CS216176B2 - Drill - Google Patents

Description

Vynález se týká vrtáku s řeznými vložkami, který se používá pro vrtání děr do kovového nebo podobného materiálu. Řezné vložky takového vrtáku jsou uspořádány radiálně a svírají spolu úhel.

Známé vrtáky tohoto druhu mají alespoň dvě uvolnitelné a stavitelné řezné vložky, jak je popsáno v popisu vynálezu v USA patentu č. 3 963 365. Tyto známé vrtáky musí být vybaveny alespoň jednou vyrovnávací plochou, poněvadž se dodnes nepokládalo za možné uspořádat řezné vložky na vrtáku tak, aby byly vyváženy radiální síly na něj působící.

U dalších uspořádání vrtáků s řeznými vložkami je sice tato nevýhoda odstraněna, ale vyrovnání řezné síly je možné jenom řeznými vložkami, které svírají vzájemně úhel 180° a jejichž řezné břity jsou uspořádány radiálně kolmo k posunu vrtáku do řezu. Za těchto podmínek vznikají velmi malé radiální síly, pokud vznikají vůbec. Řezné síly popřípadě se vyskytující u osy vrtáku se v porovnání s řeznými silami na obvodu vrtáku jednoduše kompenzují přizpůsobením délky řezného břitu každé řezné vložky.

U výše uvedených druhů vrtáků, . které mají řezný břit umístěný pod úhlem 90° vůči posuvu vrtáku do řezu, vzniká u obvodově umístěných řezných vložek potíž při odvádění třísek, protože hrot řezného břitu vytvářející díru, je zbytečně zatěžován. U středově umístěných řezných vložek jsou naopak zbytečně velká pásma negativní úhlové vůle, která snižují životnost řezné vložky.

Uvedené nedostatky odstraňuje vrták sestávající ze stopky opatřené dvěma axiálními vybráními pro odvádění třísek a ze dvou radiálních soustav, řezných vložek, vůči ose stopky vrtáku protilehlých, z nichž vnější řezná vložka první radiální soustavy je umístěna radiálně ' na obvodu stopky vrtáku u jednoho z axiálních vybírání pro odvádění třísek a její řezný břit určuje konečný průměr vrtané díry, a alespoň jedna vnitřní řezná vložka první radiální soustavy je umístěna radiálně uvnitř kružnice . opisované řezným břitem vnější řezné vložky a vnější řezná vložka druhé radiální soustavy je umístěna radiálně uvnitř kružnice opisované řezným břitem vnější řezné vložky první radiální soustavy, přičemž alespoň jeden řezný břit řezné vložky druhé radiální soustavy a jeden řezný břit řezné vložky první radiální soustavy jsou v axiálním směru vrtáku stejně dlouhé. Podstata vynálezu spočívá v tom, že alespoň jedna řezná vložka druhé radiální soustavy je alespoň od jedné řezné vložky natočena kolem osy stopky vrtáku proti směru jeho otáčení o úhel 180°+χ, přičemž úhel γ leží v mezích 0° až 90°.

Dále podle vynálezu vnější řezná vložka a vnitřní řezná vložka první soustavy vložek leží v téže radiální rovině a vnější řezná vložka druhé soustavy je umístěna v rovině rovnoběžné s rovinou vnitřní řezné vložky téže soustavy.

Konečně řezné vložky první soustavy řezných vložek leží v různých radiálních rovinách a řezné vložky druhé soustavy leží rovněž v různých radiálních rovinách, přičemž vnitřní řezná vložka první soustavy a druhé soustavy jsou umístěny na axiálním výčnělku stopky vrtáku a vybíhají axiálně do první roviny a vnější řezné břity obou soustav vybíhají axiálně do druhé roviny, kteréžto roviny jsou kolmé k ose stopky vrtáku.

Výhodou vrtáku podle vynálezu řezné síly působící na řezné vložky jsou vyváženy, takže na stopku vrtáku působí pouze axiální síla z přítlaku vrtáku do řezu a hnací moment.

Vynález bude dále popsán ve vztahu k výkresům, na nichž značí obr. 1 perspektivní pohled na vrták podle vynálezu, obr. 2 nárys vrtáku podle obr. 1 ve zvětšeném měřítku, obr. 3 bokorysný pohled na vrták podle vynálezu vytvářející otvor v materiálu, obr. 4 půdorysný pohled na vrták v řezu rovinou IV—IV z obr. 5, obr. 5 nárys vrtáku z obr. 4 znázorňující síly působící na řezné vložky, obr. 6 půdorysný pohled na vrták v řezu rovinou VI—VI z obr. 7, obr. 7 nárys vrtáku z obr. 6, obr. 8 půdorysný pohled na vrták v řezu rovinou VIII—VIII z obr. 9, obr. 9 nárys vrtáku z obr. 8, obr. 10 půdorysný pohled na vrták v řezu rovinou X—X z obr. 11, obr. 11 nárys vrtáku z obr. 10, obr. 12 bokorys obměny vrtáku podle vynálezu, obr. 13 představuje nárys vrtáku znázorněného na obr. 12.

Na obr. 1 je znázorněn vrták pro vrtání válcového otvoru do materiálu. Vrták je tvořen stopkou 10, která je na čele opatřena dvěma stavitelnými karbidovými řeznými vložkami 11, 12, umístěnými protilehle vůči ose stopky 10 vrtáku. Dále jsou na vrtáku vytvořena axiální vybírání 13, 14, umožňující odvádění třísky od řezných vložek 11, 12. Obě řezné vložky 11, 12 mají střední otvory a jsou zajištěny k stopce 10 vrtáku šrouby, procházejícími těmito otvory .a zašroubovanými do stopky 10 vrtáku.

Každá řezná vložka 11, 12 je opatřena protilehlými plochými povrchy, svírajícími s povrchem hran břitu pravý úhel. Obě řezné vložky 11, 12, jak je znázorněno . na obr. 2, jsou umístěny na stopce 10 vrtáku tak, že mají stejný negativní úhel řezu ve směru otáčení a společně vytvářejí průměr vrtaného otvoru. Obměnou může být vrták opatřen pozitivními řeznými vložkami, . tj. řeznými vložkami s úhlem mezi plochým horním povrchem a sousedním řezným břitem řezné vložky, což značí, že nutný řezný břit je vytvořen na řezné vložce samé.

Vrták v uspořádání podle obr. 1 až 5 obsahuje dvě řezné vložky . 11, 12, z nichž jedna je obvodovou vložkou 11 a má bočně vybíhající hranu, která vytváří průměr otvoru.

Druhá řezná vložka 12 je umístěna uvnitř obvodu stopky 10 a odkloněna od obvodovévložky 11 o úhel y.

Na obr. 4 a 5 jsou řezné síly, působící na řezné vložky 11, 12 při vrtání, znázorněny podrobněji. Síly působící na vnější řeznou vložku 11 jsou opatřeny indexem 1 a síly působící na vnitřní řeznou vložku 12 jsou opatřeny indexem 2. Tangenciální síly jsou označeny t, radiální síly r a axiální síly a. Podle obr. 4 jsou výsledné řezné síly působící v rovině rovnoběžné se směrem posuvu vrtáku označeny R, kdežto podle obr. 5 výsledné síly působící v rovině kolmé к posunu vrtáku do řezu jsou označeny P.

Když výsledné řezné síly P_pl, P_p2 jsou stejné, rovnoběžné a opačného směru, pak na stopku 10 vrtáku nepůsobí radiální síly. Stopka 10 vrtáku je vystavena pouze kroutícímu momentu danému výrazem (P_pl . a + + P_p2 . b), kde a, b jsou ramena momentů každého břitu a síla posuvu stopky 10 vrtáku se vypočte jako [Pai 2Pa2). Za těchto podmínek je vrták v díře přesně vystředěn, takže není zapotřebí vodicích plošek pro vedení vrtáku v díře.

Na obr. 5 je znázorněn případ, ve kterém jsou výsledné řezné síly P_pl, P_p2 stejné, opačného směru a rovnoběžné, zajišťující tak rovnováhu sil. Stane se tak natočením řezné vložky 12 kolem stopky 10 vrtáku o úhel 180° + χ, vůči obvodovému břitu 11, proti směru otáčení stopky 10 vrtáku. Vzájemné vztahy, týkající se úhlu γ jsou:

Y = f μ + ε) , kde δ je úhel mezi P_tl a P_pl a ε je úhel mezi Pt2 θ· Pp2Další vztahy jsou následující:

PH Pr2 ^,g ‘ ΚΓ ^{,g s} - ύγ

Pokud jsou hodnoty Ptl, Při, ?t2, ?r2 známy, lze přesně spočítat i hodnotu úhlu χ.

Podobně je dostačující pro určení úhlu γ i znalost poměru P_ai/P_tl a P_a2/P_t2, mají-li řezné vložky 11, 12 přímé a malé poloměry zakřivení řezných vrcholů, které nevytvářejí jiné radiální síly než síly působené úhlem nastavení.

Je výhodné, aby vnitrní řezná vložka v uspořádání podle obr. 1 až 5 byla opatřena nakloněnou plochou u aktivního řezného vrcholu, což zlepšuje jeho pevnost.

V uspořádání podle obr. 1 až 5 má vrták vnější řeznou vložku 11 s úhlem nastavení a větším než 90° a vnitřní řeznou vložku 12 s úhlem nastavení β menším než 90°, který se zvětšuje se vzdáleností od stopky 10 vrtáku. Charakteristika zlepšeného nastavení řezných vložek podle vynálezu umožňuje, aby radiální síly byly vyváženy, i když je úhel vnější řezné vložky 11 menší než 90° a úhel nastavení vnitřní řezné vložky 12 větší než 90°. Lze použít například tří řezných vložek, z nichž jedna je vnější a dvě vnitřní, vybíhající do různých radiálních směrů. Dále lze použít řezné vložky se za křivenou řeznou hranou, například kruhovou, nebo řezné vložky, jejíž břity mají tvar trojúhelníku.

Na obr. 6 a 7 je znázorněno uspořádání se čtyřmi řeznými vložkami, které jsou ve dvojicích, jako řezné vložky téže soustavy, uspořádány vždy v jedné rovině. Dvě z těchto řezných vložek 11, 1Γ první soustavy jsou uloženy v jedné rovině a odebírají jednu třísku. Druhé dvě řezné vložky 12, 12‘ druhé soustavy, jsou pak uspořádány ve dvou rovnoběžných rovinách a snímají další třísku. Vnější řezné vložky 12‘ druhé soustavy jsou uloženy ve vybrání stopky 10 vrtáku, v rovině 15 snížené vůči rovině vnitřní řezné vložky 12 druhé soustavy. Jsou-li výsledné síly na řezných vložkách 11, 1Γ, 12, 12‘ obou soustav označeny А, В, C, D ve dvojicích stejné, rovnoběžné a opačného směru, potom se dosáhne vyrovnání řezných sil.

Na obr. 8 a 9 je znázorněna další varianta uspořádání vrtáku se čtyřmi řeznými vložkami, a sice se dvěma vnitřními řeznými vložkami 1“, 12“ první a druhé soustavy, uspořádanými na axiálním výčnělku 16 stopky 10 vrtáku. Obě tyto řezné vložky 11“, 12 vybíhají axiálně stejně do roviny I, kolmé к ose stopky 10 vrtáku. Další dvě vnější řezné vložky 11, 12“ vybíhají axiálně rovněž stejně do roviny II, kolmé к ose stopky 10 vrtáku a jsou upraveny radiálně vzdáleně od osy stopky 10 vrtáku, ve srovnání . s vnitřními řeznými vložkami 11”, 12. Rovnováhy sil se dosáhne, jsou-li síly A, D, působící na řezné vložky 11, 12 stejné, rovnoběžné, ale opačného směru, a síly B₃ C, působící na řezné vložky lló’, 12”, rovněž stejné a opačného směru.

Na obr. 10 a 11 je znázorněn středící vrták, u kterého vnitrní řezná vložka 12 radiálně vybíhá do osového vrtání 17 stopky 10 vrtáku.

Na obr. 12 a 13 je znázorněna vrtací hlava 18 s trubkovým nástavcem 19, opatřeným vnějším závitem 20 pro zašroubování do vřetena vrtačky. Obě řezné vložky 11, 12 jsou trojúhelníkového tvaru, přičemž dvě a dvě hrany trojúhelníkových břitů jsou rovnoběžné a svírají s hlavou vrtáku úhel. Do hlavy vrtáku je vháněno chladicí prostředí pod velkým tlakem a vyplavuje při tom všechny třísky vniklé při vrtání axiálním vybráním 21, 22 ve vrtací hlavě 18, které vybíhají do jejího osového vrtání 23. Jak patrno z obr. 13, svírá vnitřní řezná vložka 12 s vnější řeznou vložkou 11 obvodový úhel y, jehož velikost je taková, aby radiální síly byly vyváženy, jak bylo dříve popsáno.

Lze matematicky vypočítat hodnotu úhlu γ pro každý specifický případ, pomocí vhodných rovnic. Velikost úhlu γ je pak závislá na seřizovačích úhlech γ a β a na tom, jaký tvar řezné vložky se použije.

Jako příklad vhodné hodnoty úhlu γ lze vzít vrták podle vynálezu, se dvěma trojúhelníkovými řeznými vložkami, pro uspo216176 řádání podle obr. 12 a 13, kdy každá z řezných vložek má vypracovanou kružnici o průměru 12,7 mm a je upravena pro vrtání

Claims (3)

1. Vrták, sestávající ze stopky opatřené dvěma axiálními vybráními pro odvádění třísek a ze dvou radiálních soustav řezných vložek, vůči ose stopky vrtáku protilehlých, z nichž vnější řezná vložka první radiální soustavy je umístěna radiálně na obvodu stopky vrtáku u jednoho z axiálních vybrání pro odvádění třísek a její řezný břit určuje konečný průměr vrtané díry, a alespoň jedna vnitřní řezná vložka první radiální soustavy je umístěna radiálně uvnitř kružnice opisovaná řezným břitem vnější řezné vložky a vnější řezná vložka druhé radiální soustavy je umístěna radiálně uvnitř kružnice opisované řezným břitem vnější řezné vložky první radiální soustavy, přičemž alespoň jeden řezný břit řezné vložky první radiální soustavy a jeden řezný břit řezné vložky druhé radiální soustavy jsou v axiálním směru, vrtáku stejně dlouhé, vyznačený tím, že alespoň jedna řezná vložka (12, 12‘, 12“) druhé radiální soustavy řezných vložek je alespoň od jedné řezné vložky (11, 1Г, 11“) první soustavy natočena kolem osy otvoru minimálně 42 až 56 mm. U tohoto uspořádání by měl úhel γ dosahovat hodnoty v mezích 4° až 10°.

VYNÁLEZU stopky (10) vrtáku, proti směru jeho otáčení o úhel (180° 4- χ), přičemž úhel γ leží v mezích 0° až 90°.

2. Vrták podle bodu 1, vyznačený tím, že vnější řezná vložka (11) a vnitrní řezná vložka (1Γ) první soustavy vložek leží v téže radiální rovině a vnější řezná vložka (12‘) druhé soustavy vložek je umístěna v rovině (15) rovnoběžné s rovinou vnitřní řezné vložky (12) téže soustavy.

3. Vrták podle bodu 1, vyznačený tím, že řezné vložky (11, 11“) první soustavy řezných vložek leží v různých radiálních rovinách a řezné vložky (12, 12“) druhé soustavy řezných vložek leží rovněž v různých radiálních rovinách, přičemž vnitřní řezná vložka (11“) první soustavy a vnitřní řezná vložka (12“) druhé soustavy vložek jsou umístěny na axiálním výčnělku (16) stopky (10) vrtáku a vybíhají axiálně do první roviny (I) a vnější řezné břity (11, 12“) obou soustav vybíhají axiálně do druhé roviny (11) , kteréžto roviny (I, II) jsou kolmé к ose stopky (10) vrtáku.