Vybrušovaný spirálový vrták do kovů

Oblast techniky

Vynález se týká výbrusu spirálového vrtáku určeného k vrtání otvorů do kovových výrobků.

Dosavadní stav techniky

Běžné spirálové vrtáky do kovů dodané z výroby bez dalších úprav mají na špici kuželovitý výbrus s ustupujícími plochami hřbetů. Hodnota tloušťky jádra činí na špici cca 20 až 40 % průměru vrtáku a šířka fazety cca 10 až 20 % průměru vrtáku. Tyto vrtáky kladou při vrtání, zejména na počátku, značný axiální odpor. Tento problém se řeší tím, že se vrták podbrušuje, Čímž se zmenšuje průměr jádra ve špici vrtáku a zkracuje se jeho příčné ostří. Vyrábět vrtáky s malým průměrem jádra po celé délce nepřichází v úvahu, protože takový vrták by se torzně zkrucoval a pružil by, což by se projevilo na kvalitě otvoru a docházelo by k jeho destrukci. Výrobci tento problém řeší tak, že vrtáky vybrušují s kuželovitým jádrem, jehož průměr od špice vrtáku ke stopce vzrůstá. Nevýhodou vrtáků s kuželovitým jádrem je, že po každém dalším broušení délka příčného ostří postupně roste, takže uživatel je stejně nucen po čase přistoupit k podbrušování vrtáku.

Tento problém řeší spirálový vrták popsaný EP1 972 398 tak, že v určitém úseku na konci vrtáku ponechává minimální tloušťku jádra konstantní a jádro se kuželově rozšiřuje až od konce tohoto úseku směrem ke stopce vrtáku. Přesto i u těchto vrtáků má provedený kuželovitý výbrus s ustupujícími plochami hřbetů jednu podstatnou nevýhodu, a to že se úhel hřbetu podél hlavního ostří směrem k jádru vrtáku zmenšuje, což negativně ovlivňuje řezný proces a zvyšuje se jak axiální síla, tak řezný moment při procesu vrtání.

Z tohoto důvodu se u vysokovýkonných vrtáků hřbet hlavního ostří vybrušuje do dvou nebo více rovinných ploch. Účelem je zejména vytvoření konstantního úhlu hřbetu podél hlavního ostří směrem k jádru vrtáku a současně zlepšení přívodu chladicí kapaliny k jeho hlavnímu a příčnému ostří. U těchto výbrusů hrana mezi první fazetou, tedy rovinnou plochou vybroušenou na hřbetě ležící při hlavním ostří, a další, vzdálenější fazetou prochází osou vrtáku, protíná příčné ostří v jeho středu a na vnějším obvodu vrtáku prochází zadní hranou fazetky vrtáku. U těchto vrtáků činí tloušťka jádra obvykle 20 až 25 % průměru vrtáku a šířka fazetky 10 až 12 % průměru vrtáku. Při daném poměru tloušťky jádra a šířky fazetky je tedy směrem od osy vrtáku tato hrana obecně s hlavním ostřím rovnoběžná.

U vrtáku podle US 5 160 232 hrana mezi první a druhou fazetou prochází jednak koncem příčného ostří, jednak zadní hranou fazetky. Vzhledem k tomu, že délka příčného ostří se v tomto případě v podstatě shoduje s šířkou fazetky, je i u tohoto vrtáku hrana mezi oběma fazetami rovnoběžná s ostřím.

Nevýhodou všech popsaných vrtáků je, že se vzrůstající řeznou rychlostí od středu vrtáku směrem k jeho jmenovitému průměru dochází při procesu vrtání k podstatnému zvětšování tření a tím i vývinu tepla podél hlavního ostří. Je to důsledkem toho, že první rovinná plocha hřbetu podél hlavního ostří má konstantní šířku. Rovněž dochází podél hlavního ostří k dalšímu zvětšení vývinu tepla následkem zhoršení podmínek pro přívod chladicí kapaliny do místa řezu.

U uvedených známých vrtáků se vychází z předpokladu, že šířka fazetky, aby se zabezpečila její dobrá vodicí funkce, musí činit nejméně 8 % průměru vrtáku. Přitom se ukazuje, že vrták podle EP 1 972 398 s tloušťkou jádra cca 8 % průměru vrtáku je sám o sobě v díře natolik dobře veden, že tak široké fazetky nevyžaduje.

- 1 CZ 306696 B6

Vynález si klade za úkol navrhnout výbrus spirálového vrtáku, který při shodných otáčkách a shodném posuvu podstatně zvýší životnost ostří vrtáku.

Podstata vynálezu

Uvedený úkol řeší vybrušovaný spirálový vrták do kovů, který má dvě hlavní ostří, jedno příčné ostří, je opatřen fazetkami a výbrusem na hřbetech hlavních ostří, přičemž tloušťka jeho jádra činí 6 až 12 % průměru vrtáku. Každý hřbet vrtáku je vybroušen alespoň do dvou rovinných fazet, přičemž hrana mezi první fazetou ležící při hlavním ostří a vzdálenější druhou fazetou prochází koncem příčného ostří vrtáku vzdálenějším od tohoto hlavního ostří a zadní hranou fazetky vrtáku přilehlé k tomuto hlavnímu ostří. Podstata vrtáku spočívá v tom, že šířka jeho fazetky činí 3 až 6 % průměru vrtáku a hrana mezi oběma fazetami se směrem od osy vrtáku sbíhá s hlavním ostřím.

Hřbet může být vybroušen do tří rovinných fazet, přičemž hrana mezi druhou a třetí fazetou prochází koncem příčného ostří vrtáku vzdálenějším od hlavního ostří.

Objasnění výkresu

Vynález bude dále objasněn pomocí výkresu, na němž obr. 1 představuje pohled ve směru osy vrtáku na jeho špici opatřenou dále popsaným výbrusem, obr. 2 je šikmý perspektivní pohled a obr. 3 boční pohled na vrták podle obr. 1.

Příklady uskutečnění vynálezu

Spirálový vrták podle obr. 1 až 3 má vybroušeny dvě spirálové drážky X, které v ose vrtáku ponechávají jádro 2 o tloušťce rovnající se 8 % průměru vrtáku. Po obvodu spirály je vybroušena fazetka 3 o šířce rovnající se 4 % průměru vrtáku. Vrták má dvě hlavní ostří 4 a příčné ostří 5. Hřbety 6 hlavních ostří 4 jsou vybroušeny do tří rovinných fazet 7, 8, 9, které se protínají ve dvou hranách 10, 11. Hrana 10 mezi první fazetou 7 ležící při hlavním ostří 4 a druhou fazetou 8 prochází koncem příčného ostří 5 vrtáku vzdálenějším od hlavního ostří 4 a zadní hranou fazetky 3 vrtáku přilehlé k tomuto hlavnímu ostří 4. Vzhledem k tomu, že šířka fazetky 3 je menší než délka příčného ostří 5, hrana 10 se směrem od osy vrtáku sbíhá s hlavním ostřím 4. Na druhou fazetu 8 navazuje třetí rovinná fazeta 9, přičemž hrana 11 mezi fazetami 8 a 9 prochází koncem příčného ostří 5 vrtáku vzdálenějším od hlavního ostří 4.

Ukazuje se, že vrták s popsaným výbrusem vykazuje při jinak shodných podmínkách životnost o 30 až 50 % vyšší než vrták s běžným výbrusem. Přitom při malé tloušťce jádra 2 postačí fazetky 3 o minimální šířce k dobrému vedení vrtáku v otvoru.