RU174005U1 - TOOL FOR DRILLING DEEP HOLES - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к обработке металлов резанием, в частности к способам сверления глубокого отверстия в детали вдоль ее геометрической оси.Указанная конструкция инструмента сплошного или кольцевого сверления решает проблему увода продольной оси отверстия за счет применения раздвижных направляющих (не менее 3-х), раздвигаемых в радиальном направлении от центрального клина при его движении в направлении рабочего хода, с помощью втулочно-прорезной пружины и контактируемых с поверхностью кондукторной втулки, соосной с осью шпинделя станка и по мере выхода головки в изделие, также беззазорно по формируемой поверхности изделия и образующегося в результате сверления стержня, который будет способствовать центрированию резцовой планшайбы за счет внутреннего отвода стружки и СОЖ, создающего упругую среду для поддержки центрального стержня заготовки. Кроме того, система базирования направляющих от втулочно-прорезной пружины позволяет свести к минимуму отрицательное воздействие вибраций, путем их компенсирования за счет конструкции.Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является существенное уменьшение неопределенности базирования на протяжении всего процесса обработки, и как результат получение высокоточного глубокого отверстия с высоким значением шероховатости поверхности в обрабатываемой заготовке, полученного на высоких режимах обработки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.The utility model relates to the field of mechanical engineering, namely to metal cutting, in particular to methods of drilling a deep hole in a part along its geometric axis. The indicated design of a continuous or annular drilling tool solves the problem of removing the longitudinal axis of the hole through the use of sliding guides (at least 3 -x), expandable in the radial direction from the central wedge during its movement in the direction of the stroke, using a sleeve-slotted spring and a conductor in contact with the surface sleeve, coaxial with the axis of the spindle of the machine and as the head enters the product, also gaplessly on the formed surface of the product and formed as a result of drilling the rod, which will facilitate centering of the cutting face due to internal chip removal and coolant, creating an elastic medium to support the central rod blanks. In addition, the basing system of guides from the sleeve-slotted spring allows minimizing the negative impact of vibrations by compensating them due to the design. The technical result provided by the given set of features is a significant reduction in baseline uncertainty throughout the entire processing process, and as a result, obtaining high-precision a deep hole with a high value of surface roughness in the workpiece obtained at high modes of processing Botko. 1 s.p. f-ly, 3 ill.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к обработке металлов резанием, в частности к способам сверления глубокого отверстия в детали вдоль ее геометрической оси, при этом глубокими считаются отверстия, у которых l/d₀>5, где l - длина отверстия, a d₀ - диаметр отверстия.The utility model relates to the field of mechanical engineering, namely to metal cutting, in particular to methods of drilling a deep hole in a part along its geometric axis, while holes with l / d ₀ > 5, where l is the length of the hole, ad ₀ - hole diameter.

Известен инструмент для сверления глубоких отверстий, фирмы Botek (см., например, каталог Botek, тип 42, 64, 2009 г). Он состоит из корпуса головки с прямоугольной резьбой на правом конце для стыковки со стеблем, и каналами отвода СОЖ и стружки на левом конце, режущих элементов, жестко базируемых на специальные кассеты, расположенные на корпусе и фиксируемые прижимными винтами, направляющих элементов, расположенных на внешнем диаметре корпуса и фиксируемых прижимными винтами. Основным недостатком данного инструмента является неопределенность базирования, возникающая при стирании направляющих о поверхность просверленного отверстия, что приводит к повышению увода оси просверливаемого отверстия, наряду со снижением точности диаметральных размеров и качества обработанной поверхности. Кроме того, обработка данным инструментом требует значительных затрат мощности в особенности для обработки больших диаметров, что делает невозможной высокоскоростную обработку данным инструментом, что сказывается как на экономических показателях, так и на технических (таких как шероховатость поверхности).A well-known tool for drilling deep holes, the company Botek (see, for example, the Botek catalog, type 42, 64, 2009). It consists of a head housing with a rectangular thread on the right end for docking with the stem, and coolant channels and chips on the left end, cutting elements rigidly based on special cassettes located on the body and fixed by clamping screws, guide elements located on the outer diameter housing and fixed clamping screws. The main disadvantage of this tool is the uncertainty of basing that occurs when the guides are erased against the surface of the drilled hole, which leads to an increase in the drift of the axis of the drilled hole, along with a decrease in the accuracy of the diametrical dimensions and quality of the machined surface. In addition, processing with this tool requires significant power consumption, especially for processing large diameters, which makes it impossible to high-speed processing with this tool, which affects both economic indicators and technical ones (such as surface roughness).

Известен инструмент кольцевого сверления отверстий, в том числе глубоких, являющийся наиболее близким (см., например, каталог Botek, тип 48, 2009 г.). Инструмент состоит из корпуса со сквозным отверстием в центре, с прямоугольной резьбой на правом конце, для сопряжения сверлильной головки со стеблем, и каналами отвода СОЖ и стружки на левом конце, режущих элементов, жестко базируемых на корпусе и фиксируемых прижимными винтами, направляющих элементов, также жестко базируемых на корпусе и фиксируемых прижимными винтами. Данный инструмент, возможно, применять для высокоскоростной обработки отверстий, за счет значительного уменьшения ширины реза, невзирая на диаметр. Кроме того, в стружку не переводится высверливаемый центральный стержень, который может быть использован для изготовления другого рода деталей. Однако если в заготовке детали, которую необходимо обработать, по ее сечению имеется неравномерность механических свойств материала (см., например, Н.Ф. Уткин и др. Обработка глубоких отверстий, 1988, стр. 128-129), то на сверло, осуществляющее процесс сверления, воздействуют неравные силы. Например, усилие с одной стороны сверлильной головки, не равно усилию на нее с другой, что отрицательно сказывается на процессе резания, вследствие чего возникают вибрации и, в конце концов, смещение оси сверления, а в худшем случае и слом режущих кромок или заклинивание головки, что особенно явно проявляется при обработке высоколегированных сталей или титановых сплавов. Это связано, прежде всего, с тем, что на предлагаемых головках используются направляющие шпонки с жестким базированием, а в процессе сверления происходит их стирание о поверхность обрабатываемой заготовки, из-за чего нарушается базирование инструмента и значительно увеличивается амплитуда и частота вибраций, что и ведет к отрицательным последствиям, описанным выше.A well-known tool for ring drilling of holes, including deep ones, which is the closest (see, for example, Botek catalog, type 48, 2009). The tool consists of a body with a through hole in the center, with a rectangular thread on the right end, to interface the drill head with the stem, and coolant channels and chips on the left end, cutting elements rigidly based on the body and fixed with clamping screws, guide elements, rigidly based on the case and fixed by clamping screws. This tool can be used for high-speed machining of holes, due to a significant reduction in the width of the cut, regardless of the diameter. In addition, the drilled central core, which can be used to manufacture other kinds of parts, does not translate into shavings. However, if in the workpiece of the part that needs to be processed, there is an unevenness in the mechanical properties of the material over its cross-section (see, for example, NF Utkin et al. Processing of deep holes, 1988, p. 128-129), then a drill drilling process, unequal forces. For example, the force on one side of the drill head is not equal to the force on it on the other, which negatively affects the cutting process, resulting in vibrations and, ultimately, a displacement of the drilling axis, and in the worst case, breaking of the cutting edges or jamming of the head, which is especially evident when machining high alloy steels or titanium alloys. This is due, first of all, to the fact that the dowels with hard base are used on the proposed heads, and during drilling they are erased on the surface of the workpiece, which causes the tool to be disturbed and the amplitude and frequency of vibrations significantly increase, which leads to to the negative consequences described above.

Предлагаемая конструкция инструмента глубокого сверления способна существенно уменьшить неопределенность базирования в процессе обработки различных материалов, в том числе и высоколегированных сталей и титановых сплавов.The proposed design of a deep drilling tool can significantly reduce the uncertainty of basing in the processing of various materials, including high alloy steels and titanium alloys.

Указанная конструкция инструмента глубокого сверления решает проблему увода продольной оси отверстия за счет применения раздвижных направляющих элементов, раздвигаемых в радиальном направлении от центрального подвижного клина при его движении в направлении рабочего хода, с помощью втулочно-прорезной пружины и контактируемых с поверхностью кондукторной втулки, соосной с осью шпинделя станка, и по мере выхода инструмента в изделие, так же беззазорно по формируемой поверхности изделия и образующегося в результате сверления стержня, который будет способствовать центрированию резцовой планшайбы за счет внутреннего отвода стружки и СОЖ, создающего упругую среду для поддержки центрального стержня изделия. Кроме того, система базирования направляющих элементов от втулочно-прорезной пружины позволяет свести к минимуму отрицательное воздействие вибраций, путем их компенсирования за счет конструкции.The indicated design of a deep-drilling tool solves the problem of removing the longitudinal axis of the hole by using sliding guide elements that are spaced in the radial direction from the central movable wedge when it moves in the direction of the working stroke, using a sleeve-slotted spring and in contact with the surface of the bush sleeve, coaxial with the axis the spindle of the machine, and as the tool exits into the product, it is also gapless on the formed surface of the product and the rod formed as a result of drilling, This will facilitate centering of the cutting face due to internal chip removal and coolant, creating an elastic medium to support the central core of the product. In addition, the basing system of guide elements from the sleeve-slotted spring allows you to minimize the negative effects of vibrations by compensating them due to the design.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является существенное уменьшение неопределенности базирования на протяжении всего процесса обработки, и как результат получение высокоточного глубокого отверстия с высоким значением шероховатости поверхности в обрабатываемом изделии, полученного на высоких режимах обработки.The technical result provided by the given set of features is a significant reduction in baseline uncertainty throughout the entire processing process, and as a result, a high-precision deep hole with a high surface roughness in the workpiece obtained at high processing conditions is obtained.

Инструмент для сверления глубоких отв. Ф60 (фиг. 1) состоит из корпуса 1, резцовой планшайбы 2. В резцовой планшайбе 2 винтами 3 крепятся два режущих элемента, выполненных в форме резцовых блоков 4. Резцовые блоки 4 фиксируются шипами, входящими в пазы резцовой планшайбы 2. Внутри корпуса 1 расположен подвижный клин 5, втулочно-прорезная пружина 6 и компенсирующие шайбы 7. С помощью компенсирующих сменных шайб 7 производится регулирование усилия натяга на направляющих элементах 8, а также компенсация износа направляющих элементов 8 по диаметру в процессе эксплуатации. Винт 9 фиксирует радиальное положение клина 5. На фиг. 2 показаны направляющие элементы 8, охваченные разрезным кольцом 12. Соединение планшайбы 2 с корпусом 1 осуществляется винтами 10 и фиксирование штифтами 11.Tool for drilling deep holes. Ф60 (Fig. 1) consists of a housing 1, a cutting insert 2. In the cutting insert 2, screws 3 are fastened with two cutting elements made in the form of cutting blocks 4. The cutting blocks 4 are fixed with spikes included in the grooves of the cutting plate 2. Inside the housing 1 is located a movable wedge 5, a sleeve-slotted spring 6 and compensating washers 7. Using compensating interchangeable washers 7, the interference force on the guide elements 8 is regulated and the wear of the guide elements 8 is compensated for by diameter during operation. The screw 9 fixes the radial position of the wedge 5. In FIG. 2 shows the guiding elements 8, covered by a split ring 12. The connection of the faceplate 2 with the housing 1 is carried out by screws 10 and fixed by pins 11.

На правом конце корпуса 1 выполнены две цилиндрических шейки ф52h8 и ф48h8 (фиг. 3). Со стеблем инструмент соединяется двухзаходной прямоугольной резьбой (выноска В, фиг. 3).At the right end of the housing 1 two cylindrical necks f52h8 and f48h8 are made (Fig. 3). The tool is connected to the stem with a double-entry rectangular thread (callout B, Fig. 3).

При настройке инструмента сплошного или кольцевого сверления по направляющим элементам создается диаметральный размер, который больше диаметра обрабатываемого отверстия, тем самым создается натяг, величину которого нужно назначать исходя из материала обрабатываемого изделия.When setting up a tool for continuous or annular drilling along guide elements, a diametric dimension is created that is larger than the diameter of the hole being machined, thereby creating an interference fit, the value of which must be assigned based on the material of the workpiece.

Инструмент для сверления глубоких отверстий работает с наружным подводом СОЖ и внутренним отводом стружки. Широкие отводные каналы, выполненные в резцовой планшайбе 2, корпусе 1 и подвижном клине 5 способствуют надежному отводу стружки. Ширина реза в описываемом инструменте принята в 15 мм. Диаметр образуемого стержня 30 мм (для всего диапазона диаметров от 0 до 300 мм), зазор между стеблем и стержнем - 5 мм. Для смены резцовых блоков 4 необходимо снимать резцовую планшайбу 2 с корпуса головки 1. Возможно применение резцовых блоков 4 со сменными твердосплавными пластинами.The deep hole drilling tool works with an external coolant supply and an internal chip discharge. Wide bypass channels made in the cutting faceplate 2, the housing 1 and the movable wedge 5 contribute to reliable chip removal. The cut width in the described tool is adopted at 15 mm. The diameter of the stem formed is 30 mm (for the entire range of diameters from 0 to 300 mm), the gap between the stem and the stem is 5 mm. To change the cutting units 4, it is necessary to remove the cutting faceplate 2 from the head housing 1. It is possible to use cutting units 4 with replaceable carbide inserts.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является существенное уменьшение неопределенности базирования в процессе обработки на протяжении всего процесса, и как результат получение высокоточного глубокого отверстия с высоким значением параметра шероховатости поверхности в обрабатываемом изделии, полученного на высоких режимах обработки.The technical result provided by the given set of features is a significant reduction in baseline uncertainty during processing throughout the process, and as a result, a high-precision deep hole with a high value of the surface roughness parameter in the workpiece obtained at high processing conditions is obtained.

Claims (2)

1. Инструмент для сверления глубоких отверстий, содержащий корпус цилиндрической трубчатой формы, выполненный со сквозным центральным отверстием, с прямоугольной резьбой на одном конце для сопряжения инструмента со стеблем и каналами отвода СОЖ и стружки на противоположном конце, и режущие элементы, отличающийся тем, что он снабжен закрепленной на корпусе посредством штифтов резцовой планшайбой для базирования режущих элементов, выполненных в виде резцовых блоков, и расположенным внутри корпуса инструмента подвижным клином, на котором установлены направляющие колодки, равномерно размещенные по диаметру инструмента, при этом между подвижным клином и корпусом инструмента размещена втулочно-прорезная пружина.1. A tool for drilling deep holes, comprising a cylindrical tubular body made with a through central hole, with a rectangular thread at one end for mating the tool with a stem and coolant channels and chips at the opposite end, and cutting elements, characterized in that it equipped with an incisal plate fixed to the body by means of pins for basing the cutting elements made in the form of incisor blocks, and a movable wedge located inside the tool body, on which mounted guide blocks uniformly arranged on the tool diameter, wherein between the movable wedge and the tool body is placed Bush-slotted spring. 2. Инструмент по п. 1, отличающийся тем, что подвижный клин расположен с возможностью фиксации его углового положения посредством винта.2. The tool according to p. 1, characterized in that the movable wedge is located with the possibility of fixing its angular position by means of a screw.

Images