Виды свёрл и их характеристика

Свёрла по конструкции и назначению подразделяют на спиральные, перовые, центровые и специальные.

Перовые свёрла наиболее просты в изготовлении, применяются для сверления отверстий от 0 до 25 мм. Перовые свёрла вследствие малой производительности и низкой точности отверстий применяются редко.

Центровые свёрла служат для получения центровых отверстий в различных заготовках. Комбинированные свёрла, например сверло-зенковка, сверло-развёртка, сверло-метчик, применяют для одновременного сверления и зенкования. сверления и нарезания резьбы и т. д.

Специальные сверла (например, пушечные, ружейные сверла) применяют для глубокого сверления (более пяти диаметров). Наибольшее распространение имеют спиральные сверла, так как они являются наиболее производительными.

Виды сверл

Таблица 2.1

Название сверла	Эскиз сверла
Спиральное с цилиндрическим и коническим хвостовиком
Для глубокого сверления
Перовое
Центровочное
Ружейное
Для кольцевого сверления

Части и элементы спирального сверла

У спирального сверла различают следующие части (рис. 2.1):

1. Рабочая часть - часть сверла, снабженная двумя винтовыми канавками; рабочая часть включает в себя режущую и направляющую часть сверла.

2. Режущая часть - часть сверла, заточенная на конус и несущая режущие кромки

Рис. 2.1. Спиральное сверло.

Направляющая часть - часть сверла, которая обеспечивает направление сверла в процессе резания.

3. Хвостовик - часть сверла, служащая для его закрепления и передачи крутящего момента от шпинделя.

4. Лапка (у сверл с коническим хвостовиком) служит упором при выбивании сверла из отверстия шпинделя.

5. Поводок (у сверл с цилиндрическим хвостовиком) предохраняет сверло от проворачивания в патроне.

Основные элементы спирального сверла

1. Передняя поверхность - винтовая поверхность канавки, по которой сходит стружка.

2. Задняя поверхность - поверхность, обращенная к поверхности резания.

3. Режущая кромка - линия, образованная пересечением перед ней и задней поверхностей, главных режущих кромок у сверла их две.

4. Ленточка - узкая полоска на цилиндрической поверхности сверла, расположенная вдоль винтовой канавки: обеспечивает сверлу направление при резании.

5. Поперечная кромка - линия, образованная в результате пере сечения обеих задних поверхностей.

Геометрические параметры режущих кромок сверла

Углы режущих кромок сверла можно рассмотреть двояко: в статическом состоянии и в процессе резания (в движении).

На рис. 2.2 для произвольной точки А показаны углы режущей кромки сверла в двух сечениях: в плоскости N-N, нормальной к режущей кромке, и в плоскости 0-0 касательной к цилиндрической поверхности, на которой лежит рассматриваемая точка.

Рис. 2.2. Элементы рабочей части сверла

Передний угол у - угол между касательной к передней поверхности в рассматриваемой точке режущей кромки и нормально в той же точке к поверхности вращения режущей кромки вокруг оси сверла. По длине режущей кромки передний угол - является величиной переменной. По мере приближения к оси сверла передний угол уменьшается, а у поперечного режущего лезвия он принимает отрицательное значение.

Задний угол α_N в нормальной плоскости N-N может быть определён по формуле:

(2.1)

где φ - угол в плане главной режущей кромки, равный половине угла при вершине.

Задний угол сверла - величина переменная: у периферии α = 8-14°, по мере приближения к поперечной режущей кромке задний угол возрастает и достигает 20-26°.

В процессе резания в результате вращательного и поступательного движения сверла поверхность резания представляет собой винтовую поверхность. Вследствие этого действительные углы изменяются, передний угол γ становится большим, а задний угол α меньшим:

_(2.2)

_(2.3)

где µ - угол наклона траектории движения данной точки.

Величину µ для данной точки режущей кромки сверла можно определить по формуле:

(2.4)

где S - подача сверла, мм/об; D- диаметр, на котором расположена данная точка режущего лезвия сверла, мм.

Зенкеры

При обработке отверстий обеспечить высокую чистоту поверхности и точность размеров значительно труднее, чем при обработке наружных поверхностей.

Эти трудности возрастают по мере увеличения длины отверстия и уменьшения его диаметра. Для облегчения этой задачи служат размерные инструменты - зенкеры и развертки. Зенкер - многолезвийный расточной инструмент для обработки предварительно просверленного отверстия или отверстия, полученного литьём или ковкой. Зенкерованием получают отверстие с точностью до 4-го класса и чистотой до 6-го класса.

Центрирование зенкер не обеспечивает: если до обработки зенкером отверстие имело биение, то биение сохраняется после зенкерования. Производительность при зенкеровании более высокая, чем при растачивании.

Зенкеры бывают: хвостовые и насадные (крепятся к оправке на конусной насадке); цельные и сборные (со вставными ножами); быстрорежущие и твердосплавные. По количеству рабочих перьев различают трёхпёрые и четырехпёрые зенкеры. Иногда применяют двухпёрые зенкеры - ножи. Зенкеры крепят коническим хвостовиком в пиноль задней бабки, подача может быть ручной или механической.

Рис.2.3. Конструкционные элементы зенкера:

1-режущая (заборная) часть; 2- калибрующая часть; 3- рабочая часть;

4- шейка; 5- хвостовик

Припуск под зенкерование отверстий составляет 0,5 - 2 мм на сторону в зависимости от диаметра. Ниже приведены средние значения припусков под зенкерование после сверления, которые удаляются за один проход (т.е. t = h).

Таблица 1.1. Припуск под зенкерование после сверления

Диаметр зенкерования, мм	до 20	21-35	36-45	46-50	51-60	61-70	71-80
Припуск h на сторону, мм	0,5	0,75	1	1,25	1,5	1,75	2

Подачи при работе зенкерами из быстрорежущей стали 0,3-1,2 мм/об, твердосплавными зенкерами 0,4-1,5 мм/об, скорость резания соответственно 20-35 м/мин и 60-200 м/мин. Отверстия большего диаметра обрабатывают комбинированным инструментом - сверлом-зенкером.

Зенковкой обрабатывают фаски, потаи. Для получения поверхности высокой чистоты (до 8-го класса) зенковки, в отличие от зенкеров, делают многолезвийными. Стандартные зенковки имеют утлы конуса рабочей части 45 ,60, 75, 90 и 120

Развертки

Как было указано, обработкой зенкером получают невысокую точность и чистоту поверхности. Чтобы без особых затруднений обеспечить высокую чистоту и высокую точность, пользуются размерными многолезвийными инструментами - развёртками. Обработкой развёрткой получают отверстия до 2-го класса точности с чистотой 7-го - 8-го класса, а обработкой последовательно двумя развёртками - до 9-го класса. Однако, как и при зенковании, развёртыванием нельзя получить центрирование, если до этого отверстие имело биение или перекос.

По назначению развёртки делятся на слесарные (ручные) и станочные (машинные), по конструкции - на хвостовые и насадные, по материалу - на быстрорежущие и твердосплавные. Существуют также регулируемые (установочные) развертки, размер которых можно изменять в небольших пределах. Развёртка состоит из рабочей части, шейки и хвостовика. Хвостовик машинных развёрток - конический (стандартный конус Морзе), ручных развёрток цилиндрический с квадратом под вороток. На рабочей части развёртки различают направляющий конус, за заборный конус и калибрующую часть. Направляющий конус облегчает ввод развёртки в отверстие.

Заборный конус расположен под углом φ (рис. 2.4) к направлению подачи развёртки. Угол φ для обработки чугуна составляет 4-6°, для обработки стали 12-15°. Это значит, что для обработки чугуна заборный конус развёртки длиннее, чем для обработки стали. Таким способом уменьшают истирание режущих кромок при обработке материала с большой абразивностью.

Режущие кромки на заборном конусе остро заточены и выполняют работу резания.

Калибрующая часть - цилиндрический участок развёртки. Режущие зубья на этом участке имеют узкие шлифовальные ленточки шириной 0,05-0,2 мм, которые направляют развёртку в отверстие, а кромка ленточки зачищает отверстие, обеспечивает высокую чистоту поверхности. Диаметр развертки, измеренный по ленточкам противолежащих зубьев, соответствует диаметру обрабатываемого отверстия.

Для облегчения вывода развёртки из отверстия на калибрующей части по ленточкам шлифуется обратный конус с углом 1:50 (угол наклона около 10'). Шаг между зубьями развёртки, как правило, делается неравномерным. Если у развёртки, например, 12 зубьев, то центральный угол составляет не 30°, а последовательно 33 , 34°30', 36°, 37°30¹, 39°, при этом противолежащие зубья должны располагаться на одном диаметре, что важно для контроля развёртки. Неравномерность шага устраняет попадание режущей кромки в одно и то же место на поверхности отверстия в момент биения развёртки из-за колебаний чисел оборотов (при колебании напряжения в сети), износа подшипников и неравномерности структуры обрабатываемого металла.

Высокое качество обработки обеспечивают с правыми и левыми спиральными (винтовыми) канавками.

Рис. 2.4. Конструкционные элементы развёртки:

1 - рабочая часть; 2 - шейка; 3 - хвостовик; 4 - заборная (режущая) часть;

5 -калибрующая часть; 6 - обратный конус; 7 - квадрат;

8 - направляющий конус.

Перед развёртыванием отверстие очищают от грязи и стружки, протирают. Если хвостовик развёртки закреплён непосредственно в пиноли задней бабки, то незначительная несоосность хвостовика и рабочей части развёртки, перекос оси пиноли или загрязнение посадочного конуса вызывает неравномерное срезание припуска; отверстие будет иметь больший диаметр у концов и меньший в середине. Чтобы припуск срезался равномерно, и не было "разбивки размера", развёртки закрепляют в качающейся оправке: корпус оправки закрепляют в пиноли, а собственно оправка, несущая развёртку, связана с корпусом шарниром. Существуют также "плавающие" оправки, в которых развёртка "плавает", сохраняя горизонтальное положение. Припуск на развёртывание зависит от обрабатываемого материала и составляет 0,08-0,2 мм на сторону. При очень большом припуске трудно получить требуемый размер отверстия, кроме того, можно сломать развёртку. Очень малый припуск также нежелателен, так как поверхность предварительно просверленного отверстия имеет "наклёп" -некоторое повышение твёрдости в результате деформации поверхностного слоя при сверлении или расточке. Развёртка, работая по наклёпанному слою, будет быстро истираться и возможно её заклинивание в отверстии.

Развёртывание стальных заготовок деталей выполняется с охлаждением эмульсией, или маслом, а чугунных - с охлаждением керосином или керосином со скипидаром.

Выбор режимов резания при развёртывании.

Подача принимается в 2-3 раза больше, чем при сверлении отверстия такого же диаметра, а скорость резания в 2-3 раза меньше. Величина подачи на чистоту обработанного отверстия не влияет, так как последняя зависит исключительно от состояния кромки на ленточке. Необходимость низкой скорости резания при развёртывании объясняется явлением наростообразования: при низкой скорости нарост на режущей кромке не образуется, что обеспечивает высокое качество обработки.

Припуск под чистовые (окончательные) развёртки принимается 0,05-0,25 мм на сторону. Для предварительной (черновой) развёртки припуск на сторону может быть увеличен в 2-3 раза. Средние значения припусков (глубин резания) при чистовом (окончательном) развёртывании:

Таблица 1.2. Припуск при чистовом развёртывании

Диаметр развёртки, мм	до 5	6-10	11-15	16-30	31-50	51-60	61-80
Припуск на сторону (глубина резания), мм	0,05	0,075	0,1	0,125	0,15	0,2	0,25

Зенкеры и развёртки изготавливают как из инструментальных быстрорежущих сталей Р18 и Р9, так и с пластинками из твёрдых сплавов (Т15К6, при обработке сталей; ВК4; ВК6 и ВК8 при обработке чугунов); ручные развертки изготавливают из сталей 9ХС и У12А.