алмазное тонкостенное сверло
Классы МПК: | B23B51/04 для кольцевого сверления B28D1/14 сверление или расточка |
Автор(ы): | Полушин Николай Иванович (RU), Журавлев Владимир Васильевич (RU), Кудинов Андрей Владимирович (RU) |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный технологический университет" Московский институт стали и сплавов" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2009-06-10 публикация патента:
10.07.2011 |
Сверло содержит трубчатый корпус с образующими утоненную часть корпуса кольцевыми проточками, выполненными на наружной и внутренней его поверхностях, и рабочую часть, полученную нанесением на корпус гальванических алмазосодержащих слоев. Для повышения работоспособности и стойкости за счет обеспечения оптимального износа корпуса сверла и алмазосодержащих слоев толщина стенки утоненной части корпуса выбрана из условия b1=(2,5÷4,0)(a 1+а2), где b1 - толщина стенки утоненной части корпуса; a1 и а2 - толщина алмазосодержащих слоев соответственно на наружной и внутренней поверхностях корпуса, а толщина стенки b части корпуса, не содержащей проточек, выбрана из условия b=(1,2-3,0)b1, при этом высота алмазосодержащих слоев в осевом направлении превышает длину проточек. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Формула изобретения
1. Алмазное тонкостенное сверло, содержащее трубчатый корпус с образующими утоненную часть корпуса кольцевыми проточками, выполненными на наружной и внутренней его поверхностях, и рабочую часть, полученную нанесением на корпус гальванических алмазосодержащих слоев, отличающееся тем, что толщина стенки утоненной части корпуса выбрана из условия b1=(2,5÷4,0)(a1 +а2), где b1 - толщина стенки утоненной части корпуса; a1 и а2 - толщины алмазосодержащих слоев соответственно на наружной и внутренней поверхностях корпуса, а толщина стенки b части корпуса, не содержащей проточек, выбрана из условия b=(1,2÷3,0)b1, при этом высота алмазосодержащих слоев в осевом направлении превышает длину проточек.
2. Сверло по п.1, отличающееся тем, что высота алмазосодержащих слоев превышает длину проточек на величину, равную (0,1÷0,25) длины проточек.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к инструментальному производству, в частности, к тонкостенным кольцевым алмазным сверлам, изготавливаемым методом гальванического осаждения алмазных зерен на тонкостенный корпус инструмента.
Алмазные трубчатые сверла, изготовленные гальваническим способом, представляют собой корпус, выполненный из тонкостенной трубки, на наружной и внутренней поверхности которой нанесено алмазосодержащее покрытие. Торцевая режущая поверхность такого инструмента представляет собой чередование материала корпуса и двух алмазосодержащих слоев. От соотношения толщин стенки корпуса и алмазосодержащих слоев значительно зависит работоспособность инструмента.
В патенте РФ № 2259260, кл. B23B 51/04, 2005 г., заявке РФ № 2004100261, кл. B23B 51/00 отмечается, что толщина стенки цилиндрической основы - корпуса должна быть меньше толщин алмазосодержащих слоев. Это обеспечивает разрушение в процессе работы сверла основы и повышение стойкости инструмента. Однако не даны рекомендации по выбору соотношения толщины стенки основы и алмазосодержащих слоев, обеспечивающих требуемую работоспособность инструмента.
Известно алмазное трубчатое сверло, изготавливаемое гальваническим способом, содержащее трубчатый корпус и алмазосодержащие слои, нанесенные на проточки, выполненные на наружной и внутренней поверхностях корпуса (а.с. СССР № 1044456, кл. B24D 17/00, 1982 г.) В этом сверле толщина стенки корпуса сверла, где выполнены проточки, составляет 0,7 мм, а оптимальное выступание слоев над корпусом составляет по 0,2-0,5 мм с наружной и внутренней цилиндрических поверхностей корпуса. С учетом глубины проточки соотношение толщины корпуса и алмазосодержащих слоев составляет 1:(2,5-3). Выбранная толщина алмазосодержащих слоев, осажденных на цилиндрических поверхностях корпуса, служит для образования зазора между корпусом сверла и обрабатываемым материалом, необходимым для полного выноса шлама из зоны резания. Однако в процессе работы после износа алмазосодержащего слоя, расположенного на торцевой его части, рабочий торец будет представлять чередование алмазосодержащих слоев и корпуса. При соотношении толщины корпуса и алмазосодержащих слоев, равном 1:(2,5-3), материал корпуса в зоне резания будет занимать достаточно большую часть поверхности рабочего торца. Это обстоятельство приведет к увеличению осевых и тангенциальных нагрузок на сверло и, соответственно, к снижению работоспособности и стойкости инструмента.
Технической задачей является создание сверла с рабочей частью, выполненной в виде гальванических алмазосодержащих слоев, нанесенных на внутреннюю и наружную поверхность трубчатого корпуса, имеющего повышенную работоспособность и стойкость, обеспечиваемые оптимальным износом корпуса сверла и алмазосодержащих слоев в процессе работы инструмента.
Техническая задача решается тем, что в алмазном тонкостенном сверле, содержащем трубчатый корпус с образующими утоненную часть корпуса кольцевыми проточками, выполненными на наружной и внутренней его поверхностях, и рабочую часть, полученную нанесением на корпус гальванических алмазосодержащих слоев, толщина стенки утоненной части корпуса выбрана из условия b1=(2,5÷4,0)A, где b1 - толщина стенки утоненной части корпуса, A - суммарная толщина алмазосодержащих слоев, нанесенных на наружную и внутреннюю поверхности корпуса, а толщина стенки b части корпуса, не содержащей проточек, выбрана из условия b=(1,2-3,0)b 1, при этом высота алмазосодержащих слоев в осевом направлении превышает длину проточек.
Превышение высоты алмазосодержащих слоев составляет величину, равную (0,1-0,25) длины проточек.
Соотношение толщины утоненной части корпуса и алмазосодержащих слоев обеспечит при работе инструмента необходимый опережающий износ корпуса и свободное резание обрабатываемого материала алмазными зернами. При этом образующееся занижение корпуса относительно алмазоносных слоев облегчит выход шлама из зоны резания и поступление туда охлаждающей жидкости.
Толщина части корпуса, не содержащей проточки, выбранная из условия b=(1,2-3,0)b 1, обеспечит необходимую жесткость сверла, при которой сверло не будет деформироваться в процессе работы и смещаться относительно оси симметрии.
Выполнение высоты алмазосодержащих слоев в осевом направлении с превышением длины проточек повышает прочность сверла в переходной зоне, где заканчивается утоненная часть корпуса.
Конструкция сверла поясняется чертежом, где показано осевое сечение кольцевого сверла.
Сверло содержит трубчатый корпус 1, на наружной и внутренней поверхности которого выполнены проточки 2 и 3, образующие утоненную часть корпуса 4. Алмазосодержащие слои 5 и 6, образующие рабочую часть сверла, нанесены на внутреннюю и наружную поверхности утоненной части корпуса и частично на часть корпуса, не содержащую проточек. Рабочий торец сверла, обеспечивающий резание материала, представляет собой чередование алмазосодержащих слоев a1 и a 2 и материала корпуса b1. Толщины алмазосодержащих слоев определяются зернистостью алмазного порошка и количеством слоев алмазных зерен, нанесенных на корпус инструмента. Высота алмазосодержащих слоев L превышает длину l проточек на величину l1, равную (0,1-0,25) длины l проточки. Выполнение превышения алмазосодержащих слоев на величину менее 0,1 длины проточки не обеспечит необходимые прочностные характеристики корпуса сверла, а выполнение превышения более чем 0,3 длины проточки экономически нецелесообразно.
При работе сверла в зоне резания образуется шлам, включающий стружку обрабатываемого материала, осыпающиеся с алмазосодержащих слоев алмазные зерна и т.п., в результате происходит истирание материала корпуса как образующимся шламом, так и за счет трения об обрабатываемую поверхность. Выбранное соотношение толщины утоненной части корпуса и алмазосодержащих слоев обеспечит износ корпуса инструмента, при котором из зоны резания полностью будет выноситься шлам, а сверло при этом сохранит свою работоспособность и стойкость до полного износа. При меньшей толщине корпуса сверла занижение, образующееся на рабочем торце, будет иметь недостаточные размеры для размещения образовавшегося при резании шлама; при большей толщине корпуса будут возрастать осевые и тангенциальные нагрузки из-за увеличенного трения материала корпуса об обрабатываемый материал. Выбранное соотношение толщины стенки неутоненной части корпуса к толщине стенки утоненной его части обеспечит необходимую жесткость и прочность инструмента при работе. Выбор толщины неутоненной части стенки корпуса в пределах (1,2-3,0)b1 обеспечивает необходимую жесткость инструмента и оптимальное выступание алмазосодержащих слоев относительно стенок корпуса сверла для образования зазора между корпусом сверла и обрабатываемым материалом.
Испытания сверл при обработке неметаллических материалов, таких как кварцевое стекло, показали, что сверла работали до полного износа рабочей части, отклонения от оси сверления не наблюдались.
Класс B23B51/04 для кольцевого сверления
полое сверло - патент 2466829 (20.11.2012) | |
сверло - патент 2462335 (27.09.2012) | |
кольцевое сверло - патент 2460613 (10.09.2012) | |
инструмент для вскрытия отверстий больших диаметров (варианты) - патент 2449864 (10.05.2012) | |
инструмент для обработки отверстий - патент 2438836 (10.01.2012) | |
кольцевое сверло - патент 2433891 (20.11.2011) | |
инструмент для подрезки образца - патент 2433019 (10.11.2011) | |
алмазное трубчатое сверло - патент 2419519 (27.05.2011) | |
кольцевое реверсивное сверло - патент 2377101 (27.12.2009) | |
сборное кольцевое сверло - патент 2333818 (20.09.2008) |
Класс B28D1/14 сверление или расточка