4. Инструменты, применяемые

НА СВЕРЛИЛЬНЫХ СТАНКАХ

4.1. Теоретическая часть

Основные виды обработки, которые можно выполнять на сверлильных стан­ках, приведены на (рис. 27).

Сверлением спиральными сверлами получают отверстия в сплошном металле диаметром до 80 мм. Оно обеспечивает 10 квалитет точности и шероховатость Rа = 10-20 мкм. Его применяют в качестве предварительной обработки точных отверстий. Обработка грубых отверстий, например, для постановки крепежных болтов ограничивается одним сверлением. При сверлении отверстия диаметром более 30 мм целесообразно сверлить отверстие меньшего диаметра (1/3 заданного), а затем производить его рассверливание.

Сверление отверстий произво­дится при вращении сверла и его осе­вой подаче (рис. 27, а). Инструментом служит обыкновенное спиральное или сверло другой конструкции.

Зенкерование отверстий (рис. 27, б) производится зенке­ром и служит для улучшения геометрической формы ранее просвер­ленного цилиндрического отверстия. Оно обеспечивает точность обработки отверстия после сверления на один квалитет выше.

Развертывание отверстий (рис. 27, в) выполняют после зенкерования, для того чтобы устранить грубые следы предыдущей обработки. Развертывание производят одно- или многократно. При однократном развертывании достигается точность обработки отверстия по 7 ÷ 8-му квалитетам, а при двух- или трехкратном развертывании можно достигнуть точности по 6 ÷7-му квалитетам. Шероховатость поверхности отверстия при развертывании может быть доведена до Ra = 0,63 - 1,25 мкм.

Рис. 27. Основные виды обработки на сверлильных станках

Сверление является одним из самых распространенных методов получения отверстия. Режущим инструментом служит сверло (рис. 28), с помощью которого получают отверстие в сплошном материале или увеличивают диаметр ранее просверленного отвер­стия (рассверливание). Движение резания при сверлении - вра­щательное, движение подачи - поступательное. На обычных сверлильных станках сверло вращается, будучи закрепленным в шпинделе станка, и одновременно перемещается в глубину обра­батываемой заготовки, которая неподвижно закреплена на столе станка. Режущая часть сверла изготовляется из инструментальных сталей (У12А, 9ХС, Р18, Р6М5, Р6МЗ и др.) и из твердых сплавов.

Как и резец, сверло имеет передний и задний углы. Передний угол γ - угол между касательной к передней поверхности в рас­сматриваемой точке режущей кромки и нормальной в той же точке к поверхности вращения режущей кромки вокруг оси сверла.

Передний угол рассматривается в плоскости, перпендикулярной к режущей кромке (плоскость ББ, рис. 29). В каждой точке режущей кромки передний угол является величиной переменной.

Рис. 28. Части и элементы спирального сверла

Наибольшее значение угол γ имеет на периферии сверла, где в плоскости, параллельной оси сверла (плоскость АА), он равен углу наклона винтовой канавки ω. Наименьшее значение угол γ имеет у вершины сверла. На поперечной кромке угол γ имеет отрицательное значение, что создает угол резания больше 90°, а следовательно, и тяжелые условия работы. Такое резкое изменение переднего угла вдоль всей длины режущей кромки является большим недостатком сверла, так как это вызывает более сложные условия образования стружки. На периферии сверла, где наибольшая скорость резания и наибольшее тепловыделение, необходимо было бы иметь и на­ибольшее тело зуба сверла. Большой же передний угол уменьшает угол заострения, что приводит к более быстрому нагреву этой ча­сти сверла, а следовательно, и к наибольшему износу.

Рис. 29. Передний и зад­ний углы сверла

Задний угол α - угол между касательной к задней поверх­ности в рассматриваемой точке режущей кромки и касательной в той же точке к окружности ее вращения вокруг оси сверла. Этот угол принято рассматривать в плоскости АА (см. рис. 29), каса­тельной к цилиндрической поверхности, на которой лежит рас­сматриваемая точка режущей кромки.

Чтобы обеспечить достаточную величину заднего угла в про­цессе резания в точках режущей кромки, близко расположенных к оси сверла, а также для получения более или менее одинакового угла заострения зуба вдоль всей длины режущей кромки задний угол заточки делается: на периферии 8 - 14°, а у сердцевины 20 - 27°; задний угол на ленточках сверла 0°.

Кроме переднего и заднего углов, сверло характеризуется углом наклона винтовой канавки ω, углом наклона поперечной кромки ψ, углом при вершине 2φ, углом обратной конусности φ ' (см. рис. 28). Угол ω = 18 - 30°, ψ = 55°, φ' = 2 - 3', у сверл из инструмен­тальных сталей 2 φ = 60 - 140°.

Спиральное сверло имеет ряд особенностей, отрицательно влияющих на протекание процесса стружкообразования при свер­лении: уменьшение переднего угла в различных точках режу­щих кромок по мере приближения рассматриваемой точки к оси сверла; неблагоприятные условия резания у поперечной кромки (так как угол резания здесь больше 90°); отсутствие заднего угла у ленточек сверла, что создает большое трение об обработан­ную поверхность.

Для облегчения процесса стружкообразования и повышения режущих свойств сверла производят двойную заточку сверла и подточку перемычки и ленточки. В табл. 12 приведены различные формы заточки спиральных сверл из инструментальных сталей. Элементы заточки и подточки спиральных сверл даны на рис. 30.

Рис. 30. Элементы заточки и подточки спиральных сверл

При двойной заточке сверла вторая заточка производится под углом 2 φ_о = 70° на ширине В = 2,5 - 15 мм (рис. 30). Такая заточка повышает стойкость сверла, а при одной и той же стойкости позволяет увеличить и скорость резания.

Таблица 12

Формы заточек сверл

Диаметр сверла в мм	Форма заточки	Обозначение	Эскиз	Материал заготовки
0,25–12*	Обыкновенная (нормальная) Обыкновенная с подточкой поперечной кромки	Н		Сталь; чугун Сталь с σв до 50 кгс/мм^2
12 – 80	Двойная с подточкой поперечной кромки Двойная с подточкой поперечной кромки и ленточки			Сталь с σв > 50 кгс/мм^2, с неснятой коркой; чугун с неснятой коркой Сталь с σв > 50 кгс/мм^2, со снятой коркой; чугун со снятой коркой

Подточка перемычки (сердцевины) производится на длине l = 3 - 15 мм. От такой подточки уменьшаются длина поперечной кромки (размер А = 1,5 - 7,5 мм; см. рис. 30) и величина угла резания в точках режущих кромок, расположенных вблизи перемычки сверла. Для уменьшения трения ленточек об обрабо­танную поверхность (о стенки отверстия) производится подточка ленточек под углом α₁ =6 - 8° на длине l₁ = 1,5 - 4 мм (форма ДПЛ), что приводит к повышению стойкости сверла.

При сверлении на большую глубину сверлом большого диамет­ра образуется широкая, трудно отводимая по канавкам стружка, что увеличивает трение и затрудняет подвод охлаждающей жид­кости к месту резания. Во избежание этого у сверл делают спе­циальные стружкоразделительные канавки, которые могут быть на передней поверхности сверла (рис. 31, а) и на задней (рис. 31,б). Глубина канавки примерно равна 0,05D, ширина примерно 0,07D. Такие канавки разделяют широкую стружку на несколько узких, облегчают условия работы сверлом, снижая силы, действующие при резании, и тепловыделение. Во избежание уве­личения диаметра отверстия и увода сверла в сторону от оси отверстия оно должно иметь после заточки режущие кромки оди­наковой длины и симметрично расположенные.

Сверла, оснащенные пластинками из твердых сплавов, облада­ют высокой стойкостью, обеспечивают более высокую производи­тельность, повышают качество обработанной поверхности и в результате снижают затраты на обработку. Особенно эффективно применять сверла с пластинками из твердых сплавов при свер­лении чугунов и рассверливании чугунов и сталей. Твердосплавные сверла имеют передний угол γ = 0 - 7°, задний угол α = 8 - 16°, угол 2φ = 118 - 150°, γ_f = 0 на фаске f = 0,5 - 1,5 мм. При обра­ботке сталей рекомендуется применять твердый сплав Т15К6, при обработке чугунов - сплав ВК8.

У сверл с пластинками из твер­дых сплавов, как и у сверл, изготовленных из быстрорежущей стали, производится подточка перемычки (рис. 32) и двойная заточка под углом 2φ_о = 70° В = 0,2D. Большое значение для успешной работы сверла с пластинкой из твердого сплава имеет симметричность заточки обеих режущих кромок. Биение по ре­жущим кромкам желательно иметь не более 0,02 мм, а по лен­точкам не более 0,03 мм.

Рис. 31. Стружкораздели­тельные Рис. 32. Подточка пе-

канавки у сверла: а — по передней ремычки у сверл, осна-

поверхности; б — по задней щенных твердым спла-

поверхности вом

Процесс зенкерования осуществляется зенкером (рис. 33), который служит для дальнейшей обработки отверстий, полученных после литья, штамповки или сверления. Эта обработка отверстия может быть либо окончательной, либо промежуточной (получистовой) перед развертыванием, дающим еще более точные отверстия.

Характер работы зенкера подобен сверлу при рассверливании отверстия. По конструкции и оформлению режущих кромок зенкер несколько отличается от сверла и имеет три - четыре зуба.

Процесс развертывания осуществляется разверткой. Развертка (рис. 34) во многом напоминает зенкер; основное ее отличие от зенкера заключается в том, что она снимает значительно меньший припуск и имеет большее число зубьев - от 6 до 12.

Рис. 33. Основные части зенкеров: a - цельного с конусным хвостовиком; б - насадного цельного

Зенкеры и развертки изготовляют как из инструментальных сталей У12А, 9ХС, Р18 и Р9, так и с пластинками из твердых сплавов (Т15К6 при обработке сталей; ВК8, ВК6 и ВК4 при обработке чугунов); ручные развертки изготовляют из сталей 9ХС и У12A.

Рабочая часть зенкера и развертки (см. рис. 33 и 34) снабжена режущими зубьями и состоит, в свою очередь, из двух частей: режущей В и калибрующей Г. Режущая (заборная) часть, накло­нная к оси под главным углом в плане φ (угол конуса режущей части 2φ), выполняет основную работу резания. Калибрующая часть служит для направления инструмента при работе, для калибрования отверстий и сохранения размера инструмента после его переточки. У развертки, в отличие от зенкера, калибрующая часть состоит из двух участков: цилиндрического Д и конического Е, так называемого обратного конуса (рис. 34). Обратный конус делается для уменьшения трения инструмента об обработанную поверхность и меньшего увеличения диаметра отверстия.

Рис. 34. Основные части развертки

Передний угол γ у зенкера из инструментальной стали равен 10 - 20°, у разверток γ = 0 - 10° (0° - для чистовых pазверток и при резании хрупких металлов). У зенкеров с твердосплавными пластинками угол γ равен от +5 до -5°, а у разверток – от 0 до 5°.

Задний угол α на режущей части у зенкеров и разверток делается 6 - 15° (большие значения для малых диаметров); задний угол на калибрующей части равен нулю, так как имеется цилиндриче­ская ленточка f.

Главный угол в плане φ у зенкера 30 - 60°. У разверток из инструментальных сталей: ручных φ = 0,5 - 1,5°; машинных при обработке сквозных отверстий в вязких металлах (стали) φ = 15 ; при обработке сквозных отверстий в чугунах φ = 5°; при развертывании глухих, а также сквозных oотверстий по 3-му классу точности и грубее φ = 45 - 60°; у разверток, оснащенных пластинками твердых сплавов, φ = 30 - 45°.