. Krawędź tnąca skrajnej wkładki 10A, promieniowo skierowana do wewnątrz, jest nachylona ku górze. Sąsiednia centralna wkładka tnąca 10 C umieszczona w gnieździe 8 zachodzi na oś środkową wiertła, ponieważ nie jest tu wymagane zastosowanie żadnego rdzenia. W przeciwieństwie, krawędź tnąca skrajnej wkładki tnącej 10A, zamocowana w osi ku dołowi, jest nachylona promieniowo do środka, ponieważ w przeciwnym przypadku następująca po niej wkładka tnąca byłaby narażona na tak duże naprężenia, że mogłaby szybko ulec złamaniu. Zgodnie z nachyleniem centralnej krawędzi tnącej, wierzchołkowa część głowicy wiertła 2 zaopatrzona jest w stożkowe wgłębienie o powierzchni brzegowej 25. Po przeciwnej stronie osi środkowej, znajduje się pośrednia wkładka tnąca 10B umieszczona w gnieździe 9. Podobnie do skrajnej wkładki tnącej 10A, krawędź tnąca pośredniej wkładki tnącej 10B umieszczona jest osiowo ku górze z nachyleniem promieniowym do środka. Podczas ruchu obrotowego, droga obrotowa pośredniej krawędzi tnącej pokrywa się do pewnego stopnia z drogami obu krawędzi tnących skrajnej i centralnej wkładki tnącej, dla uzyskania ciągłej linii tnącej od osi środkowej do obrzeża narzędzia. Zgodnie z wynalazkiem, wkładki mogą być umieszczone albo stycznie, jak przedstawiono na dołączonym rysunku, albo osiowo jak w znanym rozwiązaniu.

Dwa kanały wiórowe kończą się na szczycie wiertła: jeden wspólny większy kanał wiórowy 11 dla skrajnej wkładki 10A i centralnej wkładki 10 C oraz nieco mniejszy drugi kanał wiórowy 12 dla pośredniej wkładki 10B. Stosownie do korzystnego przykładu wykonania wynalazku, przeciwne dolne końce tych kanałów wiórowych 11 i 12 kończą się w przestrzeni wiórowej 13 gromadzącej wióry, która ma kształt ściętego stożka, z dolną powierzchnią obróconą do góry, w kierunku górnej części wiertła. Dzięki tej przestrzeni wiórowej 13, centralna wkładka 10C i pośrednia wkładka 10B znaj dują się na urządzeniu o kształcie mostka 14, który rozciąga się poprzecznie nad przestrzenią wiórową 13 i który jest połączony z dwoma diametralnie przeciwległymi częściami wierzchołkowej części wiertła. Ponieważ korzystnym jest, że wiertło 1 stanowi jedną całość, to przestrzeń wiórowa 13 jest opróżniana przez obracające się narzędzie wprowadzane przez wewnętrzną wnękę 15, znajdującą się na spodzie wiertła. Obecność przestrzeni wiórowej 13 niesie ze sobą kilka korzyści, z których warto wspomnieć o zwiększeniu się przestrzeni na wióry i zmniejszeniu się ryzyka wystąpienia zakleszczenia się wiórów oraz lżejszą konstrukcję. Kanały wiórowe 11 i 12 zostały sfrezowane na korpusie wiertła, od górnej strony wiertła W celu optymalizacji dostępnej przestrzeni na wióry w kanałach wiórowych, narzędzie frezujące należy umieszczać pod kątem względem środkowej osi wiertła, przylegle do obrzeża wiertła, tak że uzyskuje się ukośne powierzchnie o kątach skierowanych na zewnątrz, które stykają się w bliskim sąsiedztwie zewnętrznej obwiedni powierzchni wiertła za pośrednictwem małego skrawka powierzchni oporowej 16, lub które bezpośrednio tworzą linię wspólną ze wspomnianą obwiednią powierzchni, stanowiącą linią przerwania 17.

178 302

W świetle powyższego opisu, otrzymano w konsekwencji integralne narzędzie wiertarskie wraz z opróżnianą przestrzenią, wiórową 13, współpracujące dla uzyskania maksymalnego i nie napotykającego na przeszkody strumienia wiórów Jeżeli na przykład przestrzeń wiórowa 13 została uformowana w spawanym wiertle, to połączenie spawu umiej scowione byłoby na obwiedni stożkowej powierzchni wspomnianej przestrzeni, gdzie szczelina połączenia spawu wcześniej czy później powodowałaby klinowanie wiórów. Jednocześnie, jeżeli wewnętrzna wnęka 15 byłaby ciągła, bez żadnej przestrzeni wiórowej 13, to strumień wiórów zmniejszyłby się, aryzyko zakleszczenia się wiórów byłoby większe.

Symetryczna obrotowo zewnętrzna powierzchnia wiertłajest odpowiednio uzyskana dzięki obracaniu, podczas gdy inne zewnętrzne części powierzchni sąkształtowane poprzez frezowanie. Jak uwidoczniono na fig. 3 i fig. 4, kieszenie mocujące wkładki, stanowiące gniazda mocujące 7,8 i 9 są wykonane w najprostszy z możliwych sposobów, mianowicie poprzezjedno krótkie działanie sztywnej końcówki frezu przypadające na jedno gniazdo wkładki, za pomocą jednej i tej samej końcówki frezu. Dlatego tylna powierzchnia oporowa gniazda wkładki uzyskuje kształt w naturalny sposób zaokrąglony, przypominający kształt połowy okręgu, odpowiadający średnicy cięcia końcówki frezu. Po wywierceniu wewnętrznej wnęki 15, opróżniana jest przestrzeń wiórowa 13. Jak można zauważyć, część zajmowana przez przestrzeń wiórową 13 wcześniej stanowi przedłużenie wywierconej wewnętrznej wnęki 15.

Na figurze 2 przedstawiono wkładkę tnąca 10. Zawiera ona powierzchnię reliefową 18 oraz zaokrągloną powierzchnię brzegową 19. Powierzchnia styku z wiórami zawiera wydłużony łamacz wiórów 20, a poniżej płaską część powierzchni wiórowej 21. Z tyłu, na zaokrąglonej powierzchni brzegowej 19 wkładki tnącej 10, możliwe jest zamocowanie pokrętła odległościowego 22, które likwiduje jakiekolwiek przeszkody związane z niedopasowaniem, wynikającym z istnienia nierówności materiału podczas docisku wkładki, przy umieszczaniu wkładki 10 w gnieździe mocującym 7, 8, 9. Ponadto, pokrętło odległościowe 22 minimalizuje ryzyko wystąpienia niezgodności powodowanych różnicą grubości warstwy lutu, wynikającą z faktu powstania minimalnych powierzchni styku pomiędzy dwoma przeciwległymi półokrągłymi powierzchniami.

Zaokrąglona powierzchnia brzegowa 19 z tyłu wkładki tnącej 10 zmniejsza ryzyko powstania pęknięć, ponieważ dopuszcza wy stąpienie określonych naprężeń i nie tworzy ostrych zakończeń, w których następowałaby koncentracja naprężeń. Ponadto, ponieważ długość wkładki tnącej 10 jest duża w porównaniu do szerokości tej wkładki, uzyskuje się większą powierzchnię podporową, dla przejęcia sił tnących. Oprócz tego wkładka taka dobrze przenosi naprężenia i nie powoduje jakichkolwiek problemów dotyczących zwartości.

W celu pochłonięcia promieniowych sił tnących, wiertło według wynalazku jest wyposażone w nadlewki podporowe 23, które są przylutowane do wgłębień 24 stanowiących gniazda podporowe dla nadlewek. Także te gniazda nadlewek podporowych 23 są odpowiednio wyfrezowane dzięki jednokrotnemu działaniu sztywnego frezu o zakończeniu takim samym, jak w przypadku gniazd wkładek 7, 8 i 9. Nadlewka podporowa 23 ma kształt dopasowany do wgłębienia 24, to znaczy wydłużony kształt o zaokrąglonym końcu. Ponadto, zewnętrzna strona nadlewki podporowej 23 ukształtowanajestjako zaokrąglenie o kształcie segmentu powierzchni cylindrycznej, dla dopasowania do cylindrycznej obwiedni powierzchni wiertła. Zarówno przy mocowaniu wkładek tnących 10, jak i nadlewek podporowych 23, zaokrąglona tylna powierzchnia oporowa spełnia role prowadnicy w początkowym etapie montowania narzędzia, to znaczy dopuszcza występowanie pewnych luzów bocznych, które są niezbędne przy montowaniu automatycznym.

178 302

Fig. 3

Fig. 4

Fig. 5

3ΠΓ

178 302

Fig. 6 Fig. 7

Fig. 8 Fig. 9

178 302

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Narzędzie wiertarskie do obróbki skrawaniem metali, z łamaczem wiórów i z wewnętrznym odprowadzaniem wiórów, stanowiący cylindrycznączęść w kształcie rury, której jednakońcówka, wewnętrzna, zakończonajest cylindryczną wnęką, a której druga końcówka zakończona jest głowicą wiertła zaopatrzoną w co najmniej jedna wkładkę tnącą wykonaną ze spiekanych węglików, przy czym każda wkładkajest przylutowana do gniazda mocującego ukształtowanego w głowicy, a korpus wiertła stanowi jedną całość, znamienne tym, że w głowicy wiertła (2) jest utworzona przestrzeń wiórowa (13) o kształcie ściętego stożka, której powierzchnia dolna jest skierowana do czynnego zakończenia głowicy wiertła (2) i która połączonajest z co najmniej jednym kanałem wiórowym (11,12), a drugi koniec przestrzeni wiórowej (13) połączony jest z cylindryczną wewnętrzną wnęką (15), przy czym przestrzeń wiórowa (13) o kształcie stożka ściętego obejmuje kąt 360° wokół osi środkowej głowicy wiertła (2).
2. 2. Narzędzie według zastrz·. 1, znamienne tym, że głowica wiertła (2) jest zaopatrzona w skrajnąwkładkę tnącą(10A), pośredniąwkładkę tnącą(10B) oraz środkowąwkładkę tnącą(10C).
3. 3. Narzędzie według zastrz. 2, znamienne tym, że do skrajnej wkładki tnącej (10A) i centralnej wkładki tnącej (10C) przylega jeden kanał wiórowy (11), a do pośredniej wkładki tnącej (10B) przylega drugi kanał wiórowy (12), przy czym obydwa kanały wiórowe(ll, 12) mają zakończenie w wierzchołkowej części korpusu wiertła (1).
4. 4. Narzędzie według zastrz. 2, znamienne tym, ze na zewnętrznej powierzchni bocznej głowicy wiertła(2) utworzone jest co najmniej jedno wgłębienie (24), w którym wlutowanajest nadlewka podporowa (23), przy czym zarówno każda nadlewka podporowa (23) jak i przyporządkowane jej wgłębienie (24) majądwie równoległe podłużne powierzchnie i wieńczącąpowierzchnię w kształcie połowy koła.