Тема 30. Сверление, зенкерование, развертывание. Сверлильно-расточные станки

Вопросы:

1. Процесс сверления и его особенности.

2. Инструменты, применяемые на сверлильных станках.

3. Приспособления и вспомогательный инструмент сверлильных станков.

4. Разновидности сверлильных станков.

5. Работы, выполняемые на сверлильных станках.

6. Расточные станки и работы, выполняемые на них.

1. Сверление – это процесс образования от­верстий в сплошном металле режущими инструментами (сверлами). По конструкции сверла подразделяются на спиральные, перовые, центровочные, для глубокого свер­ления и др.

Элементами режима резания при сверлении являют­ся глубина резания t (мм), подача S (мм/об), скорость резания υ (м/мин).

Глубина резания при сверлении отверстий в сплош­ном материале составляет половину диаметра сверла:

t = D₁/2,

где D₁ – диаметр сверла, мм.

При рассверливании отверстий глубина резания:

где D₁ и D₂ – диаметр отверстий до и после рассверливания, мм.

Подача – перемещение сверла вдоль оси за один его оборот. Так как сверло имеет две главные режущие кромки, то подача S_z (мм/зуб), приходящаяся на каж­дую из них, определяется по формуле:

S_z = S/2.

Скорость резания при сверлении – окружная ско­рость вращения наиболее удаленной точки режущей кромки от оси сверла. Скорость резания определяют по формуле:

где D – наружный диаметр сверла, мм; n – частота вращения свер­ла, об/мин.

Особенностью сверления является то, что процесс резания протекает в более сложных и тяжелых усло­виях, чем при точении, а сверло имеет менее благопри­ятную геометрию рабочей части. В процессе резания при сверлении затруднен отвод стружки. При ее удалении происходит трение стружки о поверхность канавок сверла, а также трение сверла о поверхность отверстия. Это приводит к повышенному тепловыделению и деформации стружки и, как следствие, к заклиниванию сверла и его поломке.

2. Спиральное сверло – наиболее распространенный режущий инструмент при сверлении и рассверливании. Оно состоит из рабочей части, шейки, хвостовика (конического или цилиндрического) и лапки. У сверл с цилиндрическим хвостовиком лапки отсутствуют.

Рис.52 Инструменты для обработки отверстий на свер­лильных станках

Рабочую часть составляют режущая и направляющая части. Направляющая часть предохраняет сверло от увода в сторону. Ленточки снижают трение сверла об обработанную поверхность, так как уменьшается площадь соприкосновения инструмента с поверхностью отверстия. Главные задние поверхности, пересекаясь друг с другом, образуют поперечную режущую кромку (перемычку), которая врезается в металл и центрирует сверло при работе.

Зенкерами обрабатывают предварительно просвер­ленные отверстия, а также отверстия в литых и штампо­ванных заготовках. Зенкер (рис.52 , а) имеет те же части и элементы, что и сверло, но в отличие от сверла он может иметь три и более зубьев и такое же число режущих кромок. У зенкера нет поперечной кромки, что повышает его прочность и же­сткость. По типу крепления зенкеры различают хвостовые (рис.56, а и б) и насадные (рис.52, в).

Развертками (рис.52, г...е) окончательно обрабаты­вают отверстия после растачивания или зенкерования. Они имеют те же режущие элементы, что и сверло, но изготовляются с числом зубьев от 6 до 12 с прямыми или винтовыми канавками. По типу крепления разверт­ки, так же как зенкеры, различают хвостовые и на­садные.

Машинными и ручными метчиками (рис. 52, ж) на­резают резьбу в отверстиях на сверлильных станках. Они имеют режущую (заборную) часть, которая выпол­няет основную работу резания, калибрующую часть, окончательно формирующую профиль резьбы.

3. При обработке на сверлильных станках применяют различные приспособления (рис.57) для установки и закрепления заготовок на столе станка.

Машинные тиски (рис.53, а) чаще всего применяют для закрепления заготовок. При сверлении сквозных от­верстий заготовку устанавливают в тисках на подклад­ках, чтобы обеспечить свободный выход сверла из от­верстия.

Простые (рис.53, б) и универсальные угольники используют при сверлении параллельных отверстий или отверстий, расположенных под углом к установочной плоскости.

На призмах (рис.53, в) устанавливают за­готовки цилиндрической формы при сверлении в них отверстий. Закрепляют заготовки прижимными планка­ми, прихватывая болтами. Крупные заготовки устанав­ливают на столе (рис.53, г) станка и закрепляют при­жимными плавками и болтами.

Рис. 53. Приспособления для установки заготовок на столе сверлильного станка:

а – машинные тиски; б – угольники; в – призмы; г – стол

Кондукторы применяют при сверлении без разметки одного или нескольких точно расположенных отверстий в деталях, обрабатываемых большими партиями. На­правляющие втулки обеспечивают определенное положение режущего инст­румента относительно обрабатываемой детали.

Рис.54 Патроны:

а – универсальный трехкулачковый; б – быстросмен­ный.

Универсальные трехкулачковые патроны (рис.54, а) служат для крепления режущих инструментов с цилин­дрическим хвостовиком. Патрон с вставленным инструментом затягивают вручную или с помощью ключа. Эти патроны применяют, когда об­работка ведется одним инструментом.

Быстросменные патроны (рис.54, б) применяют в тех случаях, когда приходится часто менять инструмен­ты в процессе работы. Эти патроны позволяют заменять режущий инструмент без выключения шпинделя станка. Инструмент закрепляют в сменной втулке 4 и вставля­ют в центральное отверстие корпуса патрона. При этом шарики 2 попадают в лунки 3 втулки и удерживаются опущенной вниз муфтой 1. При смене инструмента муф­та поднимается, шарики вытесняются из лунок и втулка с инструментом вынимается. Пружинные кольца ограни­чивают перемещение муфты 1 вверх и вниз.

Предохранительные патроны, которые могут переда­вать строго ограниченный крутящий момент, применяют на сверлильных станках при нарезании резьбы для пре­дупреждения поломки метчиков в глухих отверстиях.

Переходные конические втулки применяют для за­крепления режущего инструмента с коническим хвостовиком, когда конус хвосто­вика инструмента меньше конуса отверстия шпинделя станка.

Оправки применяют на сверлильных и расточных станках для установки и закрепления резцов, специаль­ного инструмента, а также в качестве удлинителей.

3. Из сверлильных станков наибольшее распространение получи­ли станки с вертикальным расположением шпинделя.

Вертикально-сверлильные станки применяют в цехах единичного и мелкосерийного производства. Наиболь­ший диаметр обработки от 6 мм для настольных станков до 75 мм для тяжелых станков.

На рис. 55 показан вертикально-сверлильный станок модели 2Н118 (наибольший диаметр сверления по стали 15…18 мм). Обра­батываемую заготовку устанавливают и закрепляют на столе 4 станка с помощью прихватов или закрепляют в приспособлении, которое устанавливают на столе. Установочное перемещение сто­ла по вертикальным направляющим станины 6 производится при вращении винта 5. Инструмент крепят в шпинделе 3, получаю­щем главное (вращательное) движение от электродвигателя 1 че­рез коробку скоростей и автоматическое движение подачи от ко­робки подач (обе коробки находятся под кожухом 2). Шпиндель имеет 12 частот вращения и 9 различных подач.

Радиально-сверлильные станки предназначены для обработки отверстий в тяжелых заготовках, установка кото­рых на вертикально-сверлильном станке невозможна или неудобна. Если для обработки на вертикально-сверлильном станке ось отверстия заготовки необходимо совместить с осью шпинделя, то на радиально-сверлильных станках, наоборот, шпиндель устанав­ливается в нужном положении, а заготовка остается неподвиж­ной. Шпиндель 8 (рис. 56) расположен в сверлильной головке 7, в которой смонтированы также коробки скоростей и подач. Глав­ное движение и движение подачи передаются шпинделю от элек­тродвигателя 5. Для установки шпинделя в той или иной точке над заготовкой сверлильная головка имеет две степени подвижнос­ти: она может перемещаться по направляющим рукава 6 и вме­сте с ним поворачиваться около оси колонны 2. На поворотной гильзе 3 находится электродвигатель 4, служащий для подъема рукава с помощью винта 9. Колонна опирается на фундаментную плиту 1; на ней же устанавливается обрабатываемая заготовка или съемный стол 10 при обработке небольших заготовок.

Рис.55 Рис.56

2. На сверлильных станках выполняют:

Сверление (рис.57, а) производят спи­ральными сверлами, которые закрепляют во вспомога­тельных инструментах и устанавливают в шпинделе станка.

Рассверливанием получают отверстия диаметром свыше 40 мм. Сначала сверлят отверстие диаметром до 15 мм, затем рассверливают его до требуемого размера другим сверлом (рис.57, б). Отверстие после сверления и рассверливания получают 12-го квалитета.

Зенкерование (рис.57, в) является промежуточной операцией между сверлением и развертыванием. Припуск под зенкерование зависит от диаметра зенкера и изменяется в пределах 0,5...3 мм. Для зенкеров, оснащённых режущими элементами из твердых сплавов, припуск берётся 0,5...1,5 мм. Зенкерованием обрабатывают отверстия до 10...11-го квалитета точности.

Рис.57 Схемы обработки заготовок на вертикально-сверлильных станках

Развертывание (рис.57, г и д) – процесс окончательной обработки отверстия после растачивания или зенкерования. Его разделяют на черновое (припуск 0,15…0,5 мм) и чистовое (припуск 0,05...0,2мм). Отверстия получаются 7...9-го квалитета точности.

Зенкованием получают в отверстиях цилиндрические (рис.57, ж) и конические (рис.57 , з и к) углубления под головки болтов, винтов, заклепок и др. В качестве инструментов служат специальные зенкеры – зенковки.

Цекование (рис.57, е) – обработка торцевой поверхности отверстия торцевым зенкером (цековкой) для перпендикулярности плоской торцевой поверхности.

Нарезание резьбы (рис.57, и) на сверлильных станках выполняют машинными метчиками, у них в отличие от ручных метчиков изменён хвостовик и есть кольцевая выточка для установки их в быстросменном патроне.

3. Расточные станки применяют для обработки отверстий с точно координированными осями в тяжёлых крупногабаритных заготовках корпусных деталей (блоки цилиндров, коробки скоростей станков и др.).

Горизонтально-расточные станки являются широкоуниверсальными, на них можно выполнять сложные опера­ции, состоящие из переходов с использованием большой номен­клатуры режущих инструментов. В ряде случаев это позволяет производить на этих станках полную обработку заготовок, что осо­бенно удобно для тяжелого машиностроения. Формообразующими для обрабатываемых заготовок движениями являются вращение шпинделя (главное движение), которое передается режущему инструменту, и движение подачи, сообщаемое исполнительными механизмами заготовке или режущему инструменту. По направ­ляющим станины 5 (рис. 58, а) может перемещаться стол 2, на ко­тором устанавливается заготовка. Шпиндельная бабка 3 связана с вертикальными на­правляющими передней стойки 4 и может быть установлена на той или иной высоте либо перемещаться для верти­кальной подачи при торцовом фрезеровании.

Рис. 58

Заднюю стойку 1 используют при работе с борштангой (длинной оправкой) для под­держания ее второго конца. Малые горизонтально-расточные стан­ки имеют диаметр расточного шпинделя 50…125 мм, средние – 100…200 мм, тяжелые – 125…320 мм. Тяжелые станки стола не имеют, заготовка устанавливается на станине и остается при обработке неподвижной, а передняя стойка может перемещаться в попереч­ном направлении по направляющим станины, а в продольном — по промежуточным саням.

Координатно-расточные станки предназначены для получения деталей, которые должны иметь высокую точность взаимного расположения отверстий.

Алмазно-расточные станки применяют для финишной обработки отверстий, например, в блоках цилиндров и шатунах двигателей внутреннего сгорания.

На этих станках можно обтачивать цилиндрические поверхности и торцы, фрезеровать, нарезать резьбу, растачивать коренные подшипники блоков двигателей. На расточных станках для обработки поверхностей используют резцы, расточные блоки, расточные головки, свёрла, зенкеры, развёртки, метчики и фрезы. Расточные блоки представляют собой сборочную конструкцию, состоящую из корпуса и вставных регулируемых резцов. Расточные головки используют для обработки отверстий большого диаметра.