PL231560B1 - Wiertło-rozwiertak - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest narzędzie typu wiertło-rozwiertak wykorzystywane w obróbce skrawaniem do wykonywania dokładnych otworów w jednej operacji przejścia. Bardziej szczegółowo, wynalazek dotyczy narzędzia przeznaczonego do wiercenia oraz rozwiercania otworów przelotowych i nieprzelotowych w różnego rodzaju metalach.

Dotychczasowe rozwiązania w dziedzinie tworzenia otworów przelotowych głównie wykorzystywały kilka rodzajów narzędzi. Najpierw wykonywano otwór wstępny o określonym wymiarze, używając do tego pierwszego narzędzia jakim było wiertło o niewielkiej średnicy. W następnym etapie używano większego wiertła, by poszerzyć otwór do pożądanej średnicy, która pozwalała na użycie rozwiertaka narzędzia stosowanego do obróbki otworów mających spełniać wysokie wymogi dokładności. Tego typu cykl pracy wymaga zastosowania przynajmniej trzech narzędzi, których zmienianie zajmuje dużo czasu, zwłaszcza przy wykonywaniu setek otworów.

Znane są w stanie techniki również wiertła stopniowe, które pozwalają wyeliminować wiercenie otworu wstępnego, jak i również rozwiertaki stopniowe z prowadzeniem, umożliwiające obrabianie otworu z większym naddatkiem. Tego typu narzędzia stanowią postęp, jednakże wciąż wymagają czasu na zamianę stopniowanego wiertła na rozwiertak.

W japońskim zgłoszeniu patentowym JP08155715A ujawniono wiertło-rozwiertak o konstrukcji łączącej w sobie zalety zarówno wierteł jak i rozwiertaków. Narzędzie to zawiera przednią część wiercącą oddzieloną od drugiej części rozwiercającej odpowiednim rowkiem - umożliwia to wykonywanie otworów o wysokiej dokładności, bez konieczności wymiany narzędzi. Jednakże, przytoczone zgłoszenie przewiduje zapewnianie lepszej obróbki otworów tylko poprzez dodawanie kolejnych, zasadniczo identycznych ostrzy. Dodatkowo, to znane rozwiązanie nie zawiera środków pozwalających na ograniczenie gradu tworzącego się na obrabianym materiale po przejściu wiertła.

Celem wynalazku jest zapewnienie narzędzia eliminującego przynajmniej częściowo wady rozwiązań znanych w stanie techniki.

Cel ten został osiągnięty poprzez dostarczenie wielofunkcyjnego narzędzia typu wiertło-rozwiertak, które eliminuje wszystkie wymienione problemy techniczne, umożliwiając skrócenie czasu wykonywania otworów o wysokiej jakości i wymaganej chropowatości, jednocześnie likwidując negatywne skutki stosowania wierteł o prostej konstrukcji w postaci powstającego gradu na nawiercanym materiale.

Wiertło-rozwiertak, według wynalazku, posiada część wiercącą w postaci wiertła oraz część rozwiercającą w postaci rozwiertaka zakończonego chwytem, pomiędzy wspomnianymi częściami występuje kanałek oddzielający, przy czym część wiercąca ma mniejszą średnicę od części rozwiercającej, a kąt wierzchołkowy zawiera się w przedziale od 90° do 140°, narzędzie posiada dalej pełen rowek wiórowy na całej swej długości. Zgodnie z istotą wynalazku, narzędzie posiada uformowane na krawędzi spływu rdzenia wiertła dodatkową parę ostrzy/dwa ostrza, poprzedzone małym rowkiem wiórowym.

Korzystnie, główna krawędź skrawająca narzędzia posiada korektę niewielkiej części powierzchni przyłożenia, korzystnie pod kątem ε=90°, przy przejściu do pomocniczej krawędzi.

Korzystnie, powierzchnia przyłożenia oraz ścin wiertła zostały poddane korekcji ścinu pod kątem a z zakresu 10° do 25° do osi wzdłużnej wiertła i odchyleniu pod kątem 3 z zakresu 15° do 30°.

Korzystnie, wiertło-rozwiertak jest wykonany z wysokiej jakości ulepszonych stali narzędziowych lub proszkowych, korzystnie stali HSS-E lub HM oraz posiada elementy powierzchni wzmocnione azotkami, np. TiAIN.

Korzystnie, średnica części wiercącej jest mniejsza od średnicy części rozwiercającej narzędzia, korzystnie o 0,3 mm.

Korzystnie, kąt δ przyłożenia głównej krawędzi skrawania części rozwiercającej wynosi od 8° do 14°.

Korzystnie, kąt ε korygujący główną krawędź skrawającą części wiercącej wynosi 90°.

Korzystnie, kąt Ω obniżenia łysinki części rozwiercającej wynosi 15°.

Korzystnie, kąt rowka wiórowego ψ wynosi od 75° do 80°.

Korzystnie, kąt π pochylenia ścina wynosi 55°.

Korzystnie, kąt nakroju ψ części rozwiercającej wynosi 90°.

Korzystnie, kąt λ pochylenia linii śrubowej rowka wynosi od 5° do 25°.

Dzięki stosowaniu wiertło-rozwiertaka można znacznie obniżyć czas pracy przy wykonywaniu otworów wymagających rozwiercania, wyeliminować wiercenie wstępne i powiercanie, a przez to czas wymiany narzędzi - te zalety, podczas produkcji seryjnej (np. poszyć lotniczych), przekładają się na wymierne korzyści finansowe.

PL 231 560 B1

Wynalazek zostanie teraz bliżej przedstawiony w korzystnym przykładzie wykonania, z odniesieniem do załączonych rysunków, na których:

Fig. 1 i 2 - przedstawiają widoki wiertło-rozwiertaka w pozycji bocznej;

Fig. 3 - przedstawia widoki przekrojowe narzędzia;

Fig. 4 - przedstawia wiertło-rozwiertak widziany od przodu;

Fig. 5 - przedstawia przybliżony widok czubka obróconego wiertło-rozwiertaka.

W korzystnym przykładzie wykonania wynalazku, wiertło-rozwiertak 1 łączy w sobie elementy konstrukcyjne wierteł oraz rozwiertaków, poprzez zintegrowanie przedniej części wiertła I i drugiej części rozwiertaka II zakończonego chwytem dla szczęk wiertarki, dzięki czemu jedno narzędzie może realizować operacje wiercenia i obróbki końcowej otworów walcowych zarówno przelotowych jak i nieprzelotowych.

Wiertło-rozwiertak 1 posiada na całej długości pełen rowek wiórowy 2 wymagany do optymalnej pracy części wiercącej. Takie rozwiązanie umożliwia odprowadzanie dużej ilości wiór powstających w procesie wiercenia, które w przypadku krótszego rowka wiórowego (np. kończącego się w pobliżu kanałka oddzielającego 10) mogłyby gromadzić się w pobliżu tworzonego otworu, stwarzając ryzyko uszkodzenia narzędzia. Pomocnicza krawędź skrawająca 5 wraz z łysinką 6 wiertła I przechodzi w część rozwiertaka II tworząc pomocniczą krawędź rozwiertaka i łysinkę 6. Na krawędzi spływu 7 rdzenia wiertło-rozwiertaka, wzdłuż całej linii śrubowej o kącie λ, rozciągają się dodatkowe dwa ostrza rozwiertaka 11 poprzedzone mniejszym rowkiem wiórowym 9 o kącie ψ wynoszącym od 75° do 80°, do odprowadzania wiór spod ostrza rozwiertaka. Taka konstrukcja części rozwiertaka II umożliwia równomierne rozłożenie naddatku do obróbki, dobre prowadzenie rozwiertaka w otworze i uzyskanie najlepszej klasy otworu.

Średnica przedniej części wiertła I aż do kanałka oddzielającego 10, ustawionego pod odpowiednim kątem 6 wynoszącym od 8° do 14°, jest zaniżona do 0 (d rozwiertaka - 0,3 mm) względem części rozwiertaka II. W części rozwiercającej II można wyróżnić zasadniczo 3 części: główną część walcową (bezpośrednio sąsiadującą z kanałkiem oddzielającym), część o zbieżnej średnicy (zaznaczona n a Fig. 2) o nachyleniu równym 0,02:50, oraz znajdującą się za częścią o zbieżnej średnicy część chwytową (niepokazaną), która może być kształtu walcowego lub stożkowego, z gwintem 7/-24 UNF. W obrębie głównej części walcowej części rozwiercającej II jest wykonana główna krawędź natarcia 14 o pochyleniu równym kątowi p wynoszącym 90°. Rozwiertak jest wykonany w średnicy 0 d o żądanej tolerancji.

Niewielki naddatek do rozwiercenia zwiększa żywotność rozwiertaka I, gwarantując przy tym dokładne wykonanie otworu w jednej operacji z użyciem narzędzia 1 według wynalazku.

Główna krawędź skrawająca 4 wiertła utworzona jest w wyniku korekty 8 poprzez obróbkę niewielkiej części powierzchni przyłożenia 3 pod kątem ε=90° przy przejściu do pomocniczej krawędzi 5, co znacznie zmniejsza wielkość gradu na materiale po przejściu wiertła zwłaszcza w materiałach miękkich i plastycznych i poprawia kołowość wykonywanego otworu przy wykonywaniu otworów w pakietach cienkich blach, przed wejściem w materiał obrabiany części rozwiertaka II.

Powierzchnia przyłożenia 3 oraz ścin 12 wiertła utworzone są przez korekcję ścinu 13, pod kątem a do osi wzdłużnej wiertła i odchyleniu pod kątem 3, co zmniejsza opory skrawania zwłaszcza w materiałach w których nie zastosowano otworów wstępnych. Korzystnie, kąt a wynosi od 10° do 25°, podczas gdy kąt 3 korzystnie wynosi od 15° do 30°.

Odpowiedni dobór kątów narzędzia γ oraz λ, pozwala na uzyskanie optymalnych parametrów skrawania przy minimalnym zużyciu narzędzia i uzyskaniu żądanej jakości otworu. Korzystnie, kąt γ wynosi od 90° do 140°, podczas gdy kąt λ korzystnie wynosi od 5° do 25°.

Długość części wiercącej I jest powiązana ze średnicą wiertło-rozwiertaka 1, zawierając się w przedziale od (0 d) do 3x(0 d). Korzystnie, długość części wiercącej I wynos: (0 d) odpowiada średnicy wiertło-rozwiertaka większej lub równej 15 mm, 2x(0 d) dla 0 d mieszczącej się w zakresie 8-15 mm, 3x(0 d) dla 0 d mieszczącej się w zakresie 2,5-8 mm. Z uwagi na kilkakrotne ostrzenie wiertłorozwiertaka 1 w przypadku długotrwałej eksploatacji jednego narzędzia, korzystne są górne granice długości części wiercącej I.

Wiertło-rozwiertak według wynalazku może być również wykonany z ulepszonych stali narzędziowych lub proszkowych, takich jak HSS-E lub HM, celem zapewnienia dłuższej żywotności narzędzia. Z kolei do trybu pracy wymagającego wykonywania bardzo dużych serii otworów w materiałach trudno obrabialnych można pokryć narzędzie azotkami TiAIN, co może jeszcze bardziej poprawić wytrzymałość wiertło-rozwiertaka na zużycie.

PL 231 560 B1

Symbolami na figurach zaznaczono odpowiednio:

I - przednia część wiertła

II - druga część rozwiertaka

- wiertło-rozwiertak

- rowek wiórowy

- powierzchnia przyłożenia

- główna krawędź skrawająca wiertła

- pomocnicza krawędź skrawająca wiertła

- łysinka rozwiertaka

- krawędź spływu

- korekta głównej krawędzi

- mały rowek wiórowy

- kanałek oddzielający

- ostrza rozwiertaka

- ścin wiertła

- korekta ścinu

- główna krawędź natarcia rozwiertaka δ - kąt przyłożenia gł. krawędzi skrawania rozwiertaka (nakroju) (8-14°) ε - kąt korygujący główną krawędź skrawającą wiertła (90°)

Ψ - kąt rowka wiórowego (75-80°)

Ω - kąt obniżenia łysinki rozwiertaka (15°) π - kąt pochylenia ścina (55°) γ - kąt wierzchołkowy (90-140°) p - kąt nakroju rozwiertaka (90°) λ - kąt pochylenia linii śrubowej rowka (5-35°) a - kąt korekty ścinu (10-25°)

- kąt odchylenia korekty ścinu (15-30°)

Claims (13)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Wiertło-rozwiertak, posiadający część wiercącą w postaci wiertła (I) oraz część rozwiercającą w postaci rozwiertaka (II) zakończonego chwytem, pomiędzy wspomnianymi częściami (I) i (II) występuje kanałek oddzielający (10), przy czym część wiercąca (I) ma mniejszą średnicę od części rozwiercającej (II), a kąt wierzchołkowy (γ) korzystnie zawiera się w przedziale od 90° do 140°, posiadający dalej pełen rowek wiórowy (2) na całej swej długości, znamienny tym, że narzędzie (1) posiada uformowane na krawędzi spływu (7) rdzenia wiertła dodatkową parę/dwa ostrza (11) narzędzia, poprzedzone małym rowkiem wiórowym (9).
2. 2. Wiertło-rozwiertak według zastrz. 1, znamienny tym, że główna krawędź skrawająca (4) narzędzia posiada korektę (8) niewielkiej części powierzchni przyłożenia (3), korzystnie pod kątem ε=90°, przy przejściu do pomocniczej krawędzi (5).
3. 3. Wiertło-rozwiertak według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że powierzchnia przyłożenia (3) oraz ścin (12) wiertła zostały poddane korekcji ścinu (13) pod kątem (π) z zakresu 10° do 25° do osi wzdłużnej wiertła i odchyleniu pod kątem (3) z zakresu 15° do 30°.
4. 4. Wiertło-rozwiertak według zastrz. 1,2 albo 3, znamienny tym, że jest wykonany z wysokiej jakości ulepszonych stali narzędziowych lub proszkowych, korzystnie stali HSS-E lub HM.
5. 5. Wiertło-rozwiertak według któregokolwiek z zastrzeżeń od 1 do 4, znamienny tym, że posiada elementy powierzchni wzmocnione azotkami, korzystnie TiAIN.
6. 6. Wiertło-rozwiertak według któregokolwiek z zastrzeżeń od 1 do 5, znamienny tym, że średnica części wiercącej (I) jest mniejsza od średnicy części rozwiercającej (II) narzędzia (1), korzystnie o 0,3 mm.
7. 7. Wiertło-rozwiertak według któregokolwiek z zastrzeżeń od 1 do 6, znamienny tym, że kąt (δ) przyłożenia głównej krawędzi skrawania części rozwiercającej (II) wynosi od 8° do 14°.
8. 8. Wiertło-rozwiertak według któregokolwiek z zastrzeżeń od 1 do 7, znamienny tym, że kąt (ε) korygujący główną krawędź skrawającą (4) części wiercącej (I) wynosi 90°.

   PL 231 560 Β1
9. 9. Wiertło-rozwiertak według któregokolwiek z zastrzeżeń od 1 do 8, znamienny tym, że kąt (Ω) obniżenia łysinki (6) części rozwiercającej (II) wynosi 15°.
10. 10. Wiertło-rozwiertak według któregokolwiek z zastrzeżeń od 1 do 9, znamienny tym, że kąt rowka wiórowego (ψ) wynosi od 75° do 80°.
11. 11. Wiertło-rozwiertak według któregokolwiek z zastrzeżeń od 1 do 10, znamienny tym, że kąt (π) pochylenia ścina (12) wynosi 55°.
12. 12. Wiertło-rozwiertak według któregokolwiek z zastrzeżeń od 1 do 11, znamienny tym, że kąt nakroju (p) części rozwiercającej (II) wynosi 90°.
13. 13. Wiertło-rozwiertak według któregokolwiek z zastrzeżeń od 1 do 12, znamienny tym, że kąt (λ) pochylenia linii śrubowej rowka (2) wynosi od 5° do 25°.