Назначение рационального режима резания при работе на станках сверлильной группы заключается в выборе такой скорости резания и подачи, при которых процесс обработки был бы наиболее производительным и экономичным.

Для уменьшения основного (технологического) времени следует работать с возможно большей технологически допустимой подачей и соответствующей скоростью резания.

При этом должны быть наиболее полно использованы режущая способность инструмента и его прочность, динамические возможности станка при соблюдении технических условий.

Теоретический расчет элементов режима резания производится в следующем порядке:

1. Выбирают подачу по табличным данным в зависимости от характера обработки, требуемого качества обработанной поверхности, прочности сверла и других технологических и механических данных изделия.

2. Подсчитывают скорость резания, допускаемую режущими свойствами инструмента.

3. По найденной скорости подсчитывают частоту вращения. Полученную частоту вращения корректируют по паспортным данным станка (принимается ближайшая меньшая или ближайшая большая, если она не более чем 5% от расчетной).

4. Определяют действительную скорость резания, с которой будет производиться обработка.

5. Проверяют выбранные элементы режима резания по прочности слабого звена механизма главного движения и мощности электродвигателя станка.

6. Подсчитывают основное (технологическое) время обработки.

Обычно в производственных условиях при выборе элементов режима резания для сверления, зенкерования, развертывания и нарезки внутренних резьб пользуются готовыми данными технологических карт и таблиц справочников.

Ниже приводится пример выбора режима резания при сверлении, зенкеровании, развертывании, нарезании резьбы на основании данных официального издания Центрального бюро промышленных нормативов по труду при Государственном комитете Совета Министров СССР по вопросам труда и заработной платы (Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках, 1974).

Пример расчета режимов резания

Исходные данные. Изделие - вилка .

Операции:

• сверление отверстия Ø 14,5 мм под зенкерование;
• зенкерование отверстия Ø 15,9 мм под развертывание;
• развертывание отверстия Ø 16 мм H9;
• нарезание резьбы М16×2 в отверстии Ø 14 мм изделия.

Материал изделия - сталь 45, σ в = 680 МПа.

Количество изделия - 50 шт.

Станок вертикально-сверлильный, модель 2Н118.

Паспортные данные станка 2Н118:

максимальный диаметр сверления отверстия- 18 мм;

частота вращения шпинделя (об/мин): 180, 250, 355, 500, 710, 1000, 1420, 2000, 2800;

подача (мм/об): 0,1, 0,14, 0,2, 0,28, 0,4, 0,56; мощность на шпинделе станка - 1,7 кВт.

1-й переход : сверление отверстия Ø 14,5 мм на глубину l=30 мм; сверло спиральное Ø 14,5 мм из стали Р6М5.

Выбор подачи. По нормативам определяем величину подачи при обработке стали с пределом прочности σ в = 680 МПа.

При сверлении отверстия с припуском под последующую обработку устанавливается подача, равная 0,31-0,37. Принимаем ближайшее значение подачи по паспорту станка, равное 0,28 мм/об. Для диаметров отверстий 35-40 мм выбранные подачи проверяются по силе резания, допускаемой прочностью механизма подачи станка.

При сверлении отверстия Ø 14,5 мм на глубину l=30 мм сверлом из стали Р6М5 с подачей 0,28 мм/об величина скорости резания v = 24 м/мин.

Частоту вращения шпинделя определяем по формуле n = v * 1000/(π*D) = 24 * 1000/(3,14 * 14,5) = 527 об/мин. Принимаем по паспорту станка ближайшее n = 500 об/мин.

Определяем фактическую скорость резания: v = πDn/1000 = 3,14 * 14,5 * 500/1000 = 22,7 м/мин.

Проверка выбранного режима по мощности станка. По нормативам определяем мощность, необходимую для резания.

При обработке стали σ в = 680 МПа сверлом Ø 14,5 мм с подачей S = 0,28 мм/об и со скоростью резания v = 22,7 м/мин мощность, необходимая для резания, N = 1 кВт.

Согласно паспортным данным мощность на шпинделе по приводу станка N= 1,7 кВт, т.е. по слабому звену станка в данном случае мощность не лимитирует режим резания.

Следовательно, установленный на станке режим резания осуществим.

.

Основное (технологическое) время определяется по формуле Tо = L/(Sм*i) = (l + l1)/(n*S) = 30 + 6/(500 * 0,28) = 0,26 мин,

где l - глубина обрабатываемого отверстия, мм;

l1 - длина врезания и перебега сверла, мм (l1 устанавливается по нормативам для сверла Ø 14,5 мм; l1 = 6 мм);

Sм = S*n (мм/мин);

i - число рабочих ходов.

2-й переход : зенкерование отверстия Ø 15,9 мм на глубину l = 50 мм; зенкер Ø 15,9 мм из стали Р6М5.

Выбор подачи. По нормативам определяем величину подачи при обработке стали с пределом прочности σ в = 680 МПа зенкером Ø 15,9 мм.

При зенкеровании отверстия с припуском под последующую обработку устанавливаем подачу, равную 0,5-0,6 мм/об.

Принимаем ближайшее значение подачи по паспорту станка, равное 0,56 мм/об.

Определение скорости резания. По табличным данным нормативов определяем скорость резания для стали 45 с пределом прочности σ в = 680 МПа.

При зенкеровании отверстия Ø 15,9 мм на глубину l=30 мм зенкером из стали Р6М5 с подачей S = 0,56 мм/об величина скорости резания v - 17,3 м/мин.

Частоту вращения шпинделя определяем по формуле n = v* 1000/(πD) = 17,3 * 1000/(3,14 * 15,9)= 346 об/мин.

Принимаем по паспорту станка ближайшую частоту вращения n = 355 об/мин.

Определяем фактическую скорость резания: v = πDn/1000 = 3,14 * 15,9 * 355/1000 = 17,7 м/мин.

Определение основного (технологического) времени .

Основное (технологическое) время определяется по формуле Tо= L/(Sм*i) = (l + l1)/(n*S)= 30 + 5/(355*0,56) = 0,17 мин,

где l - глубина зенкеруемого отверстия, мм;

l1 - длина врезания и перебега зенкера, мм (l1 устанавливается по нормативам, для зенкера Ø 15,9 мм она равна 5 мм);

число рабочих ходов i = 1.

3-й переход: развертывание отверстия Ø 16 мм H9 на глубину i = 30 мм, развертка машинная из стали Р6М5.

Выбор подачи. По табличным данным нормативов определяем величину подачи при обработке стали с пределом прочности σ в = 680 МПа разверткой машинной из стали Р6М5.

При развертывании отверстия по 9-му квалитету устанавливается подача, равная 0,8 мм/об. По паспорту станка принимаем ближайшее значение подачи 0,56 мм/об.

Определение скорости резания. По нормативам определяем скорость резания для стали 45 с пределом прочности σ в = 680 МПа.

При развертывании отверстия Ø 16 мм H9 на глубину l=30 мм разверткой из стали Р6М5 с подачей 0,56 мм/об величина скорости резания v = 14,3 м/мин.

Частоту вращения шпинделя определяем по формуле n = v* 1000/(πD>) = 14,3 * 1000/(3,14 * 16) = 286 об/мин.

По паспорту станка выбираем ближайшую частоту вращения п = 25 об/мин.

Определяем фактическую скорость резания v = πDn/1000 = 3,14 * 16*250/1000=12,6 м/мин.

Определение (технологического) времени.

Основное (технологическое) время определяют по формуле Tо= L(Sм*i) = (l + l1)/(S*n) = 30+15/(0,56*286) = 0,28 мин,

где l - глубина развертываемого отверстия, мм;

l1 - длина врезания и перебега развертки, мм (l1 устанавливается по нормативам, для развертки Ø 16 мм H9 она равна 15 мм).

4-й переход: нарезание резьбы М16 ×2 на глубину 30 мм;

метчик машинный M16×2 из стали Р6М5.

Отверстие сверлить под резьбу сверлом Ø 14 мм.

Выбор подачи.

Подача соответствует шагу резьбы метчика M16 × 2 и равна S = 2 мм/об.

Определение скорости резания . По нормативам скорость резания для стали при нарезании резьбы M16×2 машинным метчиком v= 11,1 м/мин.

Частоту вращения шпинделя при нарезании резьбы определяем по формуле n = v* 1000/(π*D)= 11,1 * 1000/(3,14*16) = 221 об/мин.

Принимаем ближайшую частоту вращения по паспорту станка n = 250 об/мин.

Определяем фактическую скорость резания: v = πDn/1000 = 3,14* 16*250/1000= 12,5 м/мин.

Определение основного (технологического) времени при нарезании резьбы.

Основное (технологическое) время определяем по формуле:

Tо = L/(Sм*i) = (l + l1)/(S*n) + (l+l1)/(S*n1) = 30 + 6/(2*250) = 30+6/(2 * 15)= 1,27 мин,

n1-частота вращения метчика при вывертывании (глубину нарезки l = 30 мм делим на шаг, равный 2 мм);

l1 - величина врезания и перебега метчика равна 6 мм (определяем по нормативам).

Контрольные вопросы

1. Какая поверхность называется обрабатываемой, обработанной и поверхностью резания?

2. Назовите основные элементы резания при сверлении.

3. Как определяется скорость резания при сверлении?

4. Как определить при сверлении мощность, необходимую для резания?

5. Для чего применяются смазочно-охлаждающие жидкости при обработке отверстий?

6. Как по нормативам выбирают рациональные режимы резания для сверления?

В детали из чугуна КЧ35-10 необходимо получить сквозное отверстие 45Н8 с шероховатостью Rz=8 мкм. Глубина отверстия 52 мм. Операция выполняется на станке 2170.

Получить отверстие 45Н8 с Rz=8 мкм одним сверлом невозможно. Установим технологический маршрут обработки.

По справочным данным найдём, что с целью получения отверстия указанных выше размеров и шероховатости необходимо применить:

Сверление;

Зенкерование;

Зенкерование чистовое;

Развёртывание.

Это значит, что после сверления необходимо оставить припуск на зенкерование, а после зенкерования оставить припуск на развёртывание.

В справочнике найдём, что для обработки отверстия диаметром до 45 мм при зенкерование t2=3.48мм, чистовом зенкеровании рекомендуется t3=0.48 мм, а при развёртывании - t3=0.1 мм.

Там же найдём, что в зависимости от последовательности переходов на глубину резания надо взять поправочный коэффициент Kt:

Kt2=1,1; Kt3=1,55; Kt4=2,8.

Таким образом, с учётом особенностей маршрута обработки необходимо иметь:

Определим диаметры инструментов:

Диаметр развёртки

Диаметр зенкера чистового

Диаметр зенкера

Диаметр сверла

Уточняем диаметр сверла, округлив его до ближайшего по ГОСТ. Градация диаметров спиральных свёрл приведена в справочнике. Свёрла с диаметром от 30 до 50 мм выпускаются инструментальной промышленностью с интервалом изменения диаметров, равным 0,5 мм. С учётом сказанного выбираем D1=35 мм. В связи с коррекцией диаметра сверла корректируем и диаметры других инструментов.

В данном случае получим:

Различные коэффициенты, необходимые для определения параметров резания, характеристики сталей и сплавов и рекомендации были выбраны из справочного методического пособия В. И. Лепилина «Режимы резания авиационных материалов при сверлении, зенкеровании и развёртывании».

Сверление

Обрабатываемый материал относится к чугунам. Чугун КЧ35-10 имеет?b=350 МПа.

Выбор основных размеров и геометрии инструмента.

Анализируя перечень стандартов на спиральные быстрорежущие свёрла устанавливаем, что для чугунов по ГОСТ 10903-77 изготавливаются спиральные длинные свёрла с коническим хвостовиком. Выбираем сверло 35 мм из стали Р18 с общей длиной L=350 мм, длиной спиральной части l=230 мм и коническим хвостовиком Морзе №3. Для сверления труднообрабатываемых материалов рекомендуется двойная заточка с подточкой перемычки и ленточки - ДПЛ.

Таблица 2.

Элемент режущей части
Угол наклона винтовой канавки
Угол между режущими кромками
Угол между переходными режущими кромками
Длина переходных кромок В=0.2D
Угол наклона поперечной кромки
Задний угол
Длина подточенной поперечной кромки А=0.1D
Ширина фаски на передней поверхности
Длина подточки перемычки l=0.2D
Длина подточки ленточки l 1 =0.1D
Задний угол на подточенной части ленточки
Ширина оставленной ленточки

Устанавливаем критерий износа и оптимальный период стойкости. Для быстрорезов при обработке титановых сплавов h3=0.02D1.2=1,43; Т=3D или Т=105 мин.

Выбор глубины резания

При сверлении t=D/2, а следовательно для нашего случая t=17,5 мм.

Выбор подачи.Подача, допускаемая прочностью механизма подач станка.

для станка 2170

По справочнику:

Следовательно,

Подача, допускаемая прочностью инструмента.

При сверлении инструментами из быстрорежущих сталей

Подача по жесткости системы СПИД в связи с заданной точностью и шероховатостью обработанной поверхности.

При сверлении труднообрабатываемых материалов в жёстких деталях без допуска и с допуском до 12 квалитета под последующее зенкеровагние или расточку резцом

Выбор наибольшей технологически допускаемой подачи

Из найденных значений s1=3,48мм/об; s2=1,54мм/об; s3=1,155 мм/об выбираем наименьшее и сопоставляем с имеющимися значениями на станке 2170. Принимаем ближайшее меньшее из них к меньшему расчётному. Будем иметь s0=1,05мм/об. Это и есть наибольшая технологически допускаемая подача.

Выбор скорости резания.

Частота вращения шпинделя станка может быть определена по формуле:

В справочнике находим:

Подставив всё необходимое в формулу, получим:

Сопоставляя с паспортными данными станка, находим:

Определяем подачу для nx+1:

Согласовывая с паспортными величинами подач, будем иметь

Решаем вопрос о наивыгоднейшем сочетании s и n.

В процессе резания сверло испытывает сопротивление со стороны обрабатываемого материала. На каждую точку режущей кромки действуют силы сопротивления. Заменим их равнодействующей силой, приложенной к точке А на расстоянии, примерно равном D /4 от оси сверла. Последнюю можно разложить на три составляющие силы Р x , Р у и Р z (рис.72.)

Рис. 72. Силы, действующие на сверло

Сила сопротивления Р х направлена вдоль оси сверла. В этом же направлении действует сила Р п на поперечную кромку, сила трения Р т ленточки о поверхность отверстия, cилы сопротивления, действующие на сверло вдоль ее оси, на ось X заменим равнодействующей силой Р 0 , которая называется осевой силой или силой подачи. Она преодолевается механизмом подачи станка. Последний должен передать на шпиндель станка осевую силу Р" 0 , способную преодолеть силу Р 0 . Максимальная осевая сила, допускаемая механизмом подачи станка, приводится в его паспорте.

Формулы для подсчета осевой силы и момента при сверлении:

Определение силы Р 0 и момента М кр производится по эмпирическим формулам, полученным экспериментальным путём. Для сверл из инструментальных сталей при обработке стальных и чугунных деталей они имеют следующий вид:

; , кГс·мм – при сверлении;

; , кГс·мм при рассверливании.

где: С р и С м – коэффициенты, зависящие от обрабатываемого металла, формы заточки сверла и условий резания;

z p , x p , y p , z M , x M и y M – степени влияния диаметра сверла D , глубины резания t , подачи s на осевую силу P 0 и крутящий момент при сверлении М ;

K p и K M – поправочные коэффициенты на изменённые условия сверления;

Радиальные силы Р у , разнонаправленные, уравновешиваются (SР у = 0). Сила Р z создает момент сопротивления резанию М на главных режущих кромках, а сила Р т ’, касательная к ленточке, - момент трения на ней (им обычно пренебрегают).

Относительное влияние элементов сверла на силу резания и момент кручения при сверлении приведены в таблице 16.

Таблица 16. Влияние элементов сверла на осевую силу P 0 икрутящиймоментМ

Момент сопротивления резанию M рез преодолевается механизмом главного движения, т. е. крутящим моментом на шпинделе станка М кр . На каждой ступени шпинделя станка мощность N шп постоянна, момент М кр переменный. Он зависит от частоты вращения (числа оборотов) п на данной ступени и определяется:

М кр = 716200·1,36·() кГс мм ; N шп = N дв ·h , кВт ,

М кр = 974000·() кГс мм .

Зная момент сопротивления М , можно определить эффективную мощность N э затрачиваемую на резание при сверлении,

Мощность на подачу сверла составляет около 1 % от мощности и в расчетах не учитывается. По мощности определяют мощность, которую должен иметь электродвигатель станка для обеспечения заданного процесса резания:

, кВт

Станок пригоден для заданных условий сверления, если N шп > N e .

6.4. Влияние различных факторов на осевую силу и момент при сверлении. На осевую силу Р 0 и момент сопротивления резанию М влияют свойства обрабатываемого материала, геометрические параметры сверла, элементы среза (диаметр, подача) и др.

6.4.1. Свойства обрабатываемого материала . Чем выше предел прочности σ в и твердость НВ материала, тем больше его сопротивление резанию, тем выше значения Р 0 и М . Для сверл из быстрорежущей стали получены экспериментально следующие зависимости:

, и - для стали;

, и - для чугуна.

где: С р и С м – коэффициенты, зависящие от условий резания.

6.4.2. Геометрические параметры сверла . С увеличением угла w осевая сила Р 0 и момент М уменьшаются в связи с увеличением передних углов γ х на главных режущих кромках и облегчением отвода стружки. Угол j , (2j ) влияет на составляющие силы резания и момент по аналогии с точением: при уменьшении угла осевая сила Р 0 уменьшается, а тангенциальная Р z увеличивается, тем самым увеличивается и М . С уменьшением угла 2j сопротивление резанию в связи с увеличением γ х уменьшается, но одновременно увеличивается ширина среза и уменьшается его толщина. Последнее ведет к росту деформации (тонкие стружки деформируются полнее) и, следовательно, росту силы Р x и момента М . Угол наклона поперечной кромки d > 90° (см. рис. 72) и это значительно увеличивает осевую силу Р 0 . Ранее было отмечено, что сила, действующая на поперечную кромку Рп = 0,55Р 0 . Для ее снижения уменьшают длину кромки путем подточки, увеличивают ее передний угол, тем самым создаются более благоприятные условия резания вблизи нее. На величину М геометрия поперечной кромки влияет слабо. Двойная заточка сверла также слабо влияет на Р 0 и М .

Диаметр сверла и подача. С увеличением диаметра сверла D и подачи s увеличиваются ширина и толщина срезаемого слоя, следовательно, возрастают силы и момент резания. Экспериментально установлено, что диаметр сверла влияет на Р 0 в большей степени (1), чем подача (0,8). Для объяснения можно привести аналогию с точением, где глубина резания t влияет в большей степени на силы резания, чем подача (см.), а при сверлении t = D /2 мм. Подача влияет примерно в одинаковой степени (0.8) на осевую силу Р 0 и крутящий момент М , а диаметр влияет в большей степени (1,9) на М и в меньшей - на Р 0 (1). Это объясняется тем, что при увеличении диаметра й возрастает сила Р z , создающая момент М , и одновременно увеличивается длина плеча, на котором действует эта сила, что также способствует увеличению М (рис.).

Охлаждающая жидкость. Подача охлаждающей жидкости в зону резания облегчает отвод стружки, уменьшает работу трения и замедляет износ сверла. Она способствует снижению осевой силы Р 0 и момента М до 25% при обработке стальных деталей и до 15% - при обработке чугунных.

Износ сверла

Природа и характер износа сверл и резцов одинаковы. При обработке вязких материалов (сталей и др.) быстрорежущими сверлами изнашиваются передние и задние поверхности сверла (рис. 73.), а у твердосплавных сверл передние поверхности изнашиваются незначительно.

Рис. 73. Характер износа сверла: А – по задней поверхности; Б – по ленточке; В – по уголкам; Г – по передней поверхности

При обработке хрупких материалов (чугуна, пластмассы и др.) преимущественно изнашиваются задние поверхности и уголки сверла. Передние и задние поверхности сверла более интенсивно изнашиваются на периферии, так как здесь скорость резания наибольшая и уголки сверла, являясь ослабленным местом, сильно нагреваются и разрушаются. Закономерность износа свёрл примерно та же, что и резцов при точении (Рис. 74).

Рис. 74. Характер протекания износа сверла от времени работы

Оценку износа рекомендуется производить: при обработке вязких материалов -по длине износа по задним поверхностям h з , для хрупких материалов - по длине износа уголков h y . Допустимая величина износа -критерий износа при сверлении быстрорежущими свёрлами:

h З кр = 0,4…1,2 мм, при обработке стали;

При обработке чугуна быстрорежущими свёрлами в качестве критерия износа принимается износ по длине уголков.

h у = 0,4…1,2 мм – обработка сверлом из быстрорежущей стали;

h у = 0,9…1,4 мм. – обработка сверлом из твёрдого сплава;

Период стойкости Т , мин, зависит от диаметра сверла и обрабатываемого материала.

Т = (1,0…1,25)∙D – обработка стали быстрорежущими свёрлами;

T = (1,25…1,5) D – обработка чугуна быстрорежущими свёрлами;

Т = (1,5…2,0) D – обработка чугуна свёрлами из твёрдого сплава.

В результате проведенных опытов при сверлении стали быстрорежущими сверлами получена следующая зависимость:

Из полученных результатов видно, что на износ сверла в большей степени влияет скорость, в меньшей - подача. Это становится понятным, если учесть, что на температуру резания степень влияния скорости примерно в 2 раза выше, чем подачи.

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК НА СТАНКАХ

СВЕРЛИЛЬНОЙ ГРУППЫ

Расчет режимов резания при сверлении, рассверливании, зенкеровании, развертывании

Глубина резания при сверлении равна половине диаметра, а при рассверливании, зенкеровании и развертывании – полуразности имеющегося и получаемого диаметров (рис. 4.1):

–сверление: t = 0,5∙D ;

–рассверливание, зенкерование и развертывание: t = 0,5∙ (D – d ).

Рис. 4.1. Схема резания:

а – при сверлении; б – при зенкеровании, рассверливании

Подача при сверлении отверстий без ограничивающих факторов выбирается максимально допустимой по прочности сверла может быть определена по табл. 4.1 в зависимости от обрабатываемого материала и диаметра выполняемого отверстия. При рассверливании отверстий подача, рекомендуемая для сверления, может быть увеличена до 2 раз.

При наличии ограничивающих факторов подачи при сверлении и рассверливании равны. Их определяют умножением табличного значения подачи на соответствующий поправочный коэффициент, приведенный в примечании к таблице.

Таблица 4.1

Подачи, мм/об, при сверлении стали, чугуна, медных и алюминиевых сплавов сверлами из быстрорежущей стали

Диаметр сверла D , мм	Сталь
НВ <160	160…240НВ	240…300НВ	НВ>300	НВ ≤170	НВ>170
2…4	0,09–0,13	0,08–0,10	0,06–0,07	0,04–0,06	0,12–0,18	0,09–0,12
4…6	0,13–0,19	0,10–0,15	0,07–0,11	0,06–0,09	0,18–0,27	0,12–0,18
6…8	0,19–0,26	0,15–0,20	0,11–0,14	0,09–0,12	0,27–0,36	0,18–0,24
8…10	0,26–0,32	0,20–0,25	0,14–0,17	0,12–0,15	0,36–0,45	0,24–0,31
10…12	0,32–0,36	0,25–0,28	0,17–0,20	0,15–0,17	0,45–0,55	0,31–0,35
12…16	0,36–0,43	0,28–0,33	0,20–0,23	0,17–0,20	0,55–0,66	0,35–0,41
16…20	0,43–0,49	0,33–0,38	0,23–0,27	0,20–0,23	0,66–0,76	0,41–0,47
20…25	0,49–0,58	0,38–0,43	0,27–0,32	0,23–0,26	0,76–0,89	0,47–0,54
25…30	0,58–0,62	0,43–0,48	0,32–0,35	0,26–0,29	0,89–0,96	0,54–0,60
30…40	0,62–0,78	0,48–0,58	0,35–0,42	0,29–0,35	0,96–1,19	0,60–0,71
40…50	0,78–0,89	0,58–0,66	0,42–0,48	0,35–0,40	1,19–1,36	0,71–0,81
Примечание. Приведенные подачи применяют при сверлении отверстий глубиной l ≤3D с точностью не выше 12-го квалитета в условиях жесткой технологической системы. В противном случае вводят поправочный коэффициенты: 1) на глубину отверстия: К ls = 0,9 при l ≤5D ; К ls = 0,8 при l ≤7D ; К ls = 0,75 при l ≤10D ; 2) на достижение более высокого качества отверстия в связи с последующей операцией развертывания или нарезания резьбы К о s = 0,5. 3) на недостаточную жесткость системы СПИЗ: при средней жесткости К ж s = 0,75; при малой жесткости К ж s = 0,5; 4) на инструментальный материал К И s = 0,6 для сверла с режущей частью из твердого сплава.

Подачи при зенкеровании приведены в табл. 4.2, а при развертывании – табл. 4.3.

Таблица 4.2

Подача, мм/об, при обработке отверстий зенкерами из быстрорежущей стали и твердого сплава

Обрабатываемый материал	Диаметр зенкера D , мм
До 15	Св. 15 до 20	Св. 20 до 25	Св. 25 до 30	Св. 30 до 35	Св. 35 до 40	Св. 40 до 50	Св. 50 до 60	Св. 60 до 80
Сталь	0,5–0,6	0,6–0,7	0,7–0,9	0,8–1,0	0,9–1,1	0,9–1,2	1,0–1,3	1,1–1,3	1,2–1,5
Чугун, НВ ≤200 и медные сплавы	0,7–0,9	0,9–1,1	1,0–1,2	1,1–1,3	1,2–1,5	1,4–1,7	1,6–2,0	1,8–2,2	2,0–2,4
Чугун, НВ >200	0,5–0,6	0,6–0,7	0,7–0,8	0,8–0,9	0,9–1,1	1,0–1,2	1,2–1,4	1,3–1,5	1,4–1,5
Примечание: 1. Приведенные значения подачи применять для обработки отверстий с допуском не выше 12-го квалитета. Для достижения более высокой точности (9-11-й квалитет), а также при подготовке отверстий под последующую обработку их одной резверткой или под нарезание резьбы метчиком вводить поправочный коэффициент К os = 0,7. 2.При зенкеровании глухих отверстий подача не должна превышать 0,3–0,6 мм/об.

Таблица 4.3

Подача, мм/об, при предварительном (черновом) развертывании

отверстий развертками из быстрорежущей стали и твердого сплава

Обрабатываемый материал	Диаметр развертки D , мм
До 10	Св. 10 до 15	Св. 15 до 20	Св. 20 до 25	Св. 25 до 30	Св. 30 до 35	Св. 35 до 40	Св. 40 до 50	Св. 50 до 60	Св. 60 до 80
Сталь	0,8	0,9	1,0	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	1,7	2,0
Чугун, НВ ≤200 и медные сплавы	2,2	2,4	2,6	2,7	3,1	3,2	3,4	3,8	4,3	5,0
Чугун, НВ >200	1,7	1,9	2,0	2,2	2,4	2,6	2,7	3,1	3,4	3,8
Примечание: 1. Подачу следует уменьшать: а) при чистовом развертывании в один проход с точностью по 9–11-му квалитету и параметром шероховатости поверхности R a = 3,2…6,3 мкм или при развертывании под полирование и хонингование, умножая на коэффициент К os = 0,8; б) при чистовом развертывании после чернового с точностью по 7-му квалитету и параметром шероховатости поверхности R a = 0,4…0,8 мкм, умножая на коэффициент К os = 0,7; в) при твердосплавной рабочей части, умножая на коэффициент К И s = 0,7. 2.При развертывании глухих отверстий подача не должна превышать 0,2–0,5 мм/об.

Скорость резания ,м/мин, при сверлении

а при рассверливании, зенкеровании, развертывании

Значения коэффициентов С v и показателей степени приведены для сверления в табл. 4.4, для рассверливания, зенкерования и развертывания – в табл. 4.5, а значения периода стойкости Т – в табл. 4.6.

Таблица 4.4

Значения коэффициента С v и показателей степени в формуле скорости резания при сверлении

Обрабатываемый материал		Подача s, мм/об		Охлаждение
С v	q	y	m
Сталь конструкционная углеродистая, σ В = 750МПа	Р6М5	≤0,2 >0,2	7,0 9,8	0,40	0,70 0,50	0,20	Есть
Сталь жаропрочная 12Х18Н9Т, 141НВ	–	3,5	0,50	0,45	0,12
Чугун серый, 190 НВ	≤0,3 >0,3	14,7 17,1	0,25	0,55 0,40	0,125	Нет
ВК8	–	34,2	0,45	0,30	0,20
Чугун ковкий, 150 НВ	Р6М5	≤0,3 >0,3	21,8 25,3	0,25	0,55 0,40	0,125	Есть
ВК8	–	40,4	0,45	0,3	0,20	Нет
Медные гетерогенные сплавы средней твердости, 100…140 НВ	Р6М5	≤0,3 >0,3	28,1 32,6	0,25	0,55 0,40	0,125	Есть
Силумин и литейные алюминиевые сплавы, σ В = 100…200МПа, НВ≤ 65; дюралюминий, НВ≤ 100	≤0,3 >0,3	36,3 40,7	0,25	0,55 0,40	0,125
Примечание . Для сверл из быстрорежущей стали рассчитанные по приведенным данным скорости резания действительны при двойной заточке и подточенной перемычке. При одинарной заточке сверл из быстрорежущей стали рассчитанную скорость резания следует уменьшать, умножая ее на коэффициент К з v = 0,7.

Таблица 4.5

Значения коэффициента С v и показателей степени в формуле скорости резания при рассверливании, зенкеровании и развертывании

Обрабатываемый материал	Вид обработки	Материал режущей части инструмента	Коэффициент и показатели степени	Охлаждение
С v	q	x	y	m
	Рассверливание	Р6М5 ВК8	16,2 10,8	0,4 0,6	0,2	0,5 0,3	0,2 0,25	Есть
Зенкерование	Р6М5 Т15К6	16,3 18,0	0,3 0,6	0,5 0,3	0,2 0,25
Развертывание	Р6М5 Т15К6	10,5 100,6	0,3 0,3	0,2	0,65 0,65	0,4
Конструкционная углеродистая сталь, σ В = 1600…1800МПа, 49…54НВС	Зенкерование	Т15К6	10,0	0,6	0,3	0,6	0,45
Развертывание	14,0	0,4	0,75	1,05	0,85
Серый чугун, 190 НВ	Рассверливание	Р6М5 ВК8	23,4 56,9	0,25 0,5	0,1 0,15	0,4 0,45	0,125 0,4	Нет
Зенкерование	Р6М5 ВК8	18,8 105,0	0,2 0,4	0,1 0,15	0,4 0,45	0,125 0,4
Развертывание	Р6М5 ВК8	15,6 109,0	0,2 0,2	0,1	0,5 0,5	0,3 0,45
Ковкий чугун, 150 НВ	Рассверливание	Р6М5 ВК8	34,7 77,4	0,25 0,5	0,1 0,15	0,4 0,45	0,125 0,4	Есть
Зенкерование	Р6М5 ВК8	27,9 143,0	0,2 0,4	0,1 0,15	0,4 0,45	0,125 0,4	Есть
Развертывание	Р6М5 ВК8	23,2 148,0	0,2 0,2	0,1	0,5 0,5	0,3 0,45	Нет

Таблица 4.6

Средние значения периода стойкости сверл, зенкеров и разверток

Инструмент (операция)	Обрабатываемый материал		Стойкость Т , мин, при диаметре инструмента, мм
До 5	6–10	11–20	21–30	31–40	41–50	51–60	61–80
		Быстрорежущая сталь								–
Твердый сплав							–	–
Коррозионностойкая сталь	Быстрорежущая сталь					–	–	–	–
Сверло (сверление и рассверливание)	Серый и ковкий чугун, медные и алюминиевые сплавы	Быстрорежущая сталь								–
	Твердый сплав							–	–
Зенкеры (зенкерование)	Конструкционная углеродистая и легированная, серый и ковкий чугун	Быстрорежущая сталь и твердый сплав	–	–
Развертки (развертывание)	Конструкционная углеродистая и легированная	Быстрорежущая сталь	–
Твердый сплав	–
Серый и ковкий чугун	Быстрорежущая сталь	–	–
Твердый сплав	–	–

Общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания

где К MV –коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала (прил. 1-4); K И V –коэффициент на инструментальный материал (прил. 6); К l V – коэффициент, учитывающий глубину сверления (табл. 4.7). При рассверливании и зенкеровании литых или штампованных отверстий вводится дополнительно поправочный коэффициент K nV (прил. 5).

Таблица 4.7

Поправочный коэффициент К l V на скорость резания при сверления, учитывающий глубину обрабатываемого отверстия

Крутящий момент, Н∙м, и осевую силу, Н , рассчитывают по формулам:

– при сверлении

– при рассверливании и зенкеровании

Значения коэффициентов С М и С р и показателей степени приведены в табл. 4.8.

Таблица 4.8

Значения коэффициентов и показателей степени в формулах крутящего момента и осевой силы при сверлении, рассверливании и зенкеровании

Обрабатываемый материал	Наименование операции	Материал режущей части инструмента	Коэффициент и показатели степени в формулах
крутящего момента	осевой силы
С М	q	x	y	С р	q	x	y
Конструкционная углеродистая сталь, σ В = 750МПа	Сверление	Быстрорежущая сталь	0,0345	2,0	–	0,8		1,0	–	0,7
	0,09	1,0	0,9	0,8		–	1,2	0,65
Жаропрочная сталь12Х18Н9Т, 141НВ	Сверление	0,041	2,0	–	0,7		1,0	–	0,7
Рассверливание и зенкерование	0,106	1,0	0,9	0,8		–	1,2	0,65
Серый чугун, 190 НВ	Сверление	Твердый сплав	0,012	2,2	–	0,8		1,2	–	0,75
Рассверливание и зенкерование	0,196	0,85	0,8	0,7		–	1,0	0,4
Сверление	Быстрорежущая сталь	0,021	2,0	–	0,8	42,7	1,0	–	0,8
Рассверливание и зенкерование	0,085	–	0,75	0,8	23,5	–	1,2	0,4
Ковкий чугун, 150 НВ	Сверление	Быстрорежущая сталь	0,021	2,0	–	0,8	43,3	1,0	–	0,8
Рассверливание и зенкерование	Твердый сплав	0,01	2,2	–	0,8	32,8	1,2	–	0,75
0,17	0,85	0,8	0,7		–	1,0	0,4
Примечание. Рассчитанные по формуле осевые силы при сверлении действительны для сверл с подточенной перемычкой; с неподточенной перемычкой осевая сила при сверлении возрастает в 1,33 раза.

Коэффициент, учитывающий фактические условия обработки, в данном случае зависит только от материала обрабатываемой заготовки и определяется выражение

Значения коэффициента К МР приведены для стали и чугуна в прил. 9.

Для определения крутящего момента при развертывании каждый зуб инструмента можно рассматривать как расточной резец. Тогда при диаметре инструмента D крутящий момент, Н∙м,

здесь s z – подача, мм на один зуб инструмента, равная s/z, где s – подача, мм/об, z – число зубьев развертки. Значения коэффициентов и показателей степени представлены в табл.

Мощность резания, кВт, определяют по формуле

где частота вращения инструмента или заготовки, об/мин,

При использовании табл. 4.1 следует руководствоваться следующими рекомендациями:

1.Приведенную подачу при сверлении применяют для жестких деталей с допуском не выше 12-го квалитета под последующую обработку сверлом, зенкером или резцом при глубине сверления / < 3D. Если это условие не соблюдается, то вводят поправочный коэффициент: 0,9 при / < 5D; 0.8 при/< 7D; 0,75 при/< 10D.

2.Подачу при сверлении следует уменьшать, учитывая следующие
технологические факторы:

а) при сверлении отверстий в деталях средней жесткости с допуском не выше 12-го квалитета или под последующую обработку сверлом, зенкером или резцом вводят коэффициент 0,75;

б) при сверлении точных отверстий под последующую обработку развертками или под нарезание резьбы метчиками, при сверлении

центровочными сверлами, при сверлении отверстий в деталях малой жесткости и с неустойчивыми опорными поверхностями вводят коэффициент 0,5.

Выбор рационального режима резания сводится к подбору наиболее выгодного сочетания подачи и скорости при заданных условиях обработки отверстия, при котором процесс сверления будет наиболее производительным и экономичным, режущие способности инструмента, кинематические возможности и мощность станка будут использованы рационально, технологические требования выполнены. Режим резания назначается в следующей последовательности:

1. Выбирается сверло (тип, материал) и рациональная геометрия его режущей части: форма заточки, величина режущих элементов, углы исходя из условий сверления (обрабатываемого материала, глубины и диаметра сверления и др.)

2. Определяется (по нормативам или расчетным путем) максимально допустимая подача исходя из свойств обрабатываемого материала, прочности сверла, требуемой точности, шероховатости и дальнейшей обработки отверстия. Выбранная подача сверяется с паспортом станка и принимается ближайшая меньшая. Проверяется, допускает ли механизм подачи станка указанную подачу, для чего подсчитывается осевая сила Р 0 , и сравнивается с силой [Р 0 ], допускаемой механизмом подачи станка (по паспорту). Если Р 0 > [Р 0 ], то соответственно уменьшают подачу.

3. Назначается период стойкости сверла Т по нормативам.

4. По выбранным подаче и стойкости определяется скорость (по нормативам или расчетным путем), допускаемая сверлом, и подсчитывается ,об/мин. Расчетная частота вращения сверяется с паспортом станка и принимается ближайшее меньшее. Допускается и ближайшее большее, если оно превышает расчетное не более чем на 5%. Назначив частоту вращения, определяют фактическую скорость резания: м/мин.

5. Определяется мощность резания N е и сопоставляется с мощностью привода на шпинделе станка N шп (N шп = N дв η ). Если N е >N шп , то уменьшают частоту вращения n соответственно отношению и вновь производят корректировку n по паспорту и подсчитывают скорость резания V .

6. По выбранным частоте вращения n и подаче s подсчитывается основное (машинное) время.

В качестве примера приводятся формулы подсчета скорости при обработке стали средней твердости (σ в = 750 МПа) быстрорежущими сверлами с охлаждением при глубине сверления l = 3∙ D и подаче s > 0,2 мм/об (форма заточки сверла ДП):

V = - для сверления;

V = - для рассверливания.

Из анализа приведенных формул следует, что при заданном D целесообразно работать с возможно большей s , так как при ее увеличении V уменьшается не пропорционально s , а в меньшей степени (0,5). Например, при увеличении подачи s в 2 раза скорость резания V уменьшится в 2 0,5 раз, т.е. в 1,4 раза.

Из приведенной ранее зависимости h 3 следует также, что с увеличением подачи износ будет протекать медленнее, чем при увеличении скорости. Поэтому для повышения производительности процесса сверления следует работать с максимальной подачей, допускаемой прочностью сверла и механизмом подачи станка, и технологическими условиями обработки (точностью, шероховатостью). Скорость резания должна соответствовать выбранной подаче.

Подача, допускаемая прочностью сверла, определяется