1.2.2. Обработка заготовок на сверлильных станках

Сверление — распространенный метод получения отвер­стий в сплошном материале. Сверлением получают сквозные и не­сквозные (глухие) отверстия и обрабатывают предварительно полу­ченные отверстия в целях увеличения их размеров, повышения точ­ности и снижения шероховатости поверхности.

По классификации сверлильные станки относятся к 2-й группе. По технологическому назначению сверлильные станки подраз­деляются на универсальные (вертикально-свер­лиль­ные, радиально-сверлильные, многошпиндельные) и специализированные (горизонтально-сверлильные для глу­бокого сверления, центро­вальные, станки для обработки отверстий в коленчатых и кулачковых валах, шатунах и т.д.). Специализированные станки применяют в условиях серийного и массового производства.

Сверление осуществляют при сочетании вращательного движения инструмента вокруг оси  главного движения и поступательного его движения вдоль оси  движения подачи. Оба движения на сверлиль­ном ставке сообщают инструменту. Обрабатываемая заготовка при обработке неподвижна.

Процесс резания при сверлении протекает в более сложных усло­виях, чем при точении. В процессе резания затруднены отвод стружки и подвод охлаждающей жидкости к режущим кромкам инструмента. При отводе стружки происходит трение её о поверхность канавок сверла и сверла о поверхность отверстия. В результате повышаются деформация стружки и тепловыделение. На увеличение деформации стружки влияет изменение скорости резания вдоль режущей кромки от максимального значения на периферии сверла до нулевого значе­ния у центра.

Вертикально-сверлильные станки составляют основную часть парка сверлильных станков и выпускаются двух конструктивных разновидностей: на колонне и настольные, устанавливаемые на верстаке. Настольные вертикально-свер­лильные станки предназначают­ся для сверления от­верстий диа­метром до 16 мм, а наколонные — для обработки отвер­стий диамет­ром до 75 мм.

Вертикально-сверлиль­ный станок изображен на рис. 1.23.

Рис. 1.23. Вертикально-сверлильный станок

На фундаментной плите 1 смонтиро­вана ко­лонна 3 коробчатой фор­мы, внутри которой размещается противовес шпиндельного узла. На вертикальных направляющих колонны уста­новлена шпиндель­ная бабка 4 с коробкой подач и шпинделем 7. В кониче­ском отверстии шпинделя уста­навливается режущий ин­струмент 8. Перемещение шпинделя может осущест­вляться механически и вручную с помощью штурвала 2. Для уста­новки и закрепления приспособления с заготовками имеется стол 9. Главным движением является вращение шпинделя с инструмен­том, а движением подачи — осевое перемещение шпинделя. Частота вращения шпинделя изменяется с помощью коробки ско­ростей 6, на которую передается вращательное движение от электродвигателя 5.

Обрабатываемую заготовку в зависимости от ее профиля устанавливают и крепят на столе стан­ка, либо закрепляют в тисках, а тиски закрепляют на столе. В соответствии с выполняемой на станке операцией подбирают и устанавливают в шпиндель вспомогательный и режущий инструмент. Режу­щие инструменты на сверлильных станках закрепляются непосред­ственно в коническом отверстии шпинделя. Если же режущий ин­струмент имеет конический хвостовик малых размеров, тогда необ­ходимо пользоваться переходными коническими втулками. После установки детали и инструмента приступают к выбору режимов резания, смазке станка и подводу смазочно-охлаждающей жидкости.

Для обработки отверстий в заготовках, полученных при литье, штамповке, либо для получения отверстий (сквозных или глухих) в сплошном материале применяют разнообразные инструменты, которые часто называют осевыми вследствие совпадения их оси в процессе обра­ботки с осью отверстия. Наиболее широко применяется обработка отвер­стий такими осевыми инструментами, как сверла, зенкеры и развертки. Сверлами работают на всех станках токарной и сверлильно-расточной группы, на многооперационных станках и станках с ЧПУ, на агрегатных станках и автоматических линиях, а также при использовании ручных свер­лильных машин с пневматическим или электрическим двигателем.

У осевых ин­струментов, подобно резцам, выделяют две основные части: крепежно-присоединительную, включающую хвостовик и шейку, и рабочую, включающую режущую часть (рис. 1.24). Хвостовик у сверл диаметром от 0,1 мм до 20 мм выполняется цилиндрическим, а диаметром от 6 до 80 мм – коническим (рис. 1.24, а).

Рис. 1.24. Основные части сверла (а), зенкера (б)

и развертки (в):

РЧ – рабочая часть; Ш – шейка; Х – хвостовик; Л – лапка

Шейка выполняется не у всех сверл и часто используется для клейма, удостоверяющего диаметр и материал режущей части, и знака завода-из­готовителя.

Рабочая часть сверла изготовляется целиком из инструментального ма­териала, так как по мере переточки инструмента в работу вступают новые его слои, а длина рабочей части уменьшается.

Спиральные сверла (рис. 1.25, 1.26) изготовляют по ГОСТ 10902—77, ГОСТ 4010—77 и др. из быстрорежущей стали Р12, Р6МЗ для обработки кон­струкционной стали, или из стали Р9К10, Р9М4К8Ф и др. для сверления труднообрабатываемого материала; сверла диаметром до 20 мм частично делают из стали 9ХС. В любом случае их твердость приближается к HRC_э 63 – 65. В целях экономии дорогостоящей быстрорежу­щей стали сверла диаметром более 8 мм делают сварными, с быстрорежу­щей рабочей частью.

Зенкеры (рис. 1.27) предназначены для высокопроизводительной обработки от­верстий, предварительно полученных в заготовках сверлением, литьем, ковкой и штамповкой. Эти инструменты используются на том же оборудо­вании, что и сверла, для окончательной и получистовой обработки.

Развертки (рис. 1.28) используют для чистовой обработки точных отверстий в материалах, обычно не прошедших упрочняющей термической обработ­ки. Обработка ведется на станках сверлильно-расточной и токарной групп, а также на отрезных станках и автоматических линиях. Разверткой могут обрабатываться цилиндрические и конические, как глухие, так и сквозные отверстия.

Метчики (рис. 1.29) используют для нарезания правых и левых резьб в сквозных и глухих отверстиях. Различают ручные, машинно-ручные, машинные и гаечные метчики. Рабочую часть метчиков обычно изготовляют из быстрорежущей стали Р6М5.

Зенковки (рис. 1.30, 1.31) применяют для обработки отверстий под цилиндрические и конические головки болтов, подрезки платиков и бобышек одновременно с обработкой отверстий. Тип зенковки выбирают в зависимости от характера обработки, расположения обрабатываемого отверстия, размера обрабатываемой поверхности.

На сверлильных станках можно производить следующие работы: сверление в сплошном материале (рис. 1.25)

Рис. 1.25

рассверливание уже имеющихся отверстий (рис. 1.26)

Рис. 1.26

зенкерование отверстий, полученных литьем, штампованием или предварительным сверлением (рис. 1.27)

Рис. 1.27

развертывание цилиндрических (рис. 1.28) и конических отверстий

Рис. 1.28

нарезание внутренней (рис. 1.29) и наружной резьбы

Рис. 1.29

подрезка платиков и бобышек у отверстий (рис. 1.30)

Рис. 1.30.

зенкование (рис. 1.31)

Рис. 1.31.

Обрабатываемую заготовку в зависимости от ее профиля устанавливают и крепят на столе стан­ка, либо закрепляют в тисках, а тиски закрепляют на столе. В соответствии с выполняемой на станке операцией подбирают и устанавливают в шпиндель вспомогательный и режущий инструмент. Режу­щие инструменты на сверлильных станках закрепляются непосред­ственно в коническом отверстии шпинделя. Если же режущий ин­струмент имеет конический хвостовик малых размеров, тогда необ­ходимо пользоваться переходными коническими втулками (рис. 1.32).

Рис. 1.32. Методы крепления режущего инструмента

на сверлильных станках

Применяемые инструменты с коническим хвостовиком устанавли­ваются в коническое отверстие шпинделя и удерживаются силой тре­ния (рис. 1.32, б). Инструмент имеет лапку 1, которая входит в паз 2 шпинделя. С помощью незначительного удара по клину 4 через ок­но в шпинделе 3 инструмент извлекают из шпинделя. Если режущий инструмент имеет цилиндрический хвостовик, его закрепляют в цанговом патроне (рис. 1.32, в). Патрон состоит из корпуса 1, разрез­ной цанги 2, зажимной гайки 3 и хвостовика 4. На рис. 1.32, г показан быстросменный патрон, применяемый в тех случаях, когда обра­ботка отверстий на сверлильных станках осуществляется набором инструментов, например, сверло, зенкер и развертка. Не снимая детали со станка, применяют быстросменный патрон, который со­стоит из корпуса 1, двух шариков 3, установленных в отверстии корпуса, упора 5, служащего для ограничения свободного пере­мещения кольца 4 по корпусу. В отверстие корпуса вставляется сменная втулка 2. Чтобы сменить втулку с инструментом на ходу станка, необходимо поднять вверх кольцо 4, при этом ша­рики под действием центробежной силы разойдутся и втулка 2 освободится. Для закрепления втулки с другим инструментом необходимо вставить втулку и опустить кольцо. Втулка 2 имеет внутренний конус для установки инструмента или цанговый зажим для инструмента, имеющего цилиндрический хвостовик. Быстросменные патроны снабжаются комплектом втулок, в кото­рых закрепляется необходимый инструмент до начала работы. Нарезание резьбы в отверстиях метчиками на сверлильном станке происходит при наличии реверсивного вращения шпинделя станка или применением специальных реверсивных резьбонарезных голо­вок. После установки детали и инструмента приступают к выбору режимов резания, смазке станка и подводу смазочно-охлаждающей жидкости.