Геометрические параметры резца влияют на силы резания и износ режущих кромок лезвия.
Термины и определения элементов резцов приведены в ГОСТ 25751-83.
Геометрические параметры головки резца определяют положение его передних и задних поверхностей относительно основной опорной поверхности.
Угол наклона l главной режущей кромки может быть положительным, отрицательным или равным нулю.От утла l зависят форма стружки, направление ее схода по передней поверхности лезвия и упрочнение.Если главная режущая кромка совпадает с основной плоскостью, проходящей через вершину лезвия, l =0, если направлена вверх, угол l положительный, если вниз, угол l отрицательный.
Главный угол в плане j определяет соотношение между шириной и толщиной среза при постоянных значениях подачи и глубины резания. Вспомогательный угол в плане j 1 рекомендуется при жесткой системе принимать в пределах 10-15°,при нежесткой системе 20-30 о, при обработке деталей с врезанием 30-45 о.
Рис. 10 Рабочая часть резца
Переходную режущую кромку выполняют или по радиусу или в видефаски под углом jо= j/2 и длиной f =0,5...3,0 мм в зависимости от размероврезца,Задний угол на переходнойкромке a о = a.
Рис. 11 Геометрические параметры резца
Главный передний угол g уменьшает деформацию стружки и обрабатываемой поверхности,влияет на величину и направление сил резания, прочность режущей кромки, стойкость резца и качество обработанной поверхности.
Главный задний угол a выбирают взависимости от обрабатываемого материала.
Вспомогательный задний уголa 1 назначают одинаковым с принятым задним углом a . Для отрезных и прорезных рездов a 1 = l - 2°.
Радиус вершты лезвия влияетна работурезца также, как угол j 1 . С увеличением радиусаокругления повышаются качество обработанной поверхности и стойкость резца. Увеличение радиуса возможно толькопри жестких условиях работы во избежание вибраций.
Главная режущая кромка выполняет основную работу резания и теоретически должна быть острой. Практическиже всегда имеется некоторый радиус, называемый радиусом округления режущей кромки r (рис. 12). При работе с малой толщиной среза а радиус округления существенновлияет на процесс резания, так как изменяет передний угол.
Значение радиуса r зависит от зернистости инструментального материала и способа обработки передней и задней поверхностей:
r = 6...8 мкм для резцов из быстрорежущих сталей, алмазов, СТМ; r = 1,5...17 мкм для резцов с пластинами из твердого сплава и r = 30...40мкм для резпов, оснащенных минерало-керамическими пластинами.
Рис. 12. Форма режушей кромки в поперечом сечен и ее влияние на передний угол
Передняя поверхность лезвия выполняется плоской иликриволинейной. Плоскую поверхность применяют для обработки хрупких и очень твердых материалов, криволинейную - для обработки вязких,мягкихи средней твердости материалов. Передняя поверхность снабжается упрочняющей ленточкой f =0,2...1,0 мм (меньшиезначения-для малых подач). Размеры фасок, канавок зависят от режимов резания и в основном от подачи. Большей подаче соответствуют большие значения f, r .
СВЕРЛА
Сверло - осевой режущий инструмент для образования отверстий в сплошном материале и увеличения диаметра имеющегося отверстия. Сверла являются одним из самых распространенных видов инструментов. В промышленности применяют сверла: спиральные, перовые, одностороннего резания, эжекторные, кольцевого сверления, а также специальные комбинированные. Сверла изготавливают из легированной стали 9ХС, быстрорежущих сталей Р6М5 и др., и оснащенные твердым сплавом ВК6, ВК6-М, ВК8, ВКЮ-М и др.
Спиральные сверла. Спиральные сверла имеют наибольшее распространение и состоят из следующих основных частей: режущей, калибрующей или направляющей, хвостовой и соединительной. Главные режущие кромки сверла (рис. 13) прямолинейны и наклонены к оси сверла под главным углом в плане j .
Рис. 13 Спиральное сверло
Рис.14 Геометрические параметры спирального сверла
Режущая и калибрирующая части сверла составляют ее рабочую часть, на которой образованы две винтовые канавки, создающие два зуба, обеспечивающие процесс резания. На рабочей части сверла (рис. 15) имеется шесть лезвий: два главных (1 - 2 и 1" - 2"), два вспомогательных (1 - 3 и 1" - 3"), расположенных на калибрующей части сверла, которая служит для направления в процессе работы и является запасом на переточку, и два на перемычке (0 - 2 и 0 - 2"). Эти лезвия расположены на двух зубьях и имеют непрерывную пространственную режущую кромку, состоящую из пяти разнонаправленных отрезков (3 - 1 , 1 - 2, 2 - 2", 2" - 1", 1" - 3").
Рис.15 Режущие кромки спирального сверла
Для уменьшения трения об образованную поверхность отверстия и уменьшения теплообразования в процессе работы сверло на всей длине направляющей части имеет занижение по спинке с оставлением у режущей кромки ленточки шириной 0,2 - 2 мм в зависимости от диаметра сверла. Ленточки обеспечивают направление сверла в процессе резания, и только в начале, на длине, равной 0,5 значения подачи, они работают в качестве вспомогательной режущей кромки. Для уменьшения трения при работе на ленточках делают утонение по направлению к хвостовику (обратная конусность 0,03 - 0,12 мм по диаметру на 100 мм длины). Размер утонения зависит от диаметра сверла.
Спиральные сверла из быстрорежущей стали с цилиндрическим хвостовиком изготавливают диаметром от 1 до 20 мм. В зависимости от длины рабочей части сверла делят на короткую (ГОСТ 4010 - 77), среднюю (ГОСТ 10902 - 77) и длинную (ГОСТ 886 - 77 и ГОСТ 12122 -77) серии. Сверла с коническим хвостовиком изготавливают диаметром от 6 до 80 мм (ГОСТ 10903 - 77), удлиненные (ГОСТ 2092 - 77) и длинные (ГОСТ 12121 - 77). Мелкоразмерные сверла диаметром от 0,1 до 1,5 мм для увеличения прочности изготавливают с утолщенным цилиндрическим хвостовиком (ГОСТ 8034 - 76).
Быстрорежущие сверла диаметром свыше 6 - 8 мм делают сварными, хвостовики у этих сверл, а также хвостовики и корпуса у сверл, оснащенных твердым сплавом, изготавливают из стали 45, 40Х, кроме того, для корпусов сверл, оснащенных твердым сплавом, применяют сталь 9ХС и быстрорежущие стали.
Режущая часть сверла. Производительность и стойкость сверла во многом зависят от значения главного угла в плане j . Подобно главному углу в плане проходного резца, угол j сверла влияет на составляющие силы резания, длину режущей кромки и элементы сечения стружки. Обычно на чертежах сверл указывают значение угла при вершине 2 j. С увеличением угла при вершине сверла уменьшается активная длина режущей кромки и увеличивается толщина срезаемого слоя, при этом увеличиваются силы, действующие на единицу длины режущей кромки, что вызывает повышенное изнашивание сверла. При увеличении угла 2j сечение срезаемого слоя остается неизменным, степень его деформации уменьшается, суммарная составляющая силы резания, определяющая крутящий момент, падает. Суммарная осевая сила резания сверла при увеличении угла 2j возрастает. Это объясняется изменением положения относительно оси сверла плоскости N - N, перпендикулярной к режущей кромке, при этом часть сил, действующих на режущую кромку сверла, взаимно уравновешивается.
Передние углы на поперечной режущей кромке при увеличении угла 2j уменьшаются, что ухудшает внедрение этой кромки в материал заготовки и приводит к возрастанию осевых сил при сверлении, при этом возрастает опасность появления продольного изгиба сверла. Увеличение угла при вершине 2j приводит к более плавному изменению передних углов вдоль главной режущей кромки, что улучшает режущие способности сверла и облегчает отвод стружки.
Опыты показывают, что при уменьшении угла 2j от 140° до 90° осевая составляющая силы резания снижается на 40 - 50%, а крутящий момент увеличивается на 25 - 30%.
Сверло – это распространенный режущий инструмент, который используется не только для получения сквозных отверстий методом сверления, но и для увеличения размеров уже имеющихся.
Технически изделия представляют собой насадки под ручные дрели, перфораторы и различные станки.
Само сверление подразумевает выборку материала за счет вращательного движения острой режущей кромки.
Инструмент делится на огромное количество видов по своей форме и назначению.
Главная характеристика любого сверла – его прочность, которая должна превышать этот показатель у обрабатываемого материала.
Инструмент, в зависимости от условий использования, имеет различный размер и форму.
Отличается также угол заточки режущей части, цвет и др.
Каждое изделие имеет хвостовик, тип которого должен соответствовать патрону дрели, шуруповерта или станка.
Для изготовления сверла используется различные по своим характеристикам сплавы.
При этом применяется так называемая “быстрорежущая” сталь марок P18, P9, P9K15.
Если диаметр сверла превышает 8 мм, в его изготовлении используется метод сварки, например: углеродистая сталь для хвостовика, быстрорежущая сталь для рабочей части.
Для материалов с высокими показателями твердости (в основном из металла), используются, как правило, кобальтовые сверла.
Их особенность заключается в том, что рабочая часть производится из быстрорежущей стали Р6М5К5, ВК6М с добавлением кобальта.
ПРИМЕЧАНИЕ
После буквы “К” в маркировке всегда стоит цифра, которая указывает на количество кобальта в частях.
Для сверления бетона, камня и кирпича используются твердосплавные победитовые сверла.
Наконечник такого инструмента имеет напайки из победита – сплава вольфрама (90%) и кобальта (10%), разработанного в СССР. Современных же модификаций этого сплава существует более десяти.
ВАЖНО!
Победитовый наконечник не режет материал, а крошит, так что для работы с металлом, пластиком и деревом он не подходит.
Кроме вольфрама и кобальта, в сплавах встречается хром, молибден, ванадий, а их процентное количество заложено в маркировке.
Чтобы продлить жизнь сверлам, их тело имеет одно из перечисленных покрытий:
Оксидная пленка – значительно повышает устойчивость к перегреву от трения.
Также защищает изделие от ржавчины.
Срок службы, естественно, возрастает.
Алмазное покрытие – самое прочное из существующих.
Применяется в основном на тех изделиях, которые используются при работе с предельно твердыми материалами, включая камень и керамогранит.
Титановое покрытие – общее название, указывающее, что в материале содержится химическое соединение титана – TiN (нитрид титана), TiAIN (титано-алюминиевый нитрид), TiCN (карбонитрид титана).
Цвет сверла имеет большое значение.
Он свидетельствует об используемом покрытии или способе обработки:
Серый – родной цвет стали.
Говорит об отсутствии любой обработки.
Самые дешевые и недолговечные изделия имеют именно серый цвет.
Черный – цвет стали, которая была подвергнута воздействию перегретого пара при окончательной обработке.
Черные изделия намного долговечнее, чем предыдущий вариант.
Желтый – цвет стали, которая подвергалась отпуску (обработка металла с целью снять его внутреннее напряжение).
Говорит о высокой твердости стали, причем его хрупкость сильно снижена отпуском.
Золотистый – цвет нитрида титана. Яркие золотистые инструменты очень прочные, к тому же у них снижены показатели трения о заготовку.
Производители режущего инструмента предлагают впечатляющий ассортимент сверл всевозможного “калибра”, в зависимости от конструкции и предназначения.
Рассмотрим самые распространенные спиральные изделия по ГОСТу:
Короткие: 20 – 131 мм по длине, 0,3 – 20 мм в диаметре (ГОСТ 4010-77);
Удлиненные: 19 – 205 мм по длине, 0,3 – 20 мм в диаметре (ГОСТ 10902-77);
Длинные: 56 – 254 мм по длине, 1 – 20мм в диаметре (ГОСТ 886-77).
Что касается точного веса, он зависит не только от конструкции изделий, их размеров, но и от материала изготовления.
Вес обыкновенных спиральных сверл находится, как правило, в пределах от нескольких единиц, до нескольких десятков грамм.
Для спиральных сверл существует такая характеристика, как класс точности:
А — повышенная точность (10 – 13 квалитетов);
В1 – нормальная точность (до 14 квалитетов);
В – нормальная точность (до 15 квалитетов).
Квалитет является характеристикой точности, которая определяет значения допусков.
Изделия делятся на несколько групп по конструкции и назначению.
Это позволяет быстро подобрать инструмент под конкретные задачи.
На основании формы сверла достаточно легко определить, для какого материала его можно использовать:
Спиральное – классический инструмент.
Рабочая часть имеет два зубца, которые закручены по спирали.
Инструмент, вгрызаясь в материал, выталкивает своими канавками стружку на поверхность.
Форма наконечника полностью зависит от материала, для которого предназначен инструмент.
Как правило, диаметр изделий не превышает 80 мм.
Винтовое – модернизированный предыдущий вариант, имеющий более совершенную форму канавок, отводящих стружку.
Еще одно отличие – такие изделия больше по длине.
Перьевое – плоское по форме изделие, режущая часть изготовлена в форме острой пики, очертания которой переходят в более широкую лопатку.
Другие названия – плоское резцовое сверло, что продиктовано его формой, перовое.
У строителей именуется перкой.
Используется там, где нужно получить глубокое и одновременно широкое отверстие.
Кольцевое – для тех случаев, когда нужно высверлить отверстие с большим диаметром без предварительной подготовки.
Более известно, как коронка.
Форма инструмента напоминает пустотелый цилиндр, а на оси вращения находится центровочное спиральное сверло.
Часть, режущая материал, выполнена либо в виде зубьев, твердосплавных напаек, либо имеет напыление из алмазной крошки.
Коническое (конусное) – своей формой напоминает конус с острым наконечником.
Подходит для работы с металлом, толщина которого не превышает 0,5 см.
Всего один инструмент способен проделать разные по размеру отверстия.
Все зависит от начального и конечного диаметра конуса, а также от глубины погружения.
С противоположных боковых сторон сверла находятся специальные канавки с заточенными кромками.
Ступенчатое – разновидность конусного варианта.
Конус разделен на ступени с увеличением их диаметра, которые имеют свой размер.
Инструмент удобен тем, что позволяет в процессе работы отслеживать диаметр образуемого отверстия.
Копьевидное – формой напоминают наконечник копья, откуда и название.
Используются при работе с твердыми, но одновременно хрупкими материалами, например, стеклом и кафелем.
Балерина (балеринка) – круговое сверло, которое используется при работе с деревом и кафелем.
Все зависит от установленной режущей части.
Спроектировано таким образом, чтобы на выходе получалось идеально ровное отверстие большого диаметра.
Инструмент имеет крестообразную форму с резцами, расстояние до которых от центра может регулироваться.
Так выставляется диаметр необходимого отверстия.
Центральная часть – спиральное сверло, вокруг которого и вращаются резцы.
Сверла одностороннего резанья.
Режущие кромки находятся с одной стороны относительно оси самого инструмента.
В свою очередь делятся на пушечные (передний конец стержневидной формы наполовину срезан, что формирует отводной канал для стружки)
и ружейные (обжатая трубка с полостью, через которую подводится охлаждающая жидкость, и углом канавки до 120 градусов).
Трубчатые – аналогия коронок, но с более длинной рабочей частью.
Конструкции Форстнера – усовершенствованный вариант спирального инструмента, но с дополнительными фрезами.
Конструкции Жирова – подвид винтового инструмента, имеющий три конуса на режущей части, из-за чего ее длина увеличена.
Также конструкция дополнена перемычкой с пазом, которая подточена на треть режущей кромки.
Конструкции Юдовина и Масарновского – инструмент с большим углом канавки и особенной ее формой, что и отличает его от других видов.
Зенковочное – монолитный цилиндр, имеющий несколько режущих кромок, образующих конус.
Используется для зенковки отверстий под головки винтов.
Инструмент делится по назначению, что и является причиной его особой формы в каждом конкретном случае.
В строительстве, в быту и на производстве используются следующие сверла:
Универсальные.
Как понятно из названия, справляются с большинством материалов.
Имеют особую заточку, которая получила соответствующее название – универсальная.
По дереву – это и спиральные, и перьевые, кольцевые и винтовые.
По древесине хорошо работают, в том числе, сверла Форстнера и балеринки.
По металлу — конические, корончатые, ступенчатые, а также классические спиральные.
По бетону – корончатые с твердосплавными напайками, ударные спиральные и винтовые.
Имеют различные хвостовики под перфораторные патроны.
Для керамики – коронки, копьевидные и балерины.
Первые производятся без зубьев.
Режущую функцию выполняет специальное алмазное напыление.
При работе по стеклу используются именно эти виды.
По пластику – специальные спиральные варианты и коронки, способные проходить материал, не ломая его.
Существует специализированный инструмент, который используется строго для выполнения конкретной задачи:
Для глубокого сверления – спиральный инструмент, имеющий сквозные каналы.
Их назначение – подача охлаждающей жидкости прямо на режущую часть.
Сюда относится ружейный и пушечный подвиды.
Одностороннего реза – инструмент, основное назначение которого заключается в создании точных отверстий.
Подвид – эжекторные сверла, разработанные под сверлильные станки.
Как ясно из названия, режущие кромки смещены к одной стороне от оси, вокруг которой происходит вращение инструмента.
Центровочное – специфический инструмент, способный в деталях проделывать исключительно центровые отверстия, но не более того.
Подбирая хорошее сверло для дома, следует ориентироваться на цвет изделия, его размер, производителя.
Что касается хвостовиков, то встречается один из перечисленных вариантов:
Цилиндрический (под дрели);
Конический (хвостовик Морзе);
Типа SDS (под перфораторы);
Трехгранный (под ручные дрели), четырехгранный, шестигранный (hex под шуруповерты и дрели).
Выбирая сверло для профессиональной деятельности, полезными будут:
Маркировка – сочетание букв и цифр, указывающих на такие параметры, как диаметр, твердость стали, примеси в сплаве, место производства и его технология.
ПРИМЕЧАНИЕ
Маркировка ставится на изделия, диаметр которых больше 2 мм.
Угол заточки – отличается для различных материалов и представляет собой угол между режущими кромками.
От него зависит легкость сверления и скорость.
Хвостовик типа конус Морзе встречается, как правило, на инструментах, предназначенных для установки в патроны промышленных станков.
Так как эти хвостовики выпускаются в размерах от КМ0 до КМ7, а патрон станка рассчитан на работу с одним вариантом, поэтому выпускаются специальные наборы переходников.
Кроме монолитных, производятся сверла со съемными наконечниками (перовые сборные сверла).
Как правило, они устанавливаются на универсальные сверлильные станки с ЧПУ.
Наконечники при этом изготавливаются различной формы из твердых сплавов или порошковой стали.
Важно!
Сверла с покрытием из нитрида титана (TiN) нельзя затачивать.
В противном случае все его показатели прочности сходят на нет.
Современные производители, проверенные временем:
Bosch – входит в тройку лучших брендов мира по строительному инструменту;
Ruko – хорошее соотношение цены и качества;
Зубр – производитель с хорошей ценовой политикой и долговечностью инструмента;
Haisser – мощные инструменты для промышленных потребностей.
Особое внимание уделяется сверлам советского производства, как самым надежным и долговечным.
Сегодня встретить подобный инструмент тяжело, однако, каждый профессионал знает, что инструмент с маркировкой “Сделано в СССР” всегда предпочтителен.
Спиральное сверло имеет следующие основные части (рисунок 25): режущая 3, направляющая 1 или калибрующая, хвостовик 5 и соединительная 4 (шейка). Режущая и направляющая части в совокупности составляют рабочую часть 2 сверла, снабженную двумя винтовыми канавками 8.
Режущая часть спирального сверла состоит из двух зубьев, которые в процессе сверления своими режущими кромками 9 врезаются в материал заготовки и срезают его в виде стружки, которая затем отводится по винтовым канавкам. Рабочая часть является основной частью сверла. Условия работы сверла определяются главным образом конструкцией режущей части сверла.
Передними поверхностями 10 сверла являются поверхности винтовых канавок, по которым сходит стружка. Задними поверхностями 11 сверла являются поверхности зуба сверла, обращенные к поверхности резания (по которой происходит отделение стружки от заготовки). Задние поверхности могут быть заточены как плоские, винтовые, конические или цилиндрические поверхности. Линия пересечения задних поверхностей обеих зубьев сверла образует поперечную режущую кромку 13, расположенную в центральной зоне сверла.
Направляющая часть сверла необходима для создания направления при работе инструмента. Поэтому она имеет две направляющие винтовые ленточки (спиральные фаски) 12, которые участвуют в оформлении (калибровании) поверхности обработанного отверстия. Кроме этого направляющая часть сверла служит запасом для переточек инструмента.
Рисунок 25 – Спиральное сверло
Хвостовик, который может быть конической (с лапкой 6) (рисунок 25, а ) или цилиндрической (с поводком 7 и без поводка) (рисунок 25, б ) формы, служит для закрепления сверла на станке. Он с помощью цилиндрической шейки соединяется с рабочей частью сверла. Наиболее часто рабочая часть сверла изготавливается из быстрорежущей стали, а хвостовик из стали 45. Рабочая часть и хвостовик соединяются сваркой. В промышленности используют также твердосплавные сверла. Режущая часть этих сверл оснащается пластинками твердого сплава. У твердосплавных сверл малого диаметра полностью вся рабочая часть может изготавливаться из твердого сплава.
Диаметры просверленных отверстий всегда больше диаметра сверла, которым они обработаны. Разность диаметров сверла и просверленного им отверстия называют разбивкой отверстия . Для стандартных сверл диаметром 10…20 мм разбивка составляет 0,15…0,25 мм. Причиной разбивки отверстий являются недостаточная точность заточки сверл и несоосность сверла и шпинделя сверлильного станка.
Для уменьшения разбивки и для предотвращения возможного защемления сверла в просверливаемом отверстии диаметр сверла в направлении от режущей части несколько уменьшается. Уменьшение диаметра принято называть обратной конусностью и определять разность Δ диаметров на расстоянии l 0 = 100 мм длины рабочей части.
3.1.2 Геометрические параметры
Углом наклона винтовой канавки ω (см. рисунок 25, в ) называется угол, образуемый осью сверла и касательной к вершине винтовой линии пересечения передней поверхности сверла с цилиндрической поверхностью, ось которой совпадает с осью сверла и диаметр, который равен диаметру сверла.
Режущие кромки наклонены к оси сверла и образуют между собой угол при вершине 2φ (главный угол в плане). С увеличением угла при вершине сверла уменьшается активная длина режущей кромки и увеличивается толщина среза, что приводит к увеличению усилий, действующих на единицу длины режущих кромок, и способствует повышению интенсивности износа сверла. Известно, что нормальная работа сверла может иметь место тогда, когда надежно обеспечивается вывод стружки по канавкам и не наблюдается ее защемление и пакетирование. Как показывают исследования, увеличение угла при вершине 2φ приводит к более плавному изменению передних углов вдоль режущей кромки, что благоприятно отражается на режущей способности сверла.
Задний угол α является важным элементом конструкции сверла, его размер в значительной мере влияет на стойкость инструмента.
Заточка спиральных сверл
Для удаления изношенных участков инструмента, образования новых лезвий и восстановления режущих свойств были разработаны всевозможные способы заточек стандартных сверл.
Форма заточки сверла выбирается в зависимости от свойств обрабатываемых материалов и диаметра инструмента. Основные формы заточек спиральных сверл приведены на рисунке 26.
Нормальная без подточек (Н) – для сверл диаметром до 12 мм. Применяется для сверл универсального применения при обработке стали, стального литья, чугуна.
Нормальная с подточкой поперечной кромки (НП) – для обработки стального литья с σ в ≤ 500 МПа с неснятой коркой. Подточка поперечной кромки уменьшает ее длину, что улучшает условия резания.
Нормальная с подточкой поперечной кромки и ленточки (НПЛ) – для сверл диаметром 12…80 мм. Применяется для обработки стали, стального литья с σ в > 500 МПа со снятой коркой, чугуна с неснятой коркой. Подточка ленточки до ширины 0,1-0,2 мм на длине 3-4 мм уменьшает трение в наиболее напряженном участке сверла и улучшает условия резания.
Двойная с подточкой поперечной кромки (ДП) – для обработки стального литья с σ в ≥ 500 МПа и чугуна с неснятой коркой. Увеличивается длина режущей кромки, уменьшается толщина стружки, улучшается отвод теплоты, значительно увеличивается стойкость.
Двойная с подточкой поперечной кромки и ленточки (ДПЛ) – для сверл универсального применения при обработке стального литья с σ в >500 МПа и чугуна со снятой коркой.
Двойная с подточкой и срезанной поперечной кромкой (ДП-2) – для обработки хрупких материалов.
В наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!
Сверление, зенкерование и развертывание являются основными технологическими способами обработки резанием круглых отверстий различной степени точности и с различной шероховатостью обработанной поверхности. Все перечисленные способы относятся к осевой обработке, т.е. к лезвийной обработке с вращательным главным движением резания при постоянном радиусе его траектории и движении подачи только вдоль оси главного движения резания.
Сверление - основной способ обработки отверстий в сплошном материале заготовок. Просверленные отверстия, как правило, не имеют абсолютно правильной цилиндрической формы. Их поперечное сечение имеет форму овала, а продольное - небольшую конусность.
Диаметры просверленных отверстий всегда больше диаметра сверла, которым они обработаны. Разность диаметров сверла и просверленного им отверстия называют разбивкой отверстия. Для стандартных сверл диаметром 10...20 мм разбивка составляет 0,15...0,25 мм. Причиной разбивки отверстий являются недостаточная точность заточки сверл и несоосность сверла и шпинделя сверлильного станка.
Сверление отверстий без дальнейшей их обработки проводят тогда, когда необходимая точность размеров лежит в пределах 12... 14-го квалитетов. Наиболее часто сверлением обрабатывают отверстия для болтовых соединений, а также отверстия для нарезания в них внутренней крепежной резьбы (например, метчиком).
Зенкерование - это обработка предварительно просверленных отверстий или отверстий, изготовленных литьем и штамповкой, с целью получения более точных по форме и диаметру, чем при сверлении. Точность обработки цилиндрического отверстия после зенкерования - 10... 11-й квалитеты.
Развертывание - это завершающая обработка просверленных и зенкерованных отверстий для получения точных по форме и диаметру цилиндрических отверстий (6...9-й квалитеты) с малой шероховатостью Ra 0,32... 1,25 мкм.
Сверла предназначаются для сверления сквозных или глухих отверстий в деталях, обрабатываемых на сверлильных, токарно-револьверных и некоторых других станках. В зависимости от конструкции и назначения различают следующие сверла:
Рис. 2.22. Спиральные сверла:
а и б - элементы спирального сверла соответственно с коническим и цилиндрическим хвостовиками; в - кромки и поверхности спирального сверла; 1 - рабочая часть; 2 - шейка; 3 - хвостовик; 4 - лапка; 5 - режущая часть; 6 - поводок; 7 - зуб; 8 - винтовая канавка; 9 - поперечная кромка; 10 - кромка ленточки; 11 - спинка зуба
Рис. 2.23. Углы спирального сверла:
α - задний угол; γ - передний угол; Ψ - угол наклона поперечной режущей кромки; ω - угол наклона винтовой канавки; 2φ - угол при вершине; 1 - задняя поверхность; 2 - передняя поверхность; 3 - режущая кромка
Рис. 2.24. Формы заточки спиральных сверл:
а - обыкновенная; б - двойная: 1 - главная режущая кромка; 2 - поперечная режущая кромка; 3 - вспомогательная режущая кромка; 2φ - главный угол при вершине сверла; 2φ 0 - вспомогательный угол при вершине сверла; Z 0 - ширина зоны второй заточки; в - подточка поперечного лезвия и ленточки; г - подточка ленточки: f - ширина ленточки
Спиральное сверло и элементы его рабочей части приведены на рис. 2.22.
Углы и формы заточки спирального сверла показаны на рис. 2.23 и 2.24. Формы заточек сверл выбирают в зависимости от свойств обрабатываемых материалов и диаметра сверла.
Для повышения стойкости сверла и производительности обработки производят двойную заточку сверла под углами 2φ = 116...118° и 2φ 0 = 70...90° (рис. 2.24, б).Подточка поперечной кромки (рис. 2.24, в) и ленточки сверла (рис. 2.24, г) облегчает процесс сверления отверстий. Подточка поперечной кромки снижает осевую силу, а подточка ленточки уменьшает трение ленточек о стенки отверстия и повышает стойкость сверл.
При подточке длина поперечной кромки уменьшается до 50 %. Обычно производится подточка сверл диаметром более 12 мм, а также после каждой переточки сверла.
В зависимости от обрабатываемого материала углы при вершине сверл выбирают по табл. 2.10, а задние и передние углы - по табл. 2.11.
Для сверления заготовок из чугуна и цветных металлов применяют твердосплавные сверла. Эти сверла из-за нестабильности работы редко применяют при сверлении заготовок из сталей.
Сверла диаметром от 5 до 30 мм оснащают пластинами или коронками из твердого сплава. Недостатками конструкции сверл с припаиваемой пластиной из твердого сплава являются ослабление корпуса инструмента и расположение места, где припаивается пластина, в зоне резания, т. е. в зоне высоких температур. Сверла с припаянными встык коронками из твердого сплава лишены этих недостатков.
Примечания. 1. Задние углы даны для точек режущей кромки, расположенных на наибольшем диаметре сверла d max .
2. При расчете угла γ принимают d r = d max .
Для успешной работы твердосплавных сверл необходимо обеспечить их повышенную прочность и жесткость по сравнению со сверлами из быстрорежущей стали, это достигается увеличением сердцевины до 0,25 диаметра сверла.
Зенкеры предназначены для обработки литых, штампованных и предварительно просверленных цилиндрических отверстий с целью улучшения чистоты поверхности и повышения их точности или для подготовки их к дальнейшему развертыванию.
Зенкеры применяют для окончательной обработки отверстий с допуском по 11... 12-му квалитетам и обеспечивают параметр шероховатости Rz 20...40 мкм.
Конструктивно зенкеры выполняют хвостовыми цельными, хвостовыми сборными с вставными ножами, насадными цельными и насадными сборными. Зенкеры изготовляют из быстрорежущей стали или с пластинами твердого сплава, напаиваемыми на корпус зенкера или корпус ножей у сборных конструкций. Хвостовые зенкеры (подобно сверлам) крепят с помощью цилиндрических или конических хвостовиков, насадные зенкеры имеют коническое посадочное отверстие (конусность 1:30) и торцовую шпонку для предохранения от провертывания при работе.
Зенкер (рис. 2.25, а) состоит из рабочей части l, шейки l 3 , хвостовика l 4 и лапки е. Рабочая часть зенкера имеет режущую l 1 и калибрующую l 2 части.
Зенкеры имеют три, четыре, а иногда шесть режущих зубьев, что способствует лучшему по сравнению со сверлами направлению их в обрабатываемом отверстии и повышает точность обработки.
Рис. 2.25. Зенкер:
а - элементы зенкера: l - рабочая часть; l 1 - режущая часть; l 2 - калибрующая часть; l 3 - шейка; l 4 - хвостовик; е - лапка; б - режущая часть зенкера: α - задний угол; γ - передний угол; φ - угол главной режущей кромки; ω - угол наклона канавки зенкера; t - глубина резания; b - режущая кромка: φ 1 - угол вспомогательной режущей кромки
Зенкеры из быстрорежущей стали изготовляют хвостовыми цельными диаметром 10...40 мм, хвостовыми сборными с вставными ножами диаметром 32...80 мм или насадными сборными диаметром 40... 120 мм.
Зенкеры, оснащенные твердосплавными пластинами, могут быть составными и сборными. Составные хвостовые зенкеры имеют диаметры 14...50 мм, насадные - 32...80 мм, насадные сборные - 40... 120 мм.
Угол наклона винтовой канавки (рис. 2.25, б) зенкеров общего назначения ω = 10...30°. Для обработки твердых металлов берут меньшие, а для мягких - большие значения углов. Для чугуна угол ω= 0°. Для отверстий с прерывистыми стенками независимо от свойств обрабатываемого металла ω= 20...30°. Передний угол зенкеров у выбирают по табл. 2.12. Задний угол α зенкера на периферии равен 8... 10°. Угол при вершине φ выбирают по табл. 2.13.
Угол наклона винтовой канавки ω зенкера при обработке деталей из стали, чугуна и бронзы равен 0°. Для усиления режущей кромки на зенкерах с пластинками из твердых сплавов со выбирают положительным и равным 12... 15°.
Ленточки вдоль края винтовой канавки на калибрующей части служат для направления зенкера. Ширина ленточки f= 0,8... 2,0 мм. Для повышения стойкости зенкера длину ленточки подтачивают на 1,5...2 мм (так же, как у сверла).
Развертка - осевой режущий инструмент - предназначена для предварительной и окончательной обработки отверстий с точностью, соответствующей 6... 11-му квалитетам, и шероховатостью поверхности Ra 2,5 ...0,32 мкм.
Основные элементы развертки даны на рис. 2.26, а. Развертки подразделяются:
Конструкция регулируемых разверток позволяет восстанавливать их диаметр при переточках, что увеличивает срок работы инструмента.
Стандартные развертки имеют прямые канавки, т.е. угол наклона канавок ω = 0°. Для уменьшения шероховатости обработанной поверхности, а также для развертывания отверстий с пазами применяют развертки с винтовыми канавками, имеющими наклон, обратный направлению рабочего вращения. Для разверток с винтовыми канавками угол ω приведен в табл 2.14.
Угол конуса заборной части φ развертки (рис. 2.26, б) выбирают по табл. 2.15.
Задний угол α (рис. 2.26, в) берется равным 15°, большие величины а принимают для разверток малых размеров. Задний угол на калибрующей части равен 0°.
Рис. 2.26. Развертка:
а - элементы развертки: t 1 - рабочая часть; t 2 - режущая часть; t 3 - калибрующая часть; t 4 - шейка; t 5 - хвостовик; е - квадрат; 1 - направляющий конус; 2 - цилиндрическая часть; 2φ - угол заборного конуса; б - элементы режущей части развертки: 1 - 2 - поверхность направляющего конуса; 2 - 3 - режущая часть; φ - угол главной режущей кромки; в - зубья развертки в поперечном сечении: 1 - режущая часть; 2 - калибрующая часть; 3 - ленточка; 4 - угол спинки; α - задний угол; γ - передний угол; г - элементы резания разверткой и обозначение поверхностей на обрабатываемой детали: t - глубина резания; а - толщина стружки; b - ширина стружки; S 0 - подача на оборот; d - диаметр развернутой поверхности; 1 - развернутая поверхность; 2 - поверхность резания; 3 - развертываемая поверхность
Для чистовых разверток при резании хрупких металлов передний угол γ равен 0° (см. рис. 2.26, в), для черновых - γ = 8°, у котельных разверток γ= 12... 15°, у разверток с пластинами из твердых сплавов γ берется от 0 до -5°.
Метчики предназначены для образования резьбы в отверстиях. Рассмотрим метчики, образующие профиль резьбы путем снятия стружки и установленные на сверлильных, токарно-револьверных и других станках. Конструктивные элементы и профиль резьбы метчика показаны на рис. 2.27.
Рис. 2.27. Конструктивные элементы и профиль резьбы метчика:
а - основные части: l 1 - режущая часть; l 2 - направляющая часть; l - рабочая часть; 1 - центровые отверстия; 2 - канавки; 3 - сердцевина; 4 - зуб; 2φ - угол конуса режущей части; φ - угол конуса; б - профиль резьбы: 1 - вершина резьбы; 2 - профиль резьбы; 3 - основание резьбы; Р - шаг резьбы; ψ - угол резьбы; t - глубина резьбы; d 1 - внутренний диаметр; d ср - средний диаметр; d 0 - наружный диаметр; d 2 - диаметр сердцевины; φ - угол конуса
Стружечные канавки, пересекая резьбовые витки, образуют зубья метчика; каждый зуб представляет собой многониточный резьбовой резец. Резцы режущей части имеют главные кромки, которые располагаются на конусе, и вспомогательные кромки, которые являются частью резьбового профиля.
Число резцов z 1 режущей части определяется по формуле
где l 1 - длина режущей части, мм; z - число зубьев метчика; Р - шаг резьбы, мм.
Направляющая часть l 2 в резании не участвует, а служит для самоподачи (ввинчивания) метчика и является резервом при переточках.
Для уменьшения трения и устранения защемления резьбовых витков на направляющей части метчика резьбу выполняют с обратной конусностью, т.е. диаметры d, d ср и d 1 измеренные у хвостовика, на 0,02...0,005 мм меньше одноименных диаметров на режущей части (рис. 2.27, б). Для облегчения входа метчика в отверстие под резьбу диаметр d 2 переднего торца метчика на 0,1... 0,3 мм меньше внутреннего диаметра резьбы d 1
Величину угла в плане φ рассчитывают по формуле
tgφ = (d - d 1)/(2l 1).
Углы зубьев режущей l 1 и направляющей l 2 частей метчика (см. рис. 2.27, а) показаны на рис. 2.28. По способу получения задних поверхностей метчики относятся к затылованному инструменту.
Рис. 2.28. Углы зубьев режущей и направляющей частей метчика:
1 - направляющая часть; 2 - режущая часть; γ - передний угол; η - задний угол; α - задний угол; К - величина падения затылка
Задний угол а режущей части измеряют в плоскости, перпендикулярной оси вращения метчика, между касательными к окружности и задней поверхности.
Метчики из быстрорежущей стали изготовляют со шлифованным профилем резьбы, метчики из углеродистой стали делают без шлифования профиля резьбы.
Передние углы режущей и направляющей частей измеряют в плоскости, перпендикулярной оси вращения метчика между касательной к передней поверхности и прямой, проходящей через ось вращения и рассматриваемую точку кромки метчика.
Б.И. Черпаков, Т.А. Альперович. "Металлорежущие станки".
Сверло имеет: две главные режущие кромки, образованные пересечением передних винтовых поверхностей канавок, по которым сходит стружка, с задними поверхностями, обращенными к поверхности резания; поперечную режущую кромку (перемычку), образованную пересечением обеих задних поверхностей; две вспомогательные режущие кромки, образованные пересечением передних поверхностей с поверхностью ленточки.
Ленточка сверла - узкая полоска на его цилиндрической поверхности, расположенная вдоль винтовой канавки и обеспечивающая направление сверла при резании. Угол наклона винтовой канавки v угол между осью сверла и касательной к винтовой линии по наружному диаметру сверла (v=20-30 градусам). Угол наклона поперечной режущей кромки (перемычки) j - острый угол между проекциями поперечной и главной режущих кромок на плоскость, перпендикулярную оси сверла (j=50-55 градусам).
Угол режущей части (угол при вершине) 2 j - угол между главными режущими кромками при вершине сверла (2 j=118 градусам). Передний угол g - угол между касательной к передней поверхности в рассматриваемой точке режущей кромки и нормалью в той же точке к поверхности вращения режущей кромки вокруг оси сверла.
По длине режущей кромки передний угол g является величиной переменной. Задний угол a - угол между касательной к задней поверхности в рассматриваемой точке режущей кромки и касательной в той же точке к окружности ее вращения вокруг оси сверла. Задний угол сверла - величина переменная: a=8-14 градусов на периферии сверла и a=20-26 градусов - ближе к центру сверла.
Элементы спирального сверла:
1 - режущая кромка, 2 - передняя поверхность, 3 - задняя поверхность, 4 - поперечная кромка, 5 - канавка, 6 - ленточка
Для сверления дерева, ДСП, мягких и твердых пластиков и металлов подойдет обыкновенное сверло из высокопрочной стали. Для камня, кирпича или бетона - твердосплавное сверло. У таких сверл на наконечнике напаяны пластины из твердых (тверже бетона и камня) сплавов. В качестве такового обычно используется победит - отсюда и название "победитовые сверла".
Победитовые сверла материал не режут, а крошат, поэтому для сверления стены подходят идеально, но для работы по дереву, пластику или стали не годятся. Такие сверла не режут дерево, а рвут его волокна - отверстие получается "лохматым", некрасивым и имеет больший диаметр, чем надо.
Для более твердых материалов (например, гранит) используются сверла с твердыми или средней твердости победитовыми пластинами, а для более мягких материалов (кирпич, мягкий бетон и т.п.) можно использовать сверла с мягкими или средней мягкости пластинами.
Обработка отверстий
Зенкерование. Зенкером обрабатывают отверстия, предварительно штампованные, литые или просверленные. Рисунок - а). Припуск под Зенкерование (после сверления) составляет 0,5-3 мм на сторону. Зенкер выбирают в зависимости от обрабатываемого материала, вида (сквозное, ступенчатое, глухое) и диаметра отверстия и заданной точности обработки.
Зенкер имеет три и более режущие кромки, поэтому при зенкеровании снимается более тонкая стружка и получаются более точные отверстия, чем при сверлении; он прочнее сверла, благодаря чему подача при зенкеровании в 2,5-3 раза превышает подачу при сверлении.
Зенкерование может быть как предварительной (перед развертыванием), так и окончательной операцией. Кроме обработки отверстий зенкеры применяются для обработки торцовых поверхностей. Для повышения точности зенкерования (особенно при обработке литых или штампованных глубоких отверстий) рекомендуется предварительно расточить (резцом) отверстие до диаметра, равного диаметру зенкера на глубину, примерно равную половине длины рабочей части зенкера.
Для обработки высокопрочных материалов (>750 МПа) применяют зенкеры, оснащенные пластинами из твердого сплава. Скорость резания для зенкеров из быстрорежущей стали такая же, как и для сверл.
Скорость резания твердосплавных зенкеров в 2-3 раза больше, чем зенкеров из быстрорежущей стали. При обработке высокопрочных материалов и литья по корке скорость резания твердосплавных зенкеров следует уменьшать на 20-30%.
Развертывание. Для получения отверстий высокой точности и качества обрабатываемой поверхности применяют развертывание. Рисунок - б). Развертка имеет значительно больше режущих кромок, чем зенкер, поэтому при развертывании снимается более тонкая стружка и получаются более точные отверстия, чем при зенкеровании. Отверстия диаметром до 10 мм развертывают непосредственно после сверления.
Перед развертыванием отверстий большего диаметра их предварительно обрабатывают, а торец подрезают. Припуск под развертывание t=0,15-0,5 мм для черновых разверток и 0,05-0,25 мм для чистовых разверток. При работе чистовыми развертками на токарных и токарно-револьверных станках применяют качающиеся оправки, которые компенсируют несовпадение оси отверстия с осью развертки.
Для того чтобы обеспечить высокое качество обработки, сверление, зенкерование (или растачивание) и развертывание отверстия производят за одну установку заготовки в патроне станка. Подача при развертывании стальных деталей 0,5-2 мм/об, а при развертывании чугунных деталей 1-4 мм/об. Скорость резания при развертывании 6-16 м/мин. Чем больше диаметр обрабатываемого отверстия, тем меньше скорость резания при одинаковой подаче, а при увеличении подачи скорость резания снижают.
Обеспечение качества обработки при сверлении
Сверление отверстий с параллельными осями
В зависимости от характера производства одновременная обработка этих отверстий производится либо на многошпиндельных станках с регулируемым положением шпинделей, либо многошпиндельными головками, установленными на одно-шпиндельных станках 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 обрабатываемую деталь устанавливают на столе станка в приспособлении, которое ориентируется с многошпиндельной головкой при помощи направляющих колонок.
Сверление боковых отверстий
При обработке на многошпиндельных станках четырех и более отверстий, применение ручной подачи оказывается нерациональным, в виду увеличения осевых усилий и неравномерности подач. В связи с этим получили распространение специальные многопозиционные станки с пневмогидравлическим приводом. На таком станке возможна обработка деталей, имеющих радиально расположенные отверстия в различных по высоте плоскостях Переналадка станка заключается в смене кондуктора, зажимных цанг, сверл и установке сверлильных головок под соответствующим углом.
Быстрая переналадка, небольшие потери времени, совмещение машинного времени при сверлении дают возможность применять этот станок в условиях серийного и даже мелкосерийного производства.
