Содержание
Сверление является одним из самых распространённых методов получения отверстия. Режущим инструментом служит сверло, с помощью которого получают отверстие в сплошном материале или увеличивают диаметр ранее просверленного отверстия (рассверливание). Движение резания при сверлении — вращательное, движение подачи — поступательное. Режущая часть сверла изготовляется из инструментальных сталей (Р18, P12, P6M5 и др.) и из твердых сплавов. По конструкции различают свёрла: спиральные, с прямыми канавками, перовые, для глубоких отверстий, для кольцевого сверления, центровочные и специальные комбинированные. К конструктивным элементам относятся: диаметр сверла D, угол режущей части (угол при вершине), угол наклона винтовой канавки w, геометрические параметры режущей части сверла, т.е. соответственно передний g и задний a углы и угол резания d, толщина сердцевины d (или диаметр сердцевины), толщина пера (зуба) b, ширина ленточки f, обратная конусность j1, форма режущей кромки и профиль канавки сверла, длина рабочей части lo, общая длина сверла L.
![]() |
Рис. 5.9. Части и элементы спирального сверла
Диаметр сверла следует всегда брать немного меньше, чем диаметр просверливаемого отверстия, так как диаметр отверстия при сверлении увеличивается.
Как и резец, сверло имеет передний и задний углы. Передний угол — угол между касательной к передней поверхности в рассматриваемой точке режущей кромки и нормалью в той же точке к поверхности вращения режущей кромки вокруг оси сверла. Передний угол рассматривается в плоскости, перпендикулярной к режущей кромке.
![]() |
Рис. 5.10. Передний и задний углы сверла
Наибольшее значение угол g имеет на периферии сверла, где в плоскости, параллельной оси сверла, он равен углу наклона винтовой канавки w. Наименьшее значение угол g имеет у вершины сверла. На поперечной кромке угол g имеет отрицательное значение, что создаёт угол резания больше 90°, а, следовательно, и тяжелые условия работы. Такое резкое изменение переднего угла вдоль всей длины режущей кромки является большим недостатком сверла, так как это вызывает более сложные условия образования стружки. На периферии сверла, где небольшая скорость резания и наибольшее тепловыделение, необходимо было бы иметь и наибольшее тело зуба сверла. Большой же передний угол уменьшает угол заострения, что приводит к более быстрому нагреву этой части сверла, а, следовательно, и к наибольшему износу.
Задний угол a — угол между касательной к задней поверхности в рассматриваемой точке режущей кромки и касательной в той же точке к окружности ее вращения вокруг оси сверла. Этот угол принято рассматривать в плоскости, касательной к цилиндрической поверхности, на которой лежит рассматриваемая точка режущей кромки.
Для точки, находящейся на периферии сверла, задний угол в нормальной плоскости Б-Б может быть определён по формуле
Действительное значение заднего угла во время работы иное по сравнению с тем углом, который мы получили при заточке и измерили в статическом состоянии. Это объясняется тем, что сверло во время работы не только вращается, но и перемещается вдоль оси. Траекторией движения точки будет не окружность (как это принимают при измерении угла), а некоторая винтовая линия, шаг которой равен подаче свёрла в миллиметрах за один его оборот. Таким образом, поверхность резания, образуемая всей режущей кромкой, представляет собой винтовую поверхность, касательная к которой и будет действительной плоскостью резания.
![]() |
Рис. 5.11. Поверхности заготовки при сверлении
Действительный задний угол в процессе резания a’ заключен между этой плоскостью и плоскостью, касательной к задней поверхности сверла.
![]() |
Рис. 5.12. Углы режущих кромок сверла в процессе резания
Он меньше угла, измеренного в статическом состоянии, на некоторую величину m:
Чем меньше диаметр окружности, на которой находится рассматриваемая точка режущей кромки, и чем больше подача s тем больше угол m и меньше действительный задний угол a’.
Действительный же передний угол в процессе резания g’ соответственно будет больше угла g измеренного после заточки в статическом состоянии:
Чтобы обеспечить достаточную величину заднего угла в процессе резания в точках режущей кромки, близко расположенных к оси сверла, а также для получения более или менее одинакового угла заострения зуба вдоль всей длины режущей кромки, задний угол заточки делается: на периферии 8 -14°, у сердцевины 20 — 27°, задний угол на ленточках сверла 0°.
Кроме переднего и заднего углов, сверло характеризуется углом наклона винтовой канавки w, углом наклона поперечной кромки y, углом при вершине 2j, углом обратной конусности j1. Угол w = 18-30°, y=55°, j1 = 2-3°, у свёрл из инструментальных сталей 2j = 60-140°.
Спиральное сверло имеет ряд особенностей, отрицательно влияющих на протекание процесса стружкообразования при сверлении:
а) уменьшение переднего утла, в различных точках режущих кромок по мере приближения рассматриваемой точки к оси сверла,
б) неблагоприятные условия резания у поперечной кромки (так как
угол резания здесь больше 90°),
в) отсутствие заднего угла у ленточек сверла, что создает большое
трение об обработанную поверхность.
Для облегчения процесса стружкообразования и повышения режущих свойств сверла производят двойную заточку сверла и подточку перемычки и ленточки.
При двойной заточке сверла вторая заточка производится под углом 2jо=70° на ширине В=2,5-15 мм.
Рис. 5.13. Элементы заточки и подточки спиральных свёрл
Такая заточка повышает стойкость сверла, а при одной и той же стойкости позволяет увеличить и скорость резания.
Подточка перемычки (сердцевины) производится на длине l=3-15мм.
От такой подточки уменьшается длина поперечной кромки (размер А=1,5-7,5 мм) и величина угла резания в точках режущих кромок, расположенных вблизи перемычки сверла. Для уменьшения трения ленточек об обратную поверхность (о стенки отверстия) производится подточка ленточек под углом a1=6-8° на длине l1= 1,5-4 мм, что приводит к повышению стойкости сверла.
| | следующая лекция ==> | |
Фрезерование против подачи и по подаче | | | Смещение вершины резца в вертикальном направлении |
Дата добавления: 2017-12-05 ; просмотров: 3124 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Служат для образования отверстия в различных материалах и делятся на спиральные, с прямыми канавками, перовые, для глубокого, кольцевого сверления и центровочные (рис. 5.1).
Рис. 5.1. Разновидности сверл:
а, б — спиральное, в —с прямыми канавками, г — перовое, д — ружейное, е — однокромочное с внутренним отводом стружки для глубокого сверления, ж-двухкромочное для глубокого сверления, з — для кольцевого сверления, и — центровочное, к — с твердосплавными пластинками
Сверла изготовляют из быстрорежущих, легированных и углеродистых сталей, а также их оснащают пластинками из твердых сплавов.
Наибольшее распространение в промышленности получили спиральные сверла. Спиральные сверла (рис. 5.2) изготовляют диаметром от 0,1 до 80 мм. Они состоят из рабочей части, хвостовика (конусного или цилиндрического), служащего для крепления сверла в шпинделе станка или в патроне, и лапки, являющейся упором при удалении сверла из шпинделя.
Рис. 5.2. Части и элементы спиральных сверл
Рабочая часть сверла представляет собой цилиндрический стержень с двумя спиральными канавками, по которым стружка из просверливаемого отверстия выходит наружу.
Режущая часть сверла заточена по двум коническим поверхностям, имеет переднюю и заднюю поверхности и две режущие кромки, соединенные перемычкой под углом 55°С.
На цилиндрической части по винтовой линии проходят две узкие ленточки, которые центрируют и направляют сверло в отверстие. Ленточки значительно снижают трение сверла о стенки отверстия. Кроме того, для уменьшения трения на рабочей части сверла по направлению к хвостовику сделан обратный конус (диаметр сверла уменьшается от 0,03 до 0,1 мм на каждые 100 мм длины).
Эксплуатационные качества любого режущего инструмента, в том числе и сверла, зависят от материала инструмента, его термообработки, а также от углов заточки режущей части.
Рис. 5.3. Геометрические параметры режущей части сверла
Геометрические параметры режущей части сверла (рис. 5.3) состоят из переднего угла γ (гамма), заднего угла α (альфа), угла при вершине 2 φ (фи), угла наклона поперечной кромки сверл ψ (пси) и угла наклона винтовой канавки ω (омега), указанного на рис. 5.2.
Передний угол заточки γ определяется в плоскости N — N, перпендикулярной режущей кромке. В различных точках режущей кромки передний угол имеет равные значения. Наибольшее значение он имеет у наружной поверхности сверла, наименьшее — у поперечной кромки. У вершины сверла передний угол заточки будет равен 1—4°. Изменение значения переднего угла является недостатком спирального сверла и вызывает неравномерный и быстрый износ его.
Задний угол заточки а измеряется в плоскости О — О, параллельной оси сверла. Его значения так же, как и переднего угла, изменяются. У наружной окружности сверла задний угол равен 8—12°, а у оси — 20—25°. Задний угол сверла уменьшает трение его задней поверхности о поверхность резания.
Угол при вершине сверла 2φ измеряется между главными режущими кромками и имеет различные значения в зависимости от обрабатываемого материала.
Значения угла 2φ (град) спиральных сверл из различных материалов указаны ниже:
Сталь, чугун 116—118
Красная медь 125
Мягкая бронза 130
Целлулоид, эбонит 85—90
Мрамор и другие хрупкие материалы 80
Гетинакс, винипласт 90—100
Органическое стекло 70
Угол наклона поперечной кромки ψ стандартных сверл равен 50—55°.
Угол наклона винтовой канавки ω определяет значение переднего угла: чем больше угол ω, тем больше передний угол γ. Это облегчает процесс резания и улучшает выход стружки.
Угол наклона канавки выбирается в зависимости от диаметра сверла и свойств обрабатываемого материала. Для цветных металлов (медь, алюминий и др.) его принимают равным 35—45°, а для обработки стали — 25—30°. Среднее значение угла ω независимо от обрабатываемого материала принимают равным 25—30°.
Сверла перовые представляют собой круглый стержень, на конце которого оттянута плоская лопатка, имеющая две режущие кромки, наклоненные друг к другу под углом 120°, и применяются сравнительно редко.
Сверла глубокого сверления используют в основном при сверлении сквозных и глухих отверстий в валах, шпинделях и других деталях большой длины. Обладая довольно низкой производительностью, они обеспечивают, однако, прямолинейные, точные и чистые отверстия.
К сверлам этого типа относятся: ружейные, однокромочные и двухкромочные с внутренним отводом стружки.
а — ружейное: 1 — режущий зуб, 2 — коническая резьба, 3 — направляющая планка, 4 — паз для зуба; б — для кольцевого сверления
На рис. 5.4. показано сверло для обработки глубоких отверстий с двумя режущими кромками (K1 и K2), расположенными с левой стороны от оси сверла. Такой тип сверла относится к группе ружейных сверл. Эти сверла применяются для сверления точных отверстий диаметром от 3 мм и более с прямолинейной осью.
Вершина сверла смещена влево относительно оси инструмента на величину b, равную 0,201 мм, и поэтому при вращении сверла в процессе резания на дне отверстия образуется кольцевая поверхность. Сверло имеет полость для подвода под давлением СОЖ и канавку для отвода стружки. На рис. 5.4, б показано сверло для кольцевого сверления, которое предназначено для высверливания отверстий в сплошном материале диаметром от 60 до 200 мм и глубиной отверстий до 500 мм. Данная конструкция кольцевого сверла дает возможность осуществить экономию металла при обработке отверстий.
Режущие пластинки 1 закрепляются в корпусе сверла 3. В стенках корпуса между винтовыми канавками под винтами 2 смонтированы шарики. Они обеспечивают сверлу постоянное направление в работе до тех пор, пока высверливаемый сердечник может направлять сверло в обрабатываемой заготовке. Корпус 3 соединен с оправкой 4 резьбой. При сверлении стальных заготовок предусмотрено устройство для подачи СОЖ в зону резания, состоящее из кольца 5 со штуцером 6 и резиновым шлангом 7. Кольцевые сверла могут оснащаться ножами из быстрорежущей стали и твердых сплавов. Применение кольцевых сверл данной конструкции наряду с экономией металла дает повышение производительности труда в 4 раза.
а — центровочное для сверления отверстий в платах печатного монтажа; б — твердосплавное, в — алмазное трубчатое
Центровочными сверлами (рис. 5.5, а) обрабатывают центровые отверстия в различных заготовках. Они изготовляются комбинированными — без предохранительного конуса и с предохранительным конусом.
Для сверления отверстий диаметром 0,4—2 мм в многослойных платах из стеклопластика и гетинакса применяются цельнотвердосплавные спиральные сверла с цилиндрическим хвостовиком (рис. 5.5, б).
Для тех же целей применяются алмазные трубчатые перфорированные сверла (рис. 5.5, в), которые изготовляют образованием мелких отверстий на рабочей части сверла с помощью лазерной установки и последующим нанесением гальваническим способом слоя алмазного синтетического шлифпорошка. Алмазные сверла имеют диаметр 0,5—6,0 мм. Стойкость таких сверл и чистота обработки ими во много раз выше, чем у твердосплавных сверл.
Рис. 5.6. Сверла, оснащенные пластинками из твердого сплава с прямыми канавками (а) и с винтовыми канавками (б)
Сверла, оснащенные пластинками из твердых сплавов (рис. 5.6), обладают стойкостью и вследствие повышенных скоростей резания обеспечивают высокую производительность труда. Ими можно обрабатывать отверстия в закаленных сталях, чугунах, пластмассе, стекле и других материалах. Их изготовляют с прямыми и винтовыми канавками. Корпус сверла выполняют из инструментальной легированной или углеродистой стали. Пластинки твердого сплава припаивают к режущей части сверла медным или латунным припоем.
Изготовляют также для обработки отверстий малых диаметров цельные твердосплавные сверла и сверла с припаянным хвостовиком к твердосплавной спирали. Жесткость и стойкость таких сверл выше сверл с напаянными пластинками.
Сверла с пластинками из твердых сплавов ВК6, ВК8 используют при сверлении чугуна, а с пластинками из твердых сплавов Т15К6, Т5К10 — при сверлении сталей.
Сверла с прямыми канавками обычно применяют для сверления чугуна и других хрупких материалов, а сверла с винтовыми канавками — для сверления вязких материалов.
Рис. 5.7. Сверло для обработки закаленных сталей
Сверла для обработки закаленных сталей (рис. 5.7) изготовляют цельными из твердых сплавов ВК6М, ВК8 или с твердосплавной рабочей частью, припаянной к стальному хвостовику. Профиль канавок выполняется методом вышлифовывания цельных твердосплавных заготовок. Сверла отличаются повышенной жесткостью, что позволяет обработать отверстия в закаленных сталях с твердостью HRC 50.
Для обработки высокомарганцевых сталей, которые особо трудно обрабатываются, так как во время обработки они имеют склонность к наклепу, обладают низкой теплопроводностью, значительным абразивным воздействием на режущий инструмент, используют сверла, показанные на рис. 5.8.
Рис. 5.8. Сверла для обработки высокомарганцевых сталей:
а — конструкция сверла ЛПИ, б — форма заточки рабочей части сверла, разработанного А. А. Виноградовым и Ю. А. Аносовым
На рис. 5.8, а представлено сверло, разработанное в Ленинградском политехническом институте. Сверло отличается укороченной рабочей частью, оснащенной твердосплавной пластинкой и имеющей упрочняющие фаски f=1 -:-2 мм, с большим отрицательным углом (γ до —15°). В корпусе сверла имеются отверстия для подвода смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) в зону резания. Отверстия размещены на минимально возможном расстоянии от пластинки твердого сплава. Через отверстия в сверле к зоне резания подводится сжатый воздух. Обработку отверстия в высокомарганцевых сталях можно производить таким инструментом при скорости резания 40— 45 м/мин и с подачей S = 0,22 мм/об.
На рис. 5.8,б показана форма заточки режущей части сверла, разработанная кандидатами технических наук Ю. А. Аносовым и А. А. Виноградовым. Сверло оснащено твердым сплавом, как и обычные сверла, но форма заточки режущих кромок отличается тем, что поперечная кромка смещена относительно оси сверла для создания постоянного радиального усилия при работе инструмента. Смещение, так же как и другие параметры, зависит от обрабатываемого материала и условий обработки. Сверла рекомендуются для обработки различных труднообрабатываемых материалов, в том числе высокомарганцевых сталей.
Рис. 5.9. Сверло, оснащенное твердосплавными сменными пластинками
Сверла, оснащенные многогранными неперетачиваемыми пластинками (рис. 5.9), предназначены для обработки отверстий до двух диаметров в деталях из конструкционных сталей и чугунов. В точных базовых гнездах корпуса сверла 1 расположены две специальные сменные многогранные твердосплавные пластины 2, закрепляемые через центральное отверстие специальным винтом 3 с конической головкой. В корпусе сверла выполнены два отверстия для подвода СОЖ в зону резания.
Применение сверл с многогранными неперетачиваемыми пластинами по сравнению с быстрорежущими спиральными сверлами обеспечивает повышение производительности в 2— 4 раза. Изношенная режущая кромка восстанавливается поворотом пластины или ее заменой.
Сверла с неперетачиваемыми пластинами (от 20 до 60 мм) разработаны ВНИИ инструментальной промышленности.
Вы здесь
Оглавление
Чем чаще используется сверло, тем быстрее оно тупится. Многие мастера, едва инструмент затупился, выбрасывают его. А практичные обрабатывают изделие под конкретный угол заточки сверла по металлу и продолжают пользоваться без всяких ограничений.
Сверло по металлу предназначено для создания, как глухих, так и сквозных отверстий и перфорации в деталях. Как правило, оно имеет форму спирали и состоит из нескольких элементов: режущей плоскости, хвостовика, рабочей части и лапки. Орудие резки производится из крепких сортов быстрорежущей стали (Р18,Р6М5).
фото:конструкция сверла по металлу
Важнейшими элементами спирального сверла являются хвостовик и рабочая поверхность. Хвостовик как цилиндрической, так и конической формы обеспечивает надежное крепление к патрону. А по краю рабочей части делаются винтовые канавки, обеспечивающие выход стружки.
Передняя сторона канавок поднимается вверх и слегка отходят назад, образует угол, величина которого меняется по направлению от оси до боковых частей.
При изготовлении спирального сверла часть материала с наружной рабочей части снимается, образуя своеобразные ленточки. Вместе с увеличенным диаметром и повышенным углом при вершине сверла они способствуют снижению трения инструмента о стенки будущего отверстия.
Виды заточек сверл по металлу
Заточка сверл осуществляется с целью реанимации инструментов после интенсивной эксплуатации. Существует несколько форм заточки. Выбор в пользу конкретного варианта зависит от диаметра спирального сверла, обрабатываемого материала и других факторов.
Универсальной считается нормальная форма заточки под углом 118-120 градусов. Она позволяет подобрать угол сверла, оптимальный для любых материалов. Единственный минус – ограничение диаметра сверла 12 миллиметрами. Нижеизложенные варианты применяются для инструментов с диаметром до 80 мм.
фото:углы заточки сверла по металлу
К примеру, форма обработки НП включает подточку поперечной кромки. Уменьшение длины способствует снижению усилия и, как следствие, предотвращает излишнее повреждение обтачиваемой детали. Сфера применения – подготовка бура к созданию отверстий в стали.
Разновидность этого способа – НЛП. Помимо описанной подточки кромки, аналогичное действие проводят с ленточками. В результате образуется дополнительный задний угол сверла, который значительно облегчает процесс резки и уменьшает трение функциональной части при проходе сквозь обрабатываемый материал.
В некоторых случаях применяется и двойное затачивание. Методы ДП, ДЛП и аналоги рассчитаны на улучшение характеристик периферийных узлов сверла. Изменение угловой точки между кромками до 75 градусов снижает теплоотвод от сверла и повышает его стойкость.
Рекомендуемые углы заточки сверла по металлу
Ниже представлена таблица углов заточки сверла по металлу для разных видов материала.
Обрабатываемый материал | Угол сверла |
---|---|
Сталь, чугун, твердая бронза | 116-118° |
Латунь, мягкая бронза | 120-130° |
Бетон | 118-130° |
Медь | 125° |
Пластмасса | 90-100° |
Алюминий, древесина, деликатные материалы | 140° |
Неправильно подобранный угол заточки сверла приводит к быстрому нагреву, плохому сверлению и возможной последующей поломке сверла.
Процесс заточки и проверки угла сверла по металлу
Процедуру выполняют на точильном круге. Первый этап – заточка задней поверхности спирали. Для этого инструмент уверенно прижимают к поверхности круга. Обращайте внимание на стабильность – угол заточки сверла по металлу должен быть одинаковым. В итоге, если смотреть на перку сбоку, должен получиться правильный конус.
Далее производится обработка режущей поверхности. Здесь следует обратить внимание не только на постоянство угла, но и на величину перемычки. Для крупных буравчиков ее размер не должен превышать полутора миллиметров.
Правильность заточки бура проверяется по шаблону, который изготавливается мастером вручную или приобретается фабричный. В основе проверки сверла – треугольник Рело, на основе которого создают режущие инструменты для создания квадратных отверстий.
фото:шаблон для проверки угла заточки сверла
Он состоит из трех частей. Первая сторона используется для контроля поперечной кромки, вторая представляет собой эталон угла винтовой линии, третья измеряет длину режущей части и проверяет угол при вершине. Качественная работа не вызывает отклонений – все параметры соответствуют линиям шаблона по мере прилегания.