Определение, назначение и сущность процесса сверления и растачивания. Назначение и способы сверления Сущность и назначение сверления

15.07.2019

Сверлением называется процесс образования отверстий в сплошном материале режущим инструментом - сверлом. Сверление применяется: для получения не ответственных отверстий, невысокой степени точности и невысокого класса шероховатости, например под крепежные болты, заклепки, шпильки и т. д.;

для получения отверстий под нарезание резьбы, развертывание и зенкерование.

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

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

По конструкции и назначению различают сверла: 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.

Спиральное сверло (рис. 179, а, 6, в) - двух зубый (двухлезвийный) режущий инструмент, состоящий из двух основных частей: рабочей и хвостовика.

Рабочая часть сверла в свою очередь состоит из цилиндрической (направляющей) и режущей частей. На цилиндрической части имеются две винтовые канавки, расположенные одна против другой. Их назначение - отводить стружку из просверливаемого отверстия во время работы сверла. Канавки на сверлах имеют специальный профиль, обеспечивающий правильное образование режущих кромок сверла и необходимое пространство для выхода стружки (рис. 180).

Форма канавки и угол наклона со (омега) между направлением оси сверла и касательной к ленточке должны быть такими, чтобы, не ослабляя сечения зуба, обеспечивалось достаточное стружечное пространство и легкий отвод стружки. Однако сверла (особенно малого диаметра) с увеличением угла наклона винтовой канавки ослабляются. Поэтому у сверл малого диаметра этот угол делается меньше, для сверл больших диаметров - больше. Угол наклона винтовой канавки сверла составляет 18 - 45°. Для сверления стали пользуются сверлами с углом наклона канавки 26 - 30°, для сверления хрупких металлов (латунь, бронза) - 22 - 25°, для сверления легких и вязких металлов - 40 - 45°, при обработке алюминия, дюралюминия и электрона - 45°.

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

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

Уменьшение трения сверла о стенки просверливаемого отверстия достигается также тем, что рабочая часть сверла имеет обратный конус, т. е. диаметр сверла у режущей части больше, чем на другом конце у хвостовика. Разность этих диаметров составляет 0,03 - 0,12 мм на каждые 100 мм сверла. У сверл, оснащенных пластинками из твердых сплавов, обратная конусность применяется от 0,1 до 0,3 мм на каждые 100 мм длины сверла.

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

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

Поверхность канавки, воспринимающая давление стружки, называется передней поверхностью. Линия пересечения передней и задней поверхностей образует режущую кромку. Линия, образованная пересечением задних поверхностей, представляет поперечную кромку. Ее величина зависит от диаметра сверла (в среднем равна 0,13 диаметра сверла).

Линия пересечения передней поверхности с поверхностью ленточки образует кромку ленточки.

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

Угол между режущими кромками - угол при вершине сверла 2φ оказывает существенное влияние на процесс резания. При его увеличении повышается прочность сверла, но одновременно резко возрастает усилие подачи. С уменьшением угла при вершине резание облегчается, но ослабляется режущая часть сверла.

Величина этого угла выбирается в зависимости от твердости обрабатываемого материала (град):

На рис. 181 показаны углы спирального сверла. Передняя поверхность зуба (клина) сверла образуется спиральной канавкой, задняя - боковой поверхностью конуса. Геометрические параметры режущей части сверла показаны на рис. 182 (см. сечение N-N).

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

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

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

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

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

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

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

Угол заострения β образуется пересечением передней и задней поверхностей.

Величина угла заострения β (бета) зависит от выбранных значений переднего и заднего углов, поскольку

α + β + γ = 90°.

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

Сверла с коническим хвостовиком устанавливают непосредственно в отверстие шпинделя станка (или через переходные втулки) и удерживаются благодаря трению между хвостовиком и стенками конического отверстия шпинделя. Сверла с цилиндрическим хвостовиком закрепляют в шпинделе станка при помощи специальных патронов. На конце конического хвостовика имеется лапка (см. рис. 179, а), не позволяющая сверлу провертываться в шпинделе и служащая упором при выбивании сверла из гнезда. У сверл с цилиндрическим хвостовиком имеется поводок (см. рис. 179, 6), предназначенный для дополнительной передачи крутящего момента сверлу от шпинделя.

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

Спиральные сверла изготовляются из углеродистой инструментальной стали У10 и У12А, легированной стали (хромистой марки 9Х и хромокремнистой 9ХС), быстрорежущей Р9, Р18.

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

Сверла, оснащенные пластинками из твердых сплавов (рис. 183, а, 6), находят широкое применение при сверлении и рассверливании чугуна, закаленной стали, пластмасс, стекла, мрамора и других твердых материалов.

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

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

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

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

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

Сверла с отверстиями для подвода охлаждающей жидкости к режущим кромкам сверла (рис. 183, в) предназначаются для сверления глубоких отверстий в неблагоприятных условиях. Эти сверла имеют повышенную стойкость, так как охлаждающая жидкость, подаваемая под давлением 10 - 20 кгс/см 2 в пространство между наружной поверхностью сверла и стенками отверстия, обеспечивает охлаждение режущих кромок и облегчает удаление стружки.

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

При сверлении отверстий сверлами со сквозными каналами режим резания повышается в 2 - 3 раза, а стойкость инструмента - в 5 - 6 раз. Сверление таким способом осуществляют на специальных станках в специальных патронах (рис. 184).

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

Корпуса твердосплавных сверл изготовляют из стали Р9, 9ХС, 40Х, 45Х. В сверлах прорезается паз под пластинку из твердого сплава, которую закрепляют медным или латунным припоем.

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

Центровочные сверла служат для получения центровых отверстий в различных заготовках. Их изготовляют без предохранительного конуса (рис. 185, а) и с предохранительным конусом (рис. 185, б).

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

Эти сверла изготовляют из инструментальной углеродистой стали У10, У12, У10А и У12А, а чаще всего из быстрорежущей стали Р9 и Р18.

Перовое сверло имеет форму лопатки с хвостовиком. Его режущая часть - треугольной формы с углами при вершине 2φ = 118 + 120° и задним углом α = 10÷20°.

Перовые сверла подразделяют на двусторонние (рис. 186, а) и односторонние (рис. 186, б), наиболее распространенными являются двусторонние. Угол заточки одностороннего перового сверла принимается для стали в пределах 75 - 90°, а для цветных металлов - 45 - 60°. Угол заточки двустороннего перового сверла принимается 120-135°.

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

Сущность процесса сверления

К атегория:

Сверление металла

Сущность процесса сверления

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

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

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

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

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

Для сверления отверстий чаще применяют спиральные сверла и реже специальные.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Угол заострения р образуется пересечением передней и задней поверхностей.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Рис. 1. Сверла различной конструкции

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Правильность заточки сверл проверяют специальным шаблоном.

Л абораторная работа № 3

Сверлильные станки и виды выполняемых работ

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Элементы режима резания при сверлении:

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

;

- наружный диаметр сверла, мм;

- частота вращения сверла, об/мин.

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

при сверлении
,

при рассверливании
,

где - диаметр предварительно просверленного отверстия (мм).

Порядок выполнения работы:

1. Изучить методические указания к лабораторной работе.

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

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

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

5. Изучить применяемый на станке инструмент, его геометрию.

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

Обеспечение качества обработки при сверлении

Сверление отверстий с параллельными осями

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

Сверление боковых отверстий

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

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

Сверление отверстий расположенных во взаимно перпенди-кулярных областях.

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

Возможные дефекты просверленных отверстий

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

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

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

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

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

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

Определение, назначение и сущность процесса сверления и растачивания

Сверление отверстий - широко распространенная операция в слесарном деле. Сверлением называется процесс образования отверстий в сплошном материале с помощью инструмента, называемого сверлом.

Сверление применяется: для получения неответственных отверстий, невысокой степени точности и чистоты, например, под крепежные болты, заклепки, шпильки и т.д.

Для получения отверстий под нарезание резьбы, применяется развертывание и зенкерование.

Рассверливанием называется процесс увеличения диаметра отверстия при помощи сверла.

Точность сверления может быть повышена благодаря тщательному регулированию станка, правильно заточенному сверлу или сверлением при помощи специального приспособления, называемого кондуктором (рис. 1).

Рис. 1 Кондуктор и зажим

Рис. 2 Рабочие движения при сверлении

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

Процесс резания при сверлении может быть осуществлен при наличии двух рабочих движений режущего инструмента по отношению к обрабатываемой детали: вращательного движения и подачи (рис. 2).

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

Вращательное - которое называется главным (рабочим) движением, или движением резания.

Поступательное направленное вдоль оси сверла, которое называется движением подачи.

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

Скорость резания, подача и глубина составляют режим резания.

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

сверление технологический вращательный

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

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

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

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

Однако при сверлении отверстий малых диаметров величина подачи ограничивается прочностью сверла. С увеличением диаметра сверла прочность его возрастает, позволяя увеличивать подачу; следует учесть, что увеличение подачи ограничивается прочностью станка. Глубина резания t - расстояние от обработанной поверхности до оси сверла (т.е. радиус сверла). Определяется глубина резанья по формуле

t=D/2 мм

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

Выбор способа (последовательности) обработки отверстий в зависимости от их размеров, требуемой точности обработки и вида заготовки (сплошной металл, прошитые и литые отверстия) производится по данным таблиц, в которых приведены данные о технологической точности, достигаемой при обработке отверстий 44 вин.

Различают следующие способы и виды сверления:

1. Сверление по разметке (для одиночных отверстий)

По разметке сверлятся одиночные отверстия. Предварительно на

деталь наносят осевые риски, затем кернят углубление в центре отверстия.

Сверление осуществляют в два приема: сначала выполняют пробное

сверление, а затем окончательное.

2. Сверление глухих отверстий на заданную глубину осуществляют по втулочному упору на сверле. Многие сверлильные станки имеют механизмы автоматической подачи с лимбами, которые определяют ход сверла на заданную глубину.

3. Сверление отверстий в плоскостях расположенных под углом производят следующим образом: сначала подготавливают площадку перпендикулярно оси просверливаемого отверстия (фрезеруют или зенкеруют), между плоскостями вставляют вкладыши, и подкладки, а затем сверлят обычным путем.

4. Сверление точных отверстий : в этом случае сверление производят в два приема. Первый проход - сверлом диаметр, которого меньше на 1-3 мм диаметра отверстия. После этого отверстия сверлят в размер хорошо заправленным сверлом.

5. Сверление отверстий небольших диаметров производят на станках повышенной точности соответствующими подачами или ультразвуковым и электроискровым способами.

6. Сверление глубоких отверстий (глубина превышает диаметр сверла 5 и более раз). В зависимость от технологии различают сплошное и кольцевое сверление с применением специальных технологий.

Сверлильные станки, виды, характеристики, область применения

Станки сверлильной группы предназначены для обработки всех типов круглых отверстий и в редких случаях - многогранных отверстий.

В зависимости от вида технологических операции, выполняемых на станках, а также степени автоматизации и специализации станка все металлорежущие станки подразделяются на 9 групп 132 вин.

Сверлильные станки согласно классификации относятся ко второй группе (первая цифра в обозначении станка -2).

Сверлильные станки делятся на три группы: универсальные (общего назначения), специализированные и специальные.

Универсальные станки являются самой многочисленной группой в парке сверлильного оборудования. На них можно производить все технологические операции, характерные для обработки отверстий (сверление, нарезание резьбы, зенкерование, развертывание и т.д.). К универсальным относятся вертикально- и радиально-сверлильные станки.

Все вертикально-сверлильные станки могут быть разделены на 4 группы:

Станки легкие

Настольные с наибольшим диаметром сверления 3, 6 и 12 мм;

Средних размеров с наибольшим диаметром сверления 18, 25, 35 и 50 мм;

Тяжелые станки с наибольшим диаметром сверления 75 мм.

Наибольшее распространение имеет одношпиндельные вертикально сверлильные станки.

Характерной особенностью вертикально-сверлильных станков является вертикальное расположение шпинделя. Одной из разновидностей вертикально-сверлильных станков являются настольные станки.

Настольные вертикально-сверлильные (см. рис. 3) станки применяют в единичном и мелкосерийном производстве - в механических, инструментальных и других цехах металлообрабатывающих предприятий для сверления в мелких изделиях отверстий диаметром от 5 до 12 мм. Они устанавливаются на верстаке и крепятся к нему болтами. Эти станки выпускаются различных моделей. Однако почти у всех станков вращение передается шпинделю от электродвигателя клиноременной передачей. Кроме того, режущий инструмент в осевом направлении перемещается не механически, а вручную, рукояткой осевой подачи шпинделя.

Ручная подача шпинделя вращением рукоятки ручной подачи 6. Гайка 8 предназначена для снятия с конуса шпинделя сверлильного патрона. В нем крепится режущий инструмент.

Вертикально-сверлильные станки (основной и наиболее распространенный тип) применяются преимущественно для обработки отверстий в изделиях сравнительно небольшого размера в производственных цехах мелко серийного производства Винник 136.

Ручная подача шпинделя осуществляется во всех станках этой группы.

Радиально-сверлильные станки бывают стационарные, переносные, передвижные, с поворотной головкой и пр.

На радиально-сверлильных станках выполняют те же технологические операции, что и на вертикально-сверлильных, а именно: сверление отверстий в сплошном материале, рассверливание и зенкерование предварительно просверленных отверстий, зенкерование торцовых поверхностей, развертывание отверстий, нарезание внутренней резьбы метчиками.

С помощью специальных инструментов и приспособлений на радиально-сверлильных станках можно растачивать отверстия, канавки, вырезать отверстия большого диаметра в дисках из листового материала, притирать точные отверстия цилиндров, клапанов и т.д. Согласно перечню технологических операций, радиально-сверлильные станки являются универсальными. Основное назначение их обработка отверстий в крупных деталях в условиях единичного и мелкосерийного производства.

Принципиальное отличие от вертикально-сверлильных станков состоит в том, что при работе на них приходится перемещать обрабатываемую деталь относительно сверла, а в радиально-сверлильных станках, наоборот, сверло перемещают относительно обрабатываемой детали. Это сделано не случайно, так как при обработке тяжелых деталей на их установку, выверку и закрепление требуется больше времени, чем на подвод сверла.

Шпиндель радиально-сверлильного станка легко можно перемещать как в радиальном направлении, так и по окружностям различных радиусов. Это дает возможность сверлить отверстия в любой точке участка детали, ограниченного двумя концентрическими секторами окружностей: одна из них образована радиусом наибольшего, а другая - наименьшего вылета шпинделя при круговом вращении рукава относительно колонны станка. Благодаря своей универсальности радиально-сверлильный станки находят широкое применение - от ремонтного до машиностроительных цехов крупно серийного производства.

Многошпиндельные сверлильные станки

Такие станки применяются главным образом в серийном производстве для обработки изделий в, которых требуется одновременно просверлить, развернуть, нарезать резьбу в большом количестве отверстий на разных плоскостях изделия, так как использование для этих целей одношпиндельных станков было бы не экономично.

Шпиндели в сверлильной головки могут быть установлены в зависимости от расположения отверстий у обрабатываемого изделия.

Специализированные сверлильные станки

К станкам этой группы относят станки для глубокого сверления. Так как условия обработки глубоких изделий разнообразны, на производстве встречается большое число типов этих станков.

Сверлильные станки с ЧПУ

По сравнению с обычными автоматами и полуавтоматами такие станки имеют следующие преимущества:

сокращения времени на переналадку станка для обработки новой детали (смена

программоносителя и инструментальной оснастки).

получение высокой степени точности и стабильности качества.

небольшая затрата времени на изготовление программы.

возможность управления скоростями и подачами без участия рабочего.

По технологическому признаку системы ПУ делят на 2 группы:

Позиционная и контурная (непрерывная). Для станков сверлильно-расточной группы применяют позиционную систему. Программа обеспечивает перемещение стола с заготовки или инструмента в нужную точку обработки в заданной последовательности.

Электроискровой и ультразвуковой станки для обработки отверстия

Такие станки применяются для образования отверстий в деталях из твердых сплавов и закаленных сталей так как режущий инструмент для таких работ очень быстро выходит из строя. Электроискровой метод обработки основан на электроэрозии металлов: металл разрушается под воздействием электрических разрядов, посылаемых источником электрического тока.

Ультразвуковой метод основан на использовании упругих колебаний среды со сверх звуковой частотой (свыше 20 кГц).

С помощью этого метода можно изготовлять отверстия любой формы и глубины в заготовках из твердых сплавов, жаропрочных и нержавеющих сталей, фарфора, стекла и др.

Инструменты и технологическая оснастка, применяемая при сверлении

Инструменты:

Отверстие на сверлильных станках обрабатываются различными режущими инструментами: сверлами, зенкерами, развертками, резцами и метчиками.

Изготавливаются из быстрорежущих углеродистых и легированных сталей, также они могут быть оснащены пластинками из твердых сплавов.

Наибольшее распространение в промышленности получили спиральные сверла. Они изготавливаются диаметром от 0,1 до 80 мм. Спиральные сверла состоят из рабочей части, хвостовика (конусного или цилиндрического), служащего для крепления сверла в шпинделе станка или патроне, и лапки которые являются упором для удаления сверла из шпинделя.

Форма хвостовой части сверла выбирается в зависимости от способа его крепления (для патрона - квадратный хвостовик, для конуса шпинделя-конусный). Рабочая часть сверла представляет собой цилиндрический стержень с двумя спиральными канавками, направленными под углом 60 к оси сверла и предназначенными для образования режущей части и отвода стружки.

На рисунке 4 изображены спиральные сверла.

Кроме спиральных сверл применяют также перовые сверла, сверла для глубокого сверления, центровочные сверла и.т.д.

Служит для дальнейшей обработки ранее просверленных отверстий. В отличии от спиральных сверл зенкеры имеют 3 или 4 режущие кромки и у них отсутствует перемычка.

Зенкеры бывают двух типов: цельные с коническим хвостовиком и насадные (цельные и со вставными ножами).

Рабочая часть цельного зенкеры выполняется из быстрорежущей стали, и приваривается к коническому хвостовики из конструкционной стали. Они как сверла закрепляются в коническом отверстии шпинделя станка. Их изготавливают трехзубыми. Ими обрабатывают отверстия диаметром до 35 мм.

У насадных зенкеров ножи изготавливают из быстрорежущей стали или твердого сплавов. Их насаживают на специальную оправку с коническим хвостовиком для крепления в шпинделе станка. Они имеют 4 зуба и служат для обработки отверстий диаметром до 100 мм. Есть также ряд конструкции зенкеров, у которых в качестве режущей части используются многогранные твердосплавные пластинки.

Развертки

Применяют для окончательной обработки отверстий с целью получения высокой точность и меньших параметров шероховатости поверхности. По своей конструкции и назначению развертки делятся: на ручные и машинные, цилиндрические и конические, насадные и цельные.

Ручные - изготавливают с цилиндрическим хвостовиком, ими вручную обрабатывают отверстия диаметром от 3 до 50 мм.

Машинные - выпускают с цилиндрическими и коническими хвостовиками, обрабатывают отверстия на сверлильном или токарном станке диаметром от 3 до 100 мм.

Насадные развертки-изготавливают из быстрорежущей стали или оснащаются пластинками из твердых сплавов. Их крепят на станке через специальную оправку. Они служат для развертывания отверстия диаметром от 25 до 300 мм.

Конические - применяют для развертывания конических отверстий.

Цельные - изготавливают из инструментальной углеродистой легированной или быстрорежущей стали.

Для работы в твердых металлах развертки оснащают пластинками из твердого сплава.

Метчики

Применяют для нарезания внутренних резьб. По своей конструкции и назначению они делятся на следующие виды:

ручные - для нарезания дюймовых, метрических и трубных резьб вручную (в комплекте 2-3 метчика).

гаечные - для нарезания метрических и дюймовых резьб в гайках и различных деталях на сверлильных станках.

машинные - для нарезания метрических, дюймовых и трубных резьб в сквозных или глухих отверстиях на сверлильных или токарных станках.

Метчики изготавливаются из инструментальных углеродистых, легированных и быстрорежущих сталей.

В процессе резания все выше рассмотренные инструменты изнашиваются.

Виды износа, причины поломок и способы их устранения определяется по специальным таблицам. Для повышения износостойкости инструмента применяют следующие методы упрочения: электроэрозионный, плазменный, лазерный, и т.д.

Режущие инструменты подвергаются заточке по мере их затупления. Правильная заточка увеличивает, стойкость инструмента и производительность, обеспечивает получение требуемого параметра шероховатости поверхности и точности обработки отверстий. Рекомендуемые формы заточек и размеров режущих элементов выбираются из специальных таблиц в зависимости от обрабатываемого материала и назначения.

Качество заточки сверла проверяют по специальным шаблонам и прибором для измерения углов заточки.

Технологическая оснастка

Для правильной установки и закрепления обрабатываемых заготовок на столе сверлильного станка применяют различные приспособления: тиски машинные (винтовые, эксцентриковые и пневматические), призмы, упоры, угольники, кондукторы, специальные приспособления и др.

Машинные тиски. Машинные винтовые тиски (см. рисунок 4) широко используют в единичном производстве. Они состоят из основания 4, закрепляемого на столе станка болтами, подвижной губки 2, неподвижной губки 3, винта 1 и рукоятки 5. Заготовка крепится между губками поворотом рукоятки, сообщающей вращение винту.

Кроме того, применяются быстродействующие машинные тиски с рычажно - кулачковым механизмом; в серийном и массовом производстве применяются пневматические машинные тиски и пневмогидравлические тиски.

Кондукторы для закрепления заготовок

Обеспечивают правильное положение инструментаотносительно осиобрабатываемого отверстия на сверлильных станках.

Для направления режущего инструмента в корпусе кондуктора имеются кондукторные втулки, которые обеспечивают точную обработку отверстий в соответствии с чертежом. Они бывают постоянные (мелкосерийное производство обработка одни инструментом) и быстросменные (для массового и крупносерийного производства). Правильное положение обрабатываемых заготовок относительно инструмента обеспечивается установочными опорами.

Применение кондукторов устраняет необходимость в разметке, нанесении центровых отверстий, и других операций, связанных со сверлением по разметке. Поэтому их широко используют в серийном и массовом производстве.

Поворотные и передвижные приспособления

К числу поворотных и передвижных приспособлений, используемых сверлильных станках, относятся нормализованные стойки, поворотные и передвижные столы, применяемые для обработки отверстий обычно вместе со съемными рабочими приспособлениями - поворотным кондукторами для установки и закрепления обрабатываемой заготовки и направления режущего инструмента. Поворотные приспособления, имеющие горизонтальную ось вращения делительной планшайбы, называют поворотными стойками, а приспособления с вертикальной осью вращения - поворотными столами.

Патроны

Для закрепления сверл, а также разверток, зенкеров и зенковок применяются специальные приспособления - патроны и переходные втулки. Патроны укрепляются в шпинделе сверлильного станка или дрели и от шпинделя передают вращение и подачу сверлу.

Патроны бывают различной конструкции:

Двухкулачковый патрон состоит из корпуса, в пазах которого перемешаются навстречу друг другу или раздвигаются два стальных закаленных кулачка. Кулачки перемещаются при вращении винта, имеющего на одном конце правую, а на другом - левую резьбу. Такая же резьба имеется и на кулачках.

Трехкулачковый патрон, представляющий собой хвостовик, на который навинчена втулка, с резьбой на наружной поверхности. На эту резьбу навертывается корпус с внутренним конусом. При навертывании корпуса три кулачка, прижатые к нему пружиной, сходятся и зажимают сверло.

Более точным является трехкулачковый патрон с наклонно расположенными кулачками.

Цанговый патрон представляет собой приспособление, служащее для зажима сверл небольшого диаметра с цилиндрическим хвостовиком в сверлильных станках. Цанговые патроны обеспечивают сильное и точное закрепление легкого и среднего инструмента. При больших нагрузках цанги работают плохо.

Переходные втулки

Применяется для инструмента имеющий конический хвостовик. Наиболее прост, удобен и точен метод установки режущего инструмента непосредственно в конус шпинделя сверлильного станка. Но не всегда внутренние конические гнезда шпинделя могут быть использованы для непосредственного крепления инструмента. Если размеры хвостовика не подходит к шпинделю применяют переходные короткие и длинные втулки. Их наружные и внутренние поверхности представляют собой стандартные конусы. Номера переходных втулок выбираются по размерам конусов режущего инструмента.

Список используемой литературы

1)Винников И.З. Сверлильные станки и работа на них. М.: Высшая школа, 1988. - 255 с.

2)Данилевский В.В. Технология машиностроения. М.: Высшая школа, 1972.-537 с.

)Космачев И.Г. Справочник инструментальщика. Ленинград: Лениздат, 1963.-356 с.

)Лоскутов В.В. Сверлильные и расточные станки М.: Машиностроение, 1981. - 150 с.

)Макеенко Н.И. Слесарное дело с основами материаловедения. М.: Высшая школа, 1973-458с

7)http://www.mirstan.ru/index.php? page=art11

Сверла предназначены для создания отверстий в материале – как сквозных, так и несквозных (углублений). Выпускаются сверла для самых различных материалов, которые используются в производстве и быту: для древесины и ее композитов, металла, бетона, пластика, камня и пр.
Сверление происходит в результате поступательного (вдоль оси) и вращательного движения сверла. Срез материала производится режущими кромками, которые могут иметь различную конфигурацию и углы заточки. К подвидам сверления относят засверливание (выполнение глухого отверстия) и рассверливание (расширение имеющегося отверстия до большего диаметра).
Существует множество видов сверл, различающихся назначением, конфигурацией рабочей поверхности, способом изготовления, видом материала, для которого они предназначены, и пр.

Виды сверл в зависимости от формы рабочей поверхности

Винтовое или спиральное. Самое востребованное сверло, используется для сверления самых различных материалов. Длина спирального сверла может достигать 28 см, диаметр – 80 мм.

Плоское или перьевое. Используется для сверления преимущественно глубоких, больших по диаметру отверстий. Рабочая часть имеет форму лопатки, в центре которой расположено выступающее острие для центровки. Лопатка может быть выполнена заодно с хвостовиком или быть сменной и крепиться к стержню с помощью державки или борштанги.

Сверло для глубокого сверления. Предназначено для выполнения отверстий, глубина которых, по меньшей мере, в 5 раз больше, чем диаметр. Сверло глубокого сверления имеет два винтовых канала, по которым в зону реза подается охлаждающая эмульсия. Каналы могут располагаться внутри сверла либо в припаянных трубках.

Сверло одностороннего реза. Применяется для сверления отверстий, к которым предъявляются повышенные требования в отношении точности. Сверла одностороннего резания имеют опорную плоскость и две режущие кромки, расположенные с одной стороны от центра.

Коронка или кольцевое сверло. По виду это полый цилиндр. Резание осуществляется стенкой цилиндра, на которой располагается режущая кромка. Сверление получается в виде кольца, внутри которого находится нетронутый материал (керн). После сверления он обычно остается в коронке, нужно только вытряхнуть его.

Центровочное сверло. С его помощью выполняется засверливание (наметка) центра.

Ступенчатое сверло. Относительно новый вид инструмента. Ими удобно сверлить листовой материал, особенно в тех случаях, когда нужно получить большое по диаметру отверстие – до 3,5 см и более.

По форме получающегося отверстия сверла подразделяются на конические, цилиндрические и ступенчатые.

Типы хвостовиков

В зависимости от формы и способа крепления в патроне или шпинделе хвостовики бывают:

цилиндрические – наружная поверхность имеет форму цилиндра;
конические – поверхность выполнена в виде конуса;
граненые – на наружной поверхности имеются 3, 4 или 6 граней;
типа SDS – хвостовик для крепления в патроне с особым фиксирующим механизмом.

Крепление самых распространенных в быту цилиндрических сверл производится в обычном патроне. Инструменты с коническим хвостовиком предназначены для использования на станках. Хвостовик типа SDS рассчитан на закрепление в перфораторе.

Технология изготовления сверл

Сверла относительно небольших диаметров (до 8-10 мм) обычно изготавливают из цельного прутка стали или сплава. Чаще всего используется быстрорежущая сталь марок Р9, Р9К15, Р18. Сверла больших диаметров изготавливают с помощью сварки; режущая часть выполняется из быстрорежущей стали, а хвостовик – из обычной углеродистой.

Для сверления твердых материалов – закаленной и легированной стали, камня, бетона – применяют сверла, которые на конце имеют припаянные твердосплавные пластины из победита или другого твердого сплава. Режущие кромки пластин могут иметь различную конфигурацию: винтовую, скошенную или прямую.

Виды покрытия

Сверла покрывают с разной целью: предохранения от коррозии, упрочнения поверхностного слоя, улучшения теплоотдачи, снижения трения. Самая распространенная и недорогая операция – оксидирование. Сверло покрывается оксидной пленкой черного цвета, которая защищает его от ржавчины и перегрева.

Покрытие нитридом титана (TiN) повышает срок службы сверла не менее чем в три раза. Однако такие сверла нельзя затачивать, поскольку при этом снимается упрочненный слой. Использующийся также для покрытия карбонитрид титана (TiCN) по своим свойствам близок к TiN.

Титано-алюминиевый нитрид (TiAlN) делает сверло еще более прочным. При его использовании инструмент может проработать в 5 раз дольше обычного.

Самым прочным покрытием считается алмазное напыление. Это и неудивительно. Алмаз занимает первое место по твердости среди прочих материалов. Сверла с алмазным напылением могут использоваться для сверления практически любых по твердости материалов, в том числе и каменных.

О чем говорит окраска сверла?

По цвету покрытия можно примерно определить характеристики сверла. Сверла обычного качества имеют характерную для стали серую краску.

Черный цвет говорит о том, что сверло подвергалось оксидированию. То есть, оно защищено от коррозии, и имеет улучшенные теплоотводящие свойства.

Легкий золотистый оттенок сообщает о том, что сверло прошла процедуру отпуска, во время которого снимаются внутренние напряжения.

Нитридное титановое покрытие проявляет себя ярким блеском позолоты. Сверла с ним имеют увеличенный срок службы и низкое трение при сверлении. Хотя они и стоят дороже, но с лихвой оправдывают свою цену длительной эксплуатацией.

Алмазное напыление можно узнать по желтому цвету и порошкообразной фактуре.

Сверла для металла

Для сверления металлов (стали, чугуна, цветных сплавов) обычно применяют спиральные сверла. Их продольные канавки хорошо справляются с отведением стружки, образующейся при сверлении.

Обрабатываемые материалы имеют различную твердость. Поэтому для их сверления должны использоваться сверла с разной твердостью рабочей части. Для обработки закаленных, легированных, жаропрочных сталей необходимо применять цельные твердосплавные сверла или те, которые имеют на кончике припаянные пластины из твердого сплава.

Сверла для древесины

Относительно небольшие отверстия до 12 мм в древесине или древесных композитах (ДСП, МДФ) можно сверлить обычным спиральным сверлом для металла. Но отверстия, к которым предъявляются повышенные требования по точности размеров и чистоте поверхности выполняют сверлами, специально предназначенными для древесины. Их изготавливают из инструментальной или углеродистой стали и для металла они не годятся.

Спиральные сверла. Предназначены для сверления малых и средних по диаметру отверстий. Как уже отмечалось, вместо них можно использовать спиральные сверла для металла, но отверстия после них получаются хуже качеством.

Винтовые сверла. Имеют острую режущую кромку и шнекоподобную форму. Благодаря последней из отверстия легко удаляется стружка. Это качественные сверла, которые применяют, если требуется получить глубокое отверстие с гладкой стенкой.

Перьевые сверла. Используются для получения отверстий относительно больших диаметров – от 10 до 25 мм и более. Это самые простые и недорогие сверла, их можно даже изготовить самому из подходящей пластины и круглого стержня. Но качество отверстий после них получается невысоким – шершавые стенки, не очень точные размеры.

Коронка. Термин «коронка» говорит о том, что этот инструмент выполнен в виде полого цилиндра, на кромках которого располагаются зубья. Сверление получается в виде кольца, из которого затем удаляется внутренняя часть. Коронка – незаменимый инструмент, если требуется получить большое отверстие – до 100 мм и более. В магазинах ее предлагают в виде набора, в котором имеется оправка, центровочное сверло с хвостовиком и несколько коронок разных диаметров.

Сверло Форснера. Это инструмент для выполнения точных отверстий в древесине (особенно мягкой), ДСП, ламинате и пр. У него имеется центровочное острие и подрезатель с острой кромкой. Благодаря последнему отверстие получается точным и гладким. Если нужно получить глухое отверстие с гладкими стенками и точными размерами, сверло Форснера справится с этой работой наилучшим образом.

Сверла для каменных материалов

Для сверления кирпича, бетона, натурального или искусственного камня обычные сверла по металлу не годятся. Они мгновенно тупятся. Сверло или бур для каменных материалов должны иметь наконечник из твердых сплавов.

Сама операция сверления бетона, кирпича или камня также имеет особенности. Кроме вращательного движения, сверло или бур, вставленные в перфоратор, осуществляют еще и ударно-поступательное. Т. е. камень, по сути, не режется, а дробится.

Бур или сверло для перфоратора может иметь обычный цилиндрический, или особый стандартизированный хвостовик типа SDS (SDS-top, SDS-max или SDS-plus). Его преимущество состоит в том, что вставка и извлечение бура из патрона осуществляется без ключа и очень быстро, одним движением.

Небольшие и средние по диаметру отверстия в кирпиче и бетоне сверлят буром или сверлом с твердосплавным наконечником. Инструмент имеет форму шнека.

Если требуется просверлить большое отверстие, то применяют коронку с твердосплавными зубьями или алмазным напылением. Бурение может быть влажным (с подачей воды для охлаждения) и сухим. По окончании сверления внутри коронки остается керн – цилиндрический кусок вырезанного материала.

Твердосплавные пластины, припаянные к сверлу или буру, имеют разную твердость. Для сверления гранита применяются буры с пластинами из победита высокой твердости. Для работы с бетоном или кирпичом годятся средние или мягкие по твердости марки победита.

Сверла для керамики и стекла

Керамическую плитку или стекло сверлят коронкой или специальным копьевидным инструментом. Его наконечник изготовлен либо из победита, либо из карбида вольфрама. Если специализированный инструмент для стекла или плитки отсутствует, можно использовать сверло для бетона. Только обязательно острое, и работать им нужно осторожно, поскольку его форма не совсем подходит для такой работы.

Копьевидное сверло для плитки из керамики и коронка с алмазным напылением.

Коронка для стекла и кафеля почти не отличается от коронки для камня. Только на ее режущей кромке вместо зубьев имеется алмазное напыление.

Для сверления в кафеле больших отверстий используют инструмент, называемый балериной. Он напоминает обычный циркуль. Сверление производится с изнаночной стороны плитки. Обороты дрели устанавливают на минимум.

Универсальные сверла

Кроме вышеперечисленных специализированных сверл, есть еще универсальные. Ими можно обрабатывать практически любые материалы – кирпич с бетоном, плитку, дерево, пластик, алюминий, сталь. Универсальные сверла имеют хитроумную заточку, которая способна резать любой материал. Это очень удобно в тех случаях, когда приходится работать одновременно с разными материалами. Например, при ремонте квартиры.