Обработка металлов на сверлильных станках

Обновлено: 08.01.2025

Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек - в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки - в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!

Сверление, зенкерование и развертывание являются основными технологическими способами обработки резанием круглых отверстий различной степени точности и с различной шероховатостью обработанной поверхности. Все перечисленные способы относятся к осевой обработке, т.е. к лезвийной обработке с вращательным главным движением резания при постоянном радиусе его траектории и движении подачи только вдоль оси главного движения резания.

Сверление — основной способ обработки отверстий в сплошном материале заготовок. Просверленные отверстия, как правило, не имеют абсолютно правильной цилиндрической формы. Их поперечное сечение имеет форму овала, а продольное — небольшую конусность.

Диаметры просверленных отверстий всегда больше диаметра сверла, которым они обработаны. Разность диаметров сверла и просверленного им отверстия называют разбивкой отверстия. Для стандартных сверл диаметром 10. 20 мм разбивка составляет 0,15. 0,25 мм. Причиной разбивки отверстий являются недостаточная точность заточки сверл и несоосность сверла и шпинделя сверлильного станка.

Сверление отверстий без дальнейшей их обработки проводят тогда, когда необходимая точность размеров лежит в пределах 12. 14-го квалитетов. Наиболее часто сверлением обрабатывают отверстия для болтовых соединений, а также отверстия для нарезания в них внутренней крепежной резьбы (например, метчиком).

Зенкерование — это обработка предварительно просверленных отверстий или отверстий, изготовленных литьем и штамповкой, с целью получения более точных по форме и диаметру, чем при сверлении. Точность обработки цилиндрического отверстия после зенкерования — 10. 11-й квалитеты.

Развертывание — это завершающая обработка просверленных и зенкерованных отверстий для получения точных по форме и диаметру цилиндрических отверстий (6. 9-й квалитеты) с малой шероховатостью Ra 0,32. 1,25 мкм.

Сверла предназначаются для сверления сквозных или глухих отверстий в деталях, обрабатываемых на сверлильных, токарно-револьверных и некоторых других станках. В зависимости от конструкции и назначения различают следующие сверла:

Рис. 2.22. Спиральные сверла:
а и б — элементы спирального сверла соответственно с коническим и цилиндрическим хвостовиками; в — кромки и поверхности спирального сверла; 1 — рабочая часть; 2 — шейка; 3 — хвостовик; 4 — лапка; 5 — режущая часть; 6 — поводок; 7 — зуб; 8 — винтовая канавка; 9 — поперечная кромка; 10 — кромка ленточки; 11 — спинка зуба

Рис. 2.23. Углы спирального сверла:
α — задний угол; γ — передний угол; Ψ — угол наклона поперечной режущей кромки; ω — угол наклона винтовой канавки; 2φ — угол при вершине; 1 — задняя поверхность; 2 — передняя поверхность; 3 — режущая кромка

Рис. 2.24. Формы заточки спиральных сверл:
а — обыкновенная; б — двойная: 1 — главная режущая кромка; 2 — поперечная режущая кромка; 3 — вспомогательная режущая кромка; 2φ — главный угол при вершине сверла; 2φ₀ — вспомогательный угол при вершине сверла; Z₀ — ширина зоны второй заточки; в — подточка поперечного лезвия и ленточки; г — подточка ленточки: f — ширина ленточки

спиральные с цилиндрическим и коническим хвостовиками, предназначенные для сверления стали, чугуна и других конструкционных материалов;
оснащенные пластинками из твердых сплавов, предназначенные для обработки деталей из чугуна (особенно с литейной коркой) и очень твердой и закаленной стали;
глубокого сверления (одно- и двустороннего резания), используемые при сверлении отверстий, длина которых превышает диаметр в пять раз и более;
центровочный инструмент (центровочные сверла и зенковки), предназначенный для обработки центровых отверстий обрабатываемых деталей.

Спиральное сверло и элементы его рабочей части приведены на рис. 2.22.

Углы и формы заточки спирального сверла показаны на рис. 2.23 и 2.24. Формы заточек сверл выбирают в зависимости от свойств обрабатываемых материалов и диаметра сверла.

Для повышения стойкости сверла и производительности обработки производят двойную заточку сверла под углами 2φ = 116. 118° и 2φ₀ = 70. 90° (рис. 2.24, б).Подточка поперечной кромки (рис. 2.24, в) и ленточки сверла (рис. 2.24, г) облегчает процесс сверления отверстий. Подточка поперечной кромки снижает осевую силу, а подточка ленточки уменьшает трение ленточек о стенки отверстия и повышает стойкость сверл.

При подточке длина поперечной кромки уменьшается до 50 %. Обычно производится подточка сверл диаметром более 12 мм, а также после каждой переточки сверла.

В зависимости от обрабатываемого материала углы при вершине сверл выбирают по табл. 2.10, а задние и передние углы — по табл. 2.11.

Для сверления заготовок из чугуна и цветных металлов применяют твердосплавные сверла. Эти сверла из-за нестабильности работы редко применяют при сверлении заготовок из сталей.

Сверла диаметром от 5 до 30 мм оснащают пластинами или коронками из твердого сплава. Недостатками конструкции сверл с припаиваемой пластиной из твердого сплава являются ослабление корпуса инструмента и расположение места, где припаивается пластина, в зоне резания, т. е. в зоне высоких температур. Сверла с припаянными встык коронками из твердого сплава лишены этих недостатков.

Таблица 2.10. Углы при вершине сверла

Таблица 2.11. Задние и передние углы сверла

Примечания. 1. Задние углы даны для точек режущей кромки, расположенных на наибольшем диаметре сверла d_max.
2. При расчете угла γ принимают d_r= d_max.

Для успешной работы твердосплавных сверл необходимо обеспечить их повышенную прочность и жесткость по сравнению со сверлами из быстрорежущей стали, это достигается увеличением сердцевины до 0,25 диаметра сверла.

Зенкеры предназначены для обработки литых, штампованных и предварительно просверленных цилиндрических отверстий с целью улучшения чистоты поверхности и повышения их точности или для подготовки их к дальнейшему развертыванию.

Зенкеры применяют для окончательной обработки отверстий с допуском по 11. 12-му квалитетам и обеспечивают параметр шероховатости Rz 20. 40 мкм.

Конструктивно зенкеры выполняют хвостовыми цельными, хвостовыми сборными с вставными ножами, насадными цельными и насадными сборными. Зенкеры изготовляют из быстрорежущей стали или с пластинами твердого сплава, напаиваемыми на корпус зенкера или корпус ножей у сборных конструкций. Хвостовые зенкеры (подобно сверлам) крепят с помощью цилиндрических или конических хвостовиков, насадные зенкеры имеют коническое посадочное отверстие (конусность 1:30) и торцовую шпонку для предохранения от провертывания при работе.

Зенкер (рис. 2.25, а) состоит из рабочей части l, шейки l₃, хвостовика l₄ и лапки е. Рабочая часть зенкера имеет режущую l₁ и калибрующую l₂ части.

Зенкеры имеют три, четыре, а иногда шесть режущих зубьев, что способствует лучшему по сравнению со сверлами направлению их в обрабатываемом отверстии и повышает точность обработки.

Рис. 2.25. Зенкер:
а — элементы зенкера: l — рабочая часть; l₁ — режущая часть; l₂ — калибрующая часть; l₃ — шейка; l₄ — хвостовик; е — лапка; б — режущая часть зенкера: α — задний угол; γ — передний угол; φ — угол главной режущей кромки; ω — угол наклона канавки зенкера; t — глубина резания; b — режущая кромка: φ₁ — угол вспомогательной режущей кромки

Зенкеры из быстрорежущей стали изготовляют хвостовыми цельными диаметром 10. 40 мм, хвостовыми сборными с вставными ножами диаметром 32. 80 мм или насадными сборными диаметром 40. 120 мм.

Зенкеры, оснащенные твердосплавными пластинами, могут быть составными и сборными. Составные хвостовые зенкеры имеют диаметры 14. 50 мм, насадные — 32. 80 мм, насадные сборные — 40. 120 мм.

Таблица 2.12. Передние углы зенкеров

Угол наклона винтовой канавки (рис. 2.25, б) зенкеров общего назначения ω = 10. 30°. Для обработки твердых металлов берут меньшие, а для мягких — большие значения углов. Для чугуна угол ω= 0°. Для отверстий с прерывистыми стенками независимо от свойств обрабатываемого металла ω= 20. 30°. Передний угол зенкеров у выбирают по табл. 2.12. Задний угол α зенкера на периферии равен 8. 10°. Угол при вершине φ выбирают по табл. 2.13.

Таблица 2.13. Угол режущей части (заборного конуса) зенкера

Угол наклона винтовой канавки ω зенкера при обработке деталей из стали, чугуна и бронзы равен 0°. Для усиления режущей кромки на зенкерах с пластинками из твердых сплавов со выбирают положительным и равным 12. 15°.

Ленточки вдоль края винтовой канавки на калибрующей части служат для направления зенкера. Ширина ленточки f= 0,8. 2,0 мм. Для повышения стойкости зенкера длину ленточки подтачивают на 1,5. 2 мм (так же, как у сверла).

Развертка — осевой режущий инструмент — предназначена для предварительной и окончательной обработки отверстий с точностью, соответствующей 6. 11-му квалитетам, и шероховатостью поверхности Ra 2,5 . 0,32 мкм.

Основные элементы развертки даны на рис. 2.26, а. Развертки подразделяются:

по типу обрабатываемых поверхностей — на цилиндрические и конические;
способу применения — на ручные и машинные;
методу крепления на станке — на хвостовые и насадные;
инструментальному материалу режущей части — на быстрорежущие и оснащенные твердым сплавом;
конструктивным признакам — на цельные, изготовленные из одного инструментального материала; составные неразъемные со сварными хвостовиками; составные неразъемные с припаянными пластинками из твердого сплава и составные разъемные с вставными ножами.

Конструкция регулируемых разверток позволяет восстанавливать их диаметр при переточках, что увеличивает срок работы инструмента.

Стандартные развертки имеют прямые канавки, т.е. угол наклона канавок ω = 0°. Для уменьшения шероховатости обработанной поверхности, а также для развертывания отверстий с пазами применяют развертки с винтовыми канавками, имеющими наклон, обратный направлению рабочего вращения. Для разверток с винтовыми канавками угол ω приведен в табл 2.14.

Таблица 2.14. Угол наклона ω для разверток с винтовыми канавками

Угол конуса заборной части φ развертки (рис. 2.26, б) выбирают по табл. 2.15.

Таблица 2.15. Угол конуса заборной части разверток

Задний угол α (рис. 2.26, в) берется равным 15°, большие величины а принимают для разверток малых размеров. Задний угол на калибрующей части равен 0°.

Рис. 2.26. Развертка:
а — элементы развертки: t₁ — рабочая часть; t₂ — режущая часть; t₃— калибрующая часть; t₄ — шейка; t₅ — хвостовик; е — квадрат; 1 — направляющий конус; 2 — цилиндрическая часть; 2φ — угол заборного конуса; б — элементы режущей части развертки: 1 — 2 — поверхность направляющего конуса; 2 — 3 — режущая часть; φ — угол главной режущей кромки; в — зубья развертки в поперечном сечении: 1 — режущая часть; 2 — калибрующая часть; 3 — ленточка; 4 — угол спинки; α — задний угол; γ — передний угол; г — элементы резания разверткой и обозначение поверхностей на обрабатываемой детали: t — глубина резания; а — толщина стружки; b — ширина стружки; S₀ — подача на оборот; d — диаметр развернутой поверхности; 1 — развернутая поверхность; 2 — поверхность резания; 3 — развертываемая поверхность

Для чистовых разверток при резании хрупких металлов передний угол γ равен 0° (см. рис. 2.26, в), для черновых — γ = 8°, у котельных разверток γ= 12. 15°, у разверток с пластинами из твердых сплавов γ берется от 0 до -5°.

Метчики предназначены для образования резьбы в отверстиях. Рассмотрим метчики, образующие профиль резьбы путем снятия стружки и установленные на сверлильных, токарно-револьверных и других станках. Конструктивные элементы и профиль резьбы метчика показаны на рис. 2.27.

Рис. 2.27. Конструктивные элементы и профиль резьбы метчика:
а — основные части: l₁ — режущая часть; l₂ — направляющая часть; l — рабочая часть; 1 — центровые отверстия; 2 — канавки; 3 — сердцевина; 4 — зуб; 2φ — угол конуса режущей части; φ — угол конуса; б — профиль резьбы: 1 — вершина резьбы; 2 — профиль резьбы; 3 — основание резьбы; Р — шаг резьбы; ψ — угол резьбы; t — глубина резьбы; d₁ — внутренний диаметр; d_ср — средний диаметр; d₀ — наружный диаметр; d₂ — диаметр сердцевины; φ — угол конуса

Стружечные канавки, пересекая резьбовые витки, образуют зубья метчика; каждый зуб представляет собой многониточный резьбовой резец. Резцы режущей части имеют главные кромки, которые располагаются на конусе, и вспомогательные кромки, которые являются частью резьбового профиля.

Число резцов z₁ режущей части определяется по формуле

где l₁ — длина режущей части, мм; z — число зубьев метчика; Р — шаг резьбы, мм.

Направляющая часть l₂ в резании не участвует, а служит для самоподачи (ввинчивания) метчика и является резервом при переточках.

Для уменьшения трения и устранения защемления резьбовых витков на направляющей части метчика резьбу выполняют с обратной конусностью, т.е. диаметры d, d_ср и d₁ измеренные у хвостовика, на 0,02. 0,005 мм меньше одноименных диаметров на режущей части (рис. 2.27, б). Для облегчения входа метчика в отверстие под резьбу диаметр d₂ переднего торца метчика на 0,1. 0,3 мм меньше внутреннего диаметра резьбы d₁

Величину угла в плане φ рассчитывают по формуле

Углы зубьев режущей l₁ и направляющей l₂ частей метчика (см. рис. 2.27, а) показаны на рис. 2.28. По способу получения задних поверхностей метчики относятся к затылованному инструменту.

Рис. 2.28. Углы зубьев режущей и направляющей частей метчика:
1 — направляющая часть; 2 — режущая часть; γ — передний угол; η — задний угол; α — задний угол; К — величина падения затылка

Задний угол а режущей части измеряют в плоскости, перпендикулярной оси вращения метчика, между касательными к окружности и задней поверхности.

Метчики из быстрорежущей стали изготовляют со шлифованным профилем резьбы, метчики из углеродистой стали делают без шлифования профиля резьбы.

Передние углы режущей и направляющей частей измеряют в плоскости, перпендикулярной оси вращения метчика между касательной к передней поверхности и прямой, проходящей через ось вращения и рассматриваемую точку кромки метчика.

Обработка заготовок на сверлильных станках

Сверление – лезвийная обработка резанием отверстий осевым инструментом; главное движение, вращательное, и движение подачи, прямолинейное, придаются инструменту.

1. Виды работ, выполняемые на сверлильных станках

На сверлильных станках производят сверление, рассверливание зенкерование, развертывание, зенкование, цекование, обработку ступенчатых отверстий и нарезание внутренних резьб. Сверлением (рис. 16, а) получают сквозные и глухие отверстия. Рассверливанием (рис. 16, б) увеличивают диаметр ранее просверленного отверстия.

Зенкерованием (рис. 16, в) также увеличивают диаметр отверстия, но по сравнению с рассверливанием зенкерование позволяет получить большую точность и производительность обработки.

Зенкерованием можно обрабатывать отверстия, полученные в заготовке литьем или давлением. Развертывание (рис. 16, г) – чистовая операция, обеспечивающая высокую точность отверстия. Развертыванием обрабатывают цилиндрические и конические отверстия после зенкерования или растачивания. Зенкованием (рис. 16, д, е) обрабатывают цилиндрические и конические углубления под головки болтов и винтов. Для обеспечения перпендикулярности и соосности обработанной поверхности основному отверстию режущий инструмент (зенковку) снабжают направляющим цилиндром (рис. 16, д).

Цекованием (рис. 16, ж, з) обрабатывают торцевые опорные плоскости для головок болтов, винтов и гаек. Перпендикулярность обработанной торцевой поверхности основному отверстию обеспечивает направляющий цилиндр режущего инструмента (цековки). Центровочным сверлом (рис. 16, и) обрабатывают центровые базовые отверстия в валах. Внутреннюю резьбу обрабатывают метчиками (рис. 16, к). При этом скорость движения подачи должна быть равна шагу резьбы (S_o = h). Сложные поверхности обрабатывают комбинированным инструментом (рис. 16, л).

Рис. 16. Схемы обработки поверхностей на сверлильных станках: а – сверление; б – рассверливание; в – зенкерование; г – развертывание; д, е – зенкование; ж, з – цекование; и – обработка базовых центровых отверстий; к – нарезание внутренних резьб; л – обработка сложных поверхностей

Рис. 17. Обработка точных конических отверстий: а – зенкерование ступенчатым зенкером; б – черновое развертывание; в – чистовое развертывание

Схема обработки точного конического отверстия следующая: сверление цилиндрического отверстия; зенкерование ступенчатым коническим зенкером (рис. 17, а); развертывание конической разверткой со стружкоразделительными канавками (рис. 17, б); развертывание гладкой конической разверткой (рис. 17, в).

2. Виды, элементы и геометрия осевого инструмента

Сверла бывают спиральные, перовые, для глубокого сверления (шнековые, кольцевые, ружейные, пушечные), центровочные и комбинированные (специальные).

Спиральное сверло (рис. 18, а) имеет рабочую часть 9 и хвостовик 7. Хвостовик служит для закрепления сверла в рабочем приспособлении станка и выполняется цилиндрическим или коническим. Конический хвостовик снабжен лапкой 6, предохраняющей его при выбивании сверла из шпинделя станка. Рабочая часть сверла выполняется из инструментальной стали или с напайными пластинками твердого сплава. Она осуществляет процесс резания, формирует поверхность обрабатываемого отверстия, отводит стружку из зоны резания и направляет сверло при обработке.

Рабочая часть 9 состоит из направляющей 8 и режущей 10 частей. Направляющая часть имеет две винтовые канавки 5, необходимые для отвода стружки из зоны резания, и две ленточки 4, необходимые для направления сверла. Режущая часть имеет две главные режущие кромки 11, образованные передними 1 и главными задними 3 поверхностями. Главные режущие кромки соединяются под углом 2φ поперечной кромкой 2. От значения угла 2φ зависят толщина и ширина срезаемого слоя, соотношение между радиальной и осевой составляющими силы резания и температура в зоне резания.

Передний угол γ измеряют в главной секущей плоскости, проходящей перпендикулярно главной режущей кромке. Задний угол α измеряют в плоскости, проходящей через точку главной режущей кромки параллельно оси сверла. Значения углов изменяются от центра сверла к его периферии: от периферии сверла к центру угол γ уменьшается, а угол α увеличивается. Передний угол поперечной кромки отрицателен и равен примерно 60°, следовательно, поперечная кромка сминает и скоблит обрабатываемый материал, что резко повышает силу резания. Для уменьшения влияния поперечной кромки на процесс резания обработку отверстий большого диаметра рационально проводить в два этапа: сверление отверстия сверлом меньшего диаметра и рассверливание отверстия сверлом нужного диаметра. Ленточка сверла служит для центрирования сверла по обработанной поверхности и обеспечивает возможность его многократной переточки.

Ширина ленточек промышленных сверл 0,2–3 мм. По ленточке сверло имеет обратную конусность 0,03–0,12 мм на 100 мм длины.

Перовые сверла (рис. 18, б) значительно проще и дешевле в изготовлении, чем спиральные, жесткость их несколько выше. Они предназначены для обработки сравнительно коротких отверстий. Рабочая часть сверла выполняется в виде тонкой пластины с двумя режущими кромками, расположенными относительно друг друга под углом 2φ, который равен 116–118°.

Рис. 18. Сверла: а – спиральное: 1 – передняя поверхность; 2 – поперечная кромка; 3 – главная задняя поверхность; 4 – ленточка; 5 – винтовая канавка; 6 – лапка; 7 – хвостовик; 8 – направляющая часть; 9 – рабочая часть; 10 – режущая часть; 11 – главная режущая кромка; б – перовое: d – диаметр сверла; α, γ, φ – углы резания; в – шнековое

Шнековые сверла (рис. 18, в) выполняются с большим углом наклона винтовых канавок (до 60°), что позволяет сверлить отверстия с отношением длины к диметру до 30 за один проход без периодического вывода сверла из отверстия для удаления стружки.

Зенкеры, зенковки и развертки – это многолезвийные размерные осевые режущие инструменты, предназначенные для предварительной или окончательной обработки отверстий, полученных на предшествующих операциях. Общим конструктивным элементом этих режущих инструментов является рабочая часть 3 (рис. 19, а, е) и присоединительная часть. Присоединительная часть выполняется в виде цилиндрического или конического хвостовика (концевой инструмент) либо конического или цилиндрического отверстия с поперечной канавкой на торце (насадной инструмент).

По конструктивному исполнению и используемому материалу эти инструменты делятся на цельные из быстрорежущей стали; оснащенные напайными пластинами из твердого сплава; сборные с механическим креплением быстрорежущих или твердосплавных ножей; с механическим креплением многогранных твердосплавных пластин.

Рис. 19. Зенкеры, цековки, зенковки и развертки: а – зенкер; б, в – зенковка; г – односторонняя обратная цековка; д – двухсторонняя цековка; е – развертка; 1 – режущая часть; 2 – калибрующая часть; 3 – рабочая часть; 4 – цапфа; d – истинный диаметр развертки; f – ширина ленточки; α, γ, φ, ω – углы резания

С помощью зенкеров (рис. 19, а) обрабатывают цилиндрические отверстия, полученные сверлением, литьем, ковкой, штамповкой, с целью придания им более правильной геометрической формы, повышения размерной точности и уменьшения шероховатости поверхности. Режущая часть 1 (рис. 19, а) зенкеров характеризуется углом наклона стружечных канавок или ножей ω, передним и задними углами, главным углом в плане и шириной ленточки f. Обычно зенкеры имеют правый наклон канавок, что обеспечивает хороший отвод стружки и положительный передний угол. Зенкеры для обработки глухих отверстий выполняются с режущей кромкой, перпендикулярной оси зенкера (φ = 90°).

Главный угол в плане влияет на толщину и ширину срезаемого слоя и, соответственно, на составляющие усилия резания и условия теплоотвода от угловых точек зуба инструмента.

Для обработки опорных поверхностей под крепежные винты применяются зенковки со сменной цапфой 4 (рис. 19, б). Для обработки конических поверхностей под головку винта и обработки центровых отверстий применяют зенковки, показанные на рис. 19, в.

Для подрезки торцов и приливов применяются односторонние (рис. 19, г) и двусторонние (рис. 19, д) цековки.

Развертка (рис. 19, е) – чистовой осевой инструмент, позволяющий обрабатывать точные цилиндрические и конические отверстия на станках сверлильной, токарной, расточной групп или вручную.

Цилиндрические развертки позволяют обрабатывать отверстия точ ностью по 6–11-му квалитетам, с шероховатостью Ra 0,8–1,6 мкм. Важным параметром разверток является их исполнительный диаметр. Конические развертки предназначены для предварительной и чистовой обработки конических отверстий с конусностью 1:50; 1:30; 1:20; 1:16. Особенность конических разверток – отсутствие калибрующей части. Главными режущими кромками являются образующие конуса по всей длине зубьев. Они затачиваются по передней и задней поверхностям. Вдоль режущих кромок, по конусу, оставлена узкая ленточка шириной не более 0,05 мм, что позволяет точно выдержать конусную поверхность и уменьшить шероховатость обработанной поверхности. Передний и задний углы равны соответственно 5 и 10°.

Комбинированные инструменты применяют для обработки сложных по конфигурации отверстий.

В зависимости от назначения и формы отверстий комбинированные инструменты составлены из сверл, зенкеров и разверток, работающих или последовательно, или параллельно.

3. Режимы резания при сверлении

Процесс сверления протекает в более тяжелых условиях, чем точение. В процессе резания затруднен отвод стружки и подача охлаждающей жидкости в зону резания. Стружка дополнительно трется о поверхность канавок сверла, а ленточки сверла – об обработанную поверхность. Выделяемое при резании количество теплоты в основном поглощается режущим инструментом и заготовкой. Особенно это заметно при сверлении отверстий в материалах с низким коэффициентом теплопередачи (например, пластмассы, бетон). При обработке этих материалов до 95 % выделяемой теплоты поглощается сверлом, и если не использовать охлаждение, происходит оплавление режущих кромок сверла.

Скорость резания по сечению сверла не постоянна, она уменьшается от периферии сверла к его центру. Следовательно, по сравнению с точением при сверлении увеличены деформации срезаемого слоя и стружки трение (пары «сверло – заготовка», «стружка – сверло», «стружка – заготовка»); необходимо занижать скорость резания на 30–60 %.

За скорость резания V, м/мин, при сверлении принимают окружную скорость наиболее удаленной точки режущего лезвия. При назначении скорости движения подачи различают подачу минутную S_м, подачу на оборот S_о и подачу на зуб S_z. За глубину резания t, мм, принимают половину диаметра сверла (при сверлении отверстия в сплошном материале) или половину разницы между диаметром обработанного отверстия и заготовки (при рассверливании, зенкеровании и развертывании):

где D – наружный диаметр сверла (диаметр обрабатываемого отверстия), мм; n – частота вращения шпинделя станка, об/мин; z – число зубьев; d – диаметр отверстия в заготовке, мм.

4. Станки сверлильной группы

В единичном и мелкосерийном производстве применяются вертикально-сверлильные станки – ВСС (рис. 20, а). На фундаментной плите смонтирована колонна 8, по вертикальным направляющим которой перемещаются стол 2 и сверлильная головка 4. Установочные перемещения стола осуществляются вручную с помощью винтового домкрата 1. На верхней плоскости стола 2 устанавливаются рабочие приспособления или заготовка. Установочные вертикальные перемещения сверлильной головки осуществляются вручную за счет системы противовесов 7, прикрепленных к сверлильной головке тросом, перекинутым через блок 6. Вращательное движение инструменту передается от электродвигателя 5 через коробку скоростей и шпиндель 3. Механизмы главного движения и движения подачи размещены внутри сверлильной головки.

В индивидуальном и серийном производстве широко применяют вертикально-сверлильные станки с ЧПУ. Их особенностью является сочетание легкой переналадки станка на обработку различных изделий с автоматическим или полуавтоматическим циклом работы. Вертикально-сверлильный станок с ЧПУ показан на рис. 20, б. По вертикальным направляющим станины 8 движутся салазки 15, по горизонтальным направляющим которых перемещается стол 2. Движения стола и салазок осуществляются по числовой программе, что обеспечивает точное перемещение заготовки относительно режущего инструмента. По направляющим вертикальной части станины (стойки) перемещается сверлильная головка 4 со шпинделями 3. Внутри сверлильной головки размещены механизмы главного движения и движения подачи. Все перемещения (движения) режущих инструментов осуществляются по программе.

Рис. 20. Станки сверлильной группы: а – вертикальносверлильный станок; б – вертикально-сверлильный станок с ЧПУ; в – радиально-сверлильный станок; 1 – домкрат; 2 – стол; 3 – шпиндель; 4 – сверлильная головка; 5 – электродвигатель; 6 – блок; 7 – противовес; 8 – вертикальная станина (колонна); 9 – фундаментная плита; 10 – траверса; 11 – коробка скоростей; 12 – винтовой механизм; 13 – гильза; 14 – тумба; 15 – салазки; г – ВСС Aiken MDM

При последовательной обработке нескольких отверстий в массивных или крупногабаритных заготовках применение вертикально-сверлильных

станков крайне неудобно, так как практически невозможно точно совместить ось вращения режущего инструмента с осью обрабатываемого отверстия. Поэтому при обработке таких заготовок применяются радиальносверлильные станки (рис. 20, в), при работе на которых заготовка остается неподвижной, а шпиндель с инструментом перемещается относительно заготовки и может устанавливаться в требуемой точке горизонтальной плоскости.

На фундаментной плите 9 закреплена тумба 14 с вертикальной колонной. На колонне установлена гильза 13, поворачивающаяся относительно колонны в горизонтальной плоскости на 360°. Траверса 10, закрепленная на гильзе, может вертикально перемещаться относительно колонны благодаря винтовому механизму 12. На траверсе имеются горизонтальные направляющие, по которым перемещается сверлильная головка 4. Механизм сверлильной головки состоит из шпинделя 3, коробки скоростей 11 и коробки подачи. Заготовка устанавливается неподвижно на стол 2. Угловые перемещения траверсы и радиальные перемещения сверлильной головки в горизонтальной плоскости позволяют точно установить режущий инструмент относительно оси обрабатываемого отверстия.

Сверлильные и расточные станки

Для обработки заготовок на сверлильных станках применяют сверла, зенкеры, развертки, метчики и комбинированные режущие инструменты (рис. 26).

Сверлением получают сквозные и глухие цилиндрические отверстия (квалитет 12–13; Ra = 6,3–15). Отверстия диаметром больше 30 мм в сплошном материале обычно сверлят двумя сверлами (первое меньшего и второе большего диаметра) в целях уменьшения осевой силы и предотвращения значительного увода сверла. Спиральные сверла обеспечивают при обработке деталей в кондукторах точность расположения отверстий ±0,15 мм. В качестве смазывающе-охлаждающих жидкостей (СОЖ) применяют эмульсию или керосин (расход 10–12 л/мин).

Рассверливание спиральным сверлом выполняют для увеличения диаметра отверстия. Диаметр отверстия под рассверливание выбирают так, чтобы в работе не участвовала поперечная режущая кромка.

Рис. 26. Режущие инструменты для обработки отверстий на сверлильных станках

Зенкерование (рис. 27, а) — предварительная обработка литых, штампованных или просверленных отверстий под последующее развертывание, растачивание или протягивание. Зенкерование по сравнению со сверлением обеспечивает бóльшую производительность и точность обработки. Зенкерование дает 11–13-й квалитет (при шероховатости Ra = 10–15 мкм).

Развертывание (рис. 27, б, в) — чистовая обработка отверстий с точностью 7–11- го квалитета и Rа = 1,25–5 мкм.

Нарезание резьбы (рис. 27, г) выполняют метчиком.

Зенкованием обрабатывают цилиндрические (рис. 27, д) и конические (рис. 27, е) углубления под головки болтов и винтов. Обработку ведут зенковками. Некоторые зенковки (рис. 28, д) имеют направляющую часть, обеспечивающую соосность углубления и основного отверстия.

Цекованием (рис. 27, и) обрабатывают торцовые поверхности, являющиеся опорными плоскостями головок гаек, винтов и болтов. Перпендикулярность торца основному отверстию обеспечивается наличием направляющей части у цековки. Центрование применяется для создания центровых отверстий на торцах валов, служащих базами при обработке или направлением для последующего сверления отверстия.

Комбинированным инструментом получают сложные поверхности.

Фасонные отверстия (рис. 27, ж, з) предварительно обрабатывают ступенчатым инструментом, а окончательно — фасонным.

Движение резания D_r у сверлильных станков — вращение инструмента (сверла, развертки, метчика и др.). Подача D_s — перемещение инструмента вдоль оси вращения (рис. 27).

Рис. 27. Схемы обработки на сверлильных станках

С помощью вертикально-сверлильных станков (рис. 28, а) обрабатывают отверстия в небольших деталях. Здесь деталь вместе с приспособлением перемещают по столу и подставляют нужным местом под сверло.

Радиально-сверлильные станки (рис. 28, б) позволяют обрабатывать отверстия в крупных деталях, которые устанавливают неподвижно на плиту 1 или на приставной стол 7.

Рис. 28. Сверлильные станки: а — вертикально-сверлильный; б — радиально-сверлильный

Сверло подводят в требуемое место поворотом траверсы 4 на колонне 2 и перемещением сверлильной головки 5 со сверлом по траверсе.

Горизонтально-сверлильные станки применяются при сверлении глубоких отверстий в пушечных и ружейных стволах и других подобных деталях. Здесь изделие вращается относительно горизонтальной оси, а сверло совершает только осевую подачу.

Для закрепления режущего инструмента служит вспомогательный инструмент.

Быстросменный патрон (рис. 29, а) позволяет менять инструмент на ходу при подъеме втулки 3 вверх; при этом шарики 2 расходятся под действием центробежной силы и освобождают сменную державку 1 с инструментом.

Самоустанавливающиеся патроны (рис. 29, б) при обработке предварительно просверленных отверстий обеспечивают соосность отверстия и инструмента (например, развертки). Патрон крепят коническим хвостовиком корпуса 1 в шпинделе станка. Вращательное движение передается от корпуса через поводок 3 оправке 6. Муфта 7 стопорится кольцом 5. Упорный подшипник 4 установлен между торцами корпуса и оправки. Пружина 2 прижимает оправку к корпусу. Ось развертки устанавливается по оси отверстия и оправка самоустанавливается относительно оси вращения корпуса патрона.

Предохранительные патроны (рис. 29, в) применяют при нарезании резьб в глухих отверстиях. Пружина 6 прижимает ведущую кулачковую полумуфту 5 к ведомой полумуфте 4 с конусом 2, свободно установленной на оправке 7, и сообщает ей движение. Метчик установлен в сменной втулке 9. При росте нагрузки на метчик полумуфта 5, перемещаясь вверх, выходит из зацепления с зубцами полумуфты 4, сжимает пружину 6 и, пробуксовывая, прекращает передачу движения на метчик. Пружину 6 регулируют гайкой 8.

Рис. 29. Вспомогательный инструмент для сверлильных станков: а — быстросменный патрон; б — самоустанавливающийся патрон; в — предохранительный патрон; г, д — многошпиндельные головки

Инструменты с цилиндрическим хвостовиком закрепляют в самоцентрирующих кулачковых патронах, разрезных втулках и цанговых патронах. После установки и закрепления режущего инструмента проверяют его радиальное и торцовое биение.

Универсальные вертикально-сверлильные станки оснащают многошпиндельными головками, что повышает их производительность и позволяет применять в крупносерийном и массовом производстве. Эти головки бывают стационарными, обеспечивающими одновременный ввод одинаковых или разных по назначению и размерам инструментов, и поворотными (револьверными), позволяющими последовательно вводить в работу разные по назначению и размерам инструменты. Существуют специальные и универсальные головки: первые предназначены для обработки отверстий с определенным расположением координат, вторые допускают в некоторых пределах регулировку расположения рабочих шпинделей (рис. 29, г, д).

На вертикально-сверлильных станках заготовки крепят непосредственно на столе станка (с помощью прихватов, ступенчатых или регулируемых упоров) либо в приспособлениях. На радиально-сверлильных станках крупные заготовки устанавливают на плиту, а средние — на съемную подставку. В качестве приспособлений применяют универсальные или специализированные машинные тиски с вин-

товым зажимом (в единичном производстве) и с пневмоили гидроприводом (в серийном и массовом производстве). Цилиндрические заготовки устанавливают на призмы (рис. 30). При обработке отверстия с торца используют кулачковые или цанговые патроны, закрепленные на столе станка. При обработке отверстий, расположенных по окружности, заготовки крепят с помощью поворотных столов и делительных головок.

Рис. 30. Установка круглой детали на призму

Рис. 31. Кондуктор

Приспособлениями для закрепления детали также служат кондукторы (рис. 31), где инструмент направляется втулками и не может смещаться, поэтому координаты осей отверстий выдерживают очень точно. Мелкие детали устанавливают на базирующие элементы в кондукторы, для крупных деталей предназначены накладные кондукторы.

Расточные станки делят на универсальные (горизонтально-расточные, координатно-расточные и алмазно-расточные) и специализированные (одношпиндельные и многошпиндельные вертикально-расточные станки, станки для обработки деталей заданного класса, например для растачивания отверстий в головках шатуна и др.).

Наиболее распространенный тип расточных станков — горизонтально-расточные станки, предназначенные для обработки средних и крупных заготовок (главным образом, корпусных) в условиях единичного и серийного производства. На этих станках можно растачивать литые или предварительно обработанные отверстия, сверлить, зенкеровать, развертывать, нарезать внутреннюю и наружную резьбу, обтачивать цилиндрическую поверхность. На этих станках можно также фрезеровать или подрезать торцовые плоскости, обеспечивая, благодаря обработке с одной установки, их перпендикулярность или параллельность осям растачива емых отверстий. Большое разнообразие видов обработки позволяет в ряде случаев проводить на расточной операции полную обработку детали без переустановки ее на другие станки.

На рис. 32, а показан горизонтально-расточный станок. На станине 3 коробчатой формы справа жестко закреплена передняя (правая) стойка 2. По вертикальным направляющим стойки перемещается шпиндельная бабка, в которой размещены механизмы: главного движения (вращения шпинделя 11 и планшайбы 10), выдвижения шпинделя, радиального перемещения суппорта 12 по пазу планшайбы. На горизонтальных направлениях станины 3 смонтированы продольные салазки 5 с зажимным устройством для фиксации их положения в продольном направлении. На поперечных направляющих продольных салазок установлены поперечные салазки 6 с поворотным столом 7 и их зажимные устройства. С левой стороны станины установлена задняя (левая) стойка 8 с люнетом 9, служащим для поддержания борштанги (расточной скалки) с перемещающимся по вертикальным направляющим задней стойки синхронно со шпиндельной бабкой. В правой нижней части станины установлен привод подачи 4 станка.

Рис. 32. Расточные станки

Тяжелые горизонтально-расточные станки для обработки особо крупных заготовок (расточные колонки) не имеют задней стойки и стола, поэтому заготовку устанавливают непосредственно на станину. В таких станках все необходимые движения совершаются шпиндельной бабкой и шпинделем. Основной размер горизонтальнорасточного станка — диаметр выдвижного шпинделя — может составлять от 60 до 320 мм (у расточных колонок).

Координатно-расточные станки предназначены для обработки прецизионных отверстий, расположенных на весьма точных расстояниях от базовых поверхностей изделия и друг от друга без разметки и кондукторов. Их применяют в единичном и мелкосерийном производствах, главным образом в инструментальных цехах для обработки отверстий в приспособлениях, кондукторах, штампах, пресс-формах и т. п., а также для точной разметки сложных заготовок и контроля размеров ответственных деталей.

По компоновке координатно-расточные станки выполняют одно- и двухстоечными (для крупных заготовок). Главное движение — вращение шпинделя, движение подачи — осевое движение шпинделя, всегда расположенного вертикально. Установочные движения в одностоечных станках — продольное и поперечное перемещение стола на заданные координаты. Применяя поставляемые со станком поворотные столы и другие принадлежности, можно обрабатывать отверстия, заданные в полярной системе координат, наклонные и взаимно перпендикулярные отверстия и т. п. Для точного измерения координатных перемещений станки оснащены различными механическими, оптико-механическими, индуктивными или электронными устройствами отсчета. Точность линейных перемещений достигает 2–8 мкм, а угловых — 5°. Станки имеют жесткую конструкцию. Для обеспечения высокой точности обработки их необходимо устанавливать на специальных виброизолирующих фундаментах в термоконстантных помещениях с температурой воздуха 20 ± 0,2 °С.

Координатно-расточный станок изображен на рис. 32, б. На станине 4 жестко закреплена стойка 3 коробчатого сечения с вертикальными направляющими. На направляющих стойки установлена шпиндельная бабка 2, в которой размещены коробки скоростей и подач, шпиндель 1 и механизмы управления. При наладке бабку можно перемещать по вертикали в зависимости от высоты обрабатываемой заготовки и закреплять в требуемом положении. На горизонтальных направляющих станины смонтированы поперечные салазки 5, по которым в продольном направлении перемещается стол 6. На станине установлены приводы продольного и поперечного перемещения стола и салазок.

Алмазно-расточные станки предназначены для чистовой обработки отверстий в точных корпусных деталях, цилиндрах авиационных и автомобильных двигателей, а также других деталях главным образом из цветных сплавов и чугуна. Растачивание выполняется алмазным или твердосплавным инструментом на высоких скоростях резания и с малыми подачами и глубинами резания. Алмазное (тонкое) растачивание обеспечивает высокую точность размеров и геометрической формы отверстий и малую шероховатость поверхности, заменяя шлифование.

Алмазно-расточные станки по расположению шпинделя делят на вертикальные и горизонтальные, а по числу шпинделей — на одно- и многошпиндельные, причем расположение шпинделей относительно обрабатываемой заготовки может быть односторонним или двусторонним. Наряду с универсальными алмазно-расточными станками выпускают специальные станки для обработки конкретной детали, например поршня, шатуна, вкладыша и т. п.

Главное движение в алмазно-расточных станках — вращение расточного шпинделя, несущего инструмент. Движение подачи в горизонтальных станках сообщается столу с закрепленной на нем заготовкой, а в вертикальных станках — шпинделю. Шпиндели алмазно-расточных станков монтируют в прецизионных подшипниках. Чтобы исключить вибрации, вращение сообщается шпинделю с помощью ременной передачи и регулируется ступенчатыми или сменными шкивами. Движение подачи обычно осуществляет гидравлический привод, обеспечивающий плавную работу и бесступенчатое регулирование подачи.

Сверление, зенкерование, развертывание

Сверление является одной из часто выполняющихся операций при сборочных и слесарно-ремонтных работах. Для этого используют ручные, пневматические и электрические дрели, трещотки, сверлильные головки с приводом от гибкого вала, а также сверлильные станки, если позволяют условия для их использования. Основными ручными немеханизированными инструментами для сверления являются коловорот, винтовая дрель, ручная дрель и трещотка.

Коловорот (рис. 1, а) применяют для сверления мелких отверстий в дереве, фибре и мягких металлах, а также для отвинчивания и завинчивания шурупов и винтов, гаек, притирки клапанов.

Коловорот состоит он из изогнутого стального стержня, на верхнем конце которого имеется свободно вращающаяся упорная шляпка, а на нижнем конце укреплен патрон. На колене посажена свободно вращающаяся деревянная ручка. При работе коловоротом нажимают на упор левой рукой или грудью (создают усилие подачи сверлу), а правой рукой за ручку вращают коловорот.

Ручная дрель с конической передачей. Эту дрель (рис. 1, б) используют для сверления отверстий диаметром до 8 мм. Состоит она из стального стержня 2, на котором неподвижно укреплены рукоятки 3 и 7 и шляпка 1. При вращении рукоятки 7 движение передается большой конической шестерне 8, свободно сидящей на оси, а от нее к малой конической шестерне 4, неподвижно сидящей на втулке 5, и патрону 6, в котором закреплено сверло. При работе дрель удерживают левой рукой за рукоятку 3, правой вращают рукоятку 7. При сверлении отверстий большого диаметра при необходимости можно нажать грудью на шляпку 1. Дрель с зубчатой передачей может сделать до 300 об/мин.

Электрические сверлильные машины. Эти электрические дрели питаются постоянным или переменным током нормальной частоты и переменным током повышенной частоты (высокочастотные дрели). Электрические машины выпускают трех типов: тяжелого (для отверстий диаметром 20–32 мм), среднего (для отверстий диаметром 10-20 мм) и легкого (для отверстий диаметром до 8–10 мм). Тяжелые сверлильные машины обычно имеют на корпусе две боковые рукоятки или две рукоятки и упор; средние — одну замкнутую рукоятку на задней части корпуса (рис. 1, в), легкие — рукоятку пистолетной формы (рис. 1, г).

Пневматические дрели. В заводских условиях находят применение пневматические сверлильные машины (пневматические дрели). Пневматические дрели по своим возможностям и по форме (эргономике) исполнения во многом совпадают с ручными электрическими машинами (рис. 1, г).

Ремонтные работы в зависимости от трудоемкости могут выполняться на сверлильных станках (в основном при изготовлении деталей при ремонте). Для этой цели используются настольно-сверлильные и одношпиндельные вертикальносверлильные станки.

1. Сверление и рассверливание

Наиболее распространенным методом получения отверстий в сплошном материале является сверление ручной дрелью или с помощью настольного сверлильного станка. Движение резания при сверлении — вращательное, движение подачи — поступательное.

Перед сверлением отверстия определяют положение его центра на заготовке. На пересечении линий, проведенных чертилкой, керном пробивают положение центра отверстия.

Для крепления сверл с цилиндрическими хвостовиками (диаметром до 16 мм) применяют сверлильные кулачковые патроны (рис. 2). Сверло закрепляется кулачками 6, которые могут сводиться и разводиться, перемещаясь в пазах корпуса 2. На концах кулачков выполнены рейки, которые находятся в зацеплении с резьбой на внутренней поверхности кольца 4. От ключа 5, через коническую передачу приводится во вращение втулка 3 с кольцом 4, по резьбе которого кулачки 6 перемещаются вверх или вниз и одновременно в радиальном направлении. Для установки патрона на конический хвостовик 1 шпинделя дрели или станка патроны снабжаются коническим отверстием.

Рис. 2. Сверлильный кулачковый патрон

2. Технология и приемы сверления

Перед началом сверления дрелью сверло приводится во вращение. Сверло плавно (без удара) подводят к закрепленной заготовке и производят совмещение сверла с накерненным центром отверстия и сверлят на небольшую глубину (надсверливают). Затем отводят инструмент, останавливают сверло и проверяют точность расположения надсверленного отверстия.

Для того, чтобы сверло не сместилось, рекомендуют произвести предварительно сверловку заготовки сверлом небольшого диаметра 2–5 мм. Благодаря этому при окончательном рассверлении отверстия поперечная кромка сверла не работает, что уменьшает смещение сверла относительно оси отверстия на заготовке при окончательном сверлении.

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. В качестве СОЖ используются раствор эмульсии (для конструкционных сталей), компаундированные масла (для легированных сталей), раствор эмульсии и керосин (для чугуна и алюминиевых сплавов). Если на станке охлаждение не предусмотрено, то в качестве СОЖ используют смесь машинного масла с керосином, в которую окунают сверло или поливают сверло из масленки.

При сверлении напроход в момент выхода сверла из заготовки необходимо резко снизить подачу во избежание поломки сверла. Для сохранности инструмента при сверлении следует работать с максимально допустимыми скоростями резания и с минимально допустимыми подачами. У правильно заточенного сверла работают обе режущие кромки и стружка сходит по двум спиральным канавкам.

Размеры отверстия при сверлении получаются больше заданных, если режущие кромки сверла имеют разную длину, хотя и заточены под одинаковыми углами; режущие кромки имеют разную длину и заточены под разными углами; режущие кромки имеют равную длину, но заточены под разными углами. При неправильно и недостаточно заточенном сверле получается косое отверстие с большой шероховатостью поверхности. Кроме того, при работе недостаточно заточенным (тупым) сверлом у выходной части отверстия образуются заусенцы. Неодинаковая длина режущих кромок и несимметричная их заточка, эксцентричное расположение перемычки и различная ширина ленточек вызывают защемление сверла в отверстии, что увеличивает силы трения (по мере углубления сверла в заготовку) и, как следствие, приводят к поломке инструмента.

Обрабатываемое отверстие называется глубоким, если его глубина в 5 раз больше его диаметра. При сверлении глубокого отверстия применяют длинное спиральное сверло с обычными геометрическими параметрами, которое периодически выводят из обрабатываемого отверстия для охлаждения и удаления накопившейся в канавках стружки. Для повышения производительности обработки применяют сверла с принудительным отводом стружки.

Установка и закрепление заготовок на столе сверлильного станка могут быть выполнены по-разному. Это зависит от размеров, конфигурации и массы заготовки, а также от диаметра обрабатываемого отверстия и др.

Мелкие детали при сверлении в них отверстий диаметром до 10 мм обычно закрепляют в ручных тисках или удерживают от проворота плоскогубцами. При обработке отверстий большего диаметра заготовка должна закрепляться более надежно, например в машинных тисках. Перед установкой машинных тисков на столе станка тщательно освобождают его от стружки, очищают поверхность стола от загрязнений, протирают и смазывают маслом опорные плоскости. После выверки тисков относительно шпинделя станка крепят их к поверхности стола станочными болтами, заведенными в Т-образные пазы стола. При сверлении отверстий малого диаметра тиски можно не крепить.

Заготовки, не помещающиеся между губками тисков, закрепляют прижимными планками к поверхности стола или приспособления.

При обработке сквозных отверстий необходимо учитывать возможность выхода режущего инструмента из отверстия без повреждения поверхности стола или приспособления, или самого инструмента.

При сверлении ось сверла должна быть перпендикулярна к поверхности, на которой сверлят отверстие. Если это не обеспечено, то ось отверстия будет расположена косо и возможна поломка сверла.

Перед началом работы стол станка и опорные поверхности приспособлений нужно очищать от стружки и других посторонних предметов.

Под деталь при сверлении сквозных отверстий (рис. 3, а) следует подкладывать деревянную подкладку, а для точных деталей — стальное кольцо или плитку с отверстием для прохода сверла.

Рис. 3. Сверление отверстий насквозь (а), на цилиндрической (б) и наклонной поверхностях (в)

При сверлении отверстий на цилиндрической или наклонной поверхности так, как это показано (рис. 3, б, в), необходимо предварительно подготовить площадку А. Эту площадку можно выполнить фрезерованием или засверловкой перпендикулярно к поверхности и лишь после этого сверлить отверстие. Различают сверление по разметке и сверление по кондуктору.

Сверление по разметке. Центр отверстия накернивают кернером с углом заострения, примерно равным углу при вершине сверла. Обрабатываемую заготовку закрепляют так, чтобы центр отверстия и вершина сверла совпадали.

Вначале при небольшой ручной подаче просверливают отверстие на глубину, равную примерно 1/4 диаметра сверла, и затем осматривают полученную окружность. Если полученная окружность не сместилась относительно центра разметки, то сверление продолжают. Если же центр сверления сместился, то слесарным канавочником с полукруглым лезвием прорубают канавку от центра сверления в сторону, куда нужно сместить центр сверла. После этого вновь накернивают в прорубленной канавке смещенный центр отверстия и начинают сверление. При сверлении глубоких отверстий спиральным сверлом следует периодически, не останавливая станка, выводить сверло из отверстия и удалять стружку из канавок.

При сверлении необходимо охлаждать стальное сверло. Для этого достаточно окунать сверло малого диаметра в охлаждающую жидкость, когда его выводят из отверстия для освобождения от стружки. При сверлении отверстий большого диаметра охлаждающую жидкость подают в зону сверления.

Точность сверления можно повысить примерно на 50%, если сначала просверлить отверстие сверлом меньшего диаметра, а затем — сверлом требуемого диаметра. При втором сверлении давление подачи уменьшается на 70–80%.

В конце сверления сквозного отверстия во избежание поломки и заедания сверла следует выключить автоматическую подачу и вручную аккуратно закончить сверление. Прежде чем остановить станок, необходимо вывести сверло из отверстия. Сверление по сопрягаемой детали или по кондуктору. По разметке сверлят отверстие только в одной детали. Затем через просверленные отверстия размечают и затем накернивают отверстия в другой сопрягаемой детали, как по шаблону, либо непосредственно просверливают отверстия в другой сопрягаемой детали.

Если необходимо просверлить в цилиндрической детали отверстие, смещенное относительно центра детали, то предварительно во втулке, которая плотно сидит на валу, сверлят смещенное на нужную величину А отверстие (рис. 4, а). Затем в нужном положении закрепляют вал со втулкой и через предварительно подготовленное отверстие во втулке, как по шаблону, производят сверление отверстия в валу.

Рис. 4. Сверление отверстий по шаблону (а) и по кондуктору (б)

В кондукторе (рис. 4, б) заранее расточены отверстия точно на таком расстоянии, на каком они должны быть расположены в детали. В эти отверстия кондуктора вставлены стальные закаленные кондукторные втулки 1 с внутренним диаметром, равным диаметру сверла.

После наложения (закрепления) кондуктора на детали сверло пропускают последовательно через каждую кондукторную втулку и сверлят отверстия.

Этот способ обеспечивает более полное совпадение осей отверстий, чем при разметке.

Зенкерованием обрабатывают отверстия, предварительно штампованные, литые или просверленные (рис. 5, а). Припуск под зенкерование (после сверления) равен 0,5–3 мм на сторону. Зенкеры выбирают в зависимости от обрабатываемого материала, вида обрабатываемого отверстия (сквозное, ступенчатое, глухое), диаметра отверстия и заданной точности. Отверстие, обработанное зенкером, получается более точным, чем обработанное сверлом. Зенкер имеет три и более режущие кромки, он прочнее сверла, поэтому сечение стружки при зенкеровании получается тоньше, а подача в 2,5– 3 раза больше, чем при сверлении. Зенкерование может быть как предварительным (перед развертыванием), так и окончательным. Зенкерование применяют также для обработки углублений и торцовых поверхностей.

Рис. 5. Элементы резания при зенкеровании (а) и развертывании (б): а и b — толщина и ширина среза, S — подача, t — глубина резания

Для уменьшения увода зенкера от оси отверстия (особенно при обработке литых или штампованных глубоких отверстий) предварительно его растачивают (резцом) до диаметра, равного диаметру зенкера на глубину, примерно равную половине длины рабочей части зенкера.

Для обработки высокопрочных материалов (σ_в>750 МПа) применяют зенкеры, оснащенные пластинками из твердого сплава. При работе твердосплавными зенкерами скорость резания в 2–3 раза больше, чем зенкерами из быстрорежущей стали. При обработке материалов высокой прочности и отливок по корке скорость резания твердосплавных зенкеров следует уменьшать на 20–30%.

Развертывание применяют в тех случаях, когда необходимо получить точность и качество поверхности выше, чем это может быть достигнуто зенкером. Развертка имеет больше режущих кромок, чем зенкер, поэтому при развертывании уменьшается сечение стружки и повышается точность отверстия. Отверстия диаметром до 10 мм развертывают после сверления, отверстия большего диаметра перед развертыванием обрабатывают, а торец подрезают. Припуск под развертывание равен 0,15–0,5мм для черновых разверток и 0,05–0,25 мм для чистовых разверток (рис. 5, б).

При работе чистовыми развертками на токарных станках применяют качающиеся оправки, которые компенсируют несовпадение оси отверстия с осью развертки. Чтобы обеспечить высокое качество oбpаботки, сверление, зенкерование (или растачивание) и развертывание отверстий производят за одну установку заготовки на станке. Подача при развертывании стальных деталей равна 0,5–2 мм/об, чугунных — 1–4 мм/об. Скорость резания при развертывании 6–16м/мин. Чем больше диаметр обрабатываемого отверстия, тем меньше должна быть скорость резания при одинаковой подаче; при увеличении подачи скорость резания снижают.

Читайте также: