Основными элементами режима резания при сверлении являются скорость резания, подача и глубина резания.
Скоростью резания называется окружная скорость наиболее удаленной от центра сверла точки режущей кромки, измеряемая в метрах в минуту (м/мин
).
Скорости резания при сверлении (работа с охлаждением) конструкционных сталей
Подача |
Диаметр сверла в мм |
||||||||||
Скорость резания в м/мин |
|||||||||||
0,05 |
46 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Скорость резания v определяется по формуле
где D
- диаметр сверла;
n
- число оборотов шпинделя в мин.;
π = 3,14 - постоянное число.
Число оборотов режущего инструмента определяется по формуле
При сверлении или развертывании отверстий важно правильно выбрать скорость резания, при которой инструмент будет работать нормально, т. е. наиболее эффективно.
Таким образом, скорость резания режущего инструмента и подача его на один оборот составляют режим резания.
Режим резания необходимо выбирать таким, чтобы сохранить инструмент от преждевременного износа с учетом максимальной производительности.
Режимы резания можно выбирать по табл. 19 и 20.
Таблица 20
Переводная таблица скоростей резания и чисел оборотов сверл в минуту
Диа- |
Скорость резания в м/мин |
||||||||||
Число оборотов в минуту |
|||||||||||
1 |
3180 |
4780 |
6370 |
7960 |
9550 |
11150 |
12730 |
14330 |
15920 |
19100 |
31840 |
Зная диаметр сверла и материал обрабатываемой детали, находим по табл. 19 и 20 скорость резания, а по скорости резания и диаметру сверла определяем по переводной таблице (или по формуле) число оборотов сверла в минуту. Найденное число оборотов и значение подачи сопоставляют с фактическим числом оборотов шпинделя станка. На каждом станке имеется таблица оборотов шпинделя и подач, которая прикреплена к станку.
При работе сверлами из углеродистой стали величины скорости резания и подачи следует уменьшать на 30 - 40%.
Для уменьшения трения и нагрева инструмента при сверлении применяют охлаждающую жидкость. При обильном применении охлаждающей жидкости при сверлении стали можно увеличить скорость резания примерно на 30 - 35%. Кроме этого, обильное охлаждение облегчает удаление стружки из отверстия. Для нормального охлаждения необходимо к месту сверления подавать не менее 10 л
охлаждающей жидкости в минуту.
При сверлении различных металлов и сплавов рекомендуется применять охлаждающие жидкости, приведенные в табл. 21.
Если во время работы режущая кромка сверла быстро затупляется, то это признак того, что скорость резания выбрана слишком большой и ее надо уменьшить.
При выкрашивании режущих кромок следует уменьшить величину подачи.
Для предупреждения затупления и поломки сверла на выходе из отверстия рекомендуется уменьшать подачу в момент выхода сверла.
Для получения отверстий высокого класса точности развертки в шпинделе станка крепят на специальных качающихся оправках, которые дают возможность развертке занимать требуемое положение в отверстии. Этим устраняется «разбивание» отверстия.
Для получения высокой чистоты обработки отверстия при работе развертку следует смазывать растительным маслом.
Скорость резания при развертывании отверстий в стали принимается равной от 5 до 10 м/мин
, подача - от 0,3 до 1,3 мм/об
.
В табл. 22 приведены величины скорости резания при развертывании отверстий в различных металлах.
Средние скорости резания развертками на сверлильных станках в м/мин
При сверлении отверстия диаметром более 25 мм
рекомендуется производить предварительное сверление сверлом диаметром 8 - 12 мм
, а затем рассверлить отверстие до требуемого диаметра.
Разделение обработки отверстия на два прохода - сверление и рассверливание способствует получению более точного по диаметру отверстия, а также уменьшает износ инструмента.
При сверлении глубокого отверстия необходимо своевременно удалять стружку из отверстия и спиральных канавок сверла. Для этого периодически выводят сверло из отверстия, чем облегчают условия сверления и улучшают чистоту обрабатываемого отверстия.
При сверлении деталей из твердых материалов применяют сверла, оснащенные пластинками из твердого сплава.
Пластинки твердого сплава закрепляют пайкой на медь к державке, изготовляемой из углеродистой или легированной стали.
Скорость резания такими сверлами достигает 50 - 70 м/мин
.
Глубина резания при сверленииt =D /2, гдеD – диаметр сверла.
Подача s . Для получения наибольшей производительности при сверлении выгодно работать с максимально возможной подачей, величина которой определяется прочностью сверла и механизмов станка (механизма подачи и механизма главного движения) и жесткостью технологической системы.
Расчет подачи с учетом прочности сверла. Наибольшая подача, допускаемая прочностью сверла, определяется следующим образом:
где K – коэффициент безопасности, учитывающий увеличение напряжений в сверле при его затуплении. На практике принимаютK = 2,5 при сверлении стали иK = 4 – при сверлении чугуна.
Обозначая
черезC
s
,
а
черезx
s
, получим окончательно:
.
(9.22)
.
(9.23)
Расчет подачи с учетом прочности механизмов сверлильного станка . Максимальная подача, допускаемая механизмом главного движения сверлильного станка, определяется из условия, что максимальный крутящий момент, допускаемый данным механизмом (приводится в паспорте станка), должен быть больше крутящего момента на сверле, т.е.
,
.
Следовательно, максимальная подача, мм/об, допускаемая механизмом главного движения,
.
(9.24)
Точно таким же образом можно определить наибольшую подачу, допускаемую прочностью реечного колеса механизма подачи. Если обозначим наибольшую силу, допускаемую прочностью механизма подачи Р рейки (приводится в паспорте станка), то наибольшую подачу, допускаемую прочностью рейки, можно определить исходя из следующего условия:
,
где
– осевая сила,
,
(9.25)
откуда наибольшая подача, мм/об, допускаемая прочностью реечного колеса,
.
Следовательно, подачу при сверлении необходимо подсчитывать исходя из прочности сверла, а также из значений s 1 иs 2 , допускаемых прочностью механизмов станка.
Выбор элементов режима резания при сверлении следует производить в следующей последовательности:
1) определить максимальную допустимую подачу;
4) проверить
соответствие полезной мощности станка
и мощности, потребной на сверление (
);
Стойкость сверла обычно принимается равной диаметру сверлаТ = D или по справочным данным.
Скорость резания подсчитывается по формуле
,
откуда расчетное число оборотов шпинделя станка, мин –1 ,
.
Частота вращения корректируется по паспорту станка; обычно принимается ближайшее меньшее значение n д.
При этом действительная скорость резания, м/ мин:
.
Крутящий момент при сверлении определяется как:
.
Подсчитанный М кр сравнивают с крутящим моментом станкаМ ст на данной ступени чисел оборотов (n ст). Должно быть
.
Мощность , кВт, необходимая на резание:
.
Потребная мощность главного электродвигателя станка должна быть
.
Должно соблюдаться условие
где N э – эффективная мощность резания.
Основное (машинное) технологическое время, мин, определяется по формуле
,
где l
– глубина сверления, мм;y
– величина врезания,
,
мм; ∆ – величина перебега, ∆ = (1…2) мм и
половине угла при вершине сверла,L
– расчетная длина резания.
Пример расчета
На вертикально-сверлильном станке модели 2Н135 сверлят сквозное отверстие диаметром D =28 H 12(+0,21) мм на глубинуl= 120мм. Материал заготовки сталь 45 с временным сопротивлением при растяжении σ в =700МПа (70 кгс/мм 2), заготовка – горячекатаный прокат нормальной точности. СОТС- Укринол-1М (3%). Сверло с двойной заточкой с подточкой поперечной кромки и ленточки. Материал рабочей части спирального сверла-сталь Р6М5 с σ в =850МПа. Углы сверла: 2φ=118 0 ,ψ=55 0 ,α=11 0 ,ω=30 0 .
Назначаем режим резания:
1) t =D / 2= 14 мм
2) для сверления стали с σ в ≤ 80 кгс/мм 2 и диаметре сверла 25…30 мм по таблицам справочника технолога-машиностроителя подача s находится в диапазоне 0,45…0,55 мм/об. Приведенные поправочные коэффициенты на подачу при заданных условиях резания равны единице. Принимаем среднее значение диапазона s=0,5 мм/об. Корректируем подачу по паспортным данным станка в сторону уменьшения: s=0,4 мм/об. Проверяем принятую подачу по осевой составляющей силы резания, допускаемой прочностью механизма подачи станка. Для этого определяем осевую составляющую силы резания
Для сверления конструкционной стали с σ в =700МПа инструментом из быстрорежущей стали с учетом условий его заточки справочные данные:Ср =68,Х р =1,Ур =0,7.
Поправочный коэффициент на осевую составляющую силы резания Кр = Км р .
Км
р
=
;n
p
=0,75;Км
р
=
=
0,93 0,75 =0,95.
В единицах системы СИ Р 0 =9,81·68·28·4 0,7 0,95 =9404 Н (958,7 кгс).
Для исключения перегрузки механизма подачи станка, необходимо выполнить условие:
Р 0 ≤ Р max ,
где Р max (Р рейки) – максимальное значение осевой составляющей силы резания, допускаемой механизмом подачи станка. По паспортным данным станка 2Н135 Р max =15000 Н. Так как 9404<15000, то назначение подачиs =0,4 мм/об вполне допустимо.
3) назначаем период стойкости сверла по таблицам справочников. Для сверла диаметром 28 мм при сверлении конструкционной стали инструментом из быстрорежущей стали рекомендуемый Т =50 мин. Допустимый износ сверлаh з =0,8…1,0 мм для резания стали сверлами из быстрорежущей стали приD > 20 мм.
4) Скорость главного движения резания, допускаемая режущими свойствами сверла
.
Коэффициенты и показатели степеней для формулы скорости резания выбираем из справочных таблиц для обработки сквозного отверстия детали из конструкционной углеродистой стали с σв =75 кгс/ мм2 при s> 0,2 мм/об: CV =9,8, xv =0, yv = 0,5, qv =0,4, m=0,2.
Учитывая поправочные коэффициенты на скорость главного движения резания, определяем K М V .
K
М
V
= C
м
;
C
м
=1,n
v
=0,9,K
М
V
=1
·
=1,07 0,9 =1,065,K
nV
=1. Поправочный коэффициент, учитывающий
глубину сверления
K
lV
принимается в зависимости от отношенияl/D
. Так какl/D
= 120/
28 =4,28, то
K
lV
=0,85.
Общий поправочный коэффициент на скорость резания K V представляет собой произведение отдельных коэффициентов:
K V = K М V · K nV · K lV ; K V =1,065·1,0·0,85 =0,905.
4) частота вращения шпинделя, соответствующая найденной скорости главного движения резания:
Корректируем частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка и устанавливаем действительную частоту вращения:n ст =250 мин -1 .
5) действительная скорость главного движения резания
.
6) Крутящий момент от сил сопротивления резанию при сверлении
.
По таблицам справочника : C м =0,0345,q м =2,Ум =0,8.
Учитывая поправочный коэффициент Кр , определяемКр = Кмр =0,95.
В единицах СИ крутящий момент принимает следующее значение .
7) мощность, затрачиваемая на резание
8) Проверяем,
достаточна ли мощность станка. Обработка
возможна, если
4,5·0,8 = 3,6, 3,6 >3,16.
9) основное время
При двойной заточке сверла длина врезания (мм) у=0,4 D ; у=0,4·28=11 мм. Перебег сверла Δ =2 мм. Тогда расчетная длина резанияL =120+11+2=133мм.
Обработка отверстий производится различными режущими инструментами в зависимости от вида заготовки, требуемой точности и нужной чистоты поверхности.
Различают заготовки с отверстиями, подготовленными при отливке, ковке или штамповке, и заготовки без предварительно подготовленных отверстий.
Обработку отверстий в заготовках, не имеющих предварительно подготовленных отверстий, всегда начинают со сверления.
Сверление неглубоких отверстий производят перовыми и спиральными сверлами.
Перовое сверло . Перовое сверло показано на рис. 159. Режущая часть сверла представляет плоскую лопатку 3, переходящую в стержень 4. Две режущие кромки 1 и 2 сверла наклонены друг к другу обычно под углом 116-118°, но этот угол может быть равным от 90 до 140°, в зависимости от твердости обрабатываемого материала: чем материал тверже, тем больше угол.
Перовые сверла малопроизводительны, кроме того, при сверлении их уводит в сторону от оси отверстия. Несмотря на это, их иногда применяют для неответственных работ, что объясняется простотой конструкции таких сверл и их невысокой стоимостью.
Спиральные сверла . В настоящее время сверление производят главным образом спиральными сверлами. На рис. 160 показано такое сверло. Оно состоит из рабочей части и хвостовика (конического по рис. 160, а или цилиндрического по рис. 160, б) для крепления сверла либо в коническом отверстии пиноли задней бабки, либо в патроне.
Конический хвостовик имеет лапку , которая служит упором при выбивании сверла (рис. 160, а).
Рабочая часть спирального сверла представляет собой цилиндр с двумя спиральными (вернее - винтовыми) канавками, служащими для образования режущих кромок сверла и вывода стружки наружу. Передняя часть сверла (рис. 160, в) заточена по двум коническим поверхностям и имеет переднюю поверхность, заднюю поверхность, две режущие кромки , соединенные перемычкой (поперечной кромкой). Две узкие ленточки (фаски), идущие вдоль винтовых канавок сверла, служат для правильного направления и центрировакия сверла.
Угол при вершине сверла 2φ обычно равен 116 - 118°. Для сверления твердых материалов этот угол увеличивают до 140°, а для сверления мягких материалов его уменьшают до 90°.
Сверла изготовляют из легированной стали 9ХС, быстрорежущей стали Р9 и Р18, а также из легированной стали с припаянными пластинками твердого сплава.
Сверла, оснащенные пластинками твердого сплава, показаны на рис. 161. Сверла с прямыми канавками (рис. 161, а) проще в изготовлении, но выход стружки из отверстия у них затруднен; их обычно применяют при сверлении чугуна и других хрупких металлов, когда глубина отверстия не превышает двух-трех диаметров. Сверла с винтовыми канавками (рис. 161, б) легче выводят стружку из отверстия, поэтому их рекомендуется применять при сверлении вязких материалов.
Затачивание спиральных сверл производят на специальных заточных станках. Однако токарю иногда приходится затачивать сверла вручную на обычном точиле.
При затачивании сверл нужно соблюдать следующие условия:
1. Режущие кромки сверла должны быть симметричны
, т. е. расположены под определенными и равными углами к оси сверла и иметь одинаковую длину.
2. Поперечная кромка (перемычка) должна быть расположена под углом 55° к режущим кромкам (рис. 160, в.).
Заточенное таким образом сверло будет работать хорошо.
На рис. 162 показаны отверстия, получаемые при сверлении правильно и неправильно заточенными сверлами. При одинаковой длине режущих кромок (рис. 162, а) диаметр просверленного отверстия равен диаметру сверла. Если же одна кромка длиннее другой (рис. 162, б), то диаметр отверстия получается больше диаметра сверла. Это может привести к браку и быстро вывести сверло из строя ввиду неравномерной нагрузки режущих кромок.
Правильность затачивания сверла проверяется специальным комбинированным шаблоном с тремя вырезами (рис. 163, а); одним из вырезов проверяют угол при вершине сверла и длину режущих кромок (рис. 163, б), вторым вырезом - угол заострения режущей кромки на наружном диаметре сверла (рис. 163, в), третьим - угол между перемычкой и режущей кромкой (рис. 163, г).
Способ закрепления сверла зависит от формы его хвостовика. Сверла с цилиндрическим хвостовиком закрепляют в пиноли задней бабки посредством специальных патронов (рис. 164); сверла с коническим хвостовиком закрепляют непосредственно в коническом отверстии пиноли задней бабки (рис. 165). Конические хвостовики у инструментов, а также конические отверстия в шпинделях и пинолях токарных станков изготовляются по системе Морзе. Конусы Морзе имеют номера 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6; каждому номеру соответствует определенный размер. Если конус сверла меньше конического отверстия пиноли задней бабки, то на хвостовик 1 сверла надевают переходную втулку 2 (рис. 166) и затем втулку вместе со сверлом вставляют в отверстие пиноли задней бабки станка.
Перед тем как вставить сверло в пиноль задней бабки, необходимо тщательно очистить от грязи хвостовик сверла, а также отверстие пиноли.
Чтобы удалить сверло из пиноли задней бабки, следует поворачивать маховичок до тех пор, пока пиноль не будет затянута в корпус задней бабки до крайнего положения. В этом положении винт упрется в торец хвостовика и вытолкнет его.
Подготовка к сверлению . При сверлении отверстия длиной больше двух диаметров сверла рекомендуется сначала отверстие жестко закрепленным в пиноли коротким Тогда последующее сверло будет лучше направляться и его меньше будет уводить в сторону.
Подача сверла . Подачу сверла производят вращением маховичка задней бабки (рис. 165).
При сверлении глубокого отверстия спиральным сверлом нужно время от времени выводить сверло из отверстия на ходу станка И удалять из стружку; этим предотвращается поломка сверла. Необходимо также следить за тем, чтобы при сверлении нормальными сверлами глубина отверстия не была больше длины спиральной канавки сверла, так как иначе стружка не сможет выходить из канавок и сверло сломается.
Сверление глухих отверстий . Для сверления отверстий заданной длины удобно пользоваться рисками с на пиноли задней бабки (см. рис. 165). Вращением ма-выдвигают сверло, пока оно не углубится в материал де-всей заборной частью, и замечают при этом соответствующую риску на пиноли. Затем, вращая маховичок задней бабки, перемещают пиноль до тех пор, пока она не выйдет из корпуса на нужное число делений.
Когда на пиноли нет делений, можно применить следующий способ. Отмечают на сверле мелом требуемую длину отверстия и перемещают пиноль, пока сверло не углубится в метки.
Иногда при сверлении слышится характерный металлический визг. Это является признаком перекоса отверстия или затупления сверла. В подобных случаях надо немедленно прекратить подачу, остановить станок, выяснить и устранить причину визга.
Прежде чем остановить станок во время сверления, нужно вывести сверло из отверстия. Останавливать станок в то время, когда сверло находится в отверстии, нельзя, это может привести к заеданию сверла и его поломке.
Скорость резания при сверлении углеродистой стали средней твердости, серого чугуна и бронзы сверлами из быстрорежущей стали можно принимать равной 20-40 м/мин.
Подача сверла на токарном станке производится обычно вручную, медленным перемещением пиноли задней бабки, как показано на рис. 165. Слишком большая и неравномерная подача может привести к поломке сверла, особенно при использовании сверл малых диаметров.
Иногда при сверлении применяется и механическая подача (см. рис. 167). В этом случае сверло укрепляется с помощью специальных прокладок или втулки в резцедержателе. При сверлении с механической подачей величину подачи принимают равной: при сверлах диаметром от 6 до 30 мм для углеродистой стали средней твердости - от 0,1 до 0,35 мм1об; для чугуна - от 0,15 до 0,40 мм/об.
При рассверливании поперечная кромка сверла не принимает участия в работе. Благодаря этому значительно уменьшается усилие подачи, уменьшается и увод сверла; это позволяет увеличивать величину подачи примерно в 1½ раза по сравнению с подачей сверла того же диаметра при сверлении в сплошном материале.
Скорость резания при рассверливании можно брать такую же, как и при сверлении.
Сверление и рассверливание стали и алюминия рекомендуется вести с охлаждением эмульсией в количестве не менее 6 л/мин; чугун, латунь и бронзу сверлят и рассверливают без охлаждения. Необходимо, однако, отметить, что ввиду горизонтального расположения обрабатываемых отверстий охладающая жидкость с трудом подается к месту образования стружки. Поэтому для глубокого сверления в трудно обрабатываемых материалах применяют сверла с внутренними каналами, по которым подают охлаждающую жидкость под большим давлением к режущим кромкам.
Замена ручной подачи механической . Новаторы производства в целях механизации подачи сверла применяют простые и дешевые приспособления, облегчающие труд и сберегающие время. Одно из таких приспособлений показано на рис. 167.
Приспособление представляет собой стальную державку 2 с плиткой 1, закрепляемой при помощи болтов 3 в резцедержателе. В державке имеется коническое отверстие для закрепления хвостовика сверла и отверстие для выбивания сверла. Нижняя плоскость плитки 1 прострогана или профрезерована так, что при закреплении ее в резцедержателе сверло точно (без прокладок) устанавливается на высоте центров. Чтобы установить сверло по оси отверстия в горизонтальной плоскости, на нижних салазках суппорта отмечается риска. Такое приспособление очень эффективно при изготовлении большого числа деталей с отверстиями, так как в этом случае сверление производится с механической подачей сверла от суппорта; использование его уменьшает время обработки и облегчает Труд токаря.
Для механизации подачи сверла при сверлении отверстий большого диаметра в условиях мелкосерийного и единичного производства токарем-новатором т. Бучневым изготовлено устройство (рис. 168, а), дающее возможность передвигать заднюю бабку с затратой небольшого усилия. Это устройство заключается в следующем. К плите задней бабки крепят болтами угловой кронштейн 5, в котором помещаются валики 1 и 2. На валике 1 сидит ведущее зубчатое колесо 7 и рукоятка 6. На валике 2 находится зубчатое колесо 3 и колесо 4, сцепляющееся с рейкой станины. Вращение рукоятки 6 через колеса 7 и 3 передается колесу 4, которое катится по рейке станка и передвигает заднюю бабку по станине.
На токарно-винторезном станке 1К62 завода «Красный пролетарий» предусмотрена замена ручной подачи сверла (зенкера, развертки) механической. Для этого в суппорте имеется специальный замок (рис. 168, б), входящий в прилив задней бабки. При помощи такого несложного устройства можно соединить каретку суппорта с плитой задней бабки и, освободив плиту задней бабки от станины, включить наиболее выгодную механическую подачу суппорта.
Производительность труда при этом значительно повышается. Кроме указанного преимущества, такой способ подачи позволяет производить сверление (зенкерование, развертывание) отверстий на необходимую глубину, ведя отсчет по лимбу продольной подачи или пользуясь продольным упором (длиноограничителем).
Использование сверл особой заточки . Для повышения производительности труда новаторы производства применяют подточку перемычки, используют двойную заточку сверл и бесперемычные сверла.
Сверло с двойной заточкой показано на рис. 169, а. Заборная часть его имеет ломаные режущие кромки: вначале короткие под углом 70-75°, а к вершине удлиненные - под углом 116-118°. Такие сверла изнашиваются меньше нормальных и отличаются повышенной стойкостью - в 2 - 3 раза большей при сверлении стали и в 3 - 5 раз большей при сверлении чугуна.
Для уменьшения усилия подачи при сверлении полезной оказывается подточка перемычки на участке ВС (рис. 169, б). При такой подточке не только уменьшается поперечная кромка, но и увеличивается передний угол, что облегчает условия резания.
На рис. 170 показано высокопроизводительное сверло из быстрорежущей стали скоростника - сверловщика Средневолжского станкостроительного завода В. Жирова. Сверло предназначено для сверления чугуна.
Сверло Жирова в отличие от сверла, показанного на рис. 169, а, изготовляется с тройным конусом у вершины, с подточенной передней поверхностью и прорезанной перемычкой. Наличие выемки вместо перемычки значительно облегчает врезание сверла в обрабатываемый металл, благодаря чему в 3-4 раза снижается осевое усилие при сверлении чугуна. Это позволяет увеличить подачу сверла и сократить машинное время, по крайней мере, вдвое.
Для повышения стойкости заборная часть сверла Жирова имеет три ломаные режущие кромки, вначале короткие, образующие угол 55°, затем более длинные - с углом 70° и, наконец, самые длинные - с углом у вершины 118°.
Наличие коротких режущих кромок с углом 55° способствует значительному повышению стойкости сверла (при работе с повышенными подачами) по сравнению с сверлами обычной конструкции.
Основной вид брака при сверлении - увод сверла от требуемого направления, чаще всего наблюдаемый при сверлении длинных отверстий.
Увод сверла происходит: при сверлении заготовок, у которых торцовые поверхности не перпендикулярны к оси; при работе длинными сверлами; при работе неправильно заточенными сверлами, у которых одна режущая кромка длиннее другой; при сверлении металла, который имеет раковины или содержит твердые включения.
Увод сверла при работе длинными сверлами можно уменьшить предварительным надсверливанием отверстия коротким сверлом того же диаметра.
Если на пути сверла в материале детали встречаются раковины или твердые включения, то в этом случае предотвратить увод сверла почти невозможно. Его можно только уменьшить путем уменьшения подачи, что в то же время явится средством предупреждения возможной поломки сверла.
Контрольные вопросы
1. Какие типы сверл применяются при сверлении на токарных станках?
2. Назовите элементы спирального сверла.
3. Расскажите о правилах затачивания сверл.
4. Как отразится на размерах отверстия неправильная заточка сверла?
5. Какими способами закрепляются сверла в станок?
6. Расскажите о приемах сверления сквозных отверстий, глухих отверстий:
7. Какое охлаждение применяют при сверлении?
8. Расскажите о передовых способах сверления.
9. Как предупредить увод сверла?
Выбор рационального режима резания сводится к подбору наиболее выгодного сочетания подачи и скорости при заданных условиях обработки отверстия, при котором процесс сверления будет наиболее производительным и экономичным, режущие способности инструмента, кинематические возможности и мощность станка будут использованы рационально, технологические требования выполнены. Режим резания назначается в следующей последовательности:
1. Выбирается сверло (тип, материал) и рациональная геометрия его режущей части: форма заточки, величина режущих элементов, углы исходя из условий сверления (обрабатываемого материала, глубины и диаметра сверления и др.)
2. Определяется (по нормативам или расчетным путем) максимально допустимая подача исходя из свойств обрабатываемого материала, прочности сверла, требуемой точности, шероховатости и дальнейшей обработки отверстия. Выбранная подача сверяется с паспортом станка и принимается ближайшая меньшая. Проверяется, допускает ли механизм подачи станка указанную подачу, для чего подсчитывается осевая сила Р 0 , и сравнивается с силой [Р 0 ], допускаемой механизмом подачи станка (по паспорту). Если Р 0 > [Р 0 ], то соответственно уменьшают подачу.
3. Назначается период стойкости сверла Т по нормативам.
4. По выбранным подаче и стойкости определяется скорость (по нормативам или расчетным путем), допускаемая сверлом, и подсчитывается ,об/мин. Расчетная частота вращения сверяется с паспортом станка и принимается ближайшее меньшее. Допускается и ближайшее большее, если оно превышает расчетное не более чем на 5%. Назначив частоту вращения, определяют фактическую скорость резания: м/мин.
5. Определяется мощность резания N е и сопоставляется с мощностью привода на шпинделе станка N шп (N шп = N дв η ). Если N е >N шп , то уменьшают частоту вращения n соответственно отношению и вновь производят корректировку n по паспорту и подсчитывают скорость резания V .
6. По выбранным частоте вращения n и подаче s подсчитывается основное (машинное) время.
В качестве примера приводятся формулы подсчета скорости при обработке стали средней твердости (σ в = 750 МПа) быстрорежущими сверлами с охлаждением при глубине сверления l = 3∙ D и подаче s > 0,2 мм/об (форма заточки сверла ДП):
V = - для сверления;
V
= 
- для рассверливания.
Из анализа приведенных формул следует, что при заданном D целесообразно работать с возможно большей s , так как при ее увеличении V уменьшается не пропорционально s , а в меньшей степени (0,5). Например, при увеличении подачи s в 2 раза скорость резания V уменьшится в 2 0,5 раз, т.е. в 1,4 раза.
Из приведенной ранее зависимости h 3 следует также, что с увеличением подачи износ будет протекать медленнее, чем при увеличении скорости. Поэтому для повышения производительности процесса сверления следует работать с максимальной подачей, допускаемой прочностью сверла и механизмом подачи станка, и технологическими условиями обработки (точностью, шероховатостью). Скорость резания должна соответствовать выбранной подаче.
Подача, допускаемая прочностью сверла, определяется
Работа по сверлению отверстий в металле, в зависимости от вида отверстий и свойств металла, может выполняться разным инструментом и с использованием различных приёмов. О способах сверления, инструментарии, а также о технике безопасности при выполнении этих работ мы хотим вам рассказать.
Сверление отверстий в металле может понадобиться при ремонте инженерных систем, бытовой техники, автомобиля, создании конструкций из листовой и профильной стали, конструировании поделок из алюминия и меди, при изготовлении плат для радиоаппаратуры и во многих других случаях. Важно понимать, какой инструмент нужен для каждого вида работ, чтобы отверстия получились нужного диаметра и в строго намеченном месте, и какие меры безопасности помогут избежать травм.
Основными инструментами для сверления являются ручные и электрические дрели, а также, при возможности, сверлильные станки. Рабочий орган этих механизмов — сверло — может иметь различную форму.
Различают сверла:
Производство свёрл различной конструкции нормируется многочисленными ГОСТами. Свёрла до Ø 2 мм не имеют маркировку, до Ø 3 мм — на хвостовике указано сечение и марка стали, большие диаметры могут содержать дополнительную информацию. Для получения отверстия определённого диаметра нужно взять сверло на несколько десятых миллиметра меньше. Чем лучше заточено сверло, тем меньше разница между этими диаметрами.
Свёрла отличаются не только диаметром, но и длиной — производятся короткие, удлинённые и длинные. Важной информацией является и предельная твёрдость обрабатываемого металла. Хвостовик свёрл может быть цилиндрическим и коническим, что следует иметь в виду при подборе сверлильного патрона или переходной втулки.
1. Сверло с цилиндрическим хвостовиком. 2. Сверло с коническим хвостовиком. 3. Сверло с мечиком для резьбы. 4. Центровое сверло. 5. Сверло с двумя диаметрами. 6. Центровочное сверло. 7. Коническое сверло. 8. Коническое многоступенчатое сверло
Для некоторых работ и материалов требуется выполнение специальной заточки. Чем твёрже обрабатываемый металл, тем острее должна быть заточена кромка. Для тонколистового металла обычное спиральное сверло может не подойти, понадобится инструмент со специальной заточкой. Подробные рекомендации для различного типа свёрл и обрабатываемых металлов (толщина, твёрдость, тип отверстия) достаточно обширны, и в этой статье мы их рассматривать не будем.
Различные типы заточки сверла. 1. Для жёсткой стали. 2. Для нержавеющей стали. 3. Для меди и медных сплавов. 4. Для алюминия и алюминиевых сплавов. 5. Для чугуна. 6. Бакелит
1. Стандартная заточка. 2. Свободная заточка. 3. Разбавленная заточка. 4. Тяжёлая заточка. 5. Раздельная заточка
Для закрепления деталей перед сверлением используют тиски, упоры, кондукторы, уголки, прихваты с болтами и другие приспособления. Это не только требование безопасности, так на самом деле удобнее, и отверстия получаются более качественные.
Для снятия фасок и обработки поверхности канала пользуются зенковкой цилиндрической или конической формы, а для наметки точки под сверление и чтобы сверло «не соскочило» — молоток и кернер.
Совет! Лучшими свёрлами до сих пор считаются выпущенные в СССР — точное следование ГОСТ по геометрии и составу металла. Хороши и немецкие Ruko с титановым напылением, а также свёрла от Bosch — проверенное качество. Хорошие отзывы о продукции Haisser — мощные, как правило, большого диаметра. Достойно показали себя свёрла «Зубр», особенно серии «Кобальт».
Очень важно правильно закрепить и направить сверло, а также выбрать режим резания.
При выполнении отверстий в металле сверлением важными факторами являются количество оборотов сверла и усилие на подачу, прилагаемое к сверлу, направленное по его оси, обеспечивающее заглубление сверла при одном обороте (мм/об). При работе с различными металлами и свёрлами рекомендуются различные режимы резания, причём чем твёрже обрабатываемый металл и чем больше диаметр сверла, тем меньше рекомендуемая скорость резания. Показатель правильного режима — красивая, длинная стружка.
Воспользуйтесь таблицами, чтобы правильно выбрать режим и не затупить сверло преждевременно.
| Подача S 0 , мм/об | Диаметр сверла D, мм | |||||||||
| 2,5 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 146 | 20 | 25 | 32 | |
| Скорость резания v, м/мин | ||||||||||
| При сверлении стали | ||||||||||
| 0,06 | 17 | 22 | 26 | 30 | 33 | 42 | — | — | — | — |
| 0,10 | — | 17 | 20 | 23 | 26 | 28 | 32 | 38 | 40 | 44 |
| 0,15 | — | — | 18 | 20 | 22 | 24 | 27 | 30 | 33 | 35 |
| 0,20 | — | — | 15 | 17 | 18 | 20 | 23 | 25 | 27 | 30 |
| 0,30 | — | — | — | 14 | 16 | 17 | 19 | 21 | 23 | 25 |
| 0,40 | — | — | — | — | — | 14 | 16 | 18 | 19 | 21 |
| 0,60 | — | — | — | — | — | — | — | 14 | 15 | 11 |
| При сверлении чугуна | ||||||||||
| 0,06 | 18 | 22 | 25 | 27 | 29 | 30 | 32 | 33 | 34 | 35 |
| 0,10 | — | 18 | 20 | 22 | 23 | 24 | 26 | 27 | 28 | 30 |
| 0,15 | — | 15 | 17 | 18 | 19 | 20 | 22 | 23 | 25 | 26 |
| 0,20 | — | — | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 |
| 0,30 | — | — | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 19 |
| 0,40 | — | — | — | — | 14 | 14 | 15 | 16 | 16 | 17 |
| 0,60 | — | — | — | — | — | — | 13 | 14 | 15 | 15 |
| 0,80 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | 13 |
| При сверлении алюминиевых сплавов | ||||||||||
| 0,06 | 75 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 0,10 | 53 | 70 | 81 | 92 | 100 | — | — | — | — | — |
| 0,15 | 39 | 53 | 62 | 69 | 75 | 81 | 90 | — | — | — |
| 0,20 | — | 43 | 50 | 56 | 62 | 67 | 74 | 82 | - | - |
| 0,30 | — | — | 42 | 48 | 52 | 56 | 62 | 68 | 75 | — |
| 0,40 | — | — | — | 40 | 45 | 48 | 53 | 59 | 64 | 69 |
| 0,60 | — | — | — | — | 37 | 39 | 44 | 48 | 52 | 56 |
| 0,80 | — | — | — | — | — | — | 38 | 42 | 46 | 54 |
| 1,00 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | 42 |
Таблица 2. Поправочные коэффициенты
Таблица 3. Обороты и подача при различном диаметре сверла и сверлении углеродистой стали
Виды отверстий:
Отверстия под резьбу требуют определения диаметров с допусками, установленными в ГОСТ 16093-2004. Для распространённых метизов расчёт приведен в таблице 5.
Таблица 5. Соотношение метрической и дюймовой резьбы, а также подбор размера отверстия для засверливания
| Метрическая резьба | Дюймовая резьба | Трубная резьба | |||||||
| Диаметр резьбы | Шаг резьбы, мм | Диаметр отверстия под резьбу | Диаметр резьбы | Шаг резьбы, мм | Диаметр отверстия под резьбу | Диаметр резьбы | Диаметр отверстия под резьбу | ||
| мин. | макс. | мин. | макс. | ||||||
| М1 | 0,25 | 0,75 | 0,8 | 3/16 | 1,058 | 3,6 | 3,7 | 1/8 | 8,8 |
| М1,4 | 0,3 | 1,1 | 1,15 | 1/4 | 1,270 | 5,0 | 5,1 | 1/4 | 11,7 |
| М1,7 | 0,35 | 1,3 | 1,4 | 5/16 | 1,411 | 6,4 | 6,5 | 3/8 | 15,2 |
| М2 | 0,4 | 1,5 | 1,6 | 3/8 | 1,588 | 7,7 | 7,9 | 1/2 | 18,6 |
| М2,6 | 0,4 | 2,1 | 2,2 | 7/16 | 1,814 | 9,1 | 9,25 | 3/4 | 24,3 |
| М3 | 0,5 | 2,4 | 2,5 | 1/2 | 2,117 | 10,25 | 10,5 | 1 | 30,5 |
| М3,5 | 0,6 | 2,8 | 2,9 | 9/16 | 2,117 | 11,75 | 12,0 | — | — |
| М4 | 0,7 | 3,2 | 3,4 | 5/8 | 2,309 | 13,25 | 13,5 | 11/4 | 39,2 |
| М5 | 0,8 | 4,1 | 4,2 | 3/4 | 2,540 | 16,25 | 16,5 | 13/8 | 41,6 |
| М6 | 1,0 | 4,8 | 5,0 | 7/8 | 2,822 | 19,00 | 19,25 | 11/2 | 45,1 |
| М8 | 1,25 | 6,5 | 6,7 | 1 | 3,175 | 21,75 | 22,0 | — | — |
| М10 | 1,5 | 8,2 | 8,4 | 11/8 | 3,629 | 24,5 | 24,75 | — | — |
| М12 | 1,75 | 9,9 | 10,0 | 11/4 | 3,629 | 27,5 | 27,75 | — | — |
| М14 | 2,0 | 11,5 | 11,75 | 13/8 | 4,233 | 30,5 | 30,5 | — | — |
| М16 | 2,0 | 13,5 | 13,75 | — | — | — | — | — | — |
| М18 | 2,5 | 15,0 | 15,25 | 11/2 | 4,333 | 33,0 | 33,5 | — | — |
| М20 | 2,5 | 17,0 | 17,25 | 15/8 | 6,080 | 35,0 | 35,5 | — | — |
| М22 | 2,6 | 19,0 | 19,25 | 13/4 | 5,080 | 33,5 | 39,0 | — | — |
| М24 | 3,0 | 20,5 | 20,75 | 17/8 | 5,644 | 41,0 | 41,5 | — | — |
Сквозные отверстия пронизывают заготовку полностью, образуя в ней проход. Особенностью процесса является защита поверхности верстака или столешницы от выхода сверла за пределы заготовки, что может повредить и само сверло, а также снабдить заготовку «заусенцем» — гартом. Чтобы этого избежать, применяют следующие способы:
Последний способ обязателен при высверливании отверстий «по месту», чтобы не повредить близко расположенные поверхности или детали.
Отверстия в тонколистовом металле вырезаются перовыми свёрлами, потому как спиральное сверло повредит края заготовки.
Такие отверстия выполняются на определённую глубину и не пронизывают заготовку насквозь. Отмерить глубину можно двумя способами:
Некоторые станки снабжены системой автоматической подачи на заданную глубину, после чего механизм останавливается. В процессе сверления может потребоваться несколько раз остановить работу, чтобы удалить стружку.
Отверстия, расположенные на краю заготовки (половинчатые) можно выполнять, соединив гранями и зажав тисками две заготовки или заготовку и прокладку и высверлив полное отверстие. Прокладка должна быть выполнена из такого же материала, что и обрабатываемая заготовка, иначе сверло будет «уходить» в сторону наименьшего сопротивления.
Сквозное отверстие в уголке (профильный металлопрокат) выполняют, зафиксировав заготовку в тисках и используя деревянную прокладку.
Сложнее выполнить сверление цилиндрической заготовки по касательной. Процесс разделяется на две операции: подготовка перпендикулярной отверстию площадки (фрезеровка, зенковка) и собственно сверление. Высверливание отверстий в поверхностях, расположенных под углом, также начинают с подготовки площадки, после чего вставляют деревянную прокладку между плоскостями, образуя треугольник, и сверлят отверстие сквозь угол.
Полые детали просверливают, заполнив полость пробкой из древесины.
Отверстия с уступами получают с использованием двух техник:
1. Рассверливание отверстия. 2. Уменьшение диаметра
Получение отверстий большого диаметра в массивных заготовках, толщиной до 5-6 мм, дело трудоёмкое и затратное. Относительно небольшие диаметры — до 30 мм (максимум 40 мм) можно получить, используя конусные, а лучше ступенчато-конусные свёрла. Для отверстий большего диаметра (до 100 мм) понадобятся полые биметаллические коронки или коронки с твердосплавными зубьями с центровочным сверлом. Причём мастера традиционно в этом случае рекомендуют Bosch, в особенности на твёрдом металле, например, стали.
Такое кольцевое высверливание менее энергозатратное, но может быть более затратным финансово. Помимо свёрл важна мощность дрели и возможность работы на самых низких оборотах. Причём чем толще металл, тем сильнее захочется выполнить отверстие на станке, а при большом количестве отверстий в листе толщиной более 12 мм лучше сразу искать такую возможность.
В тонколистовой заготовке отверстие большого диаметра получают с помощью узкозубых коронок или фрезой, закреплённой на «болгарке», но края в последнем случае оставляют желать лучшего.
Иногда требуется выполнить глубокое отверстие. В теории, это такое отверстие, длина которого в пять раз больше диаметра. На практике, глубоким называют сверление, требующее принудительного периодического удаления стружки и применения СОЖ (смазочно-охлаждающих жидкостей).
В сверлении СОЖ нужны в первую очередь для снижения температуры сверла и заготовки, которые нагреваются от трения. Поэтому при получении отверстий в меди, которая обладает высокой теплопроводностью и сама способна отводить тепло, СОЖ можно не применять. Относительно легко и без смазки сверлится чугун (кроме высокопрочных).
На производстве в качестве СОЖ применяют индустриальные масла, синтетические эмульсии, эмульсолы и некоторые углеводороды. В домашних мастерских можно использовать:
Универсальная охлаждаемая жидкость может быть приготовлена самостоятельно. Для этого нужно растворить 200 г мыла в ведре воды, добавить 5 ложек машинного масла, можно отработанного, и прокипятить раствор до получения мыльной однородной эмульсии. Некоторые мастера для снижения трения используют свиное сало.
| Обрабатываемый материал | Смазочно-охлаждающая жидкость |
| Сталь: | |
| углеродистая | Эмульсия. Осернённое масло |
| конструкционная | Осернённое масло с керосином |
| инструментальная | Смешанные масла |
| легированная | Смешанные масла |
| Чугун ковкий | 3-5%-ная эмульсия |
| Чугунное литье | Без охлаждения. 3-5%-ная эмульсия. Керосин |
| Бронза | Без охлаждения. Смешанные масла |
| Цинк | Эмульсия |
| Латунь | Без охлаждения. 3-5%-ная эмульсия |
| Медь | Эмульсия. Смешанные масла |
| Никель | Эмульсия |
| Алюминий и его сплавы | Без охлаждения. Эмульсия. Смешанные масла. Керосин |
| Нержавеющие, жаропрочные сплавы | Смесь из 50% осернённого масла, 30% керосина, 20% олеиновой кислоты (или 80% сульфофрезола и 20% олеиновой кислоты) |
| Волокнит, винипласт, оргстекло и так далее | 3-5%-ная эмульсия |
| Текстолит, гетинакс | Обдувка сжатым воздухом |
Глубокие отверстия могут быть выполнены сплошным и кольцевым сверлением, причём в последнем случае центральный стержень, образованный вращением коронки, выламывают не целиком, а частями, ослабив его дополнительными отверстиями малого диаметра.
Сплошное сверление выполняется в хорошо зафиксированной заготовке спиральным сверлом, в каналы которого подается СОЖ. Периодически, не останавливая вращение сверла, нужно его извлекать и очищать полость от стружки. Работа спиральным сверлом выполняется поэтапно: сначала берут короткое и надсверливают отверстие, которое затем заглубляют сверлом соответствующего размера. При значительной глубине отверстия желательно пользоваться направляющими кондукторными втулками.
При регулярном высверливании глубоких отверстий можно рекомендовать приобретение специального станка с автоматической подачей СОЖ к сверлу и точной отцентровкой.
Сверлить отверстия можно по выполненной разметке или без неё — с применением шаблона или кондуктора.
Разметка выполняется кернером. Ударом молотка намечается место для острия сверла. Фломастером тоже можно отметить место, но отверстие нужно ещё и для того, чтобы острие не сдвигалось от намеченной точки. Работа выполняется в два этапа: предварительное сверление, контроль отверстия, окончательное сверление. Если сверло «ушло» от намеченного центра, узким зубилом делаются насечки (канавки), направляющие острие в заданное место.
Для определения центра цилиндрической заготовки пользуются квадратным кусочком жести, согнутым под 90° так, чтобы высота одного плеча составляла приблизительно один радиус. Прикладывая уголок с разных сторон заготовки, проведите карандашом вдоль края. В результате у вас образуется область вокруг центра. Найти центр можно по теореме — пересечением перпендикуляров от двух хорд.
Шаблон нужен при выполнении серии однотипных деталей с несколькими отверстиями. Им удобно пользоваться для пачки тонколистовых заготовок, соединённых струбциной . Так одновременно можно получить несколько просверленных заготовок. Вместо шаблона иногда используют чертёж или схему, например, при изготовлении деталей для радиоаппаратуры.
Кондуктором пользуются, когда очень важна точность выдерживания расстояний между отверстиями и строгая перпендикулярность канала. При сверловке глубоких отверстий или при работе с тонкостенными трубками кроме кондуктора могут применяться направляющие, фиксирующие положение дрели относительно поверхности металла.
При работе с электроинструментом важно помнить о безопасности человека и не допускать преждевременного износа инструмента и возможного брака. В связи с этим мы собрали некоторые полезные советы:
