Устройство для сверления - RU2418655C2

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение касается устройства для сверления и относится к области выполнения отверстий, в частности к технике сверления.

В общем случае, настоящее изобретение касается устройства для сверления, содержащего вращающийся режущий инструмент, такой как сверло.

В данной области техники выполнения отверстий качество достигаемого результата зависит от многих параметров и, в частности, от эффективного удаления стружки, производимой при сверлении. Действительно, стружка удаляется не достаточно эффективно и часть ее остается на месте, она может быть захвачена вращающимся режущим инструментом и ухудшит, таким образом, геометрию или состояние поверхности просверливаемого отверстия.

В частности, когда устройство для сверления содержит режущий инструмент, приводимый, с одной стороны, во вращательное движение и, с другой стороны, в поступательное перемещение, постепенное перемещение режущего инструмента вдоль направления сверления вызывает формирование длинных стружек, которые трудно удалить.

В патенте US 5342152 описано устройство, содержащее режущий инструмент, приводимый во вращение и в поступательное перемещение и подвергающийся колебаниям вдоль оси вращения, вызывающим изменение толщины стружки и срезание этих стружек.

Соотношение между скоростью поступательного перемещения и скоростью вращения режущего инструмента изменяется в процессе вращения указанного режущего инструмента.

Таким образом, при изменении соотношения между скоростью поступательного перемещения и скоростью вращения в процессе вращения инструмента толщина образуемых стружек изменяется таким образом, что стружка становится хрупкой.

Такую неравномерную по толщине стружку легко удалять, в частности, путем фрагментации этой стружки.

Задачей настоящего изобретения является разработка устройства для сверления, позволяющего эффективно удалять стружку простыми и точными средствами.

Для решения указанной задачи предложено устройство для сверления, содержащее режущий инструмент, средства привода во вращение этого режущего инструмента и средства поступательного перемещения указанного режущего инструмента, при этом соотношение между скоростью вращения и скоростью поступательного перемещения изменяется в процессе вращения режущего инструмента.

В соответствии с изобретением устройство для сверления содержит зубчатый передаточный механизм, выполненный с возможностью синхронизировать средства привода во вращение со средствами поступательного перемещения, при этом соотношение скоростей зубчатого колеса приводного зубчатого передаточного механизма, связанного со средствами привода во вращение режущего инструмента, и зубчатого передаточного колеса средств поступательного перемещения, меняется на обратное, по меньшей мере, однократно в процессе вращения режущего инструмента.

Существует возможность, воздействуя непосредственно на зубчатые колеса передаточного механизма инструмента, изменять или периодически отключать скорость поступательного перемещения режущего инструмента.

Предпочтительно, чтобы скорость вращения или скорость перемещения режущего инструмента изменялась более одного раза при одном обороте режущего инструмента.

Таким образом, избегают образования спиральной стружки, наиболее трудной для удаления.

На практике скорость поступательного перемещения режущего инструмента является нулевой, по меньшей мере, однократно в процессе вращения режущего инструмента.

Сформированная таким образом стружка при поступательном перемещении инструмента разделяется на части в процессе вращения инструмента благодаря поступательному перемещению режущего инструмента.

Куски стружки небольшой длины легче удаляются.

На практике средства привода поступательного перемещения содержат винтовую ось, связанную по вращательному движению со средствами привода во вращение режущего инструмента, и зубчатое колесо с внутренней нарезкой, сочлененное с винтовой осью, при этом соотношение скоростей между входной шестерней, связанной с винтовой осью, и зубчатым колесом с внутренней резьбой меняется на обратное, по меньшей мере, один раз во время вращения входной шестерни.

В дальнейшем изобретение поясняется нижеследующим описанием, не являющимся ограничительным, со ссылками на сопровождающие фигуры чертежей, в числе которых:

- фиг.1 изображает вид устройства для сверления в соответствии с вариантом осуществления изобретения;

- фиг.2 изображает вид в трех последовательных положениях зубчатого передаточного механизма в устройстве для сверления по фиг.1 в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения;

- фиг.3 изображает кривую, иллюстрирующую относительную скорость зубчатой передачи по фиг.2; и

- фиг.4А и 4В изображают виды в двух положениях зубчатого приводного механизма устройства для сверления по фиг.1 в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения.

Вначале со ссылкой на фиг.1 будет описано устройство для сверления в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения.

Устройство для сверления содержит вращающийся инструмент 10, такой как сверло или фреза, предназначенный для выполнения отверстия или фрезерования листового материала.

Режущий инструмент 10 вращается относительно оси А.

Устройство для сверления содержит двигатель 11, предназначенный для привода во вращение по оси А режущего инструмента 10.

Винтовая ось 12 жестко связана с осью вращения А.

Двигатель 11 приводит, таким образом, одновременно во вращение режущий инструмент 10 и винтовую ось 12.

Режущий инструмент 10 предназначен также для поступательного перемещения. С этой целью коробка передач 13 обеспечивает передачу движения вращения с выхода двигателя 11 на зубчатое колесо 14 с внутренней резьбой, сочлененное с винтовой осью 12.

Зубчатое колесо 14 с внутренней резьбой блокируется в продольном перемещении относительно оси А таким образом, что относительное вращение зубчатого колеса 14 с внутренней резьбой и винтовой оси 12 позволяет поступательно перемещать винтовую ось 12 по оси А.

Для того чтобы обеспечить поступательное движение режущего инструмента 10, необходимо, чтобы винтовая ось 12 и зубчатое колесо 14 с внутренней резьбой вращались с разными скоростями.

В качестве неограничивающего примера отмечается, что если винтовая ось 12 и зубчатое колесо 14 с внутренней резьбой имеют шаг правой резьбы в 1 мм, и если винтовая ось 12 вращается вправо со скоростью 1000 об/мин, и если зубчатое колесо 14 с внутренней резьбой также приводится во вращение через коробку передач 13 со скоростью 900 об/мин, то винтовая ось будет перемещаться по оси А со скоростью, в 100 раз превышающей шаг винта в 1 мм, то есть со скоростью 100 мм/мин.

Эта скорость поступательного перемещения соответствует подаче режущего инструмента путем вращения от 10 до 0,1 мм.

Если эта скорость поступательного перемещения режущего инструмента 10 равномерна во время вращения инструмента, то образующиеся стружки имеют равномерную толщину и большую длину, поэтому их удаление затруднено.

Для исключения указанных недостатков предусмотрено изменение скорости поступательного перемещения, либо также скорости вращения режущего инструмента 10 в процессе вращения инструмента 10 для формирования неравномерных стружек, которые легко удалить.

В этом варианте скорость поступательного перемещения режущего инструмента, иначе говоря, винтовой оси 12 вдоль оси А, изменяется благодаря изменению коэффициента передачи коробки передач.

На практике коробка передач позволяет передавать движение вращения с выхода двигателя 11 на приводящую зубчатую шестерню 15 до зубчатого колеса 14 с внутренней резьбой для обеспечения регулирования скорости вращения винтовой оси 12.

Зубчатый передаточный механизм, изображенный на фиг.2, может быть выполнен в коробке передач 13 для синхронизации движения приводящей зубчатой шестерни 15 с движением зубчатого колеса 14 с внутренней резьбой.

В варианте, изображенном на фиг.2, зубчатый передаточный механизм содержит два зубчатых колеса 16, 17. Эти зубчатые колеса 16, 17 могут иметь, например, одинаковый диаметр и содержать по периферии набор зубьев, равномерно распределенных по периферии каждого зубчатого колеса 16, 17.

Входная зубчатая шестерня зацепляется, например, с зубчатым колесом 16, которое приводит в движение зубчатое колесо 17, при этом последнее передает посредством одной или нескольких промежуточных зубчатых шестерен свое движение на зубчатое колесо 14 с зубчатой резьбой.

Зубчатые колеса 16, 17 установлены эксцентрично на своих осях вращения 16′, 17′. Они эксцентричны на одинаковую величину относительно оси вращения 16′, 17′, а расстояние D между осями вращения 16′, 17′ является постоянным при вращении зубчатых колес 16, 17.

Таким образом, в случае зубчатого колеса 16, используемого в качестве приводного зубчатого колеса, скорость вращения на оси 17′ приводимого зубчатого колеса 17 изменяется при вращении приводящего зубчатого колеса 16. Как показано на фиг.3, в первой позиции Р1 скорость V2 приводимого зубчатого колеса 17 выше скорости V1 приводящего зубчатого колеса 16. Эта скорость V2 зубчатого колеса 17 уменьшается и становится равной скорости V1 приводящего колеса 16, когда зубчатые колеса 16, 17 находятся в позиции Р2, то есть когда их точка зацепления находится на равном расстоянии от осей 16′, 17′ зубчатых колес 16, 17.

Затем в положении Р3 скорость V2 приводимого зубчатого колеса 17 оказывается ниже скорости V1 приводящего зубчатого колеса 16 до тех пор, пока оба колеса находятся на уровне позиции Р2.

Таким образом, когда зубчатый передаточный механизм такого типа размещен в коробке передач 13 между приводящей шестерней 15 и зубчатым колесом 14 с внутренней резьбой, отношение скоростей между приводящей шестерней 15, связанной с винтовой осью 12, и зубчатым колесом 14 с внутренней резьбой, является инверсным, по меньшей мере, однократно, и в данном случае, дважды в течение вращения приводящей шестерни 15.

На практике, когда скорости V1, V2 зубчатых колес 16, 17 идентичны в положении Р2, скорости вращения винтовой оси 12 и зубчатого колеса 14 с внутренней резьбой являются идентичными, так что скорость поступательного перемещения по оси А винтовой оси 12 и, соответственно, режущего инструмента 10, является нулевой.

В соответствии с типом монтажа зубчатого колеса 14 с внутренней резьбой на винтовой оси 12, направление поступательного перемещения может быть обратным в течение каждого оборота режущего инструмента 10.

В качестве неограничивающего примера отмечается, что режущий инструмент 10 может возвращаться на 0,10 мм и продвигаться вперед на 0,15 мм при каждом обороте.

Таким образом, приводя к нулю один раз скорость поступательного перемещения режущего инструмента 10 в течение одного оборота этого режущего инструмента, существует возможность разломать сформированную стружку, что облегчает ее удаление.

Само собой разумеется, что рассмотренный зубчатый передаточный механизм коробки передач 13 позволяет изменять скорость подачи режущего инструмента в процессе его вращения.

На фиг.4А и 4В, изображен второй вариант, позволяющий равным образом изменять скорость поступательного перемещения режущего инструмента 10.

Как показано на фиг.4А и 4В зубчатый передаточный механизм содержит два зубчатых колеса 18, 19 одинакового диаметра. Одно из зубчатых колес, в данном случае приводимое зубчатое колесо 19, имеет измененный модуль, то есть он содержит по своей периферии зубья, размещенные с неравными интервалами.

В этом варианте первое зубчатое колесо 18 имеет заданное количество зубьев, в данном случае равное двенадцати, распределенных через равный шаг по его периферии. Второе зубчатое колесо 19 содержит то же количество зубьев, но распределенных неравномерно по его периферии. В данном варианте пять зубьев распределены на половине периферии второго зубчатого колеса 19, а семь зубьев распределены на другой половине периферии второго зубчатого колеса 19.

Такое неравномерное распределение зубьев на втором зубчатом колесе 19 может быть различным, хотя привод второго зубчатого колеса 19 первым зубчатым колесом 18 остается возможным.

Таким образом, в позиции, проиллюстрированной на фиг.4А, когда первое зубчатое колесо 18 приводится во вращение, скорость на уровне оси 19′ второго колеса 19 превышает скорость вращения на уровне оси 18′ первого зубчатого колеса 18.

Равным образом, в положении, показанном на фиг.4В, скорость вращения выходной оси 19′ второго зубчатого колеса 19 ниже скорости вращения на уровне оси 18′ первого зубчатого колеса 18.

Такой зубчатый передаточный механизм, размещенный на уровне передачи устройства, показанного на фиг.1, позволяет также свести к нулю скорость поступательного перемещения режущего инструмента 10, по меньшей мере, однократно, в данном случае дважды, в течение одного оборота режущего инструмента 10.

Настоящее изобретение не ограничивается приведенными выше вариантами осуществления и многочисленными усовершенствованиями, которые могут быть внесены в упомянутые примеры без выхода за рамки изобретения.

В частности, могут быть использованы другие типы передаточного механизма с использованием, например зубчатых колес сложной формы, например овальной или картофелевидной.

Кроме того, вариант, изображенный на фиг.1, не является ограничивающим; могут быть использованы другие типы средств привода поступательного перемещения режущего инструмента, например, установленные на каретке для поступательного перемещения инструмента, и средств вращения.

Также возможно, воздействуя на средства привода поступательного перемещения каретки, изменять скорость поступательного перемещения режущего инструмента в течение одного оборота этого инструмента.

Вместе с тем скорость поступательного перемещения режущего инструмента может оставаться постоянной, а будет меняться только скорость вращения режущего инструмента.

Реферат

Устройство содержит средства привода во вращение режущего инструмента и средства его поступательного перемещения, обеспечивающие изменение отношения между скоростью вращения и скоростью поступательного перемещения при вращении режущего инструмента. Для повышения эффективности удаления стружки оно содержит зубчатый передаточный механизм для синхронизации указанных средств приведения во вращение с указанными средствами поступательного перемещения, с обеспечением в течение одного оборота режущего инструмента по меньшей мере однократного изменения соотношения скоростей между приводными зубчатыми колесами и зубчатыми передаточными колесами средств поступательного перемещения. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула