4.3. Недостатки геометрии спиральных сверл и способы ее улучшения при заточке

К числу основных недостатков геометрии стандартных спиральных сверл, снижающих их стойкость и производительность, можно отнести:

1. наличие нулевых задних углов на вспомогательных режущих кромках;

2. отрицательные значения передних углов на поперечной режущей кромке;

3. большие передние углы на периферийных участках главных режущих кромок.

Для уменьшения влияния этих недостатков на практике широко пользуются следующими способами.

1. Делают подточку ленточки путем создания на вспомогательных кромках задних углов α_i = 6...8° с оставлением небольшой фаски шири­ ной f = 0,3...0,1 мм на длине l = (0,1...0,2)d, чтобы не ухудшить направ­ ление сверла в отверстии (рис. 4.9, а). Благодаря этому снижается сила трения на ленточках, а при сверлении сталей на них предотвращается нали­ пание мелкой стружки, что приводит к повышению стойкости инструмента.

2. Применяют различные способы подточки поперечной режущей кромки, снижающие осевую составляющую силы резания, улучшающие условия засверливания и увеличивающие производительность процесса сверления за счет увеличения подачи. Некоторые способы подточки представлены на рис. 4.9, б. Они связаны с уменьшением либо длины этой кромки, либо отрицательных значений передних углов. При сверле­ нии углеродистых сталей повышенной твердости и высоколегированных сталей рекомендуется подточка по передним поверхностям полукромок с оставлением фаски и центра сверла. Рекомендуемое отдельными автора­ ми перерезание поперечной кромки с образованием новых полукромок приводит к ослаблению и разрушению центра сверла (рис. 4.9, в). Оно применимо лишь при сверлении чугунов и обеспечивает снижение осевой силы до 50 %. За счет этого возможно значительное увеличение подачи.

3. Применяется заточка под двойными углами при вершине сверла (рис. 4.9, г). При этом 2φ = 116°, а 2φ₁ = 70...90°, с шириной дополни­ тельной заточки по уголкам b = (0,1... 0,2)d. Благодаря этому уменьшает­ ся износ наиболее уязвимых периферийных участков режущих кромок сверла, где скорость резания наибольшая, а передние углы меньше на 1...8°. При этом за счет уменьшения угла ф увеличивается ширина и, со­ ответственно, уменьшается толщина срезаемой стружки, улучшается теплоотвод. В итоге в сочетании с подточкой поперечной режущей кромки двойная заточка обеспечивает при сверлении конструкционных сталей повышение стойкости сверл в 3...4 раза.

На практике применяются и другие способы дополнительной заточки режущей части сверл, используемой с целью повышения их стойкости.

Рис. 4.9. Способы улучшения геометрии спиральных сверл путем заточки:

а - подточка ленточки; б, в - подточка поперечной кромки; г — заточка с двойным углом при вершине

4.4. Особенности конструкций твердосплавных сверл

Несмотря на то, что использование твердых сплавов обеспечивает двух-, четырехкратное повышение производительности, удельный вес твердосплавных сверл в общем объеме их применения составляет не бо­лее 10 %. Это объясняется неблагоприятными условиями работы твердых сплавов при сверлении: нежестким (консольным) креплением сверл; большими осевыми нагрузками; переменной величиной скорости реза­ния, уменьшающейся до нуля на поперечной режущей кромке; большой шириной срезаемой стружки; опасностью появления вибраций и пакети­рования стружки в канавках сверла; малыми числами оборотов и недо­статочными мощностью, жесткостью и точностью сверлильных станков.

Более широкое распространение твердосплавные сверла получили при сверлении чугунов, цветных металлов и неметаллических материа­лов (мрамор, кирпич, пластмассы и т.п.). При сверлении сталей часто наблюдается выкрашивание режущих кромок, особенно в виде разруше­ния поперечной режущей кромки.

Повышение жесткости сверл, использование внутреннего напорного охлаждения и другие усовершенствования позволяют получать хорошие результаты при сверлении труднообрабатываемых сталей и сплавов, т.е. там, где быстрорежущие сверла имеют очень низкую стойкость.

Для оснащения сверл используют твердые сплавы марок ВК8, ВК10-М, ВК15-М, обладающие наибольшей прочностью.

Повышение прочности и жесткости сверл обеспечивают за счет мак­симально возможного сокращения длины рабочей части инструмента, хотя при этом приходится сокращать запас на переточку. С этой же це­лью увеличивают диаметр сердцевины сверл до d₀ = (0,25...0,35)d и выполнить подточку поперечной режущей кромки.

Мелкоразмерные сверла d = 2...6 мм изготавливают цельными твердосплавными или составными, когда хвостовик изготавливается из стали (рис. 4.10, а), а рабочая часть - из твердого сплава. Сверла d = 10...30 мм оснащают напайными пластинами или коронками из твер­дого сплава (рис. 4.10, б, в). При этом корпус сверла изготавливается из стали 9ХС или Р6М5. На корпусах таких сверл направляющие ленточки обычно не делают, так как при высоких скоростях резания, допускаемых твердым сплавом, они быстро выходят из строя и не выполняют роли направляющих сверла.

Рис. 4.10. Твердосплавные сверла: а - цельные; б - с напайными пластинами; в - с коронками; г - с механическим креплением СМП

Обратная конусность предусматривается только на твердосплавной режущей части с созданием вспомогательных углов в плане φ₁ = 25...30'. Диаметр корпуса сверла занижается на 0,2...0,3 мм по сравнению с диа­метром конца твердосплавной части.

Геометрические параметры режущей части: угол при вершине 2 φ = 120... 140°, угол наклона стружечных канавок ω = 0...20⁰, заточка двух- или трехплоскостная с задним углом на главных режущих кромках α = 7...9°. Передний угол на твердосплавных пластинах γ = 8°, а на ко­ронках с винтовыми канавками переменный, как у быстрорежущих сверл, зависящий от угла со. Хвостовик конический или чаще всего цилиндриче­ский, как более технологичный.

Для снижения осевого усилия применяется подточка поперечной режущей кромки с сокращением ее длины до (0,10...0,15)d. Так как место пайки пластины и коронки расположено близко от зоны резания, то ино­гда в процессе сверления наблюдаются случаи отпаивания и разрушения твердосплавной части. Этого можно избежать, если использовать подачу СОЖ через внутренние каналы в корпусе сверла, так как СОЖ снижает температуру резания, интенсивность износа режущих кромок и обеспе­чивает надежный вывод стружки из отверстия. Такие сверла можно с ус­пехом использовать даже при сверлении труднообрабатываемых сталей.

Наибольшую надежность имеют сверла с напайными твердо­сплавными коронками и каналами для внутреннего подвода СОЖ, выпускаемые рядом зарубежных фирм. В этом случае длина коронок принимается равной (1...2)d угол при вершине 2 φ = 140°, угол наклона винтовых канавок с ω = 20°, заточка двух- или трехплоскостная с подточ­кой поперечной режущей кромки, хвостовик цилиндрический с допуском по h6 и лыской для крепления винтом в специальном патроне.

В последние годы широкое применение нашли сверла, оснащенные неперетачиваемыми пластинами с механическим креплением на корпусе (рис. 4.10, г). Они используются для сверления отверстий глубиной L = (3…4)d и диаметром d = 20...60 мм. При этом для повышения надеж­ности сверл в их корпусах выполнены отверстия для подвода СОЖ в зону резания. Стружечные канавки чаще всего делают прямыми, как более технологичные. У сверл небольших диаметров стружечные канавки мо­гут быть и винтовыми с углом .наклона ω = 20°.

Применяемые в сверлах твердосплавные СМП позитивного типа с α > 0 в форме параллелограмма, ромба, прямоугольника или непра­вильного треугольника с шестью режущими кромками и централь­ным отверстием конической формы для крепления винтом. Вдоль режущих кромок на пластинках при прессовании делают уступы или мел­кие сферические лунки, обеспечивающие надежное дробление стружки (см. рис. 2.8). Пластины располагаются с обеих сторон относительно оси сверла таким образом, что делят припуск по ширине с перекрытием в средней части. Одна из пластин обрабатывает центральную часть отвер­стия, а другая - периферийную. Поперечная режущая кромка у таких сверл отсутствует, а хвостовик делается цилиндрическим даже у сверл больших диаметров.