Геометрия режущей кромки спирального сверла с обратным углом при вершине Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.951.4

К.Ф. Мартыненко, Д.А. Тихонов

ГЕОМЕТРИЯ РЕЖУЩЕЙ КРОМКИ СПИРАЛЬНОГО СВЕРЛА С ОБРАТНЫМ УГЛОМ ПРИ ВЕРШИНЕ

Многие производители инструмента работают над совершенствованием конструкции спиральных сверл для обеспечения более высоких режимов резания, а также увеличения стойкости инструмента. Подточка перемычки состоит в образовании дополнительных выемок у вершины сверла с обеих сторон вдоль его оси.

При этом значительно уменьшается сила подачи, а стойкость сверла увеличивается приблизительно в 1,5раза [1].

Сверло, режущая кромка, перемычка, поверхность, угол при вершине, стойкость.

K.F. Martynenko, D.A. Tikhonov

GEOMETRY OF SPIRAL DRILL CUTTING EDGE WITH RETURN CORNER AT THE TOP

Many tool manufacturers work at perfection of spiral drills for higher cutting modes maintenance design and also increase tool stability. Sharpening of crosspieces consists of additional dredging formation at the top of a drill from both sides along its axis. Thus the submission force considerably decreases and the drill stability increases approximately in 1.5 times.

The drill, cutting edge, the crosspiece, surface, corner at the top, stability.

Всякое улучшение геометрических параметров, как на периферии, так и в центральной области сверла благоприятно отражается на его стойкости. Эта взаимосвязь обусловливается общим протеканием процесса деформации стружки и обрабатываемого материала, характером общего напряженного состояния, общим протеканием тепловых явлений и т.п.

Фактические данные по сверлению подтверждают высказанное утверждение о взаимном влиянии на характер протекания процесса резания отдельных точек режущих кромок.

Испытания показывают, что подточка поперечной кромки в центральной зоне вызывает соответствующее повышение стойкости сверл. Следовательно, на стойкость периферийных точек режущих кромок сверла оказывает влияние работа других точек режущих кромок.

Чтобы улучшить режущие свойства, были разработаны всевозможные способы заточек стандартных сверл, а также их новые, более прогрессивные конструкции.

Сверла с обратным углом при вершине, проекция режущей кромки которых на плоскость, перпендикулярную к оси сверла, прямолинейна, имеют положительные значения передних углов на всем протяжении режущих кромок и более узкий диапазон их изменения по сравнению со стандартными сверлами. Однако такие сверла требуют специального изготовления, что усложняет внедрение их в производство. Поэтому

поставлена задача определения и исследования формы режущей кромки сверла с обратным углом при вершине, изготовленного из стандартного.

Рассматривая обычное спиральное сверло с прямолинейными режущими кромками и углом при вершине 2ф, примем, что начиная с точки С режущей кромки, сверло затачивается под другим углом при вершине. Положение точки С

характеризуется в полярных координатах углом дх и радиусом Rx. Считаем, что задняя поверхность, заточенная под другим углом при вершине, будет плоскостью l и l (рис. 1). Для приближенного решения задачи по определению формы режущей кромки примем, что эти плоскости

перпендикулярны к плоскости симметрии режущей части сверла, которая совпадает с вертикальной плоскостью V. Тогда плоскости l и l - вертикально проектирующие и их положение определится углом в, который эти плоскости составляют с осью сверла. У обычного сверла угол в = -ф.

Форма режущей кромки стандартного сверла с обратным углом при вершине характеризуется формой её проекции на плоскость Н. Начало среза обратного угла при вершине соответствует точке С режущей кромки стандартного сверла. На режущей кромке стандартного сверла выберем произвольную точку А (А1, А2). При винтовом движении точки А с параметром, равным параметру винтовой передней поверхности р, описывается винтовая линия, расположенная на передней поверхности. Винтовое движение точки А можно рассматривать как вращательное движение вокруг оси сверла и поступательное движение вдоль оси сверла. Для того чтобы

при поступательном движении точка А попала в плоскость l, ей необходимо пройти

расстояние, равное А2В2 (рис. 1). По построению это расстояние определяется так:

h = (л^-а2 -Vг2 -а2 )'(§Ф + ctgв), (1)

где а - диаметр сердцевины сверла; Rx - радиус точки излома; r - радиус произвольной точки режущей кромки.

Угол т поворота точки А вокруг оси сверла, соответствующий поступательному перемещению h, т = h360°/p, где р - шаг винтовой канавки, р = 2nR-ctg ш.

В результате рассматриваемых перемещений точка А попадет в точку В. Полярные координаты точки В при этом равны В1[г, (д^-т)]. В проекции на плоскость xy координаты точки режущей кромки определяются по формулам:

x = -r cos(|j,a - т); y = r sin (|j,a - т), где sin даца = аа/r . (2)

С целью анализа формы режущей кромки сверл стандартной конструкции с обратным углом при вершине рассчитаны координаты точек режущей кромки при различных значениях радиуса сердцевины сверла, равного - 0,15R; 0R; 0,15R; 0,25R; угла при вершине 2ф = 90°, 120°, 140°, угла при вершине в = 80°, 70°, 60°, 45° и угла наклона винтовой канавки ш = 30°, 20°, 10°.

И

Рис. 1. Спиральное сверло с обратным углом при вершине

Результаты расчета приведены в таблице и изображены на рис. 2.

I Y/R OA V . 5 6

-1,0 -0,8^&-^e^Q2 0,2 OA 0,6 0,8 ^

-0.2

і

-OA

Рис. 2. Изменение формы режущей кромки в плоскости, перпендикулярной оси сверла в зависимости от геометрических параметров инструмента

При заточке сверл стандартной конструкции с обратным углом при вершине образуется вогнутая режущая кромка, что необходимо учитывать при анализе геометрии такого сверла и оценке его режущих свойств.

Координаты точек режущей кромки сверла

а = -0,15; 2ф=120°; s = 30°; p = 80° а = 0R; p = 80°; s = 30°; 2ф = 120° а = 0,15R; 2ф = 120°; p = 80°; s = 30°

x/R y/R x/R y/R x/R y/R

-0,785 0,15 -0,785 0 -0,785 -0,15

-0,565 0,201 -0,597 0,052 -0,5919 -0,097

-0,337 0,214 -0,393 0,069 -0,3917 0,089

-0,1848 0,184 -0,1932 -0,169 -0,169 0,106

Стрела прогиба вогнутой режущей кромки колеблется в пределах (0,05-0,06)^ и зависит, главным образом, от угла наклона винтовой канавки, а также от углов при вершине ф и р. Стрела прогиба увеличивается при увеличении угла наклона винтовой канавки и при уменьшении угла ф и угла р.

В результате исследований работы сверл с обратным углом при вершине установлено, что они являются более надежными, однако требуют обеспечения направления инструмента в начальный период сверления.

Применение рассматриваемых способов заточки сверл целесообразно при большой жесткости системы СПИД. Необходимо учитывать, что применение этих сверл обеспечивает более спокойную и эффективную работу на станках револьверного типа, когда инструмент неподвижен.

ЛИТЕРАТУРА

1. Винников И.З. Сверловщик / И.З. Винников, М.И. Френкель. М.: Высшая школа, 1971. 285 c.

2. Родин П.Р. Геометрия режущей части спирального сверла / П.Р. Родин. Киев: Техника, 1971. 135 с.

Мартыненко Константин Федорович - Martynenko Konstantin Fedorovich -

аспирант кафедры «Технология и оборудование Postgraduate Student of the Department электрохимических и электрофизических of «Technology and Equipment

методов обработки» Энгельсского технологического института (филиала) Саратовского государственного технического университета

Тихонов Денис Александрович -

кандидат технических наук, ассистент каф «Технология и оборудование электрохимических и электрофизических методов обработки» Энгельсского технологического института (филиала) Саратовского государственного технического университета

of Electro-chemical and Electro-physical Processing Methods» of Engels Technological Institute (branch) of Saratov State Technical University

Tikhonov Denis Aleksandrovich -

ibi Candidate of Technical Sciences, Assistant of the Department of «Technology and Equipment of Electro-chemical and Electro-physical Processing Methods» of Engels Technological Institute (branch) of Saratov State Technical University

Статья поступила в редакцию 26.04.10, принята к опубликованию 14.07.10