АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

Карта сайта

НА ГЛАВНУЮ

Контакты:   тел.: 095 361-97-14   E-mail: n.zalepa@krm.net.ua



Изобретатели и изобретения

инновационные разработки:

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗРАБОТКИ

Энергетика:
Возобновляемые источники

Электротехника

Металлургия

Режущий инструмент

НОВЫЕ ИДЕИ

Проработанные технические решения

Краматорск изобретатели Краматорск изобретатели

Если Вас заинтересовало какое-либо из наших изобретений или Вы сами желаете разместить свое изобретение на нашем сайте, свяжитесь с нами по любому из указанных контактов.

1

Сверло с ассиметричной заточкой

Асимметричная заточка открывает возможности создавать сверла с иной, более простой геометрией, обеспечивающей высокую жесткость и простоту в изготовлении.

Описание изобретения.

  Изобретение относится к области технологии обработки металлов резанием, в частности, к инструментам для сверления отверстий.

  Для сверления отверстий наиболее широко применяются спиральные сверла (с канавками по винтовой линии) и перовые сверла (плоские)

    Известны и их недостатки:
  • - невозможность одним сверлом получать отверстия разных диаметров;

  • - низкая стойкость сверла, вызываемая выделением большого количества тепла при сверлении вследствие трения стружки и тела сверла о стенки отверстия.

  Перечисленные недостатки объясняются следующим: во время работы сверло вращают относительно оси симметрии сверла (а не относительно оси поперечной кромки), сверление отверстий при большом смещении поперечной кромки становится невозможным из-за увеличения деформаций металла под режущими кромками; затрудняется нормальный процесс резания, увеличивается трение, а значит, снижается стойкость сверла – это приводит к потере его устойчивости, а зачастую – к поломке.

  В основу полезной модели положена задача – удешевить процесс сверления ряда отверстий разных диаметров путем расширения технологических возможностей сверла с одновременным повышением стойкости за счет технологического результата, заключающегося в сверлении отверстий сверлом, вращающимся относительно продольной оси поперечной кромки при различной длине продольных режущих кромок, т.е. при асимметричной заточке.

  Теоретические выкладки процесса сверления при ассиметричной заточке более подробно описаны ниже.

  Что касается практики (изготовление и испытания). Нами разработано и испытано простейшее приспособление, позволяющее совмещать ось вращения шпинделя сверлильного станка с осью поперечной кромки при любом значении h, даже при значении h=dсв/2. На приспособление выдан патент Украины за № 28851, как на полезную модель (фото 1).

  С помощью этого приспособления стало возможным одним сверлом получать отверстия разных диаметров, от одного dсв и теоретически до 2 dсв, а практически до 1.8 dсв (см. фото 2).

  В зависимости от требуемого диаметра отверстия необходимо заточить сверло со смещением оси поперечной кромки на величину h=(dотв-dсв)/2 и зафиксировать его в приспособлении.

Таким образом,
асимметричная заточка свёрл дает очевидные преимущества:

  • уменьшение металлоёмкости свёрл при сверлении отверстий больших диаметров;
  • снижение сил трения, действующих на свёрла;
  • повышение стойкости свёрл;
  • свёрла в отверстии не заклиниваются.

  Кроме этого, асимметричная заточка открывает возможности создавать сверла с иной, более простой, геометрией, обеспечивающей высокую жесткость и простоту в изготовлении.

  Так, например, нами изготовлено сверло с фиксированным (неизменным) смещением кромки на величину h=0.25dсв с жесткостью в 4 раза превышающей жесткость перовых свёрл, и, тем более, спиральных. Для такого сверла не требуется приспособление. Точность отверстий сопоставима с точностью отверстий полученных спиральным сверлом с симметричной заточкой.

ПЕРОВОЕ СВЕРЛО С АССИМЕТРИЧНОЙ ЗАТОЧКОЙ

Обычные перовые свёрла имеют следующие существенные недостатки:

  • затрудненные условия отвода стружки;
  • склонность к вибрациям из-за малой жесткости режущей части и стержня;
  • низкую производительность процесса сверления из-за малых значений подачи и в связи с необходимостью периодического вывода сверла из отверстия для освобождения от стружек.

  Предлагается перовое сверло с постоянной ассиметричной заточкой, которое имеет твердосплавную пластину (лопатку) и гладкий без канавок стержень (см. рис.5). Особенностью строения сверла является смещение (изгиб) хвостовика стержня, причём изгиб должен выполняться так, чтобы его ось симметрии совпадала с осью поперечной кромки, геометрия режущей пластины остается такой же как и в типовом сверле за исключением ассиметричной заточки продольных кромок.

  Диаметр стержня равен ширине режущей пластины, чем повышается его жёсткость.

    Достоинства предлагаемого сверла:
  • диаметр отверстия, а значит и его площадь намного больше стержня, что позволит легко выходить стружке из отверстия, т. е. отпадет необходимость периодического, в крайнем случае, не так частого вывода сверла из отверстия для освобождения от стружки;

  • исключается заклинивание сверла при сверлении глубоких отверстий;

  • меньше трение и лучшее охлаждение при сверлении;

  • малая металлоёмкость сверла с учётом диаметра отверстия, которое получается при сверлении.

Данные по технологии

АВТОРЫ
Залепа Н.А., Залепа Г.Н., Залепа А.Н., Украина, Донецкая обл., г.Краматорск

НОВИЗНА
Усовершенствование уже имеющейся.

ПРЕИМУЩЕСТВА
Уменьшение металлоёмкости свёрл при сверлении отверстий больших диаметров.

СОСТОЯНИЕ НОУ-ХАУ
Раскрыто.

ПРАВОВАЯ ЗАЩИТА
Патент Украины за № 28851 на полезную модель.

СТАДИИ РАЗРАБОТКИ
- подготовлена техническая документация;
- изготовлен и испытан пилотный образец.



режущий инструмент, сверла,  сверло, заточка сверла

Фото 1



режущий инструмент, спиральные сверла, перовые сверла, сверло, заточка сверла

Фото 2


режущий инструмент, перовые сверла, сверло, заточка сверла

Рис. 5. ПЕРОВОЕ СВЕРЛО С АССИМЕТРИЧНОЙ ЗАТОЧКОЙ

1 – твердосплавная пластина (лопатка);
2 – стержень;
  a – длинная продольная кромка;
  b – короткая продольная кромка.


Изобретатели Украины

T

Теоретические выкладки процесса сверления при ассиметричной заточке

сверло

1 – ось симметрии сверла;
2 – ось поперечной кромки;
Pо – осевая сила;
dсв – диаметр сверла;
dотв – диаметр отверстия;
w – угловая скорость вращения сверла;
h – величина смещения оси поперечной кромки от оси сверла;
Ми – изгибающий момент от осевой силы.


Рис. 1



сверло

Рис. 2

сверло

Рис. 3

сверло

Рис. 4

  Для получения сравнительно неглубоких отверстий применяют перовые сверла, сверла с прямыми и винтовыми канавками (спиральные).Спиральные сверла являются наиболее распространёнными. Геометрия спирального сверла – сложная, если не сказать – чудовищная.

  «Мучения» свёрл при сверлении обусловлены тем, что скорость резания имеет максимальную величину на периферии сверла, а в середине, т.е. на оси вращения, она равна нулю, поэтому вблизи оси сверло своей поперечной кромкой не режет, а крошит, сминает и давит материал. Кроме этого, спиральное сверло обеспечивает удаление стружки через винтовые канавки, которые снижают его жесткость.

  Образно говоря, сверление отверстий сравнимо с работой человека, которому дали задание выкопать лопатой глубокую яму диаметром, равным ширине его плеч, при этом постоянно находясь в яме.

  И все равно, при своей сложной геометрии спиральное сверло не обеспечивает отверстию высокой точности. Отверстие разбивается, и уводится его ось. Причиной этого является асимметричная заточка сверла.

  Практикой доказано, что двухлезвийные инструменты, каковыми и являются свёрла, нельзя заточить настолько точно (особенно при ручной заточке), чтобы режущие кромки работали совершенно одинаково, т.е., чтобы ось поперечной кромки совпадала с осью сверла.

  Но так ли уж плоха асимметричная заточка, и нельзя ли её недостатки превратить в достоинства?

  Проанализируем работу сверла с неточной заточкой. Для упрощения схемы рассматриваем перовое сверло (см. рис. 1).

  На схеме видно, что при разной длине главных (продольных) режущих кромок отверстие разбивается и диаметр его будет равняться dотв=dсв+2h.

  Чем больше h, тем будет сложнее начать сверление (т.к. поперечная кромка будет уводить сверло и, соответственно, ось сверления). Это объясняется тем, что осевая сила Pо направлена вдоль оси сверла, и вращающий момент действует относительно этой же оси. При такой работе сверла поперечная кромка будет вращаться вокруг оси сверла, что усложняет условия ее работы, а осевая сила Pо будет изгибать сверло. C точки зрения сопромата в этом случае сверло будет представлять вращающуюся стойку с внецентренным сжатием. При большом значении h, как показано на рис. 1, сверление будет вообще невозможным.

  Но если совместить ось вращения шпинделя сверлильного станка с осью поперечной кромки (см. рис. 2), то осевая сила Ро совпадет с осью поперечной кромки, изгибающий момент исчезнет, а вращающий момент будет действовать относительно оси поперечной кромки. В этом случае исчезнут и проблемы с отводом сверла в начале сверления и уводом оси отверстия.Решается и проблема с углами заточки (см. рис. 3).

  Если при симметричной заточке окажется, что ф21, то в процессе резания одна кромка будет перегружена, а другая – недогружена, или вообще – ненагружена при большой разнице между ф1 и ф2. Это приводит к уводу оси отверстия.

  А вот при асимметричной заточке при ф21 (см. рис. 4) каждая кромка имеет свою нагрузку, свою поверхность обработки, что снижает увод сверла.

Автор статьи: ЗАЛЕПА Н.А. (25.11.2010 г.)