PL178382B1

PL178382B1 - Narzędzie wiertarskie

Info

Publication number: PL178382B1
Application number: PL95317713A
Authority: PL
Inventors: Torsten Blomberg; Lars Sandberg
Original assignee: Sandvik Ab
Priority date: 1994-06-13
Filing date: 1995-05-31
Publication date: 2000-04-28
Also published as: WO1995034397A1; CN1059371C; CA2192578A1; KR970703829A; JPH10501183A; AU683393B2; SE9402036L; RU2146986C1; US5860773A; SE504339C2; ATE182095T1; EP0765201B1; AU2756595A; ES2135747T3; PL317713A1; DE69510794T2; DE69510794D1; CN1150771A; SE9402036D0; EP0765201A1

Abstract

1. Narzedzie wiertarskie, do obróbki skra- waniem metali, z lamaczem wiórów i z wewne- trznym odprowadzaniem wiórów, zawierajace korpus wiertla, stanowiacy cylindryczna czesc w ksztalcie rury, której jedna koncówka zakonczo- na jest wewnetrzna wneka, a której druga kon- cówka zakonczona jest glowica wiertla zaopatrzona w co najmniej jedna wkladke tnaca wykonana ze spiekanych weglików, przy czym kazda wkladka jest przylutowana do gniazda mo- cujacego uksztaltowanego w glowicy, a kazde gniazdo mocujace i umieszczona w nim wkladka tnaca sa usytuowane stycznie w czesci wierz- cholkowej korpusu wiertla, znamienne tym, ze tylna powierzchnia oporowa kazdego gniazda mocujacego (7,8 1 9) oraz przyporzadkowana jej tylna oporowa powierzchnia brzegowa (19, 25) wkladki tnacej (10), maja zaokraglony ksztalt pólkolisty. Fig. 1 PL PL

Description

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

Zanne jest stosowanie wkładek tnących ze spiekanych węglików w wiertłach, które to wkładki są mocowane za pomcą mechanicznych układów mocujących, i które są wyposażone w jedno lub więcej wgłębień w powierzchni wiórowej, dla łamania wiórów. Wiertła takie znane są na przykład z opisu patentowego US-A-4 215 957. Jednak nie zapewniają one otrzymywania optymalnych, pożądanych formacji wiórów. Okazało się niemożliwym otrzymanie pożądanych krótkich wiórów w kształcie ścinków i jednocześnie niemożliwym jest ograniczenie efektu zużycia wiertła pracującego w pożądany sposób.

Ponadto, w opisie patentowym EP-A-491 670 przedstawiono narzędzie wiertarskie, które zawiera 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 są usytuowane osiowo, a wkładki są mocowane za pomcą lutowania twardego. Powoduje to, że łączenie wkładek za pomocą lutowania twardego jestjeszcze trudniejsze, ponieważ dostęp do wkładek w kierunku osiowym jest znacznie ograniczony w rowku wiórowym. Ponadto, trudno jest dostać się narzędziem frezującym ku dołowi w rowku wiórowym w

178 382 przypadkach, gdy gniazda mocujące na wkładki mają zostać wyfrezowane. Następnym ograniczeniem takiego rozwiązania konstrukcyjnego jest rozciągliwość wkładek wzdłuż osi, powodująca że wkładki wypełniają więcej przestrzeni oraz to, że rowki wiórowe stają się dłuższe, co zwiększa ryzyko wystąpienia zakleszczania się wiórów. Dodatkowo, długie rowki wiórowe powodują w konsekwencji, że należy wykonywać stosunkowo głębokie frezy o dużych występach.

W opisie patentowym EP-A-240 759 przedstawiono narzędzie wiertarskie ze stycznym umieszczeniem wkadek wiertarskich w górnej lub dolnej części głowicy wiertła. Ułatwiło to uzyskanie krótszych rowków wiórowych, a w konsekwencji ograniczyło ryzyko wystąpienia zakleszczeń. Jednocześnie, wkładki wiertła i/lub styczne gniazda mocujące wkładki jest/są niepotrzebnie skomplikowane. Dlatego wkładki przedstawione na fig. 3 tego opisu łatwo ulegają złamaniu, z powodu zawartych kątów 90°, które funkcjonująjako nacięcia, a jednocześnie z powodu skomplikowanej geometrii, co powoduje problemy w uzyskaniu zwartości w przypadku, gdy wkładki znajdują się pod działaniem naprężeń. Ponadto, gniazda mocujące wkładki wymagają stosunkowo skomplikowanego i bardzo precyzyjnego frezowania dla uzyskania satysfakcjonujących miejsc przylegania względem wkładki, szczególnie gdy jest ona mocowana przez dokręcenie, a nie lutowanie.

Narzędzie wiertarskie według wynalazku, do obróbki skrawaniem metali, z łamaczem wiórów i z wewnętrznym odprowadzaniem wiórów, zawiera korpus wiertła, stanowiący cylindryczną część w kształcie rury, której jedna końcówka zakończonajest wewnętrzną wnęką, a której druga końcówka zakończona jest głowicą wiertła zaopatrzoną w co najmniej jedną wkładkę tnącą wykonaną ze spiekanych węglików, przy czym każda wkładka jest przylutowana do gniazda mocującego ukształtowanego w głowicy, a każde gniazdo mocujące i umieszczona w nim wkładka tnąca, są usytuowane stycznie w części wierzchołkowej korpusu wiertła. Narzędzie tego rodzaju charakteryzuje się tym, że tylna powierzchnia oporowa każdego gniazda mocującego oraz przyporządkowana jej tylna oporowa powierzchnia brzegowa wkładki tnącej, mają zaokrąglony kształt półkolisty.

Korzystnym jest, że w trzech gniazdach mocujących głowicy wiertła rozmieszczone są skrajna wkładka tnąca, pośrednia wkładka tnąca oraz centralna wkładka tnąca. 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 górnej części wiertła. Obydwa kanały wiórowe połączone są z przestrzenią wiórową, która ma kształt ściętego stożka o powierzchni podstawy zwróconej ku górze, w kierunku wierzchołkowej części korpusu wiertła. Korpus wiertła stanowi korzystnie jedną całość. W korpusie wiertła, na zewnętrznej powierzchni bocznej głowicy, utworzone jest przynajmniej jedno wgłębienie z wlutowaną nadlewką podporową, przy czym zarówno każda nadlewka podporowa jak i przyporządkowane jej wgłębienie, mają dwie równoległe podłużne powierzchnie i wieńczącą powierzchnię w kształcie połowy koła.

Opracowane według wynalazku wiertło jest łatwe do wykonania. Uproszczone jest w możliwie największym stopniu wykonanie gniazd mocujących na wkładki tnące w głowicy wiertła, zwłaszcza w głowicach wierteł z wewnętrznym odprowadzaniem wiórów oraz wykonanie wkładek tnących, w szczególności dzięki wyeliminowaniu problemów dotyczących ich zwartości podczas działających na nie naprężeń. Ponadto zmniejszono do minimum liczbę różnych rodzai stosowanych wkładek tnących. Stosuje się jedną konstrukcję wkładki.

Rozwiązanie według wynalazku zostanie obecnie bliżej objaśnione w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zmontowane narzędzie wiertarskie według wynalazku w rzucie perspektywicznym ukośnie od góry, fig. 2 - wkładkę tnącą narzędzia wiertarskiego według wynalazku w rzucie perspektywicznym ukośnie od góry, fig. 3 - niezmontowane narzędzie wiertarskie z fig. 1, w rzucie bocznym, fig. 4 - narzędzie wiertarskie w widoku ód góry, fig. 5 - narzędzie wiertarskie 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 narzędzia wiertarskiego z fig. 5, fig. 7 - przekrój poprzeczny VlI górnej części na4

178 382 rzędzia z fig. 5, fig. 8 - przekrój poprzeczny VIII górnej części narzędzia z fig. 5, a fig. 9 - przekrój poprzeczny IX górnej części narzędzia z fig. 5.

Narzędzie wiertarskie, typu wiertło 1 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 jestprzeznaczony, 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.

Jak przedstawiono na fig. 3 i fig. 4, wierzchołkowa część głowicy 2 wyposażona jest w trzy gniazda 7,8 i 9, a w każdym z nich umieszczona jest wkładka tnąca 10. Korzystnymjest, 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. Ponieważ jest to wiertło typu jednokierunkowego, to można go używać tak długo, jakjest to możliwe bez naruszeniajakości wyboru 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 umieszczona jest wewnątrz, promieniowo ku górze. Sąsiednia centralna wkładka tnąca 10C umieszczona w gnieździe 8 zachodzi na oś środkowiąwiertła, ponieważ nie jest tu wymagane zastosowanie żadnego rdzenia. W przeciwieństwie, krawędź tnąca skrajnej wkładki 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 2 zaopatrzona jest w stożkowe wgłębienie z powierzchnią brzegową 25. Po przeciwnej stronie osi środkowej, znajduje się pośrednia wkładka tnąca 1 OB 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.

Dwa kanały wiórowe kończą się na szczycie wiertła: jeden wspólny większy kanał wiórowy 11 dla skrajnej wkładki 10A i centralnej wkładki 10C oraz nieco mniejszy drugi kanał wiórowy 12 dla pośredniej wkładki 10B. Stosownie do korzystnego przykładu wykonania narzędzia według 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 znajdują się na urządzeniu o kształcie mostka 14, który rozciąga się poprzecznie nad przestrzenią wiórową 13, i któryjest połączony z dwoma diametralnie przeciwległymi częściami wierzchołkowej części wiertła. Ponieważ korzystnym jest, że wiertło 1 stanowi jedną całość, to przestrzeń wiórowa 1 jest opóźniana przez obracające się narzędzie wprowadzone przez wewnętrzną wnękę 15, znajdującą się na spodzie wiertła. Obecność przestrzeni wiórowej 13 niesie ze sobąkilka 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 od górnej strony

178 382 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 przerywania 17.

Narzędzie wiertarskie według wynalazku wykonane jestjako jedna całość. Jego zewnętrzne, obrotowo symetryczne powierzchnie są odpowiednio uzyskane przez obrót, przy czym inne zewnętrzne części powierzchni sąkształtowane poprzez frezowanie. Jak to uwidoczniono na fig. 3 i fig. 4, kieszenie mocujące wkładki, stanowiące gniazda 7,8 i 9 sąwykonane w najprostszy z możliwych sposobów, mianowicie poprzez jedno krótkie działanie sztywnej końcówki frezu przypadające na jedno gniazdo wkładki, za pomocą jednej i tej samej końcówki frezu. Dlatego tylna powierzchnia oporowa gniazda wkładki ma kształt zaokrąglony, przypominający kształt połowy okręgu, odpowiadający średnicy cięcia końcówki frezu. Najpierw wywiercona zostaje wewnętrzna wnęka 15, a następnie jest opóźniana przestrzeń wiórowa 13.

Na figurze 2 przedstawiono wkładkę tnącą 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 wystąpienie 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. Także te gniazda nadlewek podporowych 23 są odpowiednio wyfrezowane dzięki jednokrotnemu działaniu sztywnego frezu o zakończeniu takim samym, jak w przypadku gniazd 7,8 i 9 wkładek tnących 10. Nalewka podporowa 23 ma kształt dopasowany do wgłębienia 24, to znaczy wydłużony kształt o zaokrąglonym końcu. Ponadto zewnętrzna strona nadlewki podporowej 23 ukształtowana jest jako 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 rolę prowadnicy w początkowym etapie montowania narzędzia, to znaczy dopuszcza później występowanie pewnych luzów bocznych, które są niezbędne przy montowaniu automatycznym.

178 382

Fig. 4

Fig. 5

178 382

Fig. 6

Fig. 7

Fig. 8

Fig. 9

178 382

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Narzędzie wiertarskie, do obróbki skrawaniem metali, z łamaczem wiórów i z wewnętrznym odprowadzaniem wiórów, zawierające korpus wiertła, stanowiący cylindryczną część w kształcie rury, której jedna końcówka zakończona jest wewnętrzną wnęką, a której druga końcówka zakończona jest głowicą wiertła zaopatrzoną w co najmniej jedną wkładkę tnącą wykonaną ze spiekanych węglików, przy czym każda wkładka jest przylutowana do gniazda mocującego ukształtowanego w głowicy, a każde gniazdo mocujące i umieszczona w nim wkładka tnąca są usytuowane stycznie w części wierzchołkowej korpusu wiertła, znamienne tym, że tylna powierzchnia oporowa każdego gniazda mocującego (7,8 i 9) oraz przyporządkowana jej tylna oporowa powierzchnia brzegowa (19,25) wkładki tnącej (10), mają zaokrąglony kształt półkolisty.
2. Narzędzie wiertarskie według zastrz. 1, znamienne tym, że w trzech gniazdach mocujących (7,8 i 9) głowicy wiertła (2) rozmieszczone są skrajna wkładka tnąca (10A), pośrednia wkładka tnąca (10B) oraz centralna wkładka tnąca (10C).
3. Narzędzie wiertarskie 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 (11, 12) mają zakończenie w górnej części wiertła (1).
4. Narzędzie wiertarskie według zastrz. 3, znamienne tym, że obydwa kanały wiórowe (11,12) połączone sąz przestrzenią wiórową (13), która ma kształt ściętego stożka o powierzchni podstawy zwróconej ku górze, w kierunku wierzchołkowej części korpusu wiertła (1).
5. Narzędzie wiertarskie według zastrz. 1, znamienne tym, że korpus wiertła (1) stanowi jedną całość.
6. Narzędzie wiertarskie według zastrz. 4, znamienne tym, że w korpusie wiertła (1) na zewnętrznej powierzchni bocznej głowicy (2) utworzone jest przynajmniej jedno wgłębienie (24) z wlutowana_vnadlewkąpodporową(23), przy czym zarówno każda nadlewka podporowa (23) jak i przyporządkowane jej wgłębienie (24), mają dwie równoległe podłużne powierzchnie i wieńczącą powierzchnię w kształcie połowy koła.