Л абораторная работа № 3

Сверлильные станки и виды выполняемых работ

Цель работы: изучение устройства и назначения сверлильного станка, выполняемых на нем работ, применяемого центрового инструмента.

В процессе выполнения работы следует изучить основные узлы сверлильного станка их кинематику и функциональное назначение. Определить основные и вспомогательные движения и элементы режима резания при выполнении сверлильных работ.

Существуют различные виды сверлильных станков: вертикально-сверлильные, радиально-сверлильные, горизонтально-расточные, агрегатные, координатно-расточные.

Сверлильные станки предназначены для сверления, зенкерования, развертывания, нарезания резьбы и других видов обработки отверстий (зенкование, цекование и др.)

Типичным вертикально-сверлильным станком является станок модели 2H118, предназначенный для обработки деталей малых и средних размеров (рисунок 1).

На фундаментной плите 1, являющейся основанием станка, укреплена монолитная колонна 9 (станина станка), имеющая вертикальные направляющие в форме ласточкина хвоста. По вертикальным направляющим колонны перемещается стол 2, служащий для крепления обрабатываемых заготовок, и сверлильная головка 7, в которой монтируются все основные узлы станка: коробка скоростей 5, коробка подач 4 и шпиндель 3. Привод станка включает электродвигатель 6 мощностью 1,5 кВт. Управление механизмом подач осуществляется рукояткой 8.

При выполнении на станке сверлильных работ главным рабочим движением является вращение инструмента (сверла, зенкера, развертки, метчика, зенковки, и т.д.), а движением подачи – перемещение инструмента в осевом направлении (в данном случае, вертикальном). Главное движение передается шпинделю от электродвигателя через коробку скоростей, обеспечивающую различные частоты вращения шпинделя. Механизм подачи обеспечивает различные скорости вертикального перемещения шпинделя с инструментом.

Сверление – это получение отверстия в сплошной заготовке. Операция выполняется сверлом. Конструкции сверл различного применения представлены на рисунке 2. Конструкция спирального сверла представлена на рисунке 3.

С помощью спиральных сверл проделывают отверстия диаметром до 80мм. Цилиндрический хвостовик обычно бывает у сверл диаметром 12мм, он служит для закрепления в сверлильном патроне и заканчивается поводком, предохраняющим сверло от проворачивания. Конический хвостовик (конус Морзе) заканчивается лапкой, служащей для передачи крутящего момента и для извлечения инструмента из шпинделя. Между хвостовиком и рабочей частью у сверл диаметром более 5 мм есть шейка, на которой наносится маркировка инструмента. Шейка служит для выхода шлифовального круга при изготовлении и заточке сверла, а также для нанесения маркировки. Шейка может отсутствовать в случае, если диаметр хвостовика больше диаметра калибрующей части сверла.

Рабочая часть сверла имеет две спиральные канавки и заканчивается заборным конусом - режущей частью. В пересечении винтовых канавок с конусом (передней и главной задней поверхностей) образуются две главные режущие кромки, выполняющие основную работу резания (рис. 4).

Главные режущие кромки при сопряжении друг с другом образуют поперечное лезвие - перемычку (вспомогательная режущая кромка). Перемычка располагается относительно главных режущих кромок под углом
и режет металл с затруднением. Для того чтобы сверло не сместилось, предварительно производят центровку заготовки коротким спиральным сверлом большого диаметра или специальным центровочным сверлом с углом при вершине 90 градусов. Отверстия диаметром более 30 мм просверливаются в два приема. Сначала сверлится отверстие диаметром, немного превышающим длину перемычки сверла, а затем отверстие рассверливается до необходимого диаметра.

Для уменьшения трения направляющей части сверла о стенки просверливаемого отверстия ее диаметр имеет переменное сечение, уменьшающееся к хвостовику. В этих же целях наружная поверхность направляющей части сверла профрезерована и оставлены две выступающие ленточки, расположенные вдоль винтовых канавок. Кромки ленточек зачищают цилиндрическую поверхность просверливаемого отверстия, поэтому их считают вспомогательными режущими кромками. Таким образом, у спирального сверла имеется пять режущих кромок - две главные и три вспомогательные.

Две главные режущие кромки образуют угол при вершине (угол в плане). Для сверления мягких материалов
, для твердых и хрупких
. Стандартные сверла рассчитаны на сверление конструкционных сталей и имеют угол
.

При сверлении отверстия, глубина которого больше его диаметра, сверло периодически выводят из обрабатываемого отверстия и очищают канавки сверла и отверстие заготовки от накопившейся стружки. Для уменьшения трения инструмента о стенки отверстия сверление производят с подводом смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), особенно при обработке стальных и алюминиевых заготовок. Чугунные, латунные и бронзовые заготовки можно сверлить без охлаждения. Применение СОЖ позволяет повысить скорость резания в 1,4-1,5 раза.

Для повышения эффективности работы спиральными сверлами наряду с предварительным рассверливанием отверстий используют такие способы, как подточка поперечной кромки, изменение угла при вершине, подточка ленточки, двойная заточка.

Формы заточки режущей части сверла представлены на рисунке 5: а) – нормальная, б) – нормальная с подточкой перемычки, в) – нормальная с подточкой перемычки и ленточки, г) – двойная с подточкой перемычки, д) – двойная с подточкой перемычки и ленточки.

Элементы режима резания при сверлении:

- скорость резания (м/мин), окружная скорость точки на режущей кромке, наиболее удаленной от оси сверла:

;

- наружный диаметр сверла, мм;

- частота вращения сверла, об/мин.

Подача сверла (мм/об), это величина осевого перемещения сверла за один оборот. Глубина резания(мм):

при сверлении
,

при рассверливании
,

где - диаметр предварительно просверленного отверстия (мм).

Порядок выполнения работы:

1. Изучить методические указания к лабораторной работе.

2. Получить индивидуальное задание у преподавателя, включающее модель станка, а также движения станка и элементы режима резания, параметры которых необходимо рассчитать.

3. Изучить функциональное назначение основных узлов сверлильного станка, выполнить эскиз с общей компоновкой станка, где обозначить основные узлы.

4. Изучить кинематическую схему сверлильного станка. Составить расчетные выражения и определить скорости заданных преподавателем движений станка. Зарисовать кинематические схемы.

5. Изучить применяемый на станке инструмент, его геометрию.

6. Составить отчет к лабораторной работе в который включить все ранее перечисленные пункты.

Обеспечение качества обработки при сверлении

Сверление отверстий с параллельными осями

В зависимости от характера производства одновременная об-работка этих отверстий производится либо на многошпиндельных станках с регулируемым положением шпинделей, либо многошпин-дельными головками, установленными на одно-шпиндельных стан-ках или силовых головках агрегатного станка. При сверлении с применением многошпиндельных головок сверло направляется по кондукторным втулкам, устанавливаемым в кондукторе или в прижимной кондукторной плите. В последнем случае обрабатывае-мую деталь устанавливают на столе станка в приспособлении, ко-торое ориентируется с многошпиндельной головкой при помощи направляющих колонок.

Сверление боковых отверстий

При обработке на многошпиндельных станках четырех и бо-лее отверстий, применение ручной подачи оказывается нерацио-нальным, в виду увеличения осевых усилий и неравномерности по-дач. В связи с этим получили распространение специальные мно-гопозиционные станки с пневмогидравлическим приводом. На та-ком станке возможна обработка деталей, имеющих радиально расположенные отверстия в различных по высоте плоскостях Пе-реналадка станка заключается в смене кондуктора, зажимных цанг, сверл и установке сверлильных головок под соответствующим углом.

Быстрая переналадка, небольшие потери времени, совмеще-ние машинного времени при сверлении дают возможность приме-нять этот станок в условиях серийного и даже мелкосерийного производства.

Сверление отверстий расположенных во взаимно перпенди-кулярных областях.

Одновременно такие отверстия можно обрабатывать на агре-гатных станках, скомпонованных из нормализованных узлов.

Возможные дефекты просверленных отверстий

1. Диаметр просверленного отверстия немного большее диа-метра сверла. Причины: режущие кромки сверла неодинаковой длины. Дефект неисправим.

2. Ось отверстия не совпадает с осью детали. Причина: увод сверла в сторону в начале сверления. Дефект неисправим.

3. Диаметр отверстия больше диаметра сверла и коническое дно ступенчатое. Причина: неодинаковые длина и наклон режущих кромок и оси сверла. Дефект неисправим.

4. размеры отверстия по краям больше, чем в середине. При-чина: сверло установлено выше или ниже оси центра.

5. Ось отверстия не совпадает с осью детали в конце отвер-стия. Причина: в материале (на пути сверления возможны ракови-на. Дефект неисправим.

6. Шероховатость поверхности отверстия не соответствует за-данной. Причина: большая подача сверла, затупилось или непра-вильно заточено сверло, износ ленточек, нерегулярное удаление стружки из отверстия.

сверление растачивание станок отверстие

Сверлильные и расточные станки относятся к группе часто используемых металлорежущих станков. Принцип их действия основан на том, что методом расточки при помощи резцов производится обработка стенок отверстий круглых сечений.

Сверление применяется: для получения неответственных отверстий, невысокой степени точности и чистоты, например под крепежные болты, заклепки, шпильки. Рассверливанием называется процесс увеличения диаметра отверстия при помощи сверла (рисунок 2).

Отверстия применяются для соединения деталей болтами, винтами, заклепками или другими крепежными деталями; получения и под последующее нарезание резьбы.

Точность сверления может быть повышена благодаря тщательному регулированию станка, правильно заточенному сверлу или сверлением при помощи специального приспособления, называемого кондуктором.

При сверлении различают сквозные, глухие и неполные отверстия. Высококачественное отверстие обеспечивается правильным выбором приемов сверления, правильным расположением сверла относительно обрабатываемой поверхности и совмещением оси сверла с центром (осью) будущего отверстия

Процесс резания при сверлении может быть осуществлен при наличии двух рабочих движений режущего инструмента по отношению к обрабатываемой детали: вращательного движения и подачи.

Для сверления обрабатываемую заготовку (деталь) неподвижно закрепляют в приспособлении, а сверлу сообщают два одновременных движения

• · вращательное - которое называется главным (рабочим) движением, или движением резании;
• · поступательное направленное вдоль оси сверла, которое называется движением подачи.

При сверлении под влиянием силы резания происходит отделение частиц металла и образование элементов стружки

Для получения отверстий под нарезание резьбы, применяется развертывание и зенкерование Рассверливанием называется процесс увеличения диаметра отверстия при помощи сверла.

Рисунок 2 Рабочие движения при сверлении

Скоростью резания V называется окружная скорость сверла, измеряемая по его наружному диаметру. Скорость резанья рассчитывается по формуле:

где v - скорость резанья, D-диаметр сверла, n- число оборотов в минуту сверла;

Величина скорости резанья зависит от обрабатываемого материала, диаметра и материала сверла и формы его заточки, подачи, глубины резания.

Подача s -- величина перемещения сверла вдоль оси за один оборот или за один оборот заготовки (если вращается заготовка, а сверло движется поступательно). Она измеряется в мм/об. так сверло имеет две режущие кромки, то подача на одну режущую кромку будет:

Плавильный выбор подачи имеет большое значение для стойкости режущего инструмента. Всегда выгоднее работать с большой подачей и меньшей скоростью резания, в этом случае сверло изнашивается медленнее.

Однако при сверлении отверстий малых диаметров величина подачи ограничивается прочностью сверла. С увеличением диаметра сверла прочность его возрастает, позволяя увеличивать подачу; следует учесть, что увеличение подачи ограничивается прочностью станка.

При выборе режимов резания в первую очередь подбирают наибольшую подачу в зависимости от качества обрабатываемой поверхности, прочности сверла и станка и других факторов; затем устанавливают такую максимальную скорость резания, при которой стойкость инструмента между переточками будет наибольшая.

Для обработки точных отверстий со строгими требованиями по размерам прямолинейности осей, межосевым расстоянием, а также для образования отверстий больших диаметров применяют операцию расточки.

Растачивание - процесс механической обработки внутренних поверхностей расточными резцами для увеличения их диаметра. Осуществляется при помощи, расточных металлорежущих станков. Сущность процесса расточки состоит:

• · в обработке отверстий больших диаметров;
• · в растачивании отверстий с выдержкой высокоточных размеров по величине, сносности, данной координате;
• · в сверлении отверстий без предварительной разметки по заданным координатам, обеспечивая большую точность межосевых расстояний и перпендикулярность отверстий.

Растачивание производится расточными резцами. На расточной резец действуют сила резания, которую можно измерить .

Сущность процесса сверления

К атегория:

Сверление металла

Сущность процесса сверления

Сверлением называется образование снятием стружки отверстий в сплошном материале с помощью режущего инструмента - сверла, совершающего вращательное и поступательное движения относительно своей оси.

Сверление применяется:
– для получения неответственных отверстий, невысокой степени точности и невысокого класса шероховатости, например под крепежные болты, заклепки, шпильки и т. д.;
– для получения отверстий под нарезание резьбы, развертывание и зенкерование.

Рассверливанием называется увеличение размера отверстия в сплошном материале, полученного литьем, ковкой, штамповкой или другими способами.

Сверлением и рассверливанием можно получить отверстие 10-го в отдельных случаях 11-го квалитета и шероховатость поверхности Rz - 320 -н 80. Когда требуется более высокое качество поверхности отверстия, его (после сверления) дополнительно зенкеруют и развертывают.

Точность сверления в отдельных случаях может быть повышена благодаря тщательному регулированию станка, правильно заточенному сверлу или сверлением через специальное приспособление, называемое кондуктором. Сверла разделяются на спиральные, с прямыми канавками, перовые, для глубокого, кольцевого сверления и центровочные (рис. 179).

Сверла изготовляются из быстрорежущих, легированных и углеродистых сталей, а также оснащаются пластинками из твердых сплавов.

Для сверления отверстий чаще применяют спиральные сверла и реже специальные.

Спиральное сверло - двузубый (двулезвийный) режущий инструмент, состоящий из двух основных частей: рабочей и хвостовика.

Рабочая часть сверла в свою очередь состоит из цилиндрической (калибрующей) и режущей части. На цилиндрической части имеются две винтовые канавки, расположенные одна против другой. Их назначение - отводить стружку из просверливаемого отверстия во время работы сверла. Канавки на сверлах имеют специальный профиль, обеспечивающий правильное образование режущих кромок сверла и необходимое пространство для выхода стружки.

Форма канавки и угол наклона ю (омега) между направлением оси сверла и касательной к ленточке должны быть такими, чтобы, не ослабляя сечения зуба, обеспечивалось достаточное стружечное пространство и легкий отвод стружки. Однако сверла (особенно малого диаметра) с увеличением угла наклона винтовой канавки ослабляются. Поэтому у сверл малого диаметра этот угол делается меньше, для сверл больших диаметров - больше. Угол наклона винтовой канавки сверла составляет 18 - 45°. Для сверления стали пользуются сверлами с углом наклона канавки 18 - 30°, для сверления хрупких металлов (латунь, бронза) - 22 - 25°, для сверления легких и вязких металлов - 40 - 45°, при обработке алюминия, дюралюминия и электрона - 45°.

Рис. 1. Разновидности сверл: а, б - спиральные, в - с прямыми канавками, г - перовое, д - ружейное, е - однокромочное с внутренним отводом стружки для глубокого сверления, ж - двухкромочное для глубокого сверления, з - для кольцевого сверления, и - г центровочное

В зависимости от направления винтовых канавок спиральные сверла подразделяют на правые (канавка направлена по винтовой линии с подъемом слева направо, движение сверла во время работы происходит против хода часовой стрелки) и левые (канавка направлена по винтовой линии с подъемом справа налево, движение происходит по ходу часовой стрелки). Левые сверла применяют редко. Левые и правые сверла отличаются не только канавкой, а и направлением вращения при работе.

Расположенные вдоль винтовых канавок сверла две узкие полоски на цилиндрической поверхности сверла называют ленточками. Они служат для уменьшения трения сверла о стенки отверстия, направляют сверло в отверстие и способствуют тому, чтобы сверло не уводило в сторону. Сверла диаметром 0,25 - 0,5 мм выполняются без ленточек.

Уменьшение трения сверла о стенки просверливаемого отверстия достигается также тем, что рабочая часть сверла имеет обратный конус, т. е. диаметр сверла у режущей части больше, чем на другом конце у хвостовика. Разность этих диаметров составляет 0,03 - 0,12 мм на каждые 100 мм сверла. У сверл, оснащенных пластинками из твердых сплавов, обратная конусность применяется от 0,03 - 0,15 мм на длине пластинки.

Зуб - это выступающая с нижнего конца часть сверла, имеющая режущие кромки.

Зуб сверла имеет спинку, представляющую собой углубленную часть наружной поверхности зуба, и заднюю поверхность, представляющую собой торцовую поверхность зуба на режущей части.

Поверхность канавки, воспринимающая давление стружки, называется передней по-182. Геометрические параметры режущей части спирального сверла поверхностью. Линия пересечения передней и задней поверхностей образует режущую кромку. Линия, образованная пересечением задних поверхностей, представляет поперечную кромку. Ее величина зависит от диаметра сверла (в среднем 0,13 диаметра сверла).

Режущие кромки соединяются между собой на сердцевине (сердцевина - тело рабочей части между канавками) короткой поперечной кромкой. Для большей прочности сверла сердцевина постепенно утолщается от поперечной кромки и к концу канавок (к хвостовику).

Рис. 2. Спиральные сверла (а, б), элементы сверла (в)

Рис. 3. Канавки и режущие кромки (а), углы (б) спирального сверла

На рис. 3 показаны углы спирального сверла. Передняя поверхность зуба (клина) сверла образуется спиральной канавкой, задняя - боковой поверхностью конуса. Геометрические параметры режущей части сверла, показаны на рис. 4 (см. сечение N-N).

Передним углом у (гамма) называют угол заключенный между поверхностью резания (обработанной поверхностью) и касательной к передней поверхности (или передней грани).

Наличие переднего угла облетает врезание инструмента, стружка лучше отделяется и получает возможность естественного схода.

С увеличением переднего угла улучшаются условия работы инструмента, уменьшается усилие резания, повышается стойкость. Вместе с тем ослабляется тело режущей части инструмента, которое может легко выкрашиваться, ломаться; ухудшается отвод теплоты, что приводит к быстрому нагреву и потере твердости. Поэтому для каждого инструмента приняты определенные значения переднего угла. Передние углы меньше при обработке твердых и прочных материалов, а также при меньшей прочности инструментальной стали. В данном: случае для снятия стружки требуются большие усилия и режущая часть инструмента должна быть прочнее. При обработке мягких, вязких материалов передние углы берутся больше.

Задний угол а (альфа) - это угол наклона задней поверхности, образуемой касательной к задней поверхности (или задней грани) и касательной к обрабатываемой поверхности. Задний угол дается для уменьшения трения задней поверхности (или задней грани) об обрабатываемую поверхность.

При слишком малых углах а повышается трение, увеличивается сила резания, инструмент сильно нагревается, задняя поверхность быстро изнашивается. При очень больших задних углах ослабляется инструмент, ухудшается отвод теплоты.

Передние и задние углы сверла в разных точках режущей кромки имеют различную величину; для точек, расположенных ближе к наружной поверхности сверла, передний угол больше и, наоборот, для точек, расположенных ближе к центру, передний угол меньше. Если у периферии сверла (наружный диаметр) он имеет наибольшую величину (25 -30°), то по мере приближения к вершине сверла уменьшается до величины, близкой к нулю.

Как и передний, задний угол сверла изменяется по величине для разных точек режущей кромки: для точек, расположенных ближе к наружной поверхности сверла, задний угол меньше, а для точек, расположенных ближе к центру, - больше.

Угол заострения р образуется пересечением передней и задней поверхностей.

Хвостовики у спиральных езерл могут быть коническими и цилиндрическими. Конические хвостовики имеют сверла диаметром от 6 до 80 мм. Эти хвостовики образуются конусом Морзе. Сверла с цилиндрическими хвостовиками изготовляют диаметром до 20 мм. Хвостовик является продолжением рабочей части сверла.

Сверла с коническим хвостовиком устанавливают непосредственно в отверстие шпинделя станка (или через переходные втулки) и удерживаются благодаря трению между хвостовиком и стенками конического отверстия шпинделя. Сверла с цилиндрическим хвостовиком закрепляют в шпинделе станка с помощью специальных патронов. На конце конического хвостовика имеется лапка, не позволяющая сверлу провертываться в шпинделе и служащая упором при удалении сверла из гнезда. У сверл с цилиндрическим хвостовиком имеется поводок, предназначенный для дополнительной передачи крутящего момента сверлу от шпинделя.

Шейка сверла, соединяющая рабочую часть с хвостовиком, имеет меньший диаметр, чем диаметр рабочей части, служит для выхода абразивного круга в процессе шлифования, на ней обозначена марка сверла и материал.

Спиральные сверла изготовляются из углеродистой инструментальной стали У10А, легированной стали, хромокремнистой 9ХС, быстрорежущей Р6М5.

Рис. 5. Сверла, оснащенные пластинками из твердого сплава с винтовыми (а), прямыми (6) канавками, каналами для охлаждающей жидкости (в)

Для изготовления сверл все чшире применяют металлокерамические твердые сплавы марок ВК6, ВК8 и Т15К6. Наиболее распространенным являются спиральные сверла из,быстрорежущей стали.

Сверла, оснащенные пластинками из твердых сплавов, находят широкое применение при сверлении и рассверливании чугуна, закаленной стали, пластмасс, стекла, мрамора и других твердых материалов.

По сравнению со сверлами, изготовленными из инструментальных углеродистых сталей, они имеют значительно меньшую длину рабочей части, большой диаметр сердцевины и меньший угол наклона винтовой канавки. Эти сверла обладают высокой стойкостью и обеспечивают высокую производительность труда.

Существует несколько типов сверл диаметром от 5 до 30 мм, оснащенных твердыми сплавами типа ВК. Корпуса этих сверл изготовляются из стали марок Р9, 9ХС и 40Х.

Сверла с винтовыми канавками обеспечивают значительно лучший выход стружки из отверстий, особенно при сверлении вязких металлов. Это достигается благодаря тому, что на длине 1,5 -2 диаметра сверла канавка прямая, а далее к хвостовой части сверла винтовая.

Сверла с прямыми канавками применяют при сверлении отверстий в хрупких металлах. Они проще в изготовлении, но для сверления глубоких отверстий эти сверла применять нельзя, так как затрудняется выход стружки из отверстия.

Сверла с косыми канавками применяют для сверления неглубоких отверстий, так как длина канавок для выхода стружки у них очень мала.

Сверла с отверстиями для подвода охлаждающей жидкости к режущим кромкам сверла предназначается для сверления глубоких отверстий в неблагоприятных условиях. Эти сверла имеют повышенную стойкость, так как охлаждающая жидкость, подаваемая под давлением 1-2 МПа (10 - 20 кгс/см2) в пространство между наружной поверхностью сверла и стенками отверстия, обеспечивает охлаждение режущих кромок и облегчает удаление стружки.

Сверло крепят в специальном патроне, обеспечивающем подвод охлаждающей жидкости к отверстию в хвостовой части сверла. Эти сверла особенно эффективны при работе с жаропрочными материалами.

При сверлении отверстий сверлами со сквозными каналами режим резания повышается в 2 - 3 раза, а стойкость инструмента - в 5-6 раз. Сверление таким способом осуществляют на специальных станках в специальных патронах.

Твердосплавные монолитные сверла предназначены для обработки жаропрочных сталей. Эти типы сверл могут быть применены для работы на сверлильных машинах (материалом служит твердый сплав ВК15М) и для работы на токарных металлорежущих станках (твердый сплав ВК10М).

Корпуса твердосплавных сверл изготовляют из стали Р6М5, 9ХС, 40Х, 45Х. В сверлах прорезается паз под пластинку из твердого сплава, которую закрепляют медным или латунным припоем.

Рис. 6. Сверление с подводом охлаждающей жидкости к режущим кромкам

Рис. 7. Центровочные сверла: а - без предохранительного конуса, б - с предохранительным конусом

Комбинированные сверла, например сверло-зенковка, сверло-развертка, сверло-метчик, применяют для одновременного сверления и зенкования, сверления и развертывания или сверления и нарезания резьбы.

Центровочные сверла служат для получения центровых отверстий в различных заготовках. Их изготовляют без предохранительного конуса и с предохранительным конусом.

Паровые сверла наиболее просты в изготовлении, применяются для сверления неответственных отверстий диаметром до 25 мм, главным образом при обработке твердых поковок и отливок, ступенчатых и фасонных отверстий. Сверление, как правило, осуществляют трещотками и ручными дрелями.

Эти сверла изготовляют из инструментальной углеродистой стали У10, У12, У10А и У12А, а чаще всего из быстрорежущей стали Р6М5.

Перовое сверло имеет форму лопатки с хвостовиком. Его режущая часть - треугольной формы с углами при вершине 2 ф =118 -н 120° и задним углом а = 10 ~ 20°.

Перовые сверла подразделяют на двусторонние и односторонние, наиболее распространенными являются двусторонние. Угол заточки одностороннего перового сверла принимается из стали в пределах 75 - 90°, а для цветных металлов - 45 - 60° . Угол заточки двустороннего перового сверла принимается 120-135°.

Перовые сверла не допускают высоких скоростей резания и непригодны для сверления больших отверстий, так как стружка из отверстия не отводится, а вращается вместе со сверлом и царапает поверхность отверстия. Кроме того, в процессе работы сверло быстро тупится, изнашивается, теряет режущие качества и уходит в сторону от оси отверстия.

Сверление является одним из самых распространенных методов получения отверстия резанием. Режущим инструментом здесь служит сверло, которое дает возможность как получать отверстия в сплошном материале (сверление), так и увеличивать диаметр уже просверленного отверстия (рассверливание).

При сверлении обрабатываемую деталь закрепляют на столе сверлильного станка прихватами, в тисках, на призмах и т. п., а сверху сообщают два совместных движения - вращательное и поступательное (направленное вдоль оси сверла). Вращательное движение называется главным (рабочим) движением. Поступательное движение вдоль оси сверла называется движением подачи.

Рис. 1. Сверла различной конструкции

Сверление применяется при выполнении многих слесарных работ. Оно выполняется на приводных сверлильных станках и вручную - ручными дрелями, с помощью механизированного инструмента - электрическими и пневматическими дрелями, а также электроискровым и ультразвуковым методами.

Сверла, их конструкция и назначение. По конструкции и назначению сверла подразделяются на ряд видов.

Перовые сверла представляют собой простой режущий инструмент (рис. 1,а). Они применяются главным образом в трещотках и ручных дрелях для сверления неответственных отверстий диаметром до 25 мм.

Спиральные сверла с цилиндрическим и коническим хвостовиками (рис. 1, б, в) используются как для ручного сверления, так и при работе на станках (сверлильных, револьверных и др.).

Сверла для глубокого сверления применяются на специальных станках для получения точных отверстий малого диаметра. Под глубоким сверлением обычно понимают сверление отверстий, длина которых превышает их диаметр в 5 раз и более.

Центровые сверла (рис. 1,г) служат для получения центровых углублений на обрабатываемых деталях.

Комбинированные сверла позволяют производить одновременную обработку одноосных отверстий, а также одновременное сверление и зенко-вание или развертывание отверстий (рис. 1, е).

Для изготовления сверл, как правило, применяют следующие инструментальные материалы: углеродистую инструментальную сталь марок У10А и У12А, легированные стали - хромистую марку X и хромокремни-стую -9ХС; быстрорежущую сталь марок Р9 и Р18. В последние годы для этой цели находят применение также металлокерамические твердые сплавы ВК6, ВК8 и Т15К6.

Сверла из быстрорежущих сталей делают сварными: рабочую часть - из быстрорежущей стали, а остальную часть - из менее дорогой конструкционной стали. Наиболее распространенными являются спиральные сверла из быстрорежущих сталей.

Элементы и геометрические параметры спирального сверла. Спиральное сверло имеет рабочую часть, шейку, хвостовик для крепления сверла в шпинделе станка и лапку, служащую упором при выбивании сверла из гнезда шпинделя (рис. 2,а). Рабочая часть в свою очередь разделяется на режущую и направляющую.

Режущая часть, на которой расположены все режущие элементы сверла, состоит: из двух зубьев (перьев), образованных двумя спиральными канавками для отвода стружки (рис. 2,б); перемычки (сердцевины) - средней части сверла, соединяющей оба зуба ‘(пера); двух передних поверхностей, по которым сбегает стружка, и двух задних поверхностей; двух ленточек, служащих для направления сверла, калибрования отверстия и уменьшения трения сверла о стенки отверстия; двух главных режущих кромок, образованных пересечением передних и задних поверхностей и выполняющих основную работу резания; поперечной кромки (перемычки), образованной пересечением обеих задних поверхностей. На наружной поверхности сверла между краем ленточки и канавкой расположена идущая по винтовой линии несколько углубленная часть, называемая спинкой зуба.

Рис. 2. Элементы и геометрические параметры спирального сверла: а и б-элементы спирального сверла; в, г и д-геометрические параметры спирального сверла; с-элементы резания: поз. /-при сверлении; поз. //-при рассверливании

Уменьшение трения сверла о стенки просверливаемого отверстия достигается также тем, что рабочая часть сверла имеет обратный конус, т. е. диаметр сверла у режущей части больше, чем на другом конце, у хвостовика. Разность в величине этих диаметров составляет 0,03-0,12 мм на каждые 100 мм длины сверла.

У сверл, оснащенных пластинками твердых сплавов, обратная конусность принимается от 0,1 до 0,03 мм на каждые 100 мм длины.

К геометрическим параметрам режущей части сверла (рис. 109,в, г, д) относятся: угол при вершине сверла, угол наклона винтовой канавки, передний и задний углы, угол наклойа поперечной кромки (перемычки).

Угол при вершине сверл а 2ф расположен между главными режущими кромками. Он оказывает большое влияние на работу сверла. Величина этого угла выбирается в зависимости от твердости обрабатываемого материала и колеблется в пределах от 80 до 140°. Для сталей, чугунов и твердых бронз 2<р= 116-М 18°; для ла-туней и мягких бронз 2ф=130°; для легких сплавов - дуралюмина, силумина, электрона и баббита 2ф=140°; для меди 2ф=125°; для эбонита и целлулоида 2ф = 80-к 90°.

Для повышения стойкости сверл диаметром 12 мм и выше применяют двойную заточку сверл; при этом главные режущие кромки имеют форму не прямой, как при обычной заточке (рис. 3, в), а ломаной линии (рис. 109,г). Основной угол 2ф= 116-4-118° (для сталей и чугунов), а второй угол 2ф=70-г-75°.

Угол наклона винтовой канавки обозначается греческой буквой омега. С увеличением этого угла процесс резания облегчается и улучшается выход стружки. Однако сверло (особенно малого диаметра) с увеличением угла наклона винтовой канавки ослабляется. Поэтому у сверл малого диаметра этот угол делается меньшим, чем у сверл большого диаметра.

Угол наклона винтовой канавки должен выбираться в зависимости от свойств обрабатываемого металла. Для обработки, например, красной меди и алюминия этот угол нужно брать равным 35-40°, а для обработки стали (о = 25° и меньше.

Если рассечь спиральное сверло плоскостью, перпендикулярной главной режущей кромке, то мы увидим передний угол (см. сечение ББ на рис. 109,5).

Передний угол у (гамма) в разных точках режущей кромки имеет разную величину: он больше У периферии сверла и заметно меньше у его оси. Так, если у наружного диаметра передний угол у = 25 г 30°, то у перемычки он близок к 0°. Непостоянство величины переднего угла относится к недостаткам спирального сверла и является одной из причин неравномерного и быстрого его износа.

Задний угол сверла а (альфа) предусмотрен для уменьшения трения задней поверхности о поверхность резания. Этот угол рассматривается в плоскости АА, параллельной оси сверла. Величина заднего угла также изменяется по направлению от периферии к центру сверла; у периферии он равен 8-И2”, а у оси а = 20н-26°.

Сверла, оснащенные пластинками твердых сплавов, по сравнению со сверлами, изготовленными из сталей, имеют меньшую длину рабочей части, больший диаметр сердцевины и меньший угол наклона винтовой канавки. Эти сверла обладают высокой стойкостью и обеспечивают более высокую производительность. Особенно эффективно применение сверл с пластинками твердых сплавов при сверлении и рассверливании чугуна, твердой стали, пластмасс, стекла, мрамора и других твердых материалов.

Сверла, оснащенные пластинками твердых сплавов, выпускаются четырех типов: спиральные с цилиндрическим хвостовиком; спиральные с коническим хвостовиком; с прямыми канавками и коническим хвостовиком и с косыми канавками и цилиндрическим хвостовиком.

Процесс резания при сверлении. В процессе сверления под влиянием силы резания режущие поверхности сверла сжимают прилегающие к ним частицы металла, и когда давление, создаваемое сверлом, превышает силы сцепления частиц металла, происходит образование элементов стружки и отделение ее.

При сверлении вязких металлов (сталь, медь, алюминий и др.) отдельные элементы стружки, плотно сцепляясь между собой, образуют непрерывную стружку, завивающуюся в спираль. Такая стружка называется сливной. Если обрабатываемый металл хрупок, например чугун или бронза, то отдельные элементы стружки надламываются и отделяются друг от друга. Такая стружка, состоящая из отдельных разобщенных между

собой элементов (чешуек) неправильной формы, носит название стружки надлома.

В процессе сверления различают следующие элементы резания: скорость резания, глубина резания, подача, толщина и ширина стружки.

Главное рабочее движение сверла (вращательное) характеризуется скоростью “резания.

Подачей при сверлении называется перемещение сверла вдоль оси за одйн его оборот. Она обозначается через S и измеряется в мм/об. Сверло имеет две главные режущие кромки.

Правильный выбор подачи имеет большое значение для увеличения стойкости инструмента. Величина подачи при сверлении и рассверливании зависит от заданной частоты и точности обработки, твердости обрабатываемого материала, прочности сверла и жесткости системы станок - инструмент - деталь.

Толщина среза (стружки) а измеряется в направлении, перпендикулярном режущей кромке сверла. Ширина среза Ь измеряется вдоль режущей кромки и равна ее длине.

Таким образом, площадь поперечного сечения стружки становится больше с увеличением диаметра сверла, а для данного сверла - с увеличением подачи.

Обрабатываемый материал оказывает сопротивление резанию и удалению стружки. Для осуществления процесса резания к инструменту должны быть приложены сила подачи Ро, превосходящая силы сопротивления материала осевому перемещению сверла, и крутящий момент Мкр, необходимый для преодоления момента сопротивления М и для обеспечения главного вращательного движения шпинделя и сверла.

Сила подачи Р0 при сверлении и крутящий момент зависят от диаметра сверла D, величины подачи и свойств обрабатываемого материала. Например, при увеличении диаметра сверла и подачи они также увеличиваются.

Стойкостью сверла называется время его непрерывной (машинной) работы до затупления, т. е. между двумя переточками. Стойкость сверла обычно измеряется в минутах.

В процессе резания при сверлении выделяется большое количество тепла вследствие деформации металла, трения выходящей по канавкам сверла стружки, трения задней поверхности сверла об обрабатываемую поверхность и т. п. Основная часть тепла уносится стружкой, а остальная распределяется между деталью и инструментом. Для предохранения от затупления и преждевременного износа при нагреве сверла в процессе резания применяют смазывающе-охлаждающую жидкость, которая отводит тепло от стружки, детали и инструмента.

К охлаждающим жидкостям, которыми пользуются при сверлении металла, относятся мыльная и содовая вода, масляные эмульсии и др.

Выбор режимов резания при сверлении заключается в определении такой подачи и скорости резания, при которых процесс сверления детали оказывается наиболее производительным и экономичным.

Теоретический расчет элементов режима резания производится по нормативам, действующим на заводе, или по справочникам в следующем порядке: выбирают подачу, затем подсчитывают скорость резания и по найденной скорости резания устанавливают число оборотов сверла. Затем выбранные элементы режима резания проверяют по прочности слабого звена механизма главного движения и мощности электродвигателя станка.

Обычно в производственных условиях при выборе элементов режима резания, сверления, зенкерования, развертывания и т. д. пользуются готовыми данными технологических карт.

Износ и заточка сверл. Износ сверл из быстрорежущей стали происходит по задней поверхности, ленточкам и углам, а иногда и по передней поверхности.

Задняя поверхность сверла изнашивается в результате трения о поверхность резания, передняя - в результате трения об образующуюся стружку. Затупившееся сверло в процессе работы издает характерный скрипящий звук, свидетельствующий о необходимости направить сверло в переточку.

Форма заточки оказывает влияние на стойкость сверла и скорость резания, допускаемую сверлом. Различают следующие формы заточки сверл: нормальную одинарную и двойную заточку, заточку с подточкой перемычки, с подточкой ленточки и др. (табл. 6).

Подточка перемычки состоит в образовании дополнительных выемок у вершины сверла с обеих сторон вдоль его оси на длине 3-15 мм, после чего длина перемычки сокращается до 0,1D. При этом значительно уменьшается сила подачи Р0, а стойкость сверла увеличивается в 1,5 раза.

Многие новаторы производства работают над совершенствованием конструкции сверл в целях повышения их стойкости.

Заточка сверл выполняется в заточных мастерских специалистами-заточниками на специальных станках.

В ряде случаев заточку сверл производят на простых заточных станках (точилах), оборудованных специальным приспособлением. При заточке вручную сверло держат левой рукой возможно ближе к режущей части (конусу), а правой рукой - за хвостовик. Прижимая режущую кромку сверла к боковой поверхности заточного круга, плавным движением правой руки покачивают сверло, добиваясь, чтобы его задняя поверхность получила правильный наклон и приняла надлежащую форму. Снимать надо небольшие слои металла при слабом нажиме сверлом на круг.

Необходимо следить за тем, чтобы режущие кромки имели одинаковую длину и были заточены под одинаковыми углами. Сверло с режущими кромками разной длины или с разными углами наклона может сломаться или просверлить отверстие большего диаметра. После заточки задней поверхности сверла его главные режущие кромки должны быть прямолинейными.

Рис. 4 Заточка сверла (а); проверка углов заточки сверла шаблоном (б)

Правильность заточки сверл проверяют специальным шаблоном.

29. Сверление. Сущность процесса, назначение и область применения, применяемое оборудование (станок), инструмент, приспособления, точность размеров и шероховатость обрабатываемой поверхности.

Сверление - основной способ получения сквозных и глухих отверстий в сплошном материале заготовки. В качествеинструмента используетсясверло . Обработка производится насверлильных и токарных станках . На сверлильных станках сверло совершает вращательное движение и продольное вдоль оси отверстия, а заготовка закреплена на столе станка. На токарных станках обрабатываемая деталь закрепляется в патрон и совершает вращательное движение, сверло крепится в заднюю бабку станка и совершает поступательное движение вдоль оси отверстия.

Рис.2. Схемы: а, б - сверления, в – рассверливания, г-зенкерования, д- развертывания

Диаметр просверливаемого отверстия можно увеличить сверлом большего размера. Такие операции называют рассверливанием . При сверлении обеспечивается сравнительно невысокая точность и качество поверхности.

Для получения отверстий более высокой точности и меньшей шероховатости поверхности выполняются зенкерование и развертывание. Зенкерованием обрабатывают предварительно полученные отверстия многолезвийным инструментомзенкером , который имеет более жесткую рабочую часть. Число зубьев не менее трех.

Развертыванием можно исправить неточности формы отверстия.Развертки - многолезвийный инструмент, срезающий очень тонкие слои с обрабатываемой поверхности.

Назначение сверления: Сверление необходимая операция для получения отверстий в различных материалах при их обработке, целью которой является:

Изготовление отверстий под нарезание резьбы, зенкерование, развёртывание или растачивание.

Изготовление отверстий (технологических) для размещения в них электрических кабелей, анкерных болтов, крепёжных элементов и др.

Отделение (отрезка) заготовок из листов материала.

Ослабление разрушаемых конструкций.

Закладка заряда взрывчатого вещества при добыче природного камня.

Операции сверления производятся на следующих станках:

Вертикально-сверлильные станки.

Горизонтально-сверлильные станки.

Вертикально-расточные станки.

Горизонтально-расточные станки.

Вертикально-фрезерные станки.

Горизонтально-фрезерные станки.

Универсально-фрезерные станки.

Токарные станки (сверло неподвижно а обрабатываемая заготовка вращается).

Токарно-затыловочные станки (сверление вспомогательная операция, сверло неподвижно).

Для облегчения процессов резания материалов применяют следующее:

Охлаждение (вода, эмульсии, олеиновая кислота, углекислый газ, графит).

Ультразвук (ультразвуковые вибрации сверла увеличивают производительность и дробление стружки).

Подогрев (ослабляет твёрдость труднообрабатываемых материалов).

Удар (при ударно-поворотном сверлении (бурении) камня, бетона).

30. Протягивание. Сущность процесса, назначение и область применения, применяемое оборудование (станок), инструмент, приспособления, точность размеров и шероховатость обрабатываемой поверхности.

Протягивание - высокопроизводительный метод обработки деталей разнообразных форм, обеспечивающимвысокую точность формы и размеров обрабатываемой поверхности. Из-за высокой стоимостиинструмента - протяжки , протягивание применяют в крупносерийном производстве. В протяжке каждый режущий зуб больше последующего на определенную величину. Процесс резания при протягивании производится на протяжныхвертикального и горизонтального исполнений станках при поступательном движении инструмента относительно неподвижной заготовки за один проход.

Отверстия различной геометрической формы протягивают на горизонтально-протяжных станках для внутреннего протягивания. Размеры отверстий от 5 до 250 мм.

Рис. 6. Схемы протягирания: 1-обрабатываемая деталь,2 – протяжка; а…д- внутреннее протягивание; з…ж- наружнее протягивание

Цилиндрические отверстия протягивают после сверления, растачивания или зенкерования. Шпоночные и шлицевые пазы протягивают протяжками, форма которых в поперечном сечении соответствует профилю протягиваемого отверстия.

Наружные поверхности различной геометрической формы протягивают на вертикально-протяжных станках для наружного протягивания.

Протягивание применяется в крупносерийном и массовом производстве металлоизделий, и редко в мелкосерийном и единичном. Протяжки различных конструкций - наружные, внутренние, и дорны, являются одними из наиболее дорогих инструментов для выполнения металлообработки. Подчас каждая протяжка при своем изготовлении требует наивысшей точности и правильного расчета. Это обусловлено тем, что инструмент при протягивании работает в наиболее тяжёлых и суровых условиях огромных нагрузок (растяжение, сжатие, изгиб, абразивное и адгезионное выкрашивание лезвий протяжки). Протягиванию предшествуют подготовительные операции металлообработки, такие как сверление, зенкерование, развертывание, вырубка (т. е. для проведения протягивания требуется достаточно точно обработанная поверхность заготовки).

Дорнование (дорнирование) – вид обработки заготовок без снятия стружки. Сущность дорнования сводится к перемещению в отверстии заготовки с натягом жёсткого инструмента – дорна. Размеры поперечного сечения инструмента больше размеров поперечного сечения отверстия заготовки на величину натяга.

Станки для протягивания:

Горизонтально-протяжные станки: Все виды внутреннего и наружного протягивания заготовок.

Пресса: Обработка отверстий дорнами (прошивка, формообразование, калибровка).

Виды протягивания:

Внутреннее протягивание. Наружное протягивание. Дорнование. Накаливание.

Различного диаметра и глубины, или многогранные отверстия различного сечения и глубины.

Назначение сверления

Сверление - необходимая операция для получения отверстий в различных материалах при их обработке, целью которой является:

• Изготовление отверстий под нарезание резьбы, зенкерование , развёртывание или растачивание.
• Изготовление отверстий (технологических) для размещения в них электрических кабелей, анкерных болтов, крепёжных элементов и др.
• Отделение (отрезка) заготовок из листов материала.
• Ослабление разрушаемых конструкций.
• Закладка заряда взрывчатого вещества при добыче природного камня.

Станки и инструменты для выполнения сверления

Сверление цилиндрических отверстий, а также сверление многогранных (треугольных, квадратных, пяти- и шестигранных, овальных) отверстий выполняют с помощью специальных режущих инструментов - свёрл . Свёрла в зависимости от свойств обрабатываемого материала изготавливаются нужных типоразмеров из следующих материалов:

• Углеродистые стали (У8, У9, У10, У12 и др): Сверление и рассверливание дерева, пластмасс, мягких металлов.
• Низколегированные стали (Х, В1,9ХС,9ХВГ и др): Сверление и рассверливание дерева, пластмасс, мягких металлов. Повышенная по сравнению с углеродистыми теплостойкость (до 250 °C) и скорость резания.
• Быстрорежущие стали (Р9, Р18, Р6М5, Р9К5 и др): Сверление всех конструкционных материалов в незакалённом состоянии. Теплостойкость до 650 °C.
• Свёрла, оснащенные твёрдым сплавом , (ВК3, ВК8, Т5К10, Т15К6 и др): Сверление на повышенных скоростях незакалённых сталей и цветных металлов. Теплостойкость до 950 °C. Могут быть цельными, с напайными пластинами, либо со сменными пластинами (крепятся винтами)
• Свёрла, оснащённые боразоном : Сверление закалённых сталей и белого чугуна , стекла , керамики , цветных металлов.
• Свёрла, оснащённые алмазом : Сверление твёрдых материалов, стекла, керамики, камней.

Операции сверления производятся на следующих станках:

• Вертикально-сверлильные станки
• Горизонтально-сверлильные станки : Сверление - основная операция.
• Вертикально-расточные станки: Сверление - вспомогательная операция.
• Горизонтально-расточные станки: Сверление - вспомогательная операция.
• Вертикально-фрезерные станки: Сверление - вспомогательная операция.
• Горизонтально-фрезерные станки: Сверление - вспомогательная операция.
• Универсально-фрезерные станки: Сверление - вспомогательная операция.
• Токарные станки: Сверло неподвижно, а обрабатываемая заготовка вращается.
• Токарно-затыловочные станки: Сверление - вспомогательная операция. Сверло неподвижно.
• Токарно-револьверные станки : Сверление - вспомогательная операция. Сверло может быть неподвижно (статический блок) или вращаться (приводной блок)

И на ручном оборудовании:

• Механические дрели : Сверление с использованием мускульной силы человека.
• Электрические дрели: Сверление на монтаже переносным электроинструментом (в том числе ударно-поворотное сверление).

Для облегчения процессов резания материалов применяют следующие меры:

• Охлаждение: Смазочно-охлаждающие жидкости и газы(вода , эмульсии, олеиновая кислота , углекислый газ, графит и др.)
• Ультразвук : Ультразвуковые вибрации сверла увеличивают производительность и дробление стружки.
• Подогрев: Подогревом ослабляют твёрдость труднообрабатываемых материалов.
• Удар : При ударно-поворотном сверлении (бурении) камня, бетона .

Виды сверления

• Сверление цилиндрических отверстий.
• Сверление многогранных и овальных отверстий.
• Рассверливание цилиндрических отверстий (увеличение диаметра).
• Центровка: высверливание небольшого количества материала для позиционирования другого сверла (например, при глубоком сверлении) или для фиксирования детали задним центром.
• Глубокое сверление: Сверление на глубину 5 и более диаметров отверстия. Часто требует специальных технических решений.

Охлаждение при сверлении

Большой проблемой при сверлении является сильный разогрев сверла и обрабатываемого материала из-за трения. В месте сверления температура может достигать нескольких сотен градусов Цельсия.

При сильном разогреве материал может начать гореть или плавиться. Многие стали при сильном разогреве теряют твердость, в результате режущие кромки стальных свёрл быстрее изнашиваются, из-за чего трение только усиливается, что в итоге приводит к быстрому выходу свёрл из строя и резкому снижению эффективности сверления. Аналогично, при использовании твердосплавного сверла или сверла со сменными пластинами, твердый сплав при перегреве теряет твердость, и начинается пластическая деформация режущей кромки, что является нежелательным типом износа.

Для борьбы с разогревом применяют охлаждение с помощью охлаждающих эмульсий или смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ). При сверлении на станке часто возможно организовать подачу жидкости непосредственно к месту сверления. Подача охлаждающей жидкости также может осуществляться через каналы в самом сверле, если это позволяет станок. Такие каналы делаются во многих цельных сверлах и во всех корпусных. Внутренняя подача СОЖ необходима при сверлении глубоких отверстий (глубиной 10 и более диаметров). При этом важно не столько охлаждение, сколько удаление стружки. Давление СОЖ вымывает стружку из зоны резания, что позволяет избежать её пакетирования или повторного резания. Если в таком случае невозможно организовать подачу СОЖ, то приходится осуществлять сверление с периодическими выводами сверла для удаления стружки. Такой метод крайне непроизводителен.

При сверлении ручным инструментом сверление время от времени прерывают и окунают сверло в ёмкость с жидкостью.

Литература

• Металлорежущие инструменты. Учебник (гриф УМО). Томск: Изд-во Томского ун-та. 2003. 392 с. (250 экз.).
• Кожевников Д. В., Кирсанов С. В. Резание материалов. Учебник (гриф УМО). М.: Машиностроение. 2007. 304 с. (2000 экз.).

См. также

Ссылки