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.

Характеристики сверл

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.

Материал

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.

Покрытие

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).

Окраска

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.

Размеры и вес

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.

Точность обработки

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.

Виды сверл

Изделия делятся на несколько групп по конструкции и назначению.

Это позволяет быстро подобрать инструмент под конкретные задачи.

По форме

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.

По назначению

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.

Как выбрать сверло

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.

Что нужно знать о сверлах

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.

Производители сверл

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.

По конструкции и назначению сверла подразде­ляются на ряд видов: спиральные и специальные (перовые или плоские, для кольцевого сверления, ружейные, комбинированные с другими инструмен­тами, центровочные И Др.).

Для сверления отверстий чаще применяют спи­ральные сверла и реже специальные.

Сверла перовые представляют собой простой ре­жущий инструмент (рис. 94, а). Они применяются глав­ным образом в трещотках и ручных дрелях для свер­ления неответственных отверстий диаметром до 25 мм.

Сверла спиральные с цилиндрическим и коничес­ким хвостовиками (рис. 94, б, в) используются как для ручного сверления, так и при работе на станках (сверлильных, револьверных и др.).

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

Центровые сверла (рис. 94, г) служат для получе­ния центровых углублений на обрабатываемых дета­лях.

Сверла комбинированные позволяют производить одновременную обработку одноосных отверстий (рис. 94, д), а также для одновременного сверления и зен - кования или развертывания отверстий (рис. 94, ё).

Для изготовления сверл, как правило, применя­ют следующие инструментальные материалы: углеро­дистую инструментальную сталь марок У10А и У12А, легированные стали: хромистую марки 9Х и хромок­ремнистую 9ХС; быстрорежущую сталь марок Р9 и

Спинка зуба "Передняя поверхность " Поперечная кромка

Рис. 95. Элементы спирального сверла

Р18, а также металлокерамические твердые сплавы марок 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. 95, а). Рабочая часть, в свою очередь, разделяется на режущую и направ­ляющую.

Основной для процесса резания является режу­щая часть, на которой расположены все режущие элементы сверла. Она состоит из двух зубьев (перь­ев), образованных двумя канавками для отвода стружки (рис. 95, 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 и уменьшения его трения а 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.

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 0,3 мм на каждые 100 мм длины.

К геометрическим параметрам режущей части сверла (рис. 96) относятся: угол при вершине свер­ла, угол наклона винтовой канавки, передний и зад­ний углы, угол наклона поперечной кромки (пере­мычки).

Угол при вершине сверла 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 2ср = 116- 118°, для латуней и мягких бронз 2(р = 130°; для лег­ких сплавов дуралюмина, силумин, электрона и баб­бита 2ф = 140°; для красной меди 2ср = 125°; для эбонита и целлулоида 2<р = 80-90°.

Рис. 96. Геометрические параметры спирального сверла

В целях повышения стойкости сверл диаметром от 12 мм и выше применяют двойную заточку сверл; при этом главные режущие кромки имеют форму не пря­мой, Как при обычной заточке (рис. 96, а), а ломаной линии (рис. 96, б). Основной угол 2ф = 116-118° (для сталей и чугунов), а второй угол 2ф = 70-75°

Угол наклона винтовой канавки обозначается гре­ческой буквой со (омега) (рис. 96, а). С увеличением этого угла процесс резания облегчается, 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 делать равным 35-40° а для обработки стали со = 25° и меньше.

Если рассечь спиральное сверло плоскостью, пер­пендикулярной главной режущей кромке, то мы уви­дим передний угол у (см. рис. 96, в, сечение Б-Б).

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- 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 А- А, параллельной оси сверла (рис. 96, в). Величина зад­него угла также изменяется по направлению от пе­риферии к центру сверла: у периферии он равен 8- 12°, а у оси а = 20-26°

Угол наклона поперечной кромки у (пси) для сверл диаметром от 1 до 12 мм колеблется от 47 до 50° (рис. 96, в), а для сверл диаметром свыше 12 мм V = 55°

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 стойко­
стью 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 (рис. 97, а); спиральные с коническим хвостовиком (рис. 97, б), с прямыми канавками и коническим хвостовиком (рис. 97, в) и с косыми канавками и цилиндрическим хвостовиком (рис. 97, г).

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

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, как, 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 различаются следующие эле­менты резания: скорость резания, глубина резания, подача, толщина и ширина стружки (рис. 98).

Рис. 98. Элементы резания: а - при сверлении; б - при рассверливании

Главное рабочее движение сверла (вращательное) характеризуется скоростью резания.

Скорость резания - это путь, проходимый в на­правлении главного движения наиболее удаленной от оси инструмента точкой режущей кромки в единицу времени. Принято скорость резания обозначать латин­ской буквой V и измерять в метрах в минуту. Если известны число оборотов сверла и его диаметр, не­трудно определить скорость резания. Она подсчиты­вается по общеизвестной формуле

V = -|00- м/мин

Где О - диаметр инструмента (сверла) в мм; п - число оборотов сверла в минуту; я - постоянное число, примерно равное 3,14. Если известны диаметр сверла и скорость резания, то число оборотов п мож­но вычислить по формуле

П = -- обмин тЮ

Подачей при сверлении называется перемещение сверла вдоль оси за один его оборот. Она обозначает­ся через 50 и измеряется в ии/об. Сверло имеет две главные режущие кромки. Следовательно, величина подачи на одну режущую кромку вычисляется по формуле

Правильный выбор подачи имеет большое значе­ние для увеличения стойкости инструмента. Величи­на подачи при сверлении и рассверливании зависит от заданной чистоты и точности обработки, твердо­сти обрабатываемого материала и прочности сверла.

Глубиной резания / при сверлении отверстий яв­ляется расстояние от стенки отверстия до оси сверла (т. е. радиус сверла). Определяется глубина резания пу­тем деления диаметра просверливаемого отверстия пополам.

При рассверливании (рис. 98, б) глубина резания / определяется как половина разности между диамет­ром - О сверла и диаметром с1 ранее обработанного отверстия.

Толщина среза (стружки) а измеряется в направ­лении, перпендикулярном режущей кромке сверла. Ширина среза в измеряется вдоль режущей кромки и равна ее длине (рис. 98, а).

Площадь поперечного сечения стружки /, срезае­мая обеими режущими кромками сверла, определя­ется по формуле:

Где 5о - подача в мм/об; t - глубина резания в мм.

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 Р0, 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 Ро при сверлении и крутящий мо­мент зависят от диаметра сверла Д величины пода­чи и свойств обрабатываемого материала: например, при увеличении диаметра сверла и подачи они также увеличиваются.

Мощность, необходимая для резания при сверле­нии и рассверливании, складывается из мощности, потребляемой на вращение инструмента, и мощнос­ти, потребляемой на подачу инструмента. Однако мощность, необходимая для подачи сверла, чрезвы­чайно мала по сравнению о мощностью, расходуе­мой на вращение сверла в процессе резания, и для практических целей ее можно не учитывать.

Стойкостью сверла называется время его непре­рывной (машинной) работы до затупления, т. е. меж­ду двумя переточками. Стойкость сверла обычно из­меряется в минутах. На стойкость сверла влияют свой­ства обрабатываемого материала, материал сверла, углы заточки и форма режущих кромок, скорость резания, сечение стружки и охлаждение.

Увеличение твердости обрабатываемого материа­ла понижает стойкость сверла. Объясняется это тем, что твердый материал оказывает большее сопротив­ление сверлению; при этом возрастают сила трения и количество выделяемого тепла.

На стойкость сверла оказывают влияние также и его размеры: чем массивнее сверло, тем лучше отво­дит оно тепло от режущих кромок и, следовательно, тем больше его стойкость. Стойкость сверла значи­тельно возрастает при его охлаждении.

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.

Смазочно-охлаждающая жидкость, смазывая тру­щиеся поверхности инструмента и детали, значитель­но уменьшает трение и облегчает тем самым про­цесс резания. При работе сверлами из ин­струментальных сталей смазывающе-охлаждающие жидкости применяются в процессе сверления сталей, стального литья, цветных металлов и сплавов, а так­же частично чутунов. Обычно подача жидкости про­изводится на переднюю поверхность режущего ин­струмента, в зону стружкообразования, в обильном количестве.

К охлаждающим жидкостям, которыми пользуются при сверлении металлов, 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.

Сверло представляет собой режущий инструмент для обработки отверстий в сплошном материале, либо для рассверливания отверстий при двух одновременно происходящих движениях: вращении сверла вокруг его оси и поступательном движении подачи вдоль оси инструмента.

В промышленности применяются следующие основные типы сверл: спиральные, перовые, пушечные, ружейные, для кольцевого сверления, центровочные, специальные. Сверла изготовляются из быстрорежущей стали марок Р18, Р12, Р9, Р6МЗ, Р9К5 и др.

Режущая часть спирального сверла состоит из двух зубьев, которые в процессе сверления своими режущими кромками врезаются в материал заготовки и срезают его в виде стружки. Это основная часть сверла. Условия работы сверла определяются главным образом конструкцией режущей части сверла.

Направляющая часть сверла необходима для создания направления при работе инструмента. Поэтому она имеет две направляющие винтовые ленточки, которые при сверлении соприкасаются с рабочей поверхностью направляющей втулки и со стенками обработанного отверстия. Направляющая часть имеет вспомогательные режущие кромки - кромки ленточки, которые участвуют в оформлении (калибровании) поверхности обработанного отверстия. Кроме этого направляющая часть сверла служит запасом для переточек инструмента. Она обеспечивает также удаление стружки из зоны резания.

Хвостовик служит для закрепления сверла на станке. Он с помощью цилиндрической шейки соединяется с рабочей частью сверла. Наиболее часто рабочая часть сверла изготовляется из быстрорежущей стали, а хвостовик из стали 45. Рабочая часть и хвостовик соединяются сваркой. В промышленности используются также твердосплавные сверла. Режущая часть этих сверл оснащается пластинками твердого сплава либо твердосплавными коронками. У твердосплавных сверл малого диаметра полностью вся рабочая часть может изготовляться из твердого сплава.

Спиральное сверло, состоит из рабочей части 6, шейки 2, хвостовика 4 и лапки 3. В рабочей части 6 различают режущую 1 и направляющую 5 части с винтовыми канавками. Шейка 2 соединяет рабочую часть сверла с хвостовиком. Хвостовик 4 необходим для установки сверла в шпинделе станка. Лапка 3 служит упором при выбивании сверла из отверстия шпинделя.

Точность и шероховатость поверхности, получаемые при сверлении

Диаметр отверстия при сверлении получается несколько больше диаметра сверла. Это объясняется тем, что сверло уводит в сторону от оси отверстия даже при незначительных неправильностях, допущенных при заточке сверла и его установке на станке, а также при неравномерной твердости обрабатываемого материала.

Сверление. Основные типы сверлильных станков и их назначение. Параметры режима резания при сверлении (V, S, t, TO) и последовательность их рационального сочетания.

Сверление – основной технологический способ получения отверстий (сквозных или глухих) в сплошном металле заготовок.

Сверлильные станки предназначены для обработки заготовок осевыми инструментами (свёрла, зенкеры, развёртки, метчики).

За скорость резания (м/мин) при сверлении принимают окружную скорость точки режущей кромки, наиболее удаленной от оси сверла: v = (π*D*n)/1000, где D – наружный диаметр сверла, мм; n – частота вращения сверла, об/мин.

Подача SB (мм/об) равна осевому перемещению сверла за один оборот.

За глубину резания t (мм) при сверлении отверстий в сплошном материале принимают половину диаметра сверла: t = D/2, а при рассверливании t = (D – d)/2, где d – диаметр обрабатываемого отверстия, мм.

Параметры режима резания на фрезерных станках и последовательность определения их рационального.

РАСЧЕТ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ РЕЖИМА РЕЗАНИЯ

ПАРАМЕТРЫ РЕЗАНИЯ ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ

D – диаметр фрезы

Sz – подача на зуб

t – глубина фрезерования

Y – угол контакта

B – ширина фрезерования

Последовательность расчета рационального режима фрезерования

Зенкерование и развёртывание. Цели зенкерования и развёртывания. Шероховатость и точность отверстий в конструкционных сталях, достигаемые при зенкеровании и развёртывании.Основные части зенкера и развёртки. Параметры режима резания при сверлении и развёртывании.

Зенкерование – технологический способ обработки отверстий, полученных сверлением, литьём, штамповкой, а также обработки торцевых и конусных поверхностей.

Цель зенкерования – повысить точность и чистоту обработанных отверстий и поверхностей.

Точность растёт, а шероховатость падает за счёт:

Большого числа режущих зубьев у зенкера (3…8);

Повышенной жесткости зенкеров;

Самоцентрирования зенкеров при обработки;

Меньшей скорости резания.

Виды зенкерования:

Черновое (предварительное) снятие припуска;

Чистовое (шероховатость Ra 6,3…3,2 мкм).

Стойкость – Т=30…80 мин в зависимости от обрабатываемого материала.

Развёртывание – технологический способ завершающей обработки просверленных, зенкованных или расточенных отверстий.

Цель развёртывания – получение точных по форме и диаметру отверстий с малой шероховатостью.

Обеспечивается:

Малым припуском и последующим его снятием;

Большим числом режущих зубьев (8…20);

Малой Vрез и S;

Обильной смазкой.

Стойкость Т=40…100 мин в зависимости от обрабатываемого материала.

ТИПЫ ЗЕНКЕРОВ

а) цельный с коническим хвостовиком;

б) с вставными ножами и цельной державкой с коническим хвостовиком;

в) насадные цельные из быстрорежущих сталей;

г) насадные с пластинками твердого сплава;

д) насадные с вставными ножами;

е) для цилиндрических углублений;

ж) торцевые;

з) для обработки центровых отверстий;

и) для конических углублений

Типы разверток:

А – ручная цилиндрическая:

1 – рабочая часть; 2 – шейка; 3 – хвостовик;

Lн - направляющий конус; Lр - режущая часть;

Lк - калибрующая часть; Lоб - обратный конус.

Б – машинная цельная с коническим хвостовиком.

В – ручная регулируемая (разжимная).

Г – конические под конус Морзе.

1 – черновая; 2 – получистовая; 3 – чистовая.

Конструктивные элементы зенкера:

1 - режущая (заборная), 2 - калибрующая, 3 - рабочая части, 4 - шейка, 5 - хвостовик, 6 - ленточка

Основными конструктивными элементами развёртки являются режущая и калибрующая части, число зубьев, направление зубьев, углы резания, шаг зубьев, профиль канавки, зажимная часть.

Режущая часть.

Угол конуса φ определяет форму стружки и соотношение составляющих усилий резания. Угол φ у ручных развёрток – 1°…2°, что улучшает направление развёртки при входе и уменьшает осевую силу; у машинных при обработке стали φ = 12°…15°; при обработке хрупких материалов (чугуна) φ = 3°… 5°.

Стандартные развёртки делают с неравномерным окружным шагом с целью предупреждения появления в развёртываемом отверстии продольных рисок. Из-за неоднородности обрабатываемого материала на зубьях развёртки происходит периодическое изменение нагрузки, что ведёт к отжиму развёртки и появлению на обработанной поверхности следов в виде продольных рисок.

Калибрующая часть состоит из двух участков: цилиндрического и участка с обратной конусностью. Длина цилиндрического участка около 75% от длины калибрующей части. Цилиндрический участок калибрует отверстие, а участок с обратной конусностью служит для направления развертки в работе. Обратная конусность уменьшает трение об обработанную поверхность и снижает разбивку. Т.к. при ручном развертывании разбивка меньше, то и угол обратной конусности у ручной развёртки меньше, чем у машинной. При этом цилиндрический участок у ручных развёрток может отсутствовать.

Цилиндрическая ленточка на калибрующей части калибрует и выглаживает отверстие. Уменьшение её ширины снижает стойкость развертки, однако повышает точность обработки и снижает шероховатость, т.к. уменьшает трение. Рекомендуемая ширина ленточки f = 0,08…0,5 мм в зависимости от диаметра развёртки.

Число зубьев z ограничивается их жёсткостью. С увеличением z улучшается направление развертки (больше направляющих ленточек), повышаются точность и чистота отверстия, но снижается жесткость зуба и ухудшается отвод стружки. Z принимается чётное - для облегчения контроля диаметра развёртки.

Канавки чаще выполняют прямыми, что упрощает изготовление и контроль. Для обработки прерывистых поверхностей целесообразно применять развёртки с винтовым зубом. Направление канавок делается противоположным направлению вращения для избежания самозатягивания и заедания развёртки.

Задний угол выполняют небольшой (5°…8°) для повышения стойкости развёртки. Режущую часть затачивают до остра, а на калибрующей делают цилиндрическую ленточку для повышения размерной стойкости и улучшения направления в работе.

Передний угол принимают равным нулю.

Зенкерами обрабатывают отверстия в литых или штампованных заготовках, а также предварительно просверленные отверстия. В отличие от сверл зенкеры снабжены тремя или четырьмя главными режущими кромками и не имеют поперечной кромки. Режущая часть выполняет основную работу резания. Калибрующая часть служит для направления зенкера в отверстии и обеспечивает необходимую точность и шероховатость поверхности. По виду обрабатываемых отверстий зенкеры делят на цилиндрические, конические и торцовые. Зенкеры бывают цельные с коническим хвостовиком и насадные.

Развертками окончательно обрабатывают отверстия. По форме обрабатываемого отверстия различают цилиндрические и конические развертки. Развертки имеют 6 – 12 главных режущих кромок, расположенных на режущей части с направляющим конусом. Калибрующая часть направляет развертку в отверстии и обеспечивает необходимую точность и шероховатость поверхности. По конструкции крепления развертки делят на хвостовые и насадные.

Протягивание – назначение, преимущества и недостатки. Шероховатость и точность, обеспечиваемая при протягивании в деталях из конструкционных сталей. Основные части протяжек и прошивок. Параметры режима резания при протягивании.

Протягивание – технологический способ обработки заготовок с помощью многолезвийных инструментов: протяжек и прошивок.

Протягиванием обрабатывают сквозные отверстия и наружные поверхности разнообразных форм.

Основные преимущества:

1. Высокая производительность.

2. Высокая точность (JT 7…6).

3. Малая шероховатость (Ra= 0,16 мкм).

4. Возможность упрочнения обработанной поверхности.

Недостатки:

1. Сложность изготовления инструмента.

2. Высокая стоимость инструмента.

3. Горизонтальные протяжные станки занимают большую площадь

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАСЧЕТА РАЦИОНАЛЬНОГО РЕЖИМА РЕЗАНИЯ ПРИ ПРОТЯГИВАНИИ

КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОТЯЖЕК

Принципиальное отличие протягивания от других видов механической обработки заключается в том, что при потягивании отсутствует движение подачи (Ds). Движение подачи заложено в конструкции инструмента.
Размер каждого последующего режущего элемента протяжки больше предыдущего на величину, численно равную Sz – подачи на зуб.
Каждый зуб протяжки в отличии от зуба фрезы только один раз участвует в обработке данной заготовки.
Все протяжки работают на растяжение, так как сила прикладывается к замковой части.
Если сила прикладывается к задней части протяжки, то такой метод обработки называется прошивание, а инструмент – прошивкой.
Прошивка работает на сжатие и продольный изгиб, поэтому прошивку делают короче (200…300 мм)

ЧАСТИ И ГЕОМЕТРИЯ ПРОТЯЖКИ

ТИПЫ ПРОТЯЖНЫХ СТАНКОВ

Протяжки: по характеру обрабатываемых поверхностей протяжки делят на две основные группы: внутренние и наружные. Внутренними протяжками обрабатывают различные замкнутые поверхности, а наружными – полузамкнутые и открытые поверхности различного профиля. По форме различают круглые, шлицевые, шпоночные, многогранные и плоские протяжки. По конструкции зубьев протяжки бывают режущими, выглаживающими и деформирующими. В первом случае зубья имеют режущие кромки, в двух последних – скругленные, работающие по методу пластического деформирования. Различают также сборные протяжки со вставными ножами, оснащенными пластинками из твердого сплава.

Элементы круглой протяжки: замковая часть (хвостовик) l1 служит для закрепления протяжки в патроне тянущего устройства станка; шейка l2 – для соединения замковой части с передней направляющей частью; передняя направляющая часть l3 вместе с направляющим конусом – для центрирования обрабатываемой заготовки в начале резания. Режущая часть l4 состоит из режущих зубьев, высота которых последовательно увеличивается на толщину срезаемого слоя, и предназначена для срезания припуска. Калибрующая часть l5 состоит из калибрующих зубьев, форма и размеры которых соответствуют форме и размерам последнего режущего зуба, и предназначена для придания обработанной поверхности окончательных размеров, необходимой точности и шероховатости. Задняя направляющая часть l6 служит для направления и поддержания протяжки от провисания в момент выхода последних зубьев калибрующей части из отверстия. Для облегчения образования стружки на режущих зубьях выполняют стружкоделительные канавки.

Скорость резания при протягивании – это скорость поступательного движения v протяжки относительно заготовки. Скорость резания лимитируется условиями получения обработанной поверхности высокого качества и ограничивается технологическими возможностями протяжных станков. Обычно v = 8…15 м/мин. Подача при протягивании как самостоятельное движение инструмента или заготовки отсутствует. За величину подачи sz, определяющую толщину срезаемого слоя отдельным зубом протяжки, принимают подъем на зуб, т.е. разность размеров по высоте двух соседних зубьев протяжки; sz является одновременно и глубиной резания. Подача в основном зависит от обрабатываемого материала, конструкции протяжки и жесткости заготовки и составляет 0,01…0,2 мм/зуб.

69 На зубообрабатывающих станках выполняют обработку фасонных поверхностей различного профиля, равномерно расположенных по окружности, однако преимущественно обрабатывают фасонные поверхности эвольвентного профиля, используемые для профилирования боковых поверхностей зубьев зубчатых колес. Различают два метода получения фасонных профилей, равномерно расположенных по окружности: копирование и обкатку (огибание). Копирование – метод, основанный на профилировании, например, зубьев фасонным инструментом, профиль режущей части которого соответствует профилю впадины нарезаемого зубчатого колеса. В процессе фрезерования впадины между зубьями колеса сообщают фрезе главное вращательное движение, а заготовке – продольную подачу. По окончании фрезерования одной впадины стол отводят в исходное положение и заготовку поворачивают на 1/z части оборота (z – число зубьев нарезаемого зубчатого колеса). Концевыми фрезами нарезают зубчатые колеса больших модулей и шевронные колеса. При использовании инструмента с различным профилем режущей части можно получать детали любого фасонного профиля, равномерно расположенного по окружности. Метод копирования не обеспечивает высокой точности и имеет сравнительно низкую производительность. Обкатка – метод, основанный на зацеплении зубчатой пары: режущего инструмента и заготовки. Различные положения режущих кромок относительно формируемого профиля зубьев на заготовке получают в результате кинематически согласованных вращательных движений инструмента и заготовки на зуборезном станке. Метод обкатки обеспечивает непрерывное формообразование зубьев колеса. Нарезание зубчатых колес этим методом получило преимущественное распространение вследствие высокой производительности и значительной точности обработки. Наиболее широко применяют нарезание зубчатых колес методом обкатки на зубофрезерных, зубодолбежных и зубострогальных станках.

Червячная модульная фреза представляет собой винт с прорезанными перпендикулярно к виткам канавками. В результате этого на червяке образуются режущие зубья, расположенные по винтовой линии. Профиль зуба фрезы в нормальном сечении имеет трапецеидальную форму и представляет собой зуб рейки С задним α и передним γ углами заточки. Червячные фрезы изготовляют однозаходными и многозаходными. Чем больше число заходов, тем выше производительность фрезы, но ниже точность. Червячными модульными фрезами нарезают цилиндрические колеса с прямыми и косыми зубьями и червячные колеса. Зуборезный долбяк представляет собой зубчатое колесо, зубья которого имеют эвольвентный профиль с задним α и передним γ углами заточки. Различают два типа долбяков: прямозубые для нарезания цилиндрических колес с прямыми зубьями и косозубые для нарезания цилиндрических колее с косыми зубьями. Зубострогальный резец имеет призматическую форму с соответствующими углами заточки и прямолинейной режущей кромкой. Передний γ и задний α углы образуются при установке резца в резцедержателе станка. Эти резцы применяют попарно для нарезания конических зубчатых колес с прямыми зубьями.

Основные типы зуборезных станков: зубофрезерный станок, зубодолбёжный станок, зубостругальный станок.

70

71 ОТДЕЛОЧНАЯ ОБРАБОТКА ЗУБЬЕВ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

В процессе нарезания зубчатых колес на поверхностях зубьев возникают погрешности профиля, появляется неточность шага зубьев и др. Для уменьшения или ликвидации погрешностей зубья дополнительно обрабатывают. Отделочную обработку для зубьев незакаленных колес называют шевингованием. Предварительно нарезанное прямозубое или косозубое колесо 2 плотно зацепляется с инструментом / (рис. 6.100, а). Скрещивание их осей обязательно. Обработка состоит в срезании (соскабливании) с поверхности зубьев очень тонких волосообразных

Рис. 6.100. Схемы отделочной обработки зубьев зубчатых колес

стружек, благодаря чему погрешности исправляются, зубчатые колеса становятся более точными, значительно сокращается шум при их работе.

Отделку проводят специальным металлическим инструментом - шевером (рис. 6.100, б). Угол скрещивания осей чаще всего составляет 10 ... 15°. При шевинговании инструмент и заготовка воспроизводят зацепление винтовой пары. Кроме этого, зубчатое колесо перемещается возвратно-поступательно и после каждого двойного хода подается в радиальном направлении

На закаленных зубчатых колесах погрешности боковых поверхностей зубьев удаляют хонтгованием (если припуск на обработку не превышает 0,01 ... 0,03 мм на толщину зуба). Процесс хонингования заключается в совместной обкатке заготовки и абразивного инструмента, имеющего форму зубчатого колеса. Оси заготовки и инструмента скрещиваются под углом 15 ... 18°.Абразивные зерна хона обрабатывают боковые стороны зубьев заготовки (рис. 6.100, д).

Хонингуемые прямозубые или косозубые цилиндрические колеса вращаются в плотном зацеплении с хоном. Зубчатое колесо кроме вращения совершает возвратно-поступательное движение вдоль оси. Направление вращения пары изменяется при каждом двойном ходе.

При изготовлении хонов в качестве абразива используют карбид кремния или электрокорунд. Необходима лишь периодическая правка хона по его наружной поверхности, чтобы поддерживать требуемый зазор (рис. 6.100, д).

Значительные погрешности зубчатых колес, возникшие после термической обработки, исправляют методом зубо-шлифовании. Этот метод отделки обеспечивает получение высокой точности с малой шероховатостью поверхности зубьев и может быть использован при обработке цилиндрических и конических зубчатых колес.

Шлифование зубьев цилиндрических колес возможно копированием и обкаткой. Эвольвентный профиль зуба воспроизводится абразивными кругами, имеющими профиль впадин обрабатываемого колеса.

Для выполнения процесса шлифования методом обкатки осуществляют не только все движения указанной пары, находящейся в зацеплении, но и движения, необходимые для процесса резания. Движения резания и деления обеспечивает специальное устройство зубошлифовальных станков.

Результаты, получаемые при обработке зубчатых колес зубошлифованием, могут быть улучшены зубопритиркой. С ее помощью можно получать поверхности высокого качества, увеличивать плавность хода и долговечность работы зубчатой пары. Такой метод отделки применяют для закаленных зубчатых колес.

Притиры выполняют в виде зубчатых колес. В зацеплении в результате давления между зубьями притира и обрабатываемого колеса мелкозернистый абразив в смеси с маслом внедряется в более мягкую поверхность притира. При зубопритирке происходит искусственное изнашивание материала колеса в соответствии с профилем зуба притира.

В ходе обработки притир и колесо, находящиеся в зацеплении, совершают воз-

вратно-поступательное движение. Наибольшее распространение получили схемы обработки тремя притирами. Максимальный припуск, удаляемый притиркой, не должен превышать 0,05 мм.

ХОНИНГОВАНИЕ

Хонингование применяют для получения поверхностей высокой точности и малой шероховатости, а также для создания специфического микропрофиля обработанной поверхности в виде сетки. Такой профиль необходим для удержания смазочного материала при работе машины (например, двигателя внутреннего сгорания) на поверхности ее деталей.

Поверхность неподвижной заготовки обрабатывают мелкозернистыми абразивными брусками, которые закрепляют в хонинговальной головке (хоне). Бруски вращаются и одновременно перемещаются возвратно-поступательно вдоль оси обрабатываемого цилиндрического отверстия (рис. 6.94, а). Соотношение скоростей указанных движений составляет 1,5 ... 10 и определяет условия резания.

При сочетании движений на обрабатываемой поверхности появляется сетка микроскопических винтовых царапин - следов перемещения абразивных зерен. Угол 0 пересечения этих следов зависит от соотношения скоростей.

Абразивные бруски всегда контактируют с обрабатываемой поверхностью, так как могут раздвигаться в радиальных направлениях механическими, гидравлическими или пневматическими устройствами. Давление брусков должно контролироваться. Хонингованием исправляют погрешности формы от предыдущей обработки

в виде отклонений от круглости, цилиндричности и т.п., если общая толщина снимаемого слоя не превышает 0,01 ... 0,2 мм. Погрешности расположения оси отверстия (например, отклонения от прямолинейности) этим методом уменьшаются менее интенсивно, так как режущий инструмент самоустанавливается по отверстию.

Различают предварительное и чистовое хонингование. Предварительное хонингование используют для исправления погрешностей предыдущей обработки, а чистовое для получения малой шероховатости поверхности.

Хонинговальные бруски изготовляют из электрокорунда или карбида кремния, как правило, на керамической связке. Все шире применяют алмазное хонингование.

Хонингование проводят при обильном охлаждении зоны резания смазочно-охлаждающими жидкостями - керосином, смесью керосина (80 ... 90 %) и веретенного масла (10 ... 20 %), а также водно-мыльными эмульсиями.

Наибольшее распространение хонингование получило в автотракторной и авиационной промышленности. Система ЧПУ позволяет встроить процесс хонингования в гибкое производство (рис. 6.95).

5. ПРИТИРКА ПОВЕРХНОСТЕЙ

Поверхности деталей машин, обработанные на металлорежущих станках, всегда имеют отклонения от правильных геометрических форм и заданных размеров.

Эти отклонения могут быть устранены притиркой (абразивной доводкой). Таким методом могут быть обеспечены шероховатость поверхности до Кг = 0,05 ... 0,01 мкм, отклонения размеров и формы обработанных поверхностей до 0,05 ... 0,3 мкм. Доводка может быть осуществлена вручную и механическим способом.

По сравнению с ручной доводкой механическая абразивная доводка позволяет повысить производительность в 2 ... 6 раз, и при этом обеспечивается стабильность выходных - эксплуатационных характеристик деталей агрегатов и машин (гидравлической, пневматической и топливной аппаратуры, зубчатых колес, шариков и колец подшипников качения и др.), выходных параметров кремниевых подложек, кварцевых кристаллических элементов, керамических опор гидроприборов и др.

Доводка конических поверхностей осуществляется коническим притиром.

Процесс осуществляется с помощью притиров соответствующей геометрической формы. На притир наносят притирочную пасту или мелкий абразивный порошок со связующей жидкостью. Материал притиров должен быть, как правило, мягче обрабатываемого материала. Паста или порошок внедряется в поверхность притира и удерживается ею, но так, что при относительном движении каждое абразивное зерно может снимать весьма малую стружку. Поэтому притир можно рассматривать как очень точный абразивный инструмент.

Притир или заготовка должны совершать разнонаправленные движения. Наилучшие результаты дает процесс, в ходе которого траектории движения каждого зерна не повторяются. Процесс абразивной доводки является сложным процессом удаления припуска. Микронеровности сглаживаются за счет совокупного химико-механического воздействия на поверхность заготовки.

В качестве абразива для притирочной смеси используют порошок электрокорунда, карбидов кремния и бора, оксиды хрома и железа и др.

Материалами притиров являются серый чугун, бронза, красная медь, дерево. В качестве связующей жидкости используют машинное масло, керосин, стеарин, вазелин.

Рис. 6.93 А. Схемы взаимодействия заготовок с притирами 2, 4 через абразивную прослойку 3 при односторонней (а) и двусторонней (б) доводках незакрепленными и закрепленными зернами (в)

Физической основой абразивной доводки является абразивное разрушение материалов заготовок и притиров. Абразивные зерна при доводке самопроизвольно распределяются по поверхности притира и находятся либо в незакрепленном состоянии (в составе паст или суспензий), либо в поверхностном слое притира в закрепленном состоянии (в составе абразивного или алмазного круга).

Абразивные зерна в зависимости от степени их подвижности (закрепленности) работают по двум схемам: либо в условиях упругопластического деформирования или микрорезания при непрерывном контакте с поверхностными слоями заготовки. При доводке незакрепленными зернами доведенная поверхность приобретает кратерообраз-ный характер вследствие образования выколоток.

Для выполнения операций доводки применяют доводочные станки однодисковые или двухдисковые. Технологический процесс доводки, выбор режимов и условий процесса доводки приведены в справочной и специальной литературе.

72 . ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДА ШЛИФОВАНИЯ Шлифованием называют процессы обработки заготовок резанием режущим инструментом, рабочая часть которого содержит частицы абразивного материала. Такой режущий инструмент называют абразивным. Измельченный абразивный материал (абразивные зерна), твердость которого превышает твердость обрабатываемого материала и который способен в измельченном состоянии осуществлять обработку резанием, называют шлифовальным. Различают алмазные, эльборовые, электрокорундовые, карбидкремниевые и другие абразивные инструменты (шлифовальные круги). Абразивные зерна расположены в круге беспорядочно и удерживаются связующим материалом. Шлифовальные крути срезают стружки на очень больших скоростях - от 30 м/с и выше (порядка 125 м/с). Процесс резания каждым зерном осуществляется почти мгновенно. Обработанная поверхность представляет собой совокупность микроследов абразивных зерен и имеет малую шероховатость.

Абразивные зерна могут также оказывать на заготовку существенное силовое воздействие. Происходит поверхностное пластическое деформирование материала, искажение его кристаллической решетки. Деформирующая сила вызывает сдвиг одного слоя атомов относительно другого. Вследствие упругопластического деформирования материала обработанная поверхность упрочняется.

Тепловое и силовое воздействия на обработанную поверхность приводят к структурным превращениям, изменениям физико-механических свойств. Проводят с подачей смазки.

Шлифование применяют для чистовой и отделочной обработки деталей с высокой точностью. Для заготовок из закаленных сталей шлифование является одним из наиболее распространенных методов формообразования. С развитием малоотходной технологии доля обработки металлическим инструментом будет уменьшаться, а абразивным - увеличиваться.

3. ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ ШЛИФОВАНИЯ Формы деталей современных машин представляют собой сочетание наружных и внутренних плоских, круговых цилиндрических и круговых конических поверхностей. Другие поверхности встречаются реже. В соответствии с формами деталей машин наиболее распространены схемы шлифования, приведенные на рис. 6.79.

Для всех технологических способов шлифовальной обработки главным движением резания является вращение круга. При плоском шлифовании возвратно-поступательное перемещение заготовки необходимо для обеспечения продольной подачи (рис. 6.79, а). Для обработки поверхности на всю ширину заготовка или круг должны иметь движение поперечной подачи. Это движение происходит прерывисто (периодически) при крайних положениях заготовки в конце продольного хода. Периодически происходит и движение подачи на глубину резания. Это перемещение осуществляется также в крайних положениях заготовки, но в конце поперечного хода.

При круглом шлифовании (рис. 6.79, б) движение продольной подачи обеспечивается возвратно-поступательным перемещением заготовки. Вращение заготовки является движением круговой подачи.

В автоматизированных шлифовальных станках цикл работы станка включает периодический вывод круга из зоны шлифования, его автоматическую правку и перемещение круга к изделию на величину снятого при правке слоя абразива.

АБРАЗИВНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ

Абразивные инструменты различают по геометрической форме и размерам, роду и сорту абразивного материала, зернистости или размерам абразивных зерен, связке или виду связующего вещества, твердости, структуре или строению круга.

Зерна абразивных инструментов представляют собой искусственные или природные минералы и кристаллы. Абразивные материалы отличаются высокой твердостью, которая определяется по минералогической шкале. Зерна абразивов разделяют по крупности на группы и номера. Основная характеристика номера зернистости - количество и крупность его основной фракции. Вещество или совокупность веществ, применяемых для закрепления зерен шлифовального материала и наполнителя в абразивном инструменте, называют связкой. Наиболее широко применяют инструменты, изготовленные на керамической, бакелитовой или вулканитовой связке.

Керамическую связку приготовляют из глины," полевого шпата, кварца и других веществ путем их тонкого измельчения и смешения в определенных пропорциях. Бакелитовая связка состоит в основном из искусственной смолы - бакелита. Вулканитовая связка представляет собой искусственный каучук, подвергнутый вулканизации для превращения его в прочный, твердый эбонит. Под твердостью абразивного инструмента понимается способность связки сопротивляться вырыванию абразивных зерен с рабочей поверхности инструмента под действием внешних сил.

Для шлифования заготовок из твердых сплавов и высокотвердых материалов успешно применяют алмазные круги. Алмазный круг состоит из корпуса и алмазоносного слоя. Корпус изготовляют из алюминия, пластмасс или стали. Толщина алмазоносного слоя у большинства кругов составляет 1,5 ... 3 мм. Чаще всего для изготовления таких инструментов используют синтетические алмазы. Удельный вес их применения превышает 80 %. Созданы новые материалы, которые практически не требуют правки и сохраняют свои свойства при нагреве до 1200 °С.

На шлифовальные круги наносят обозначения, называемые маркировкой.

12. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИЯМ ОБРАБАТЫВАЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ

Для шлифования ступенчатых валов (рис. 6.90, а) предусматривают центровые отверстия, а для шлифования пустотелых валов - установочные фаски. Между шейками вала и торцами из-за непрерывного осыпания зерен круга получается переходная поверхность. В тех случаях,

когда этого нельзя допустить по условиям работы детали, предусматривают технологические канавки для выхода шлифовального круга. Если необходимо оставить переходную поверхность, то на чертеже детали указывают ее максимально возможный радиус. Следует избегать конструирования валов с большой разностью диаметров отдельных участков. Точно обработанные, например, цилиндрические поверхности необходимо разделять введением проточек поверхности которых не требуется шлифовать.

Шлифование отверстий малых диаметров связано с трудностями и должно назначаться в исключительных случаях.

Плоские поверхности деталей должны быть расположены перпендикулярно или

параллельно (рис. 6.90, в,) основанию, на котором закрепляют заготовку. Шлифуемые поверхности желательно располагать в одной плоскости.

Назначение и основные типы сверл | | Конструктивные особенности твердосплавных сверл

ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ОТВЕРСТИЙ

Конструктивные элементы спиральных сверл

Сверло - двухзубый режущий инструмент. Зуб сверла представляет собой тело клиновидной формы, ограниченное передней и задней поверхностью.

У спиральных сверл передняя поверхность, по которой сходит стружка при обработке, является винтовой поверхностью канавки (рис. 45).

Углом наклона винтовой канавки ОМЕГА называется угол, образуемый осью сверла и касательной к винтовой линии пересечения передней поверхности сверла с цилиндрической поверхностью, ось которой совпадает с осью сверла и диаметр которой равен диаметру сверла.

Поверхность зуба сверла, обращенная к поверхности резания (поверхности, по которой происходит отделение стружки от заготовки), называется задней поверхностью. Задние поверхности воспроизводятся при заточке сверла и их формы определяются принятым методом заточки. Задние поверхности на спиральных сверлах наиболее часто затачиваются по коническим, винтовым и плоским поверхностям. Линии пересечения передних и задних поверхностей сверла образуют режущую кромку. У обычных спиральных сверл прямолинейные режущие кромки и ось сверла являются скрещивающимися прямыми. Расстояние от оси сверла до режущей кромки равно половине диаметра сердцевины сверла. Угол 2ФИ между режущими кромками, которые располагаются симметрично относительно оси сверла, называют углом при вершине.

Линия пересечения задних поверхностей обоих зубьев сверла образует поперечную режущую кромку, расположенную в центральной зоне сверла.

Угол наклона поперечной кромки находится между проекциями поперечной кромки и режущей кромки на плоскость, перпендикулярную к оси сверла.

Задний угол АЛЬФА между задней поверхностью и поверхностью резания измеряется у сверл обычно в цилиндрическом сечении, концентричном оси сверла.

Угол при вершине сверла 2ФИ играет роль главного угла 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.

Однако при увеличении угла 2ФИ сечение среза сохраняется неизменным и уменьшается степень деформации срезаемого слоя. При этом падает величина суммарной составляющей главного усилия резания, действующего по направлению скорости резания, и определяющего, величину крутящего моменту, что благоприятно воздействует на работу такого нежесткого инструмента, как спиральные сверла. Суммарное же осевое усилие подачи сверла при увеличении угла 2ФИ возрастает. Это объясняется изменением положения относительно оси сверла плоскости, нормальной к режущей кромке, в результате чего меньшая часть усилий, действующих на режущие кромки сверла, взаимно уравновешивается. Кроме того, передние углы на поперечной кромке с увеличением угла при вершине уменьшаются, это ухудшает внедрение этой кромки в материал заготовки и приводит к возрастанию осевых усилий при сверлении. В результате возрастает опасность появления продольного изгиба сверла и значительных его деформаций. Опыты показывают, что при уменьшении угла 2ФИ от 140 до 90° осевое усилие подачи снижается на 40-50%, а крутящий момент увеличивается на 25-30%.

С увеличением угла при вершине уменьшается угол между режущей кромкой и кромкой ленточки, что приводит к ухудшению теплоотвода от наиболее интенсивно изнашивающейся периферийной зоны сверла.

При сравнительно небольших подачах, используемых в процессе сверления, уменьшение угла при вершине 2ФИ может привести к чрезвычайно малым значениям толщин среза, соизмеримым с радиусом округления режущей кромки. Это приводит к неустойчивым результатам и чаще всего к понижению стойкости инструмента.

Угол при вершине 2ФИ спирального сверла влияет на величины передних углов и на изменение их на режущей части, а также на направление и условия отвода стружки по винтовым канавкам. 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 2ФИ приводит к более плавному изменению передних углов вдоль режущей кромки, что благоприятно отражается на режущей способности сверл.

Таким образом, угол при вершине сверла 2ФИ весьма противоречиво воздействует на процесс сверления и его оптимальное значение, зависит от многих факторов, предопределяющих характер работы сверла. Поэтому в литературе можно встретить различные данные и рекомендации по выбору угла при вершине сверла.

Следует учитывать, что подобно резцам с различными углами в плане, можно применять для заданных условий работки сверла с различными углами при вершине 2ФИ и достигать при атом удовлетворительных результатов.

Базируясь на экспериментальные данные и производственный опыт, угол 2ФИ при вершине сверла ориентировочно можно выбирать в зависимости от обрабатываемого материала.

Угол ОМЕГА наклона винтовой канавки измеряется на наружном диаметре сверла. При известном шаге h винтовой канавки и диаметре сверла Д угол наклона ОМЕГА определяется по формуле:

Винтовые линии пересечения винтовой канавки сверла с цилиндрическими поверхностями, концентричными оси сверла, имеют переменный угол наклона (ОМЕГА х) определяемый по соотношению:

Где R - радиус сверла;

Rx-радиус рассматриваемого цилиндрического сечения, концентричного оси сверла или, иными словами, расстояние от рассматриваемой точки режущей кромки до оси сверла. Как видно, угол наклона винтовых линий, расположённых на передней поверхности канавки сверла, уменьшается при приближении к оси сверла. Величины углов ОМЕГА для различных точек режущих кромок сверла при изменении угла наклона винтовой канавки от 15 до 60° приведены в табл. 5.

Из таблицы видно, что изменение угла наклона винтовой канавки ОМЕГА сильно влияет на величины углов ОМЕГА х на периферии.

Таблица 5. Изменение угла ОМЕГА х, град, на режущей части сверла
У сердцевины же сверла изменение угла ОМЕГА вызывает небольшие изменения углов ОМЕГА х, т. е. за счет изменения угла ОМЕГА нельзя в большой степени влиять на изменения геометрии центральной зоны сверла. Угол наклона винтовой канавки предопределяет величины передних углов на режущей части, особенно на периферии сверла. С увеличением угла ОМЕГА передний угол в исследуемой точке кромки также возрастает. Это приводит к уменьшению усилий резания, способствует лучшему отводу стружки.

При построении известны шаг винтовой канавки, диаметр сердцевины, ширина канавки, форма и расположение режущей кромки сверла. На рис. 53 рассмотрено сверло с прямолинейной режущей кромкой, составляющей с осью угол ФИ. Построение выполняется в системе плоскостей проекций V/H. Плоскость H перпендикулярна оси сверла, а плоскость V параллельна режущей кромке АВ (ее проекции а"b" и ab). Через периферийную точку А режущей кромки проведено сечение I, перпендикулярное оси сверла, линия пересечения которого с винтовой поверхностью канавки будет искомым торцовым сечением канавки сверла. Чтобы отыскать произвольную точку торцового сечения канавки сверла, на его режущей кромке выберем произвольную точку С. Эта точка при винтовом движении режущей кромки АВ опишет в пространстве винтовую линию СС1, расположенную на поверхности канавки. Винтовая линия СС1 пересекает сечение / в точке С1, которая будет точкой торцового сечения сверла. Винтовое движение кромки АВ, а, следовательно, и рассматриваемой точки С, разложим на поступательное движение вдоль оси сверла и кинематически связанное с ним вращательное движение вокруг оси сверла. Если обозначить величину поступательного перемещения вдоль оси через х, то соответствующий этому перемещению угол поворота будет равен:

Где H - шаг винтовой канавки сверла.

Точка С за время перемещения на величину h вдоль оси сверла до сечения I повернется вокруг оси сверла на угол

Этот угол между радиусами, соединяющими горизонтальные проекции точек С1 и С с центром сверла в истинную величину изображается в проекции на плоскости H. Поэтому, повернув вокруг оси сверла точку С на угол ЭПСЕЛОН найдем искомую горизонтальную проекцию C1 точки торцового сечения канавки сверла.

Аналогично точке С, рассматривая последующие точки режущей кромки, определяются соответствующие им точки торцового сечения канавки, совокупность которых и будет профилем рабочего участка винтовой канавки сверла в сечении, перпендикулярном его оси.

Для облегчения построения на режущей кромке целесообразно выбирать ряд равноудаленных точек С, Е, К, отстоящих от сечения / на расстоянии h, 2h, 3h. Тогда углы поворота горизонтальных проекций этих точек вокруг оси сверла будут соответственно равны ЭПСЕЛОН h, 2ЭПСЕЛОН h, З ЭПСЕЛОН h. Повернув горизонтальные проекции точек с, е, к вокруг оси сверла на углы ЭПСЕЛОН h, 2ЭПСЕЛОН h, З ЭПСЕЛОН h получим искомые точки c1, e1, k1 торцового сечения канавки сверла. Полученную кривую можно заменить дугой окружности радиуса R1 с центром в точке О1.

Вспомогательная часть профиля канавки сверла выбирается таким образом, чтобы обеспечить получение заданной ширины канавки, т. е. угла ТАУ, плавного сопряжения кривых профиля. Это способствует предотвращению трещин при термообработке сверла. Построив угол ТАУ, найдем вторую крайнюю точку m расположенную на вспомогательной части профиля. Примем, что вспомогательная часть профиля очерчивается по дуге окружности радиуса R2. Чтобы эта окружность касалась сердцевины сверла и окружности R1 в точке их соприкосновения t ее центр O2 должен лежать на прямой ОО2. С другой стороны, чтобы окружность R2 проходила через точки t, т ее центр O2 должен лежать на перпендикуляре к отрезку mt, проведенному через его середину. Поэтому точка пересечения рассматриваемого перпендикуляра и прямой O1О будет центром O2 второй окружности профиля канавки, радиус которой R3 = О2t = О2m.

Рассмотрение найденного профиля торцового сечения сверла показывает, что вспомогательный участок профиля сверла заканчивается в точке т острым углом.

Некоторые исследователи, изучая прочность сверл, пришли к выводу, что материал сверла в рассматриваемых углах практически не включается в работу и их необходимо округлять, что способствует лучшему использованию материала сверла, снижает концентрацию напряжений и повышает сопротивление кручению.

Для уменьшения трения сверла о поверхность отверстия на его зубьях по всей длине срезается спинка с оставлением небольшой шлифованной ленточки. Ленточка служит для направления сверла в процессе работы. На величине приблизительно равной половине подачи кромка ленточки, примыкающая к главным режущим кромкам, выполняет роль вспомогательной кромки и формирует поверхность отверстия. На этом участке направляющая ленточка служит вспомогательной задней поверхностью с задними углами, равными нулю.

Ширина направляющей ленточки оказывает значительное влияние на работу сверла. С увеличением ширины ленточки улучшается направление сверла, что благоприятно сказывается на его работе. Однако в этом случае возрастает трение их о стенки отверстия, что увеличивает интенсивность износа сверл и понижает их стойкость.

Опыты показывают, что с повышением жесткости сверл, например за счет роста диаметра сердцевины, увеличение ширины ленточки существенно не влияет на виброустойчивость и направление сверла в отверстии. В этом случае можно выбирать небольшие значения ширины направляющей ленточки. Однако при чрезмерно малых величинах ширины ленточки, особенно при обработке труднообрабатываемых материалов, прочность направляющих ленточек в зоне резания настолько снижается, что происходит их быстрое разрушение, увеличивается зона трения и стойкость инструмента снижается.

Стандартные сверла универсального назначения диаметром 0,25-0,5 мм имеют полностью шлифованную спинку, т. е. у них ширина ленточки равна ширине зуба. У сверл диаметром от 1 до 50 мм ширина ленточек колеблется от 0,2 /ш до 2 мм.

С целью увеличения точности обработки отверстий применяют сверла с четырьмя ленточками по две на каждом зубе. У таких сверл ширина дополнительной ленточки берется на 30-40% меньше ширины основной ленточки.

Для уменьшения трения ленточек о стенки отверстия диаметр сверла уменьшают по направлению к хвостовику, т. е. выполняют сверла с обратной конусностью. Опыты показывают, что с увеличением обратной конусности стойкость сверл первоначально возрастает, а затем, достигнув максимального значения, снижается. Это происходит в результате уменьшения трения сверла о стенки отверстия. Дальнейшее увеличение об¬ратной конусности не влияет на трепне сверла о стенки отверстия, а ослабляет режущие кромки на периферии сверла, что способствует возрастанию интенсивности износа. Обратная конусность вли¬яет на направление сверла, т. е. на жест¬кость и виброустойчивость системы, что особо важно для сверл малого диаметра. У них, как показывают опыты, целесообразно выбирать уменьшенные значения обратной конусности. Степень влияния обратной конусности зависит от величины других параметров, влияющих на жесткость сверла. Поэтому у сверл с утолщенной сердцевиной можно выбирать увеличенные величины обратной конусности.

Для стандартных сверл универсального назначения на 100 мм длины:

Указанные величины обратной конусности можно принимать и при проектировании специальных сверл.

Для сверления отверстий под штифты конусностью 1:50 применяют конические сверла (рис. 54).

Кромка ленточки таких сверл имеет прямую конусность, соответствующую конусности просверленного отверстия, выполняет роль режущей кромки и формирует коническую поверхность отверстия. Поэтому у конических сверл, на ленточках по всей их длине затачивается задний угол величиной 8-18°, подтачивается поверхность винтовой канавки и создается передний угол. На ленточках в шахматном порядке выбираются стружкоразделительные канавки с шагом 8-12 мм.

Длина рабочей части сверла существенно влияет на его устойчивость в процессе сверления и стойкость. Исследования показывают, что с увеличением в определенных пределах длины сверла стойкость его уменьшается примерно по закону прямой, после чего наблюдается резкое падение стойкости. Влияние длины сверла на его стойкость особенно заметно на сверлах малого диаметра, у которых соотношение длины рабочей части к диаметру достигает величины 15- 20, а также при сверлении труднообрабатываемых материалов. При сверлении конструкционных сталей и чугунов стойкость при увеличении длины вылета сверла снижается в меньшей мере. Очевидно резкое уменьшение стойкости соответствует критическому значению допустимой нагрузки, возникающей в результате действия осевого усилия и крутящего момента на устойчивость сверла.

Известно, что величины усилий резания, действующих на сверло , зависят от принятых режимов резания. Поэтому необходимо при выборе режимов сверления учитывать длину вылета сверла и соответственно уменьшать скорость и подачу при возрастании длины вылета сверла. При сверлении труднообрабатываемых материалов усилия резания имеют увеличенные значения и соответственно этому уменьшаются возможные допустимые величины вылета сверла.

С точки зрения стойкости во всех случаях целесообразно применять сверла с минимально возможной длиной вылета. Следует учитывать, что при большом выходе из строя сверл за счет их поломок уменьшение длины вылета сверла повышает стойкость и работоспособность инструмента.

Для установки и закрепления в шпинделе станка спиральные сверла наиболее часто имеют цилиндрический или конический хвостовик. Цилиндрический хвостовик наиболее прост в изготовлении, сверла с цилиндрическим хвостовиком могут устанавливаться в шпиндель сверильного станка с помощью разрезной конической переходной втулки с цилиндрическим центральным отверстием. При установке такой втулки в шпиндель станка она сжимается и плотно охватывает хвостовик инструмента. Используются также специальные цанговые или кулачковые патроны.

Закрепление сверла и передача крутящего момента осуществляется в этом случае за счет трения цилиндрической поверхности хвостовика и соприкасающихся с ней элементов патрона. При повышенных скоростях резания, во избежание проворачивания сверла в патроне во время сверления, применяют сверла с поводком, выполненным в виде двух плоскостей (лысок). Из-за недостаточной силы зажима цилиндрический хвостовик применяется только для сверл диаметром до 20-25 мм.

Наибольшее распространение получили сверла с коническим хвостовиком, устанавливаемые в коническое отверстие шпинделя станка. Если размеры конического хвостовика меньше чем у отверстия шпинделя, используются переходные втулки. Конический хвостовик сверла заканчивается лапкой, которая предназначается только для облегчения выталкивания инструмента из шпинделя клином и не должна воспринимать усилия резания, возникающего при сверлении.