Содержание
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.
1. Сверла
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.
2. Затачивание спиральных сверл
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).
3. Закрепление сверл
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.
4. Приемы сверления
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.
5. Режимы резания при сверлении и рассверливании
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.
6. Высокопроизводительные методы работы при сверлении и рассверливании
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.
7. Брак при сверлении и меры его предупреждения
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.
Сверла
Сверло представляет собой режущий инструмент для обработки отверстий в сплошном материале либо для рассверливания отверстий при двух одновременно происходящих движениях: вращении сверла или заготовки вокруг оси и поступательном движении подачи вдоль оси.
В промышленности применяют следующие основные типы сверл: спиральные, перовые, пушечные, ружейные, для кольцевого сверления, центровочные, специальные. Сверла изготавливают из быстрорежущей стали марок Р9, Р12, Р18, Р6М5, Р9К5 и др.
Спиральное сверло является основным типом сверл, наиболее широко распространенным в промышленности (рис. 6.16). Его используют при сверлении и рассверливании отверстий диаметром до 80 мм с точностью обработки по 11. 12-му квалитетам и шероховатостью Rz в пределах 40. 160 мкм.
Спиральные сверла состоят из следующих основных частей: режущей, направляющей или калибрующей, хвостовика и соединительной. Режущая и направляющая части в совокупности образуют рабочую часть сверла, снабженную двумя винтовыми канавками.
Режущая часть спирального сверла состоит из двух зубьев, кромки которых расположены под углом 2ф. Сверло врезается ре-
Рис. 6.16. Конструктивные и геометрические элементы спирального сверла:
а — с коническим хвостовиком; б — с цилиндрическим хвостовиком; 1 — режущая кромка; 2 — передняя поверхность; 3 — задняя поверхность; 4 — ленточка; 5 — режущие кромки: 6 — спинка; 7 — поперечная кромка; 8 — хвостовик; 9 — шейка; 10 — режущая часть; 11 — направляющая часть; 12 — рабочая часть; 13 — поводок; 14 — канавка
жущими кромками в материал заготовки и срезает его в виде стружки. С увеличением угла 2ф при вершине уменьшается активная длина режущей кромки и увеличивается толщина срезаемого слоя. Суммарная осевая сила резания сверла при увеличении угла 2ф возрастает, при этом возрастает опасность появления продольного изгиба сверла. Опыт показывает, что при уменьшении угла 2ф от 140° до 90° осевая составляющая силы снижается на 40. 50 %, а крутящий момент увеличивается па 25. 30 %. На основании экспериментальных данных и производственного опыта угол 2ф для различных материалов составляет: сталь конструкционная и инструментальная — 116. 120°; сталь высокопрочная и жаропрочная — 125. 150°; чугун средней твердости, бронза — 90. 100°; латунь, алюминиевые сплавы — 130. 140°.
Направляющая часть сверла необходима для создания направления при работе инструмента. Поэтому она имеет две направляющие винтовые ленточки которые при сверлении соприкасаются с рабочей поверхностью направляющей втулки и со стенками обработанного отверстия. Направляющая часть имеет вспомогательные режущие кромки — ленточки шириной 0,2. 2,0 мм (в зависи394
мости от диаметра сверла). Для уменьшения трения на ленточках выполняют обратный конус по направлению к хвостовику Кроме того, направляющая часть сверла служит запасом для переточек инструмента. Она обеспечивает также удаление стружки из зоны резания.
Угол наклона винтовых канавок а) оказывает большое влияние на прочность и жесткость сверла и отвод стружки. С увеличением угла аз увеличивается передний угол, облегчается процесс резания, улучшается отвод стружки, повышается жесткость сверла на кручение, но снижается жесткость в осевом направлении. Влияние угла со на снижение крутящего момента и осевой составляющей силы резания существенно сказывается при увеличении угла со до 25. 30°. При дальнейшем увеличении угла со силы резания практически не уменьшаются, но происходит ослабление прочности лезвия у периферии сверла.
Хвостовик служит для закрепления сверла на станке. С помощью цилиндрической шейки он соединяется с рабочей частью сверла. Наиболее часто рабочую часть сверла изготавливают из быстрорежущей стали, а хвостовик — из стали 45. Рабочую часть и хвостовик соединяют сваркой. В промышленности используются также твердосплавные сверла, режущую часть которых оснащают пластинами из твердого сплава либо твердосплавными коронками. У твердосплавных сверл малого диаметра вся рабочая часть может изготавливаться из твердого сплава.
Во многих деталях имеются отверстия, глубина которых превышает диаметр сверла в 5—10 раз. Сверление таких отверстий связано с большими трудностями, вызываемыми сложными условиями отвода стружки и подвода смазывающе-охлаждающей жидкости (СОЖ) в зону резания, необходимостью обеспечения более точного направления сверла в процессе резания и т.п. Выполнение этих требований к глубокому сверлению обеспечивается применением специальных сверл. К ним относятся перовые, пушечные, ружейные, многокромочные, шнековые, кольцевые, эжекторные и др.
Перовые сверла (рис. 6.17) являются наиболее простыми по конструкции, имеют повышенную жесткость и поэтому применяются при сверлении отверстий в твердых поковках. Конструктивно они могут быть цилиндрическими, ступенчатыми или фасонными.
Рис. 6.17. Перовые сверла:
а — сверла для обработки цилиндрических отверстий; б — сверло для обработки ступенчатых и фасонных отверстий
Рабочая часть перовых сверл выполняется в виде пластины, снабженной у торца режущей частью. Режущая часть имеет две режущие кромки, угол между которыми 2(р принимается равным 90° при обработке мягких материалов и 140° при обработке твердых материалов. В результате пересечения задних плоскостей обеих режущих кромок создается поперечная режущая кромка. Угол ее наклона |/ обычно равен 55. 60°. Для уменьшения трения калибрующая часть сверла имеет фаску / шириной 0,2. 0,5 мм и обратный конус по диаметру в пределах 0,05. 0,10 мм на всю длину сверла.
К недостаткам перовых сверл относятся большие отрицательные передние углы, плохое направление сверл в отверстии, затруднительные условия отвода стружки, малое количество переточек. Для улучшения процесса резания передняя поверхность снабжается лункой, но это приводит к снижению прочности режущей части. Перовые сверла больших диаметров обычно изготавливают со вставной рабочей частью. Для облегчения процесса
Рис. 6.18. Пушечное сверло: а, б — варианты исполнения передней поверхности
резания у сверл больших диаметров на режущих кромках делают стружкоразделительные канавки.
Пушечное сверло (рис. 6.18) представляет собой полукруглый стержень, плоская поверхность которого является передней поверхностью. Для снижения осевой составляющей силы резания передняя поверхность пушечного сверла выполняется с закруглением по радиусу R (рис. 6.18, а) или с небольшим занижением закругленной поверхности около оси инструмента (рис. 6.18, б). В процессе сверления радиальная односторонне направленная нагрузка воспринимается цилиндрической поверхностью сверла, опирающейся на стенку обработанного отверстия. На торце стержня создается режущая кромка, перпендикулярная к оси сверла. Задняя торцовая плоскость сверла затачивается под углом а = 10. 20°.
Для лучшего направления пушечное сверло имеет цилиндрическую опорную поверхность, на которой срезают лыски под углом
30. 45°, делают обратный конус порядка 0,03. 0,05 мм на 100 мм длины рабочей части. В результате этого уменьшается трение сверла о стенки обрабатываемого отверстия. Такие сверла работают в тяжелых условиях, имеют неблагоприятную геометрию передней поверхности, не обеспечивают непрерывного процесса резания, так как для удаления стружки приходится периодически выводить сверло из отверстия.
Ружейные сверла (рис. 6.19) являются более совершенными. Они имеют рабочую часть, стебель и хвостовик. Рабочая часть
Рис. 6.19. Ружейное сверло:
1 — рабочая часть; 2 — стебель; 3 — хвостовик; 4 — режущая кромка
представляет собой трубку с продольным прямолинейным пазом. Через отверстие в трубку подводится к режущей части сверла СОЖ, которая выходит по продольному пазу наружу, увлекая при этом и стружку. Для облегчения резания и лучшего направления вершина сверла смещена относительно его оси на 0,25 диаметра сверла. Сверло имеет одну режущую кромку, состоящую из наружной и внутренней частей. Угол в плане ф! на обоих участках кромки обычно принимается равным 50°, а задний угол — 12. 15°. Для уменьшения трения сверла о стенки отверстия на рабочей части делают обратную конусность размером 0,1. 0,3 мм на 100 мм длины, а также снимают лыски.
По сравнению с пушечными ружейные сверла имеют лучшее направление, улучшенный отвод стружки и подвод СОЖ к зоне резания, что приводит к повышению стойкости инструмента. Они обеспечивают непрерывный процесс резания и высокое качество обработанной поверхности. Эти сверла имеют лишь одну режущую кромку что снижает их производительность.
Многокромочные сверла (рис. 6.20) позволяют улучшать центрирование. Для подвода СОЖ в стебле сверла предусмотрено отверстие, которое соединяется с рядом мелких отверстий, распределяющих жидкость по режущим кромкам. На главных режущих кромках выполняют стружкоразделительные канавки, которые
Рис. 6.20. Многокромочное сверло
способствуют раздроблению стружки и улучшают удаление охлаждающей жидкостьи.
Шнековые сверла (рис. 6.21) изготавливают диаметром от 3 до 30 мм. Их применяют для сверления отверстий длиной 30 диаметров в стальных заготовках и до 40 диаметров в чугунных.
В отличие от обычных спиральных сверл шнековые имеют больший угол наклона винтовых канавок ев = 60° и увеличенную толщину сердцевины, равную 0,30. 0,35 диаметра сверла. Диаметр сердцевины не изменяется по длине сверла, в то время как у обычных сверл он увеличивается при перемещении от режущей части к хвостовику. Стружечные канавки шнекового сверла имеют в осевом сечении прямолинейный треугольный профиль с закруглением во впадине, причем образующая рабочей стороны канавки направлена перпендикулярно к оси сверла.
Канавка сверла плавно переходит в спинку зуба, направленную под углом р к оси, образуя ленточку заданного размера. У шнековых сверл ширина ленточки принимается равной 0,5. 0,8 ширины ленточки стандартного сверла.
Увеличенный угол наклона винтовых канавок и их соответствующий профиль обеспечивают при глубоком сверлении надеж-
Рис. 6.21. Шнековое сверло ное удаление стружки из зоны резания без вывода сверла из отверстия.
Требуемые геометрические параметры на режущей части шнекового сверла создают подточкой передней поверхности и заточкой задней поверхности по плоскостям. При обработке чугуна принимают следующие геометрические параметры: статический передний угол у = 12. 18°, задний угол а = 12. 15°, угол при вершине сверла 2(р = 120. 130 0 .
При обработке стали передний и задний углы принимают в пределах 12. 15°, а угол при вершине — 90°. Глубокое сверление высокопрочной стали марки 1Х18Н9Т производится шнековыми сверлами, имеющими угол наклона винтовой канавки со = 35°, угол при вершине сверла 2ф = 120°, задний угол 8. 10°, передний угол
Кольцевые сверла представляют собой полый цилиндр, на торце которого закреплены режущие зубья (рис. 6.22). При сверлении отверстий большого диаметра вырезается кольцевая полость, а в середине остается сердечник, который затем удаляется. Режущие кромки ножей выступают со стороны торца наружного диаметра корпуса и со стороны его внутреннего диаметра. При вращении ножи вырезают кольцевую полость. За трапециевидным прорезным ножом 1 следует плоский зачистной 2. Для направления сверла при глубоком сверлении предусмотрены на корпусе направляющие ленточки.
В процессе кольцевого сверления обеспечивается обработка отверстий по IT11. IT12. Шероховатость поверхности Rz 20. 40 мкм.
Рис. 6.22. Сверло для кольцевого сверления:
1,2 — соответственно трапециевидный и плоский ножи; 3 — корпус; 4 — винт
Рис. 6.23. Эжекторное сверло 1 — канал; 2 — сопло; 3 — стебель
Эжекторные сверла (рис. 6.23) предназначены для глубокого сверления отверстий большого диаметра. Особенностью этих сверл является эффект подсоса СОЖ, отходящей вместе со стружкой в результате разрежения и перепада давлений, создаваемого внутри корпуса сверла.
Разрежение обеспечивается разделением прямого потока жидкости на два направления. Прямой поток СОЖ подается под давлением 2. 3 МПа по каналу 1 между внутренним и наружным стеблями. Не доходя до рабочей части, он разделяется. Примерно 70 % жидкости направляется в зону резания через сделанные в корпусе сверла отверстия, а 30 % жидкости через щелевидные сопла 2 на внутреннем стебле 3, отводится обратно. Между потоком жидкости, которая отводится вместе со стружкой из рабочей зоны, и потоком, уходящим через сопла по стеблю, создается разрежение и перепад давлений. В результате основной поток жидкости со стружкой, отходящий из зоны резания, как бы засасывается жидкостью, уходящей через сопла, и движется с большой скоростью. Сверла обеспечивают точность обработки отверстий по 9. 10-му квалитетам и параметр шероховатости поверхности Ra 2,5. 0,63 мкм.
Авторы патента
Категории
Патент 2043882
Инструмент для рассверливания отверстий
Использование: в области обработки металлов резанием. Сущность изобретения: в корпусе 1 инструмента для рассверливания фиксируется ножевая пластина 2 с помощью прихвата 3. Пластина 2 размещается в выполненной в головке 4 инструмента канавке 5. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к инструменту для рассверливания отверстий с по меньшей мере одной ножевой режущей пластиной.
Известен инструмент для рассверливания отверстий, содержащий размещенную в головке по крайней мере одну поворотную режущую пластину с выполненной на ней передней поверхностью и режущей кромкой, при этом режущая пластина закреплена посредством по крайней мере одного прихвата, размещенного в канавке, выполненной в головке.
Недостатком известного инструмента является отсутствие в зоне контакта между прихватом и режущей пластиной геометрического замыкания, которое реализуется с помощью канавок и выступов.
Целью изобретения является повышение надежности крепления режущей пластины.
В корпусе 1 инструмента для рассверливания фиксируется ножевая пластина 2 с помощью прихвата 3. Здесь ножевая пластина выполнена в основном прямоугольной, причем ее продольные кромки (фиг. 1) проходят горизонтально и в основном перпендикулярно к оси вращения инструмента.
Ножевая пластина 2 находится в выполненной в головке 4 инструмента канавке 5, которая (или продольная ось которой) проходит в радиальном направлении к центральной оси вращения 6 инструмента.
При обработке отверстия инструмент приводится во вращение, что на фиг. 1 обозначено стрелкой, и вводится в обрабатываемое отверстие. Также возможно, что при стационарном инструменте вращается обрабатываемая деталь.
На фиг. 1 видно, что режущая кромка 7 ножевой пластины 2 выступает за торцовую поверхность 8 инструмента для рассверливания. Если смотреть в радиальном направлении, ножевая пластина выступает за наружную поверхность 9 головки 4 инструмента, выполненной цилиндрической.
Если смотреть по направлению вращения, на переднюю сторону ножевой пластины 2 или на переднюю поверхность 10 ножа (фиг. 2) действует зажимной скос 11 прихвата 3. Повернутая от передней поверхности 10 ножа наружная поверхность 12 прихвата 3 контактирует преимущественно по плоскости с ограничивающей поверхностью пространства 13 для стружки. Для этого прихват 3 установлен утопленно в выполненной в головке 4 инструмента выемке 14, контуры которой так согласованы с формой наружной поверхности прихвата, что он удерживается с геометрическим замыканием в головке 4 инструмента. Он фиксируется с помощью зажимного винта 15, проходящего через прихват 3, и ввинчивается в резьбу головки 4 инструмента.
На фиг. 1 прихват 3 изображен при виде сверху, так, что видно, что боковые ограничивающие кромки 16 и 17 зажимного скоса 11 образуют острый угол, который, смотря от зажимного винта, открывается в направлении к передней кромке 17 зажимного скоса. Противолежащая передней кромке 17 задняя сторона прихвата 3 выполнена в виде дуги окружности, причем радиус кривизны этой зоны прихвата выбран несколько меньшим, чем соответствующий радиус кривизны изогнутой также в форме дуги окружности выемки 14. Ограничивающая или боковая кромка 16 прихвата проходит практически параллельно к оси вращения 6 инструмента для рассверливания.
Пространство 13 для стружки образуется выемкой в виде сектора окружности в головке 4 инструмента.
На фиг. 2 показана ножевая пластина 2 и соответствующий прихват 3 при виде сбоку. Остальные детали инструмента для рассверливания здесь по соображениям лучшей наглядности оборваны или опущены, лишь торцовая поверхность головки 4 инструмента, за которую несколько выступает наружу ножевая пластина, обозначен линией S. Ножевая пластина 2 и прихват 3 представлены в смонтированном положении по фиг. 1.
Ножевая пластина 2 имеет на своей передней стороне или на передней поверхности 10 ножа по меньшей мере две канавки 18 с соответственно лежащими между ними выступами 19. Канавки ограничиваются соответственно двумя сопряженными боковыми поверхностями, которые здесь выполнены У-образными и проходящими друг к другу под углом 90 о . Угол наклона боковых поверхностей может выбираться в широких пределах, например может составлять от 140 до 40 о , преимущественно от 120 до 70 о . Боковые поверхности выступов 19 образуются боковыми поверхностями, ограничивающими канавки.
Самые глубокие места канавок 18 обозначены штриховой линией Е1, которая образует мысленную плоскость контакта ножевой пластины 2.
Обращенная к ножевой пластине 2 опорная поверхность зажимного скоса 11 прихвата 3 снабжена канавками 20 и находящимися между ними выступами 21. Боковые поверхности ограничивающих канавок 20 выполнены У-образными и образуют угол около 90 о . Для угла, замыкаемого боковыми поверхностями соответственно действительно все сказанное об угле канавок 18, выполненных в ножевой пластине 2. Также и в прихвате образуют боковые поверхности двух соседних канавок 20 боковые поверхности выступа 21, находящегося между этими канавками. Выступы 19 на передней поверхности 10 ножа или выступы 21 на опорной поверхности зажимного скоса 11 также и при виде сбоку выполнены У-образной формы. Однако, также возможно, что выступы в зоне вершин скруглены или притуплены, т.е. если смотреть в сечении выполнены квазитрапециевидными.
Через самые глубокие точки канавок 20 проходит обозначенная штриховой линией контактная плоскость Е2 зажимного скоса 11. Обе плоскости 11 и Е2 образуют, преимущественно, острый угол который открыт согласно фиг. 2 от передней кромки 17 зажимного скоса 11, если смотреть по направлению зажимного винта 15 (фиг. 1). Таким образом, зажимной скос 11 своей передней кромкой 17 вначале контактирует с передней поверхностью 10 ножа, а затем при зажиме прижимается полностью к передней поверхности 10 ножа.
Из фиг. 2 видно, что контактная плоскость Е1 повернута по отношению к вертикали S и тем самым по отношению к оси 6 вращения инструмента для рассверливания. Поверхность прихвата 3 в смонтированном состоянии может быть опущена до поверхности, ограничивающей пространство 13 для стружек, так что поверхность 12 прихвата поверхностью, ограничивающей пространство для стружки, почти или полностью запирается. Таким образом отвод стружки мешает только в минимальной степени, так что особенно при небольших диаметрах удаление стружки не причиняет вреда.
Канавки 18 и 20 или выступы 19 и 21 в основном выполнены симметрично (фиг. 2).
Ножевая пластина 2 в инструменте установлена повернуто. Это означает, что проходящие параллельно друг другу передняя и задняя сторона ножевой пластины или их средние плоскости проходят под углом к центральной оси или оси вращения инструмента. Благодаря этому делается возможной опущенная установка прихвата.
В этом варианте исполнения режущей пластины 2 речь идет о так называемой неперетачиваемой поверхностной режущей пластине, противолежащие кромки которой выполнены в качестве режущих кромок. Таким образом, когда затупится режущая кромка, лежащая на фиг. 2 вверху, то тогда может быть повернута на 180 о режущая пластина 2 вокруг своей проходящей перпендикулярно к передней поверхности 10 ножа центральной оси М, так что тогда лежащая на фиг. 2 внизу режущая кромка заменит режущую кромку, показанную вверху на этом изображении.
Такое вращательное движение неперетачиваемой поворотной режущей пластины при сохранении желательных свойств по предохранению от поворота возможно только тогда, когда канавки 18 и лежащие между ними выступы 19 расположены симметрично по отношению к продольной оси, проходящей в передней поверхности 10 ножа. Соответственно с этим расположены выступы на поверхности прилегания зажимного скоса 11, обращенной к передней поверхности ножа.
Однако, также возможно выполнять боковые поверхности канавок или выступов не симметрично к перпендикулярам к контактным плоскостям Е1 и Е2, тогда режущая пластина не может использоваться в виде поворотной пластины.
Наклон боковых поверхностей канавок 18 и 20 или выступов 19 и 21 может свободно выбираться в широкой зоне, но исполнение канавок 18 и выступов 19 на режущей пластине 2 должно быть согласовано с исполнением канавок 20 и выступов 21 на поверхности прилегания (опорной поверхности) зажимного скоса 11, так что получается точное геометрическое замыкание между передней поверхностью 10 ножа и зажимным скосом 11. При этом соответственно взаимодействуют обе боковые поверхности, ограничивающие канавку с двумя боковыми поверхностями выступа, который входит в зацепление в эту канавку.
Расстояние наружной режущей кромки от центральной оси или оси вращения инструмента устанавливается с помощью исполнения канавок и выступов как на режущей пластине, так и на прихвате. Поэтому возможно изготавливать различные прихваты, которые отличаются друг от друга тем, что измеряемые от оси Б или от передней стороны 17 расстояния канавок и выступов на прихвате различны. При использовании таких различных прихватов расстояние наружной режущей кромки режущей пластины от оси вращения инструмента может устанавливаться на желаемую величину. Если режущая пластина стоит не перпендикулярно к оси вращения инструмента, а расположена параллельно с ней, может устанавливаться различный диаметр инструмента путем того, что заранее задаются различные расстояния активной, находящейся снаружи режущей кромки режущей пластины к оси вращения инструмента. При этом может достигаться, например, ступенчатость различных расстояний путем применения различных прихватов величины 5 мк, т.е. диаметр обрабатываемого отверстия может изменяться с шагом величиной 5 мк. При соответствующей ступенчатости расстояний канавок или выступов могут также осуществляться другие градации. Таким образом, упрощается регулировка инструмента на задаваемый диаметр отверстия. Точная юстировка может отсутствовать, особенно тогда, когда ступенчатость расстояний канавок и выступов на прихватах выбирается достаточно мелкой.
На фиг. 2 видно расположение зажимного винта 15 внутри прихвата 3. Указывается, что зажимной винт 15 своей наружной резьбой находится в зацеплении с внутренней резьбой, которая выполнена в отверстии, проходящем через прихват 3. Центральная ось Б зажимного винта расположена перпендикулярно к перпендикуляру S, проходящему по поверхности, ограничивающей пространство 13 для стружки.
Режущая пластина 2 может быть расположена внутри выемки или канавки 5 с возможностью смещения, т.е. она может, если смотреть в радиальном направлении, более или менее далеко выступать за наружную поверхность 9 головки 4 инструмента. Если такая регулируемость режущей пластины желательна, рационально, когда канавки на передней поверхности 10 ножа или на опорной поверхности зажимного скоса 11 выполнены сквозными, потому что тогда не препятствуют смещению режущей пластины радиально наружу и внутри. Сверх этого нужно заботиться о том, чтобы канавки и выступы проходили в направлении смещения. С помощью геометрического замыкания между передней поверхностью ножа и зажимным скосом обеспечивается направление режущей пластины при этом радиальном смещении. Возможно предусмотреть в головке 4 инструмента необходимые регулировочные устройства, например установочные винты, которыми режущая пластина выдавливается наружу. По причинам наглядности такие установочные винты не показаны.
При обработке поверхностей отверстия инструмент при вращении вводится в отверстие. При этом передняя режущая кромка 7 режущей пластины 2 снимает стружку со стенки отверстия.
Кроме горизонтальной режущей кромки режущей пластины может также сниматься стружка со стенки отверстия, по меньшей мере, участком наружной, если смотреть в радиальном направлении, на фиг. 1 проходящей вертикально и тем самым параллельно к оси вращения инструмента кромки режущей пластины 2. При снятии стружки на режущую пластину 2 действуют усилия, которые ее, с одной стороны, прижимают на фиг. 1 к задней ограничивающей стенке канавки 5, принимающей режущую пластину. С другой стороны, действуют сверху вниз направленные параллельно к оси вращения 6 усилия на наружную кромку режущей пластины 2, так что могло бы возникнуть опрокидывающее или поворотное движение режущей пластины. Однако это предотвращается с помощью канавок и выступов на передней поверхности 7 ножа или на опорной поверхности зажимного скоса 11.
Путем исполнения передней поверхности ножа и зажимного скоса, таким образом, получается обеспечивающее геометрическое замыкание предохранение от проворота, которое гарантирует надежный зажим режущей пластины, обеспечивающий определенное положение. При этом так взаимодействуют боковые поверхности канавок и выступов, что в левой зоне прихвата 3 (по фиг. 1) улавливаются направленные вниз усилия, которые пытаются вдавить режущую пластину дальше в соответствующую канавку 5. Напротив, действующие на противолежащую, расположенную радиально внутрь сторону прихвата 3 в направлении подачи инструмента усилия, т.е. усилия, действующие на фиг. 1 вверх, воспринимаются боковыми поверхностями канавок и выступов. Особенно рационально, что таким образом улавливаются с помощью фиксации от проворота усилия, которые, с одной стороны, пытаются режущую пластину 2 вдавить в канавку 5, а с другой стороны, пытаются режущую пластину вынуть из канавки.
Стабильное по положению крепление режущей пластины 2 гарантировано тем, что прихват 3 находится в выемке 14 в головке 4 инструмента и тем самым защищен от поворотного движения вокруг зажимного винта 15. Благодаря тому, что правая кромка 16 зажимного скоса 11 практически проходит параллельно к оси вращения 6, режущая пластина точно фиксируется в своей радиально самой внутренней точке. Получается особенно длинное плечо рычага при креплении режущей пластины и при улавливании сил, действующих против направления подачи инструмента, при обработке отверстия.
Надежное крепление режущей пластины 2 в головке 4 инструмента сохраняется также и тогда, когда режущая пластина радиально смещается наружу. Это получается из-за направляющих свойств канавок 18 и 20, а также выступов 19 и 21.
Благодаря тому, что контактные плоскости Е1 и Е2 образуют открывающийся против направления подачи инструмента острый угол с 1 до 10 о , преимущественно с 1 до 3 о , прилегает зажимной скос 11 при зажиме режущей пластины 2, прежде всего в зоне, которая находится ближе всего к активной режущей кромке 7. При зажиме прихвата 3 несколько деформируется зажимной скос 11, так что находящиеся дальше внизу канавки и выступы на опорной поверхности зажимного скоса вступают в зацепление с соответствующими пазами и выступами на передней поверхности 10 ножа. При этом прикладывается высокое зажимное усилие близко к режущей кромке 7 на режущей пластине, которая тем самым прижимается к противолежащей зажимному пазу стенке канавки 5 и надежно зажимается.
Благодаря оптимальному восприятию возникающих при обработке стенок отверстий усилий с помощью описываемой здесь защиты от проворота можно отказаться от опоры для режущей пластины на основании выемки или канавки 5. Благодаря этому режущая пластина 2 может быть просто выполнена в виде поворотной пластины. Неработающая, противолежащая режущей кромке 7 режущая кромка режущей пластины также не может повреждаться при зажиме пластины.
Число канавок и выступов может быть уменьшено до двух канавок или выступов. Т. е. описываемая здесь защита от проворота может также применяться при очень маленьких режущих пластинках или в инструментах с очень маленьким диаметром. Надежная фиксация режущей пластины получается и тогда, когда она относительно далеко смещается радиально наружу, так что радиально самая наружная кромка режущей пластины выступает далеко за наружную поверхность 9 головки 4 инструмента.
Режущая пластина вместе с прихватом может быть также расположена с поворотом на 90 о , так что тогда находящаяся снаружи режущая кромка режущей пластины проходит параллельно к оси вращения инструмента, при этом больше нет регулируемости режущей пластины в радиальном направлении. Установка инструмента на желаемый диаметр может производиться с помощью соответствующего выбора пригодных прихватов. Иначе режущая пластина в этом случае может смещаться лишь в направлении оси вращения, причем защитное устройство от проворота образует направляющую в этом направлении.
1. ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ РАССВЕРЛИВАНИЯ ОТВЕРСТИЙ, содержащий размещенную в головке по крайней мере одну поворотную режущую пластину с выполненной на ней передней поверхностью и режущей кромкой, при этом режущая пластина закреплена посредством по крайней мере одного прихвата, размещенного в канавке, выполненной в головке, отличающийся тем, что на передней поверхности выполнены по крайней мере две канавки, расположенные в основном параллельно продольной оси пластины, причем стенки упомянутых канавок предназначены для взаимодействия с выступами, которые выполнены на поверхности прихвата, расположенной со стороны передней поверхности режущей пластины.
2. Инструмент по п. 1, отличающийся тем, что боковые поверхности канавок и/или выступов выполнены V-образными.
3. Инструмент по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что упомянутые боковые поверхности канавок и выступов образуют угол от 140 до 40 o .
4. Инструмент по пп. 1 3, отличающийся тем, что канавки выполнены вдоль всей передней поверхности пластины и/или выступы выполнены вдоль всей ширины упомянутой поверхности прихвата.
5. Инструмент по пп. 1 4, отличающийся тем, что пластина установлена с возможностью осевого перемещения.
6. Инструмент по пп. 1 5, отличающийся тем, что плоскость пластины с канавками и соответствующая плоскость прихвата с выступами образуют острый угол, вершина которого расположена со стороны, противоположной размещению введенного в инструмент винта, предназначенного для зажима прихвата.
7. Инструмент по пп. 1 6, отличающийся тем, что величина упомянутого острого угла соответствует 1 10 o .
