RU2797232C1

RU2797232C1 - Cutter for boring out through holes

Info

Publication number: RU2797232C1
Application number: RU2022125220A
Authority: RU
Inventors: Яков Львович Либерман; Светлана Владимировна Лукинских
Filing date: 2022-09-27
Publication date: 2023-05-31

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: device intended for boring out through holes. The cutter for boring out through holes consists of a head with a cutting element and a hollow holder. Inside the hollow holder there is a vortex tube in the form of a cold air flow diffuser and a hot air flow diffuser communicating with the atmosphere. The hot air flow diffuser is made with an outer heat-insulating coating and is equipped with an adjustable output throttle. The head with the cutting element is fixed in the hole with the possibility of interaction with the cold air flow diffuser.

EFFECT: intensification of heat removal from the cutting element and increased tool life.

1 cl, 1 dwg

Description

Предполагаемое изобретение относится к области машиностроения и обработки резанием и предназначено для растачивания сквозных отверстий в различных деталях, например, в деталях типа «втулка».The alleged invention relates to the field of mechanical engineering and machining and is intended for boring through holes in various parts, for example, in parts of the "sleeve" type.

В настоящее время расточные резцы подобного назначения известны. К ним относятся, в частности, резцы, описанные на сайте biface.ru, предлагаемые компаниями БИФАС, МАРКЕТ, ЕНИСЕЙ и др. Они, как правило, состоят из державки и соединенной с ней головки с режущим элементом и при эксплуатации работают со смазочно-охлаждающей жидкостью (СОЖ).At present, boring cutters of this purpose are known. These include, in particular, the cutters described on the site biface.ru, offered by the companies BIFAS, MARKET, YENISEY, etc. They, as a rule, consist of a holder and a head connected to it with a cutting element and, during operation, work with a lubricating-cooling liquid (coolant).

Применение СОЖ повышает стойкость резцов, уменьшает тепловые деформации обрабатываемых деталей и тем самым повышает точность обработки. Вместе с тем в настоящее время все чаще СОЖ заменяют сжатым воздухом. Это прогрессивно с позиций экологичности обработки, с санитарно-гигиенической точки зрения и т.п.The use of coolant increases the resistance of cutters, reduces thermal deformation of the workpieces, and thereby increases the accuracy of processing. At the same time, coolant is increasingly being replaced by compressed air. This is progressive in terms of environmental friendliness of processing, from a sanitary and hygienic point of view, etc.

Одним из видов токарных резцов с воздушным охлаждением являются резцы со встроенной в державку вихревой трубой, реализующей физический эффект Ранка-Хилша, описанный, например, в статье википедии «Вихревой эффект».One of the types of air-cooled turning tools are tools with a vortex tube built into the holder, which implements the physical Ranque-Hilsch effect, described, for example, in the Wikipedia article “Vortex effect”.

Резцы со встроенной вихревой трубой защищены патентами РФ на полезные модели №№58411, 55312, 58412 и др. Однако все резцы, рассмотренные в них, являются проходными и для растачивания отверстий неприменимы. Кроме того, диффузор холодного потока воздуха в них находится на удалении от режущей головки, а потому должное охлаждение инструмента при его эксплуатации обеспечивается далеко не всегда, что вызывает не всегда достаточную стойкость инструмента.Cutters with a built-in vortex tube are protected by RF patents for utility models Nos. 58411, 55312, 58412, etc. However, all the cutters considered in them are through-cutting and are not applicable for boring holes. In addition, the diffuser of the cold air flow in them is located at a distance from the cutting head, and therefore proper cooling of the tool during its operation is not always ensured, which causes not always sufficient tool life.

В соответствии с изложенным возникает проблема, которая может быть сформулирована так: невозможность использования существующих резцов с вихревой трубой для растачивания сквозных отверстий, и не всегда достаточная стойкость резцов с вихревой трубой.In accordance with the foregoing, a problem arises that can be formulated as follows: the impossibility of using existing cutters with a vortex tube for boring through holes, and not always sufficient durability of cutters with a vortex tube.

Технически решение сформулированной проблемы и предлагается в заявке.Technically, the solution to the formulated problem is proposed in the application.

Это решение характеризуется тем, что резец содержит головку с режущим элементом и полую державку, внутри которой размещена вихревая труба в виде сообщающихся с атмосферой диффузора холодного потока воздуха и диффузора горячего потока воздуха, выполненного с наружным теплоизолирующим покрытием и снабженного регулируемым выходным дросселем, камеры разделения воздушных потоков, расположенной между диффузорами, и патрубка подачи сжатого воздуха, связанного с камерой разделения потоков, при этом в зоне между наружной поверхностью диффузора холодного потока и противолежащей ей части поверхности полости державки размещена вставка из теплопроводящего материала, в последней и в стенке полости державки выполнено отверстие, перпендикулярное оси вихревой трубы, головка закреплена в отверстии с возможностью взаимодействия с диффузором холодного потока воздуха, причем патрубок подачи сжатого воздуха выполнен Г-образной формы с длинной частью, параллельной оси вихревой трубы.This solution is characterized by the fact that the cutter contains a head with a cutting element and a hollow holder, inside which a vortex tube is placed in the form of a cold air flow diffuser communicating with the atmosphere and a hot air flow diffuser made with an external heat-insulating coating and equipped with an adjustable output throttle, an air separation chamber flow, located between the diffusers, and the compressed air supply pipe connected to the flow separation chamber, while in the area between the outer surface of the cold flow diffuser and the opposite part of the surface of the holder cavity, an insert of heat-conducting material is placed, in the latter and in the wall of the cavity of the holder, a hole is made , perpendicular to the axis of the vortex tube, the head is fixed in the hole with the possibility of interacting with the diffuser of the cold air flow, and the compressed air supply pipe is L-shaped with a long part parallel to the axis of the vortex tube.

Конструктивная схема предложенного расточного резца показана на фиг.The structural diagram of the proposed boring cutter is shown in Fig.

Резец для растачивания сквозных отверстий характеризуется тем, что он содержит головку 1 с режущим элементом 2 и полую державку 3, внутри которой размещена вихревая труба в виде сообщающихся с атмосферой диффузора 4 холодного потока воздуха и диффузора 5 горячего потока воздуха, выполненного с наружным теплоизолирующим покрытием 6 и снабженного регулируемым выходным дросселем 7. Он также содержит камеру 8 разделения воздушных потоков, расположенную между диффузорами, и патрубок 9 подачи сжатого воздуха, связанный с камерой разделения потоков. В зоне между наружной поверхностью диффузора 4 холодного потока и противолежащей ей части поверхности полости державки 3 размещена вставка 10 из теплопроводящего материала; в последней и в стенке полости державки выполнено отверстие, перпендикулярное оси вихревой трубы, головка 1 закреплена в отверстии с возможностью взаимодействия с диффузором 4 холодного потока воздуха, причем патрубок 9 подачи сжатого воздуха выполнен Г-образной формы с длинной частью 11, параллельной оси вихревой трубы.The cutter for boring through holes is characterized in that it contains a head 1 with a cutting element 2 and a hollow holder 3, inside which a vortex tube is placed in the form of a diffuser 4 of a cold air flow communicating with the atmosphere and a diffuser 5 of a hot air flow, made with an outer heat-insulating coating 6 and equipped with an adjustable output throttle 7. It also contains an air flow separation chamber 8 located between the diffusers, and a compressed air supply pipe 9 connected to the flow separation chamber. In the zone between the outer surface of the diffuser 4 of the cold flow and the opposite part of the surface of the cavity of the holder 3, an insert 10 of a heat-conducting material is placed; in the latter and in the wall of the cavity of the holder, a hole is made perpendicular to the axis of the vortex tube, the head 1 is fixed in the hole with the possibility of interacting with the diffuser 4 of the cold air flow, and the branch pipe 9 for supplying compressed air is L-shaped with a long part 11 parallel to the axis of the vortex tube .

Камера 8 разделения потоков имеет известную конструкцию (см., например, сайт helpiks.org, рис. 71, сечение А-А), поэтому на фиг. изображена условно. В качестве теплопроводящего материала вставки 10 применен высокопрочный дюралюминий, в частности, марок Д16, Д16Т, Д18 и т.п.The flow separation chamber 8 has a well-known design (see, for example, the site helpiks.org, Fig. 71, section A-A), therefore, in Fig. shown conditionally. High-strength duralumin, in particular, grades D16, D16T, D18, etc., is used as the heat-conducting material of the insert 10.

Форма патрубка 9 подвода сжатого воздуха к камере 8 выбрана таким образом, чтобы патрубок не препятствовал вводу резца в обрабатываемое отверстие.The shape of the nozzle 9 for supplying compressed air to the chamber 8 is chosen so that the nozzle does not interfere with the insertion of the cutter into the hole being machined.

При использовании предлагаемого резца его закрепляют в резцедержателе станка и вводят в отверстие детали, подлежащей растачиванию. Затем через патрубок 9 в камеру 8 подают сжатый воздух. В камере воздух завихряется и разделяется на два потока: холодный и горячий. Горячий воздух выходит в атмосферу через диффузор 5 и дроссель 7, холодный - через диффузор 4 и растачиваемое отверстие в детали. Тепловая изоляция 6 диффузора 5 предотвращает остывание горячего потока воздуха и нагрев державки 3. Теплопроводящая вставка 10 передает тепло, образующееся при растачивании отверстия, от режущего элемента 2 головке 1 и далее непосредственно диффузору 4 холодного потока воздуха, с которым головка взаимодействует. Диффузор 4 выводит это тепло в атмосферу, тем самым охлаждая головку 1 и режущий элемент 2. Настройка эффективности охлаждения при этом может быть выполнена с помощью дросселя 7.When using the proposed cutter, it is fixed in the tool holder of the machine and inserted into the hole of the part to be bored. Then, through the pipe 9, compressed air is supplied to the chamber 8. In the chamber, the air swirls and is divided into two streams: cold and hot. Hot air enters the atmosphere through diffuser 5 and throttle 7, cold air through diffuser 4 and a boring hole in the part. The thermal insulation 6 of the diffuser 5 prevents the hot air flow from cooling down and the holder 3 from heating up. The diffuser 4 removes this heat to the atmosphere, thereby cooling the head 1 and the cutting element 2. In this case, the cooling efficiency can be adjusted using the throttle 7.

По имеющимся данным (см. статью «Вихревая труба» в Википедии) в вихревой трубе может создаваться перепад температур, превышающий 70°C (температура холодного потока воздуха в ней может достигать -40°C). Благодаря вставке 10, через которую тепло от головки 1 передается холодному потоку воздуха, температура режущего элемента 2 может снизиться почти до комнатной путем отвода тепловой мощности до 1800 Вт, в то время как у известных проходных резцов с вихревой трубой снижение температуры, образующейся при резании без применения СОЖ, обычно происходит до температуры, превышающей комнатную на 300-400°C.According to available data (see Wikipedia article “Vortex tube”), a temperature difference in excess of 70°C can be created in a vortex tube (the temperature of the cold air stream in it can reach -40°C). Thanks to the insert 10, through which the heat from the head 1 is transferred to the cold air stream, the temperature of the cutting element 2 can be reduced to almost room temperature by dissipating heat power up to 1800 W, while the known vortex tube through cutters reduce the temperature formed during cutting without application of coolant, usually occurs up to a temperature higher than room temperature by 300-400°C.

Таким образом, техническим результатом предполагаемого изобретения является создание резца с вихревой трубой, обеспечивающего возможность растачивания сквозных отверстий при интенсификации теплоотвода от режущего элемента и достижении высокой стойкости инструмента за счет этого.Thus, the technical result of the proposed invention is the creation of a cutter with a vortex tube, which makes it possible to bore through holes while intensifying heat removal from the cutting element and achieving high tool life due to this.

Claims

Cutter for boring through holes, characterized in that it contains a head with a cutting element and a hollow holder, inside which a vortex tube is placed in the form of a cold air flow diffuser and a hot air flow diffuser communicating with the atmosphere, made with an external heat-insulating coating and equipped with an adjustable output throttle , an air flow separation chamber located between the diffusers, and a compressed air supply pipe connected to the flow separation chamber, while in the zone between the outer surface of the cold flow diffuser and the opposite part of the holder cavity surface, an insert of heat-conducting material is placed, in the latter and in the wall In the cavity of the holder, a hole is made perpendicular to the axis of the vortex tube, the head is fixed in the hole with the possibility of interacting with the diffuser of the cold air flow, and the compressed air supply pipe is L-shaped with a long part parallel to the axis of the vortex tube.