Сверление

Сверление является одним из самых распространенных методов получения отверстия. Режущим инструментом здесь служит сверло, которое дает возможность получать отверстие в сплошном материале и увеличивать диаметр ранее просверленного отверстия (рассверливание). Методом сверления получается отверстие 12 квалитета точности. Главное движение при сверлении – вращательное, движение подачи – поступательное. На сверлильных станках оба движения имеет сверло, закрепленное в шпинделе станка. Сверление можно производить и на токарном станке, закрепив неподвижный инструмент в задней бабке станка, а заготовку во вращающийся шпиндель.

Скорость резания для различных точек режущей кромки сверла различна; на периферии сверла скорость резания наибольшая, в центре равна нулю. В расчет принимается наибольшая скорость резания на периферии:

м/мин,

где D – диаметр сверла, мм;

n- частота вращения сверла, об/мин.

Подача – величина перемещения сверла вдоль оси за один его оборот.

Так как у сверла две режущей кромки, то подача, приходящаяся на каждую из них

, мм/об

Как и при токарной обработки, подачу можно измерять и в миллиметрах за одну минуту ( минутная подача)

, мм/мин.

Толщина среза а (рисунок 28) измеряется в направлении, перпендикулярном к режущей кромке:

, мм

Ширина среза b измеряется вдоль режущей кромки и равна ее длине:

, мм

Рисунок 27 – Элементы резания при сверлении и при рассверливании.

Глубина резания при сверлении (рисунок 28, а) – расстояние от обработанной поверхности до оси сверла, т.е.

, мм

При рассверливании (рисунок 28, б)

, мм

где D- диаметр сверла, мм

D- диаметр рассверливаемого отверстия, мм.

Как и при сверлении, при рассверливании скорость резания

, м/мин

Машинное время при сверлении и рассверливании

, мин

где L-полный путь инструмента, мм;

l- глубина сверления, мм;

∆- величина перебега (1-2 мм);

n- частота вращения об/мин;

S- подача мм/об;

y- величина врезания, мм ; у=0,4D.

При сверлении сталей образуется в основном сливная стружка, а при обработки чугунов – стружка надлома.

На все элементы сверла при резании действуют некоторые силы. Предположим, что равнодействующая сил, возникающих на режущем лезвии сверла, приложена в точке А (рисунок 29)

Рисунок 28- Схема сил, действующих на сверло.

Разложим ее в трех взаимно перпендикулярных направлениях и получим три составляющие силы, действующие на каждое лезвие. Силы Рz создают крутящий момент Мкр, который преодолевается шпинделем станка. Силы Ру действуют по радиусам и взаимно уничтожаются. Силы Рх вместе с силой Рn, действующей на перемычке, образуют осевую силу или силу подачи, которая преодолевается механизмом подачи станка. В итоге на сверло действуют силы Мкр и осевая, или сила подачи Ро.

,

где См, Ср- коэффициенты, характеризующие условия сверления и свойства материала, принятого за эталон;

Км, Кр – общие поправочные коэффициенты на измененные условия работы.

Значения постоянных коэффициентов и показателей степеней приводятся в соответствующих справочниках и нормативах режимов резания

В промышленности применяют сверла: спиральные, перовые, одностороннего резания, кольцевого сверления, а также специальные комбинированные. Сверла изготавливают из легированной стали 9ХС, быстрорежущих сталей Р6М5 и др., и оснащенные твердым сплавом ВК6, ВК6-М, ВК8, ВК10-М и др.

Спиральные сверла. Спиральные сверла имеют наибольшее распространение и состоят из следующих основных частей: режущей, калибрующей или направляющей, хвостовой и соединительной. Главные режущие кромки сверла (рисунок 8) прямолинейны и наклонены к оси сверла под главным углом в плане j. Режущая и калибрирующая части сверла составляют ее рабочую часть, на которой образованы две винтовые канавки, создающие два зуба, обеспечивающие процесс резания. На рабочей части сверла имеется режущая кромка.

Рисунок 29- Конструктивные элементы спирального сверла

Для уменьшения трения об образованную поверхность отверстия и уменьшения теплообразования в процессе работы сверло на всей длине направляющей части имеет занижение по спинке с оставлением у режущей кромки ленточки шириной 0,2—2 мм в зависимости от диаметра сверла. Ленточки обеспечивают направление сверла в процессе резания, и только в начале, на длине, равной 0,5 значения подачи, они работают в качестве вспомогательной режущей кромки. Для уменьшения трения при работе на ленточках делают утонение по направлению к хвостовику (обратная конусность 0,03— 0,12 мм по диаметру на 100 мм длины). Размер утонения зависит от диаметра сверла.

Спиральные сверла из быстрорежущей стали с цилиндрическим хвостовиком изготавливают диаметром от 1 до 20 мм. В зависимости от длины рабочей части сверла делят на короткую, среднюю и длинную серии. Сверла с коническим хвостовиком изготавливают диаметром от 6 до 80 мм, удлиненные и длинные. Мелкоразмерные сверла диаметром от 0,1 до 1,5 мм для увеличения прочности изготавливают с утолщенным цилиндрическим хвостовиком.

Быстрорежущие сверла диаметром свыше 6—8 мм делают сварными, хвостовики у этих сверл, а также хвостовики и корпуса у сверл, оснащенных твердым сплавом, изготавливают из стали 45, 40Х, кроме того, для корпусов сверл, оснащенных твердым сплавом, применяют сталь 9ХС и быстрорежущие стали.

Режущая часть сверла. Производительность и стойкость сверла во многом зависят от значения главного угла в плане j. Подобно главному углу в плане проходного резца, угол j сверла влияет на составляющие силы резания, длину режущей кромки и элементы сечения стружки. Обычно на чертежах сверл указывают значение угла при вершине 2 j. С увеличением угла при вершине сверла уменьшается активная длина режущей кромки и увеличивается толщина срезаемого слоя, при этом увеличиваются силы, действующие на единицу длины режущей кромки, что вызывает повышенное изнашивание сверла. При увеличении угла 2 j сечение срезаемого слоя остается неизменным, степень его деформации уменьшается, суммарная составляющая силы резания, определяющая крутящий момент, падает. Суммарная осевая сила резания сверла при увеличении угла 2 j возрастает. Это объясняется изменением положения относительно оси сверла плоскости, перпендикулярной к режущей кромке, при этом часть сил, действующих на режущую кромку сверла, взаимно уравновешивается.

Передние углы на поперечной режущей кромке при увеличении угла 2 j уменьшаются, что ухудшает внедрение этой кромки в материал заготовки и приводит к возрастанию осевых сил при сверлении, при этом возрастает опасность появления продольного изгиба сверла. Увеличение угла при вершине 2 j приводит к более плавному изменению передних углов вдоль главной режущей кромки, что улучшает режущие способности сверла и облегчает отвод стружки.

15. Конструкция протяжки. Протягивания.

Протяжки

Протяжка — многолезвийный инструмент с рядом последовательно выступающих одно над другим лезвий в направлении, перпендикулярном к направлению скорости главного движения, предназначенный для обработки при поступательном или вращательном главном движении лезвия и отсутствии движения подачи. Большую группу протяжек применяют для обработки цилиндрических внутренних и наружных поверхностей заготовок с неизменными формой и размерами по длине обрабатываемой поверхности детали. Для обработки таких поверхностей протяжки имеют стержневую форму. У этих протяжек главное движение прямолинейно поступательное, по направлению совпадает с осью инструмента. Режущие кромки, смещенные в направлении, перпендикулярном к направлению главного движения (к оси протяжки), срезают слои материала с поверхности заготовки. Режущая кромка каждого зуба не копирует путь предыдущего, а перемещается параллельно его траектории с углублением в образованную предыдущим зубом поверхность. Такой принцип обработки резанием называют протягиванием, а применяемый инструмент протяжкой или прошивкой. В протяжках сила резания приложена к передней рабочей части инструмента, при этом деформируется корпус инструмента (деформация растяжения). В прошивках сила резания приложена к задней рабочей части инструмента, при этом деформируется стержень инструмента (деформация сжатия).

Каждая режущая кромка в процессе обработки перемещается прямолинейно поступательно, не имеет движения подачи на глубину, направление результирующего движения (резания) совпадает с направлением главного движения инструмента и лезвия, поэтому кинематические геометрические параметры режущей кромки инструмента равны инструментальным.

Протяжки применяют на протяжных станках с прямолинейным главным движением — движением резания в горизонтальном или вертикальном направлении. Обработка производится при сравнительно невысоких скоростях резания v = 6...10 м/мин; в последнее время выпускают станки для непрерывного протягивания с обеспечением скорости резания 45 м/мин и более

Профиль образованной поверхности определяется формой режущих кромок зубьев, поэтому протяжки относят к фасонным лезвийным инструментам специального назначения, применяемым для обработки поверхностей определенной формы и размеров. Используют протяжки преимущественно в массовом и крупносерийном производствах, а также в мелкосерийном производстве для обработки поверхностей заготовок одинаковых по форме и размерам. В основном их применяют для обработки круглых, шлицевых, многогранных и других отверстий, а также шпоночных канавок (рисунок 5), наружных поверхностей, прямолинейных по длине. Их применяют для получения деталей диаметром или шириной от 6—8 до 100 мм и более. Возможности обработки ограничиваются возможностями протяжного станка, силой тяги, создаваемой приводом на хвостовике протяжки, длиной рабочего хода ползуна. В отдельных случаях протяжки работают с вращательным главным движением и их применяют для обработки поверхностей вращения.

Рисунок 5 - Виды отверстий, полученных протягиванием.

При обработке протяжками припуск снимается одновременно режущими лезвиями нескольких зубьев, что и определяет высокую производительность процесса. Обработка, в том числе и сложных поверхностей заготовок, осуществляется за один рабочий ход инструмента, благодаря чему сокращается вспомогательное время и обеспечивается высокая точность взаимного расположения элементов профиля обработанной поверхности.

При обработке отверстий обеспечивается точность в пределах 7—9-го квалитетов, параметр шероховатости обработанной поверхности 0,32..2,5 мкм, и производительность повышается в 3—12 раз по сравнению с другими способами механической обработки резанием.

Имеются примеры применения протяжек в технологических процессах механической обработки в условиях ГПС.

При внутреннем протягивании обработка происходит внутри заготовки, стружка формируется в замкнутом пространстве канавки, что затрудняет ее образование и отвод, затруднен подвод СОЖ, и наблюдать за процессом резания невозможно.

Предварительно отверстие в заготовке для обработки внутренними протяжками делают круглого сечения, легко технологически получаемое сверлением, растачиванием и другими аналогичными методами. Припуск, оставляемый на обработку протяжкой, зависит от качества предварительно обработанного отверстия, его размеров, диаметра d и длины L; ориентировочно припуск на диаметр.

Конструкция протяжек и их общие конструктивные элементы. Протяжки для обработки отверстий называются внутренними. Для отверстий разной формыконструкция аналогична, но форма режущих кромок в сечении, перпендикулярном к оси протяжки, различается в соответствии с их назначением и формой обработанной поверхности. Протяжки для обработки внутренних поверхностей имеют вид стержня с симметричным расположением зубьев относительно оси протяжки. Это обеспечивает одинаковую симметричную относительно оси протяжки нагрузку от сил резания.

Внутренняя протяжка имеет (рис. 6) следующие основные конструктивные элементы (части): хвостовик с длиной l₁ служит для закрепления протяжки в патроне протяжного станка и передачи силы резания, шейку длиной l₂ (соединительная часть), переходной направляющий конус длиной l₃, переднюю направляющую длиной l₄, рабочую часть длиной l₅, которая состоит из участков длиной l₆ с черновыми зубьями, длиной l₇ с переходными и чистовыми зубьями и участка l₈ с калибрующими зубьями, заднюю направляющую часть длиной l₉ и задний хвостовик длиной l₁₀.

Рисунок 6- Конструкция протяжек.

16. Схемы резания при протягивании, привести примеры.

Схема резания – последовательность снятия припуска режущими зубьями. При протягивании используется три схемы резания.

Профильная (одинарная) схема резания (рисунок 36, а), характерна тем, что каждый последующий зуб снимает тонкую стружку по всему получаемому профилю отверстия, зубья протяжки точно повторяют профиль будущего отверстия.

Генераторная схема резания (рисунок 36, б) предусматривает снятие припуска режущими зубьями и параллельными слоями на отдельных участках, и только последние защищающие зубья снимают тонкий слой по всему профилю. Генераторная схема резко упрощает изготовление и заточку, особенно фасонных протяжек.

Групповая схема резания (рисунок 36, в, г, д) предусматривает разделения припуска на обработку на небольшое количество толстых слоев. У групповой протяжки зубья разделены на группы, секции, состоящие из несколько зубьев, имеющих одинаковый диаметр, но увеличивающихся по ширине. Стойкость такой протяжки повышается в 2 раза. Недостаток- сложность изготовления протяжки, т.к. количество зубьев возрастает.

Рисунок 36- Схемы резания протяжки.

17. Виды протягивания.

Внутреннее и наружнее

18. Перечислить последовательность расчета токарного резца.