RU2101141C1 - Unilateral cutting drill and methods of its manufacture (variants) - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: drill has stem in the form of profiled shaped tube with internal channel for feeding the cutting fluid and external V-shaped channel for removal of chips. Drill has also drilling head. Its wall of V-shaped channel adjacent to cutting plate has longitudinal projection spaced from cutting plate and conjugated with its front surface of other circumference. Projection height is 1.0-1.5 mm higher than radius of the above-indicated circumference. Projection is obtained by coupling the rod to adjacent walls of external V-shaped channel of drilling head. In normal section, rod is of quadrangle shape with subsequent machining. Projection may also be obtained by fusing of layer of wear-resistant material with subsequent machining. EFFECT: more effective construction. 10 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к режущему инструменту, в частности к сверлам одностороннего резания для выполнения глубоких отверстий в металле, и конкретно направлено на повышение эксплуатационных качеств таких сверл. The invention relates to a cutting tool, in particular to single-sided drills for making deep holes in the metal, and is specifically aimed at improving the performance of such drills.

Сверла одностороннего резания в технике известны. В частности, известно сверло, включающее стебель в виде профилированной фасонной трубки, стенка которой образована двумя плоскими частями, расположенными под углом друг к другу в плоскости поперечного сечения по длине стебля, и цилиндрической частью между внешними боковыми кромками указанных плоских частей, канал в стебле для подвода СОЖ, ограниченный внутренними поверхностями названных частей стенки стебля, режущую пластину, соединенную с одной из плоских частей стенки стебля у его рабочего конца, и по крайней мере одну направляющую пластину, выполненную на цилиндрической части стенки стебля в зоне расположения режущей пластины. При этом конец стебля со стороны плоской части его стенки может быть деформирован (обжат) под установку режущей пластины, а со стороны неплоской (цилиндрической) части стенки конец стебля может иметь разную степень деформации под установку направляющей пластины. Для повышения надежности (жесткости) закрепления режущей пластины сверло может быть снабжено установленной в полости канала стебля на его рабочем конце усеченной сегментной вставкой, жестко соединенной с плоской и примыкающей к ней цилиндрической частями стебля в зоне их контакта, а режущая и наиболее нагружаемая направляющая пластины при этом жестко соединены с упомянутой вставкой и с прилегающими к пластинам частями стенки стебля по поверхностям их контакта. Single-sided drills are known in the art. In particular, a drill is known that includes a stem in the form of a profiled shaped tube, the wall of which is formed by two flat parts located at an angle to each other in the plane of the cross section along the length of the stem, and a cylindrical part between the outer side edges of these flat parts, a channel in the stem for coolant supply, limited by the inner surfaces of the named parts of the stem wall, a cutting plate connected to one of the flat parts of the stem wall at its working end, and at least one guide p astynom formed on the cylindrical part of the stem wall into the insert location area. In this case, the end of the stem from the side of the flat part of its wall can be deformed (crimped) under the installation of the cutting insert, and from the side of the non-planar (cylindrical) part of the wall, the end of the stem can have a different degree of deformation under the installation of the guide plate. To increase the reliability (rigidity) of fixing the cutting insert, the drill can be equipped with a truncated segment insert installed in the cavity of the stem channel at its working end, rigidly connected to the flat and adjacent cylindrical parts of the stem in the area of their contact, and the cutting and most loaded guide plate at this is rigidly connected to the aforementioned insert and to the parts of the stem wall adjacent to the plates along their contact surfaces.

Способ изготовления сверла в обоих указанных вариантах конструктивного выполнения их сверлильной головкой предполагает формирование стебля сверла с образованием внутреннего канала для подвода СОЖ и открытого внешнего V-образного канала (желоба) для отвода пульпы (СОЖ и стружки) из зоны резания, соответствующую предварительную обработку рабочего конца стебля под установку режущей и направляющих пластин, установку и закрепление последних и последующую доводку указанных элементов до готовых размеров сверлильной головки в собранном сверле. A method of manufacturing a drill in both of these embodiments with a drill head involves forming a drill stem with the formation of an internal channel for supplying coolant and an open external V-shaped channel (groove) for removing pulp (coolant and chips) from the cutting zone, corresponding preliminary processing of the working end stem for the installation of cutting and guide plates, installation and fixing of the latter and subsequent refinement of these elements to the finished dimensions of the drill head in the assembled light rle.

Одним из недостатков такой конструкции является то, что образующаяся при сверлении стружка имеет форму гофрированной ленты большой длины, что приводит к ее частому "пакетированию", особенно это наблюдается на стенках с вертикальной схемой глубокого сверления, имеющих стружкоприемники малой протяженности из-за больших гидравлических потерь. После "пакетирования" стружки на поверхности отверстий остаются задиры, кольцевые канавки и т.п. что при запрессовке в такие отверстия труб затрудняет достижение достаточной плотности закрепления труб, снижает прочность перемычек между смежными отверстиями, надежность готовых изделий, особенно оборудования для АЭС, в эксплуатации. One of the drawbacks of this design is that the chips generated during drilling have the shape of a long corrugated tape, which leads to its frequent “bundling”, this is especially true on walls with a vertical deep-drilling pattern having short-range chip receivers due to large hydraulic losses . After "packing" the chips on the surface of the holes there are scoring, annular grooves, etc. which, when pressing pipes into such openings, makes it difficult to achieve a sufficient pipe fastening density, reduces the strength of the jumpers between adjacent openings, and the reliability of finished products, especially equipment for nuclear power plants, in operation.

Известны сверла одностороннего резания для сверления глубоких отверстий, содержащие аналогичный описанным выше профилированный фасонный трубчатый стебель и закрепленную на его рабочем конце сверлильную головку из монолитного износостойкого сплава или металлокерамики с внутренним отверстием (каналом) для подвода СОЖ в зону резания и внешним V-образным открытым желобом для отвода пульпы. Чистовая обработка сверлильной головки в этом варианте конструкции осуществляется после соединения ее со стеблем сверла и предусматривает доводку до чистовых размеров и формы режущей и направляющих пластины (выступов). Known single-sided drills for drilling deep holes, containing a similar shaped profiled tubular stem similar to the one described above and a drilling head fixed from its working end from a monolithic wear-resistant alloy or cermet with an internal hole (channel) for supplying coolant to the cutting zone and an external V-shaped open groove to drain the pulp. Finishing of the drill head in this embodiment is carried out after connecting it to the drill stem and involves adjusting to the final dimensions and shape of the cutting and guide plates (protrusions).

Однако некоторые эксплуатационные преимущества таких сверл с монолитной сверлильной головкой не исключают указанного выше недостатка сверл со сверлильной головкой, собранной на конце стебля из отдельных элементов. However, some operational advantages of such drills with a monolithic drill head do not exclude the aforementioned drawback of drills with a drill head assembled at the stem end from separate elements.

Наиболее близким к заявляемому по техническому существу (прототипом) является сверло для обработки глубоких отверстий, содержащее профилированный фасонный трубчатый стебель с внутренним и V-образным внешним каналами и сверлильной головкой на его рабочем конце, в которой по всей длине режущей пластины выполнен продольный выступ полусферической формы, занимающей половину передней поверхности режущей пластины со стороны оси сверла. Пересечение поверхности выступа с задней поверхностью режущей кромки образует криволинейную режущую кромку, которая на плоском участке передней поверхности переходит в прямолинейную. Такая конфигурация режущей кромки должна способствовать уменьшению деформации стружки вблизи оси сверла, снижению усилия резания и облегчению удаления стружки. Closest to the claimed technical substance (prototype) is a drill for processing deep holes, containing a profiled shaped tubular stem with internal and V-shaped external channels and a drill head at its working end, in which a longitudinal hemispherical protrusion is made along the entire length of the cutting insert occupying half of the front surface of the insert on the axis of the drill. The intersection of the surface of the protrusion with the rear surface of the cutting edge forms a curved cutting edge, which on a flat section of the front surface becomes straight. This configuration of the cutting edge should contribute to reducing chip deformation near the axis of the drill, reducing cutting forces and facilitating chip removal.

Способ изготовления сверла одностороннего резания такой конструкции от способа изготовления аналогичных сверл без указанного выступа отличается введением операции выполнения выступа требуемой формы и размеров при изготовлении сверлильной головки из монолитного сплава или при изготовлении режущей пластины, закрепляемой на конце стебля сверла после его подготовки для установки и закрепления режущей и направляющих пластин. Однако сведений о практическом применении таких сверл и достижении указанного авторами эффекта выявить не удалось, хотя утверждения авторов, с нашей точки зрения не бесспорны. A method of manufacturing a single-sided drill of this design from a method of manufacturing similar drills without the specified protrusion is distinguished by the introduction of the operation of the protrusion of the desired shape and size when manufacturing a drill head from a monolithic alloy or in the manufacture of a cutting plate fixed to the end of the drill stem after preparation for installation and fixing of the cutting and guide plates. However, information on the practical application of such drills and the achievement of the effect indicated by the authors could not be identified, although the authors' claims, from our point of view, are not indisputable.

Тем не менее задача улучшения условий отвода стружки из зоны резания и уменьшения ее влияния на состояние поверхности выполняемых отверстий все еще остается актуальной, особенно для станков с вертикальным расположением сверла. Nevertheless, the task of improving the conditions of removal of chips from the cutting zone and reducing its effect on the surface condition of the holes is still relevant, especially for machines with a vertical drill.

Целью изобретения является решение указанной актуальной задачи - улучшение отвода стружки из зоны резания и уменьшение ее влияния на состояние поверхности выполняемых отверстий. The aim of the invention is to solve this urgent problem - improving the removal of chips from the cutting zone and reducing its effect on the surface condition of the holes.

Поставленная цель достигается тем, что в сверле одностороннего резания, включающем стебель в виде профилированной фасонной трубки с внутренним каналом для подачи СОЖ и внешним V-образным каналом (желобом) для отвода стружки (пульпы), сверлильную головку на рабочем конце стебля сверла с внутренним каналом для подвода СОЖ в зону резания и с V-образным внешним каналом, совмещенным с одноименным каналом стебля сверла, одна из стенок которого снабжена продольным выступом в зоне расположения режущей пластины, в соответствии с данным изобретением упомянутый выступ выполнен на смежной с режущей пластиной стенке V-образного канала и на некотором удалении от пластины, при этом плоскость режущей пластины и обращенная к ней поверхность упомянутого выступа сопряжены между собой плавной криволинейной поверхностью. В частности, поверхность сопряжения плоскости режущей пластины с упомянутым выступом на смежной стенке внешнего V-образного канала в ее нормальном сечении может иметь форму части дуги окружности, радиус которой не должен превышать 0,2 диаметра сверла, а высота выступа на 1,0-1,5 мм может превышать радиус окружности в нормальном сечении поверхности сопряжения выступа и режущей пластины. При этом сверлильная головка может быть образована закрепленными на рабочем конце стебля режущей и направляющими пластинами или выполнена из монолитного износостойкого сплава или металлокерамики и содержать указанные элементы. This goal is achieved by the fact that in a single-sided drill, including a stem in the form of a profiled shaped tube with an internal channel for supplying coolant and an external V-shaped channel (groove) for removal of chips (pulp), a drill head at the working end of the drill stem with an internal channel for supplying coolant to the cutting zone and with a V-shaped external channel, combined with the same channel of the drill stem, one of the walls of which is provided with a longitudinal protrusion in the area of the cutting insert, in accordance with this invention The said protrusion is made on the wall of the V-shaped channel adjacent to the cutting plate and at some distance from the plate, while the plane of the cutting plate and the surface of the said protrusion facing it are interconnected by a smooth curved surface. In particular, the mating surface of the plane of the cutting insert with the said protrusion on the adjacent wall of the external V-shaped channel in its normal section may take the form of a part of a circular arc, the radius of which should not exceed 0.2 drill diameter, and the protrusion height by 1.0-1 , 5 mm may exceed the radius of the circle in the normal section of the interface surface of the protrusion and the cutting insert. In this case, the drill head can be formed by cutting and guide plates fixed to the working end of the stem or made of a monolithic wear-resistant alloy or cermet and contain these elements.

Заявляемое сверло одностороннего резания может быть выполнено несколькими новыми способами его изготовления, которые тоже являются предметом изобретения. The inventive drill single-sided cutting can be performed by several new methods for its manufacture, which are also the subject of the invention.

Сущность одного из вариантов способа изготовления заявляемого сверла одностороннего резания, при котором формируют стебель сверла с образованием внутреннего и V-образного внешнего каналов, закрепляют на конце стебля сверлильную головку или образующие ее элементы, на стенке V-образного внешнего канала в зоне режущей выполняют выступ заданной формы и размеров и соответствующей механической обработкой доводят собранную со стеблей сверлильную головку до чистовых размеров, заключается в том, что в соответствии с изобретением для выполнения указанного выступа к стенкам V-образного внешнего канала сверлильной головки крепят, например, пайкой, смежными гранями стержень, имеющий в нормальном сечении форму четырехугольника, преимущественно параллелограмма, с углом между упомянутыми смежными (опорными) гранями, равным углу между стенками V-образного канала, при длине стержня не меньше длины режущей пластины, поcле чего соответствующей механической обработкой стержня на смежной с режущей пластиной стенке V-образного внешнего канала и на заданном удалении от пластины выполняют выступ требуемой формы и размеров. The essence of one of the variants of the manufacturing method of the inventive one-sided drill, in which the drill stem is formed with the formation of an internal and V-shaped external channels, the drill head or its constituent elements are fixed at the stem end, a protrusion of a predetermined set is made on the wall of the V-shaped external channel in the cutting zone shape and size and appropriate machining bring the drill head assembled from the stems to the final dimensions, is that in accordance with the invention for made I said protrusion to the walls of the V-shaped external channel of the drill head is fastened, for example, by soldering, with adjacent faces, a rod having a normal cross section in the shape of a quadrangle, mainly a parallelogram, with an angle between said adjacent (supporting) faces equal to the angle between the walls of the V-shaped channel , when the length of the rod is not less than the length of the insert, after which the corresponding machining of the rod on the wall adjacent to the cutting plate of the V-shaped external channel and at a predetermined distance from the insert protrusion of the required shape and size.

Особенность второго варианта осуществления способа изготовления заявляемого сверла одностороннего резания заключается в том, что перед доводкой собранной со стеблем сверлильной головки до чистовых размеров на смежную с режущей пластиной стенку V-образного канала сверлильной головки и частично на режущую пластину наплавляют слой износостойкого материала необходимой толщины и ширины, по крайней мере на длину режущей пластины, после чего соответствующей механической обработкой наплавленного слоя на смежной с режущей пластиной стенке V-образного канала и на заданном удалении от пластины выполняют выступ требуемой формы и размеров. A feature of the second embodiment of the method for manufacturing the inventive one-sided drill is that before the finishing of the drill head assembled with the stem to the final dimensions, a layer of wear-resistant material of the required thickness and width is welded to the wall of the V-shaped channel of the drill head and partially to the cutting insert at least by the length of the insert, and then by machining the deposited layer on a wall adjacent to the insert The V-shaped channel and at a given distance from the plate perform a protrusion of the desired shape and size.

Необходимость защиты указанных выше двух вариантов способа изготовления сверла одностороннего резания связана с тем, что каждый из них предназначен для изготовления заявляемого сверла одностороннего резания с указанными ранее конструктивными особенностями, не нарушая при этом единства изобретения, а потому является правомерной. При этом конструктивные особенности сверлильной головки для реализации каждого из заявляемых способов изготовления сверла значения не имеют: сверлильная головка может быть собрана на рабочем конце стебля сверла после его соответствующей подготовки установкой и закреплением на рабочем конце стебля 1 сверла режущей и направляющей пластин или изготовлена из монолитного износостойкого материала с указанными элементами и каналом для подвода СОЖ в зону резания и закреплена на рабочем конце стебля сверла. Иными словами оба заявляемых варианта способа изготовления сверла одностороннего резания направлены на решение одной и той же задачи в общем виде изготовление сверла с внутренним подводом СОЖ и внешним отводом стружки (пульпы) из зоны резания, хотя и отличаются принципом ее решения. The need to protect the above two options for a method of manufacturing a single-sided drill is due to the fact that each of them is intended for the manufacture of the inventive single-sided drill with the previously mentioned design features, without violating the unity of the invention, and therefore is legitimate. At the same time, the design features of the drill head for the implementation of each of the claimed methods for making a drill do not matter: the drill head can be assembled at the working end of the drill stem after it is properly prepared by mounting and fixing the cutting and guide plates on the working end of the drill stem 1 or made of monolithic wear-resistant material with these elements and a channel for supplying coolant to the cutting zone and is fixed to the working end of the drill stem. In other words, both of the claimed variants of the method of manufacturing a single-sided drill are aimed at solving the same problem in general form of manufacturing a drill with an internal coolant supply and an external chip discharge (pulp) from the cutting zone, although they differ in the principle of its solution.

В частном случае изготовления сверла одностороннего резания с заявленными конструктивными особенностями при выполнении сверлильной головки из монолитного износостойкого материала может быть использован еще один вариант способа его изготовления, сущность которого заключается в том, что выступ требуемой формы и размеров на смежной с режущей пластиной стенке V-образного внешнего канала (желоба) сверлильной головки выполняют в процессе изготовления последней, а после закрепления сверлильной головки на рабочем конце стебля осуществляют доводку образующих ее элементов до чистовых размеров. Включение этого варианта способа изготовления сверла одностороннего резания заявленной конструкции в качестве объекта правовой защиты одним общим охранным документом не нарушает единство изобретения и является правомерным, поскольку является частным случаем реализации основного изобретения и направлено на решение той же задачи, что и два предыдущих варианта способа изготовления сверла. In the particular case of the manufacture of a single-sided drill with the claimed design features, when making the drill head from a monolithic wear-resistant material, another version of the manufacturing method can be used, the essence of which is that the protrusion of the desired shape and size on the V-shaped wall adjacent to the cutting plate the external channel (trough) of the drill head is performed in the process of manufacturing the latter, and after fixing the drill head on the working end of the stem refinement of its constituent elements to final dimensions. The inclusion of this variant of the method of manufacturing a drill of unilateral cutting of the claimed design as an object of legal protection by one common protective document does not violate the unity of the invention and is justified, since it is a special case of the main invention and is aimed at solving the same problem as the two previous variants of the method of manufacturing the drill .

Изготовление сверла одностороннего резания с выполнением выступа заявляемой формы и размеров на смежной с режущей пластиной стенке V-образного внешнего канала (желоба) обеспечивает формирование снимаемой при сверлении стружки в спираль, что упрощает и улучшает условия отвода стружки из зоны резания по внешнему V-образному каналу (желобу) стебля сверла. Диаметр спирали определяется размерами элементов выступа и в значительной мере влияет на ломкость стружки, которая увеличивается с уменьшением диаметра за счет повышения внутренних напряжений в материале стружки. Придание стружке формы спирали ограничивает возможность попадания обломков спиральной стружки в зазор между стеблем сверла и выполняемым в изделии отверстием, ее заклинивания в том зазоре и воздействия на стенки отверстия, усиливает воздействие потока отводимой СОЖ на обломки стружки и улучшает условия ее отвода по V-образному каналу в приемник пульпы и последующее удаление, что особенно важно для установок с вертикальным расположением сверла. The manufacture of a single-sided drill with a protrusion of the claimed shape and size on the wall of the V-shaped external channel (trough) adjacent to the cutting plate provides the formation of chips removed during drilling into a spiral, which simplifies and improves the conditions for removing chips from the cutting zone along the external V-shaped channel (gutter) drill stem. The diameter of the spiral is determined by the dimensions of the elements of the protrusion and significantly affects the fragility of the chips, which increases with decreasing diameter due to an increase in internal stresses in the chip material. Giving the chip the shape of a spiral limits the possibility of fragments of spiral chips falling into the gap between the drill stem and the hole made in the product, jamming it in that gap and affecting the walls of the hole, enhances the effect of the coolant flow on chip chips and improves the conditions for its removal through the V-shaped channel into the pulp receiver and subsequent removal, which is especially important for installations with a vertical drill.

Способ изготовления заявляемого сверла существенного влияния на эффективность его эксплуатации практически не оказывает, а заявляемые варианты способов его изготовления являются наиболее рациональными с точки зрения экономической и технологической с учетом конструкции сверлильной головки. The manufacturing method of the inventive drill practically does not significantly affect the efficiency of its operation, and the claimed variants of the methods of its manufacture are the most rational from the point of view of economic and technological, taking into account the design of the drill head.

Таким образом, заявляемый объект обеспечивает достижение поставленной цели при его использовании. Thus, the claimed object ensures the achievement of the goal when using it.

Наличие указанных отличительных признаков заявляемого объекта по сравнению с прототипом обеспечивает соответствие предложения по заявке критерию изобретения "Новизна". Отсутствие сведений об известности использования отличительных признаков предложения по заявке в этой же или в смежных областях техники с получением аналогичного эффекта позволяет признать заявляемый объект соответствующим критерию изобретения "Изобретательский уровень". Отсутствие препятствий технического, технологического или иного порядка для промышленной реализации предложения по заявке и сам факт реализации одного из заявляемых вариантов у заявителя делают заявляемое решение соответствующим критерию изобретения "Промышленная применимость". The presence of these distinctive features of the claimed object in comparison with the prototype ensures that the proposal according to the application meets the criteria of the invention of "Novelty." The lack of information about the popularity of the use of distinguishing features of the proposal on the application in the same or related fields of technology with a similar effect allows us to recognize the claimed object meets the criteria of the invention "Inventive step". The absence of obstacles of a technical, technological or other order for the industrial implementation of the proposal on the application and the very fact of the implementation of one of the claimed options for the applicant make the claimed solution meet the criteria of the invention "Industrial Applicability".

На фиг.1 изображен фрагмент общего вида рабочей части сверла в одном из возможных вариантов конструкции сверлильной головки, показывающий новую форму и расположение выступа; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1; на фиг.3-5 разрез Б-Б на фиг.1, поясняющий конструкцию выступа и его элементы в разных вариантах конструктивного выполнения сверлильной головки; на фиг.6 разрез Б-Б на фиг.1 до формирования выступа с закрепленным стержнем, имеющим форму параллелограмма в нормальном сечении, поясняющий первый из заявляемых вариантов способа изготовления сверла. Figure 1 shows a fragment of a General view of the working part of the drill in one of the possible designs of the drill head, showing the new shape and location of the protrusion; figure 2 section aa in figure 1; Fig.3-5 section BB in Fig.1, explaining the design of the protrusion and its elements in different versions of the structural design of the drilling head; in Fig.6 section BB in Fig.1 before the formation of the protrusion with a fixed rod having the shape of a parallelogram in a normal section, explaining the first of the claimed variants of the method of manufacturing a drill.

Сверло содержит (фиг. 1 и 2) стебель 1 в виде профилированной фасонной трубки, стенка которой образована плоскими частями 1"а" и 1"б", расположенными под углом друг к другу в нормальном сечении стебля 1 и образующими внешний канал (желоб) V-образной формы для отвода стружки (пульпы) из зоны резания, и цилиндрической частью 1"в" между наружными боковыми кромками указанных плоских частей. Внутренняя полость стебля 1, ограниченная поверхностями указанных частей стенки стебля 1, образует канал 2 для подвода СОЖ в зону резания. Рабочий конец стебля 1 заканчивается сверлильной головкой, содержащей (фиг.3 5) режущую пластину 3 и направляющие пластины 4 и 5. В показанном на фиг. 3 варианте конструкции сверлильной головки рабочий конец стебля 1 предварительно деформирован (обжат) под установку указанных пластин, а их крепление выполнено одним из известных способов пайкой, приваркой и т.п. В варианте конструкции сверлильной головки по фиг.4 для увеличения жесткости крепления элементов головки в канале 2 стебля 1 установлена усеченная сегментная вставка 6, жестко соединенная с частью 1"б" стенки стебля и примыкающей к ней частью 1"в", участки частей стенки стебля 1 под установку режущей 3 и направляющих пластин 4 и 5 удалены механической обработкой стебля 1, причем под установку режущей пластины 3 и направляющей пластины 4 на всю толщину стенки, и эти пластины прикреплены непосредственно к сегментной вставке 6 и к частям стенки стебля 1 по поверхностям их контакта. В варианте конструкции сверлильной головки по фиг.5, выполненной из монолитного сплава (или металлокерамики), режущей пластиной служит одна из плоских стенок, образующих внешний V-образный канал для отвода стружки (пульпы), совмещенный с V-образным каналом стебля 1, а направляющие пластины 4 и 5 выполнены в виде выступов. При этом для подвода СОЖ в зону резания в монолитной сверлильной головке выполнен канал 7 (сквозной, вдоль оси головки, или с пережимом). The drill contains (Fig. 1 and 2) the stem 1 in the form of a profiled shaped tube, the wall of which is formed by flat parts 1 "a" and 1 "b", located at an angle to each other in the normal section of the stem 1 and forming an external channel (gutter) V-shaped for the removal of chips (pulp) from the cutting zone, and the cylindrical part 1 "in" between the outer side edges of these flat parts. The internal cavity of the stem 1, limited by the surfaces of the indicated parts of the wall of the stem 1, forms a channel 2 for supplying coolant to the cutting zone. The working end of the stem 1 ends with a drill head containing (Fig. 3 5) a cutting insert 3 and guide plates 4 and 5. In the embodiment shown in FIG. 3 design of the drilling head, the working end of the stem 1 is pre-deformed (crimped) for installation of these plates, and their fastening is made by one of the known methods of soldering, welding, etc. In the embodiment of the design of the drilling head of Fig. 4, in order to increase the rigidity of the fastening of the head elements in the channel 2 of the stem 1, a truncated segment insert 6 is mounted rigidly connected to the stem wall part 1 "b" and the adjacent part 1 "c", parts of the stem wall parts 1 for the installation of the cutting 3 and guide plates 4 and 5 are removed by machining the stem 1, and for the installation of the cutting plate 3 and the guide plate 4 over the entire wall thickness, and these plates are attached directly to the segment insert 6 and to parts of the stem wall I am 1 on the surfaces of their contact. In the embodiment of the design of the drilling head of FIG. 5, made of a monolithic alloy (or cermet), the cutting insert is one of the flat walls forming an external V-shaped channel for removal of chips (pulp), combined with the V-shaped channel of the stem 1, and guide plates 4 and 5 are made in the form of protrusions. At the same time, for supplying coolant to the cutting zone in the monolithic drilling head, channel 7 is made (through, along the axis of the head, or with pinch).

Особенностью заявляемой конструкции сверла одностороннего резания является выступ 8, выполненный на смежной с режущей пластиной 3 стенке внешнего V-образного канала (желоба) вдоль режущей пластины 3 и на некотором удалении от нее, при этом плоскость режущей пластины 3 и обращенная к ней поверхность выступа 8 сопряжены между собой плавной криволинейной поверхностью 9, которая в нормальном сечении имеет форму части дуги окружности. Чтобы выступ 8 вписывался в сечение выполняемого в изделии отверстия и не касался его стенок, радиус R окружности в нормальном сечении поверхности 9 сопряжения указанных элементов не должен превышать 0,2 номинального диаметра сверла, а высота H выступа 8 может быть на 1,0 1,5 мм больше радиуса R для исключения истирания снимаемой при сверлении стружкой стенки стебля 1 и его ослабления. Однако для монолитной сверлильной головки последнее требование не обязательно образующие V-образный канал (желоб) поверхности выполнены в монолитной головке и некоторое их истирание стружкой не вызовет ослабление стебля 1. A feature of the claimed design of the single-sided drill is a protrusion 8, made on the wall adjacent to the cutting plate 3 of the outer V-shaped channel (trough) along the cutting plate 3 and at some distance from it, while the plane of the cutting plate 3 and the surface of the protrusion 8 facing it are interconnected by a smooth curved surface 9, which in normal section has the shape of a part of a circular arc. So that the protrusion 8 fits into the section of the hole made in the product and does not touch its walls, the radius R of the circle in the normal section of the interface surface 9 of these elements should not exceed 0.2 of the nominal diameter of the drill, and the height H of the protrusion 8 can be 1.0 1, 5 mm more than the radius R to prevent abrasion of the stem wall 1 removed when drilling with chips and its weakening. However, for a monolithic drill head, the last requirement is not necessarily forming a V-shaped channel (groove) of the surface made in the monolithic head and some abrasion by the chips will not cause weakening of the stem 1.

Как было отмечено ранее, сверло одностороннего резания в соответствии с изобретением может быть изготовлено несколькими способами. As noted earlier, a single-sided drill in accordance with the invention can be manufactured in several ways.

Стебель 1 сверла формируют из трубчатой заготовки по известной технологии с образованием внутреннего и внешнего V-образного каналов. При изготовлении сверлильной головки закреплением режущей 3 и направляющих пластин 4 и 5 на рабочем конце стебля 1 выполняют соответствующую обработку рабочего конца стебля 1 под их установку: обжатие стенки на конце стебля 1, как показано на фиг.3, или закрепление в канале 2 стебля 1 усеченной сегментной вставки 6 с удалением механической обработки соответствующих участков стенки стебля 1 под установку указанных пластин, как показано на фиг.4. При изготовлении сверлильной головки из монолитного сплава (фиг.5) на рабочем конце стебля 1 выполняют замок для установки и закрепления головки (не показан). После установки и закрепления на рабочем конце стебля 1 режущей 3 и направляющей пластин 4 и 5 или сверлильной головки из монолитного сплава на смежной с режущей пластиной 3 стенке V-образного внешнего канала выполняют выступ 8, составляющий основную особенность заявляемого сверла. Для этого в соответствии с первым способом изготовления сверла одностороннего резания по данному изобретению к стенкам V-образного внешнего канала (желоба) крепят, например пайкой, смежными гранями стержень 10 (фиг.6), имеющий в нормальном сечении форму четырехугольника, преимущественно параллелограмма, с углом между упомянутыми смежными (опорными) гранями, равным углу между стенками V-образного внешнего канала. При этом длина стержня 10 должна быть не меньше длины режущей пластины 3 или несколько больше. Затем соответствующей механической обработкой стержня 10 на смежной с режущей пластиной 3 стенке V-образного канала и на заданном удалении от пластины 3 выполняют выступ 8, показанный на фиг. 3 5, с обеспечением сопряжения плоскости пластины 3 и обращенной к ней поверхности выступа 8 плавной криволинейной поверхностью 9. Абсолютные значения величины R и H при выполнении выступа 8 определяются с учетом номинального диаметра сверла, свойств обрабатываемого материала и некоторых параметров технологического процесса в пределах рекомендованных выше значений. После выполнения указанного выступа 8 осуществляют доводку основных элементов сверлильной головки, собранной со стеблем 1 сверла, до чистовых размеров. Целесообразно стержень 10 изготовить из износостойкого материала. The drill stem 1 is formed from a tubular billet according to known technology with the formation of internal and external V-shaped channels. In the manufacture of the drill head by fixing the cutting 3 and the guide plates 4 and 5 on the working end of the stem 1, the corresponding processing of the working end of the stem 1 is performed for their installation: compression of the wall at the end of the stem 1, as shown in Fig. 3, or fixing in the channel 2 of the stem 1 truncated segment insert 6 with the removal of machining of the corresponding sections of the wall of the stem 1 under the installation of these plates, as shown in Fig.4. In the manufacture of a drilling head from a monolithic alloy (Fig. 5), a lock is mounted on the working end of the stem 1 for installing and securing the head (not shown). After installation and fastening on the working end of the stem 1 of the cutting 3 and the guide plates 4 and 5 or of a monolithic alloy drill head on the wall of the V-shaped external channel adjacent to the cutting plate 3, a protrusion 8 is made up, which is the main feature of the inventive drill. To this end, in accordance with the first method for manufacturing a single-sided drill according to this invention, a rod 10 (FIG. 6), having a normal cross section in the shape of a quadrangle, mainly parallelogram, is fastened to the walls of the V-shaped external channel (trough), for example the angle between the said adjacent (support) faces, equal to the angle between the walls of the V-shaped external channel. The length of the rod 10 should be not less than the length of the cutting insert 3 or slightly larger. Then, by corresponding machining of the rod 10 on the wall of the V-channel adjacent to the cutting plate 3 and at a predetermined distance from the plate 3, a protrusion 8 is shown, shown in FIG. 3 5, ensuring the interface of the plane of the plate 3 and the surface of the protrusion 8 facing it with a smooth curved surface 9. The absolute values of R and H when performing the protrusion 8 are determined taking into account the nominal diameter of the drill, the properties of the processed material and some process parameters within the limits recommended above values. After performing the specified protrusion 8 carry out the refinement of the main elements of the drill head, assembled with the stem 1 of the drill, to the final dimensions. It is advisable that the rod 10 be made of wear-resistant material.

Особенность второго способа изготовления сверла одностороннего резания по изобретению состоит в том, что после аналогичной установки и закрепления на рабочем конце стебля 1 режущей 3 и направляющих пластин 4 и 5 или монолитной сверлильной головки, на смежную с режущей пластиной 3 стенку V-образного канала и частично на режущую пластину 3 наплавляют слой износостойкого материала необходимой толщины и ширины, по крайней мере на длину режущей пластины 3. A feature of the second method of manufacturing a single-sided drill according to the invention is that after a similar installation and fastening on the working end of the stem 1 of the cutting 3 and the guide plates 4 and 5 or of a monolithic drill head, on the wall of the V-shaped channel adjacent to the cutting plate 3 and partially a layer of wear-resistant material of the required thickness and width is deposited onto the insert 3, at least by the length of the insert 3.

Сечение наплавленного слоя износостойкого материала может соответствовать сечению стержня 10 по фиг.6, но для уменьшения затрат, связанных с наплавкой и обработкой наплавленного металла, наплавка слоя износостойкого материала может быть выполнена переменной толщины, с учетом формы выступа 8 в нормальном сечении и припуска на механическую обработку. The cross section of the deposited layer of wear-resistant material can correspond to the cross-section of the rod 10 of FIG. 6, but to reduce the costs associated with surfacing and processing of the deposited metal, the surfacing of the layer of wear-resistant material can be made of variable thickness, taking into account the shape of the protrusion 8 in normal section and allowance for mechanical processing.

После наплавки слоя износостойкого материала на смежной с режущей пластиной 3 стенке V-образного канала соответствующей механической обработкой наплавленного слоя по аналогии с обработкой стержня 10 при осуществлении предыдущего способа выполняют выступ 8, показанный на фиг.3 5, с последующей доводкой основных элементов сверлильной головки, собранной со стеблям 1 сверла, до чистовых размеров. After deposition of a layer of wear-resistant material on the wall of the V-channel adjacent to the cutting plate 3, the corresponding machining of the deposited layer by analogy with the processing of the rod 10 during the previous method performs the protrusion 8, shown in Fig.3 5, followed by finishing the main elements of the drilling head, collected from the stems of 1 drill, to the final size.

Третий способ изготовления сверла одностороннего резания по изобретению касается частного случая выполнения сверлильной головки монолитной из износостойкого материала. Особенность его заключается в том, что выступ 8 выполняет на смежной с режущей пластиной 3 стенке V-образного внешнего канала в процессе изготовления сверлильной головки. Затем сверлильную головку закрепляют на рабочем конце сформированного фасонного стебля 1 после предварительной его подготовки-выполнения замка на рабочем конце и осуществляют доводку элементов сверлильной головки до чистовых размеров в собранном со стеблем 1 виде. A third method of manufacturing a one-sided drill according to the invention relates to a particular case of making the drill head monolithic of wear-resistant material. Its peculiarity lies in the fact that the protrusion 8 performs on the wall of the V-shaped external channel adjacent to the cutting plate 3 in the manufacturing process of the drilling head. Then the drill head is fixed on the working end of the formed shaped stem 1 after preliminary preparation of the lock on the working end and the elements of the drill head are finished to the final dimensions in assembled form with the stem 1.

Работа сверла одностороннего резания по изобретению практически не отличается от работы аналогичных сверл с внутренним подводом СОЖ и отводом пульпы (СОЖ и стружки) из зоны резания по V-образному внешнему каналу (желобу). Основная особенность заявляемого сверла форма и расположение выступа 8 определяет особенность образования стружки. При выполнении отверстия в обрабатываемом изделии стружка, снимаемая режущей кромкой пластины 3, смещается перпендикулярно режущей кромке по передней поверхности пластины 3 к выступу 8 и поступает под углом в канавку перед выступом 8, образованную поверхностью 9 сопряжения плоскости режущей пластины 3 и обращенной к ней поверхности выступа 8. В этой канавке и происходит формирование спирали из ленты срезаемого слоя металла, которая продвигается по канавке в пределах выступа 8 и далее попадает в V-образный канал стебля 1 сверла. Радиус R окружности в нормальном сечении поверхности 9 сопряжения плоскости режущей пластины 3 и обращенной к ней поверхности выступа 8 не только определяет размер (диаметр) образующейся из стружки спирали, но и существенно влияет на внутренние напряжения, образующиеся в материале спирали при ее формировании: чем меньше диаметр спирали, тем выше внутренние напряжения и хрупкость спирали. Под действием внутренних напряжений и потока отводимой СОЖ, который активнее воздействует на спираль, чем на плоскую или гофрированную полосу стружки, излом спирали происходит если не в пределах канавки, образованной выступом 8, то при выходе стружки в более свободный V-образный канал стебля 1, в котором под действием центробежных сил происходит отклонение спирали к периферии и дополнительные ее колебания. Обломки спирали увлекаются потоком отводимой СОЖ и по V-образному каналу стебля 1 выводятся из выполняемого отверстия в приемник пульпы установки для глубокого сверления и легко удаляются. Кроме того, находящиеся в V-образном канале стебля мелкие обломки стружки в форме спирали имеют меньшую вероятность попасть в зазор между стеблем 1 и стенкой выполняемого в изделии отверстия, заклиниваться в нем и вызывать нежелательное воздействие на поверхность стенки выполняемого отверстия. The work of the single-sided drill according to the invention is practically no different from the work of similar drills with an internal coolant supply and pulp discharge (coolant and chips) from the cutting zone along the V-shaped external channel (groove). The main feature of the inventive drill, the shape and location of the protrusion 8 determines the characteristic of the formation of chips. When making a hole in the workpiece, the chips removed by the cutting edge of the insert 3 are displaced perpendicular to the cutting edge along the front surface of the insert 3 to the protrusion 8 and enter at an angle into the groove in front of the protrusion 8, formed by the mating surface 9 of the plane of the cutting insert 3 and the protrusion surface facing it 8. In this groove, a spiral is formed from the strip of the metal layer to be cut, which moves along the groove within the protrusion 8 and then enters the V-shaped channel of the drill stem 1. The radius R of the circle in the normal section of the interface surface 9 of the plane of the cutting insert 3 and the surface of the protrusion 8 facing it not only determines the size (diameter) of the spiral formed from the chips, but also significantly affects the internal stresses generated in the spiral material during its formation: the smaller the diameter of the spiral, the higher the internal stresses and the fragility of the spiral. Under the influence of internal stresses and the flow of coolant removed, which more actively acts on the spiral than on the flat or corrugated strip of chips, the spiral breaks if not within the groove formed by the protrusion 8, then when the chips exit into the freer V-shaped channel of the stem 1, in which, under the action of centrifugal forces, the helix deviates to the periphery and its additional oscillations. The fragments of the spiral are carried away by the flow of coolant discharged and through the V-channel of the stem 1 are removed from the hole to the receiver of the pulp of the deep-hole installation and are easily removed. In addition, small fragments of spiral-shaped shavings located in the V-shaped channel of the stem are less likely to fall into the gap between the stem 1 and the wall of the hole made in the product, become jammed in it and cause an undesirable effect on the wall surface of the hole made.

Эта особенность заявляемого сверла повышает эффективность удаления стружки из зоны резания и качество выполняемых в изделии отверстий. Первое обстоятельство имеет большое значение для установок с вертикальным расположением сверла, а второе повышает качество изготовления изделий и надежности их в эксплуатации. This feature of the inventive drill improves the efficiency of removing chips from the cutting zone and the quality of the holes made in the product. The first circumstance is of great importance for installations with a vertical arrangement of the drill, and the second increases the quality of manufacture of products and their reliability in operation.

Опытно-промышленная эксплуатация заявляемого сверла одностороннего резания в процессе изготовления оборудования для АЭС подтверждает его высокую эффективность и значительное улучшение качества поверхности выполняемых отверстий. Pilot operation of the inventive single-sided drill in the manufacturing process of equipment for nuclear power plants confirms its high efficiency and a significant improvement in the surface quality of the holes.

Claims (10)

1. Сверло одностороннего резания, содержащее стебель в виде профилированной фасонной трубки с внутренним каналом для подачи СОЖ и внешним V-образным каналом для отвода стружки, сверлильную головку, расположенную на рабочем конце стебля и имеющую направляющую, внутренний канал для подвода СОЖ в зону резания и внешний V-образный канал, совмещенный с одноименным каналом стебля сверла, при этом одна из стенок V-образного канала сверлильной головки имеет продольный выступ, отличающееся тем, что выступ размещен на смежной с режущей пластиной стенке V-образного канала на удалении от режущей пластины, при этом передняя поверхность режущей пластины и обращенная к ней поверхность упомянутого выступа сопряжены между собой плавной криволинейной поверхностью, имеющей в нормальном сечении форму части дуги окружности, при этом высота выступа на 1,0 1,5 мм превышает радиус упомянутой окружности. 1. A single-sided drill containing a stem in the form of a profiled shaped tube with an internal channel for supplying coolant and an external V-shaped channel for removing chips, a drill head located on the working end of the stem and having a guide, an internal channel for supplying coolant to the cutting zone and an external V-shaped channel, combined with the drill stem channel of the same name, while one of the walls of the V-shaped channel of the drill head has a longitudinal protrusion, characterized in that the protrusion is placed on a ste adjacent to the cutting plate the V-shaped channel away from the cutting insert, while the front surface of the cutting insert and the surface of the said protrusion facing it are interconnected by a smooth curved surface having in normal section the shape of a part of a circular arc, while the protrusion height is 1.0 1, 5 mm exceeds the radius of the mentioned circle. 2. Сверло по п.1, отличающееся тем, что радиус дуги упомянутой окружности не превышает 0,2 диаметра сверла. 2. The drill according to claim 1, characterized in that the radius of the arc of the said circle does not exceed 0.2 of the diameter of the drill. 3. Сверло по п.1 или 2, отличающееся тем, что образующие сверлильную головку режущая и направляющая пластины закреплены вблизи рабочего конца стебля сверла. 3. The drill according to claim 1 or 2, characterized in that the cutting and guide plates forming the drill head are fixed near the working end of the drill stem. 4. Сверло по п. 1 или 2, отличающееся тем, что режущая и направляющая пластины выполнены заодно с монолитной сверлильной головкой из износостойкого материала, закрепленной на рабочем конце стебля сверла. 4. The drill according to claim 1 or 2, characterized in that the cutting and guide plates are made at the same time with a monolithic drill head made of wear-resistant material, mounted on the working end of the drill stem. 5. Способ изготовления сверла одностороннего резания, при котором формируют стебель сверла с образованием внутреннего канала и внешнего V-образного канала, закрепляют на рабочем конце стебля сверлильную головку, на стенке V-образного канала которой в зоне режущей пластины выполняют выступ, а затем с помощью механической обработки доводят собранную со стеблем сверлильную головку до чистовых размеров, отличающийся тем, что указанный выступ выполняют путем присоединения к смежным стенкам V-образного внешнего канала сверлильной головки стержня, имеющего в нормальном сечении форму четырехугольника с углом между смежными гранями, предназначенными для соединения со стенками V-образного канала сверлильной головки, равным углу между упомянутыми стенками, а затем производят механическую обработку стержня до получения выступа, расположенного на удалении от режущей пластины. 5. A method of manufacturing a single-sided drill, in which the drill stem is formed to form an internal channel and an external V-shaped channel, a drill head is fixed on the working end of the stem, on the wall of the V-shaped channel in which a protrusion is made in the area of the cutting insert, and then using machining bring the drill head assembled with the stem to the final dimensions, characterized in that the protrusion is performed by attaching to the adjacent walls of the V-shaped external channel of the drill head st a rust having a normal cross section in the shape of a quadrangle with an angle between adjacent faces intended to be connected to the walls of the V-shaped channel of the drill head equal to the angle between these walls, and then the rod is machined to obtain a protrusion located at a distance from the cutting insert. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что стержень присоединяют к сверлильной головке с помощью пайки. 6. The method according to claim 5, characterized in that the rod is connected to the drill head by soldering. 7. Способ по п.5, отличающийся тем, что стержень выполнен в нормальном сечении в форме параллелограмма. 7. The method according to claim 5, characterized in that the rod is made in normal section in the form of a parallelogram. 8. Способ по п.5, отличающийся тем, что стержень изготавливают из износостойкого материала. 8. The method according to claim 5, characterized in that the rod is made of wear-resistant material. 9. Способ изготовления сверла одностороннего резания, при котором формируют стебель сверла с образованием внутреннего канала и внешнего V-образного канала, закрепляют на рабочем конце стебля сверлильную головку или образующие ее элементы, на стенке V-образного канала в зоне режущей пластины выполяют выступ, а затем с помощью механической обработки доводят собранную со стеблем сверлильную головку до чистовых размеров, отличающийся тем, что перед доводкой собранной со стеблем сверлильной головки до чистовых размеров на смежную с режущей пластиной стенку V-образного внешнего канала и частично на режущую пластину наплавляют слой износостойкого материала по крайней мере по длине режущей пластины, после чего упомянутый выступ выполняют механической обработкой на смежной с режущей пластиной стенке V-образного внешнего канала на удалении от режущей пластины. 9. A method of manufacturing a single-sided drill, in which the drill stem is formed with the formation of an internal channel and an external V-shaped channel, a drill head or its forming elements are fixed on the working end of the stem, a protrusion is made on the wall of the V-shaped channel in the area of the cutting insert, and then, by machining, the drill head assembled with the stem is brought to the final dimensions, characterized in that before refinement of the drill head assembled with the stem to the final dimensions, adjacent to the cutting a plate of the wall of the V-shaped external channel and partially on the cutting plate, a layer of wear-resistant material is deposited at least along the length of the cutting plate, after which the said protrusion is machined on the wall of the V-shaped external channel adjacent to the cutting plate at a distance from the cutting plate. 10. Способ по п.9, отличающийся тем, что наплавку слоя износостойкого материала выполняют переменной толщины в соответствии с профилем упомянутого выступа в его нормальном сечении и припусками на механическую обработку. 10. The method according to claim 9, characterized in that the surfacing of the layer of wear-resistant material is performed with a variable thickness in accordance with the profile of the said protrusion in its normal section and machining allowances.

Images