Обработка заготовок на сверлильных станках

Основные работы, выполняемые на сверлильных станках:

1. Сверление – получение отверстий в сплошном материале с помощью сверл.

Процесс резания при сверлении протекает в более сложных условиях, чем точение, так как затруднен отвод стружки и подвод охлаждающей жидкости к лезвиям инструмента. Это черновая обработка отверстий (R_a5… R_a 10).

2. Рассверливание – процесс увеличения сверлом имеющихся отверстий.

3. Зенкерование – обработка цилиндрических литых, штампованных или предварительно просверленных отверстий, зенкером для придания им правильной геометрической формы, необходимых размеров и шероховатости. Это получистовая обработка (R_а3,2… R_а 6,4).

4. Развертывание – точная (чистовая) обработка отверстий развертками (R_a0,5… R_а1,6, это соответствует 5…7 квалитетам).

5. Нарезание резьбы в отверстиях – с помощью машинных метчиков.

Режущий инструмент, применяемый при работе на сверлильных станках.

Сверла:

1. Перовые свёрла. Перовое сверло (рис.4.30, а) представляет собой стержень или закрепленную в оправке пластинку, с режущими кромками, заточенными под углом 2φ = 80…150°. Применяются при сверлении отверстий в твердых поковках и отливках глубиной l < D из-за плохих условий отвода стружки и тяжёлых условий резания.

Рис.4.30. Виды свёрл.

2. Спиральные сверла– наиболее распространенный тип сверл (рис.4.30, б). Обычный диаметр 0,1…80мм.

Рассмотрим подробнее геометрию спиральных свёрл (рис.4.31). Спиральное сверло состоит из режущей части 1, направляющей 2, шейки 3, хвостовика 4 и лапки 5 (рис.4.31, а). Лапка служит упором при выбивании из шпинделя свёрл с коническим хвостовиком. Режущая часть (рис.4.31, б) включает в себя переднюю 6 и заднюю 7 поверхности, главные 8 и вспомогательные 9 режущие кромки, а также поперечную кромку 10. Угол наклона поперечного режущего лезвия ψ обычно равен 50…55°.

Угол 2φ между двумя главными режущими лезвиями называется углом при вершине. При обработке мягких, вязких материалов (алюминиевых сплавов) 2φ = 80…90°; стали и чугуна 2φ = 116…118°; твердых и хрупких сплавов 2φ = 130…140°.

Угол наклона винтовой канавки ω = 18…30°. Чем больше ω, тем легче сходит стружка, но при этом снижается прочность сверла.

а)	б)
в)
Рис.4.31. Геометрические элементы спиральных свёрл.

Передний угол γ (рис.4.31, в) измеряется в главной секущей плоскости N-N перпендикулярной главному режущему лезвию (он переменный по длине лезвия).

Задний угол α – измеряют в плоскости А-А параллельно оси сверла, α = 8…12° (у наружной поверхности) и ожжет достигать 20…25° по мере приближения к оси сверла.

3. Сверла для глубокого сверленияприменяются при сверлении отверстий глубиной, превышающей 5D, где D – диаметр сверла. Обычно применяют однолезвийные сверла с напаянной твердосплавной пластиной с двумя направляющими пластинами (рис.4.30, в), реже – двухлезвийные (рис.4.29, г). СОЖ подается в зону резания через внутренний канал.

4. Центровочные свёрла (рис.4.30, д) предназначены для образования центровочных гнёзд в заготовках, обрабатываемых в центрах на токарных станках.

5. Кольцевые сверла– для сверления отверстий диаметром более 75 мм (рис.4.30, е). В стружку уходит только узкая кольцевая часть материала, а оставшаяся сердцевина может быть использована.

Зенкеры – в отличие от сверл снабжены 3-6 режущими (главными) лезвиями и не имеют поперечного лезвия, что повышает их прочность и жесткость (рис.4.32, а). Обычно применяют спиральные зенкера (цилиндрические). Зенкеры изготавливаются диаметром от 10 до 100 мм, с количеством зубьев от 3 до 6. Состоят из рабочей части 1, шейки 2, хвостовика 3 и лапки 4. Рабочая часть, в свою очередь, состоит из режущей 5 и направляющей 6 частей. Передний и задний углы (γ и α) у зубьев зенкера измеряют в плоскости N-N, нормальной к режущей кромке. Классифицируют зенкеры по назначению (цилиндрические и конические) и конструкции (цельные, имеющие конический хвостовик, и насадные цельные и сборные).

Рис.4.32. Инструменты для получистовой и чистовой обработки отверстий.

Развертки – классифицируются также как и зенкеры. Подразделяются на машинные (имеют более короткую рабочую часть и конусный хвостовик) и ручные (имеют цилиндрический хвостовик с квадратом). Число зубьев у развёрток больше, чем у зенкеров, и обычно равно 6…12 (четное число).

Развертка срезает очень тонкие слои, поэтому она изнашивается, в основном, по задней поверхности. У черновых разверток передний угол γ = 5…10°; задний угол α = 7…12°; у чистовых разверток: γ = 0°; α = 3…5°.

Режим резания определяется тремя параметрами:

Подачей S_о (мм/об). Подача – величина осевого перемещения сверла за один оборот.

Глубиной резания t (мм) при сверлении. При сверлении глубина резания равна половине диаметра сверла, т.е. t = D/2; при рассверливании t = D - d/2, здесь D – диаметр отверстия после рассверливания; d – диаметр начального отверстия.

Скоростью резания V. Скорость резания – окружная скорость точки режущего лезвия, наиболее удаленной от оси сверла: V = πDn/1000, м/мин, где n – частота вращения (об/мин); D – диаметр сверла, мм.

Скорость резания, допускаемую режущим инструментом, определяют по эмпирической формуле:

,

где C_V – коэффициент, характеризующий материал и условия обработки; T – период стойкости, m, q и y_v – показатели степеней, определяемые опытным путём.

Силы резания при сверлении. Равнодействующую, действующую на каждую кромку, можно разложить на три составляющие P_x, P_z и P_y (рис.4.33). Составляющие P_y взаимно уравновешиваются. Сила P_x и сила P, действующая на поперечную режущую кромку, дают осевую силу P_o сопротивления равную силе подаче:

,

где C_P и К_Р – коэффициенты, зависящие от обрабатываемого материала и условий обработки, x_P и y_P – показатели степеней, определяемые из опыта.

Рис.4.33. Силы резания при сверлении.

По величине силы P_o проверяют прочность механизма движения подачи. Необходимо, чтобы P_o ≤ [P], где [P] – предельно допустимое усилие, выдерживаемое механизмом движения подач.

Составляющие P_z с силой трения ленточек дают момент сопротивления главному движению:

, Н·м,

где C_М – постоянная, зависящая, в основном, от обрабатываемого материала; K_М – поправочный коэффициент, учитывающий отличие фактических условий обработки от условий эксперимента.

Необходимо, чтобы М ≤ М_кр – крутящий момент механизма главного движения.

Мощность, запрашиваемая на резание: N_рез= N_x +N_z , где составляющая N_xопределяет затраты мощности на движение подачи, а N_z – на вращение инструмента. Так как N_x = (0,005…0,02) ∙ N_z, то можно записать, что

N_рез ≈ N_z = M ∙ ω = M·n/9750, кВт, где ω – угловая скорость вращения инструмента, [n] = об/мин, [M] = Н ∙ м

Основное технологическое время при сверлении определяется по формуле:

,

здесь расчётная длина L_p = l₁ + l + l₂; где l₁, l, l₂ – соответственно длина врезания, толщина заготовки и перебег сверла. Значения l₁ и l₂ определяются из следующих выражений:

l₁ = t∙ctqφ = D·ctg (φ/2),

(3…5) ∙S_о ≤ l₂ ≤ 2…3 мм;

при обработке глухих отверстий l₂ ≈ 0.

Характеристика некоторых типов станков сверлильной группы. Типы станков этой группы указаны в табл.4.2. В эту группу входят также координатно-расточные, горизонтально-расточные и алмазно-расточные станки.

Расточные станки применяют в основном для обработки отверстий с точно координированными осями в крупно- и среднегабаритных заготовках корпусных деталей. На них осуществляют сверление, зенкерование, развертывание, растачивание, нарезание резьбы и фрезерование плоскостей, подрезание торцов и т.д. Главное движение в расточных станках – вращение режущего инструмента. Движение подачи сообщается или заготовке или режущему инструменту. Как правило, работают расточными резцами, могут применяться также другие инструменты: сверла, фрезы, развертки и т.п. Расточные резцы имеют меньшие размеры, чем токарные, они работают с меньшими глубинами резания, и закрепляют их в специальных оправках.

Наглядные учебные пособия, используемые на лекции:

· Фрезерование (плакат);

· Рассверливание. Зенкерование. Развёртывание в упор. Зенкование и цекование (плакат).

Лекция № 12

Тема 9:Обработка конструкционных материалов на металлорежущих станках (продолжение).

Основные вопросы, рассматриваемые на лекции:

1. Абразивная обработка и абразивные материалы.
2. Обработка заготовок шлифованием. Характеристики шлифовальных кругов. Режим резания при шлифовании. Основные типы шлифовальных станков и реализуемые схемы шлифования.
3. Отделочные операции. Хонингование. Суперфиниш. Полирование. Притирка.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА