2.6.1. Сверла

Сверление — основной технологический способ образования отверстий в сплош­ном металле обрабатываемых заготовок. Сверлением могут быть получены как сквозные отверстия в заготовке, так и глухие отверстия. При сверлении отверстий чаще всего использу­ют стандартные сверла, имеющие два винтовых зуба, расположенных диамет­рально друг относительно друга. Просвер­ленные отверстия, как правило, не име­ют абсолютно правильной цилиндри­ческой формы. Их поперечные сечения имеют форму овала, а продольные — небольшую конусность.

Диаметры просверленных отверстий всегда больше диаметра сверла, которым они просверлены. Разность диаметров сверла и просверленного им отвер­стия принято называть разбивкой от­верстия. Она тем больше, чем больше диаметр сверла: для стандартных сверл диаметром d_c = 10...20 мм разбивка сос­тавляет 0,15...0,25 мм. Причиной раз­бивки отверстий являются недостаточная точность заточки сверл и несоосность сверла и шпинделя сверлильного станка. Сверление отверстий без дальнейшей их обработки проводят в тех случаях, когда необходимая точность размеров лежит в пределах 12...14-го квалитета, параметр шероховатости R_a = 3,2…12,5. Наиболее часто сверлением получают отверстия для болтовых соединений, а также от­верстия для нарезания в них внутренней крепежной резьбы.

Сверла по конструкции и назначению подразделяют на спираль­ные, центровочные и специальные. Наиболее распространенный для сверления и рассверливания инструмент - спиральное сверло (рис. 19, а), состоящее из рабочей части 6, шейки 2, хвосто­вика 4 и лапки 3.

Рис. 19. Части, элементы и углы спирального сверла

В рабочей части 6 различают режущую 1 и направляющую 5 ча­сти с винтовыми канавками. Шейка 2 соединяет рабочую часть свер­ла с хвостовиком. Хвостовик 4 необходим для установки сверла в шпинделе станка. Лапка 3 служит упором при выбивании сверла из отверстия шпинделя.

Элементы рабочей части и геометрические параметры спирального сверла показаны на рис. 19, б. Сверло имеет две главные режущие кромки 11, образованные пересечением передних 10 и задних 7 по­верхностей и выполняющие основную работу резания; поперечную режущую кромку 12 (перемычку) и две вспомогательные режущие кромки 9. На цилиндриче­ской части сверла вдоль винтовой канавки распо­ложены две узкие ленточ­ки 8, обеспечивающие на­правление сверла при резании.

Геометрические пара­метры сверла определяют условия его работы. Перед­ний угол γ измеряют в главной секущей плоско­сти II - II, перпендику­лярной к главной режу­щей кромке. Задний угол α измеряют в плоскости I - I, параллельной оси свер­ла. Передний и задний углы в различных точках главной режущей кромки различны. У наружной поверхности сверла угол γ наибольший, а угол α наи­меньший; ближе к оси — наоборот. Угол при вершине сверла 2φ из­меряют между главными режущими кромками; его значение различно в зависимости от обрабатываемого материала. Угол наклона попереч­ной режущей кромки ψ измеряют между проекциями главной и попе­речной режущих кромок на плоскость, перпендикулярную к оси сверла. Угол наклона винтовой канавки ω измеряют по наружному диаметру. С увеличением угла ω увеличивается передний угол γ ; при этом облегчается процесс резания и улучшается выход стружки. Рекомендуемые геометрические параметры сверла приведены в спра­вочной литературе.

Силы резания. В процессе резания сверло испытывает сопро­тивление со стороны обрабатываемого материала. Равнодействующую сил сопротивления, приложенную в некоторой точке А режущей кромки, можно разложить на три составляющие силы Р_x, Р_y и Р_z (рис. 20).

Составляющая Р_x направлена вдоль оси сверла. В этом же на­правлении действует сила Р_п на поперечную режущую кромку. Суммарная всех указанных сил, действующих на сверло вдоль оси х, называется осевой силой. Радиальные силы Р_y, равные по вели­чине, но направленные противоположно, взаимно уравновешиваются.

Рис. 20. Силы, действующие на сверло

В расчетах для определения осевой силы Р_о (Н) и крутящего момента М_к (Н∙м) используют эмпирические формулы:

;

,

где С_р и С_м — постоянные коэффициенты, характеризующие обрабатываемый материал и условия резания; D – наружный диаметр сверла, мм; s - подача сверла (мм/об); х_р, у_р, х_м, у_м — показатели степеней; К_р и К_м — поправочные коэффициенты на изме­ненные условия резания. Коэффициенты и показатели степеней приведены в справочниках.

Осевая сила и крутящий момент являются исходными для рас­чета сверла и узлов станка на прочность, а также для определения эффективной мощности. Эффективная мощность (кВт), затрачивае­мая на резание при сверлении,

М_е = M_кn / (60·10³).