СверлоМетод

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (СТАНКИН)

Кафедра: «Инструментальная техника и технология формообразования»

Петухов Ю.Е.

ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ РЕЖУЩЕЙ ЧАСТИ СПИРАЛЬНОГО СВЕРЛА

Москва

2010 г.

Изширокойноменклатурыинструментовдляобработкиотверстий, спиральныесверлаявляютсянаиболеераспространеннымвидом. Спиральныесверлаосновнойинструментдляобразованияотверстийвсплошномматериале(рис. 1).

Рис. 1 Конструкция спирального сверла

Спиральное сверло состоит из рабочей части, шейки, хвостовика,

имеющего на конце лапку. Рабочая часть в свою очередь разделяется на режущую и калибрующую. Режущая часть включает следующие элементы: круглошлифованные ленточки (вспомогательные режущие лезвия) , поперечную режущую кромку , канавки , два главных режущих лезвия , передние и зад-

ние поверхности, два зуба (пера) сверла (рис 2).

Хвостовик сверла может быть выполнен как конусным по системам Морзе или метрической, так и цилиндрическим с поводком. В первом случае крутящий момент передается за счет сил трения между коническими поверхностями хвостовика сверла и посадочного отверстия шпинделя, а во втором — посредством поводка. Лапка служит для выбивания сверла из шпинделя станка либо из переходной втулки. Шейка предназначена для выхода шлифовального круга при изготовлении сверла. Калибрующая часть обеспечивает направление свер-

ла в просверливаемом отверстии и служит резервом для образования рабочей части при его переточках.

Рис.2 Геометрические параметры спирального сверла: а) с одинарной заточкой, б) с двойной заточкой

Режущие свойства сверла во многом определяются геометрическими параметрами и материалом его режущей части (рис. 3).

Угол наклона винтовой канавки ω — это угол, заключенный между осью сверла и развернутой винтовой линией стружечной канавки (рис.3,б). Величи-

на его непостоянна: чем ближе к оси сверла, тем меньше угол ω .

где D —диаметр сверла, измеренный на периферии; Dx—диаметр сверла,

соответствующий некоторой точке «х», ω — угол наклона винтовой канавки, измеренный в сечении, параллельном оси сверла. Для сверл из быстрорежущей стали угол ω назначается в зависимости от диаметра в пределах от 18 до 30°:

Угол наклона поперечного лезвия, (перемычки.) ψ — угол между проек-

циями поперечного и одного из главных режущих лезвий на плоскость, перпендикулярную к оси сверла. Угол режущего клина у перемычки больше 90°, а поэтому металл не режется, а скоблится. С увеличением угла ψ сокращается длина поперечной режущей кромки и возрастает активная длина главных кромок: точность сверления повышается. С уменьшение угла ψ улучшаются условия отвода стружки, образующейся на поперечной режущей кромке. На практике

применяются углы ψ=35-650. Рекомендуемые значения угла для повышения стойкости 600 50 , а для повышения точности сверления 450 50 .

Важным показателем является выпуклость поперечной режущей кромки,

Рис. 3 Геометрические параметры спирального сверла

которая влияет на точность сверления за счет обеспечения опережающего врезания ее центрального участка поперечной режущей кромки.

Угол при вершине 2φ—угол между главными режущими лезвиями.

Величина этого угла зависит от свойств обрабатываемого материала и лежит в пределах 80...140°. Для сверления пластичных материалов выбирают большие значения угла 2φ, чем для хрупких. Например, для обработки стали и чугуна

2φ=116...120°, для алюминия 2φ =140, для мрамора 2φ ==80°.

Вспомогательный угол в плане φ1 образуется за счет выполнения рабочей части сверла с обратной конусностью. Величина его составляет 1...2'.

Вспомогательные задние углы α1 на ленточках равны нулю, так как вспомогательная задняя поверхность очерчена поверхностью цилиндра.

Угол наклона главной режущей кромки определяется также как и для уг-

лов общего назначения. Переменный по длине режущей кромки и зависит от расстояния между кромками и радиусом сверла.

Передним углом γ называется угол между касательной к передней поверхности сверла в рассматриваемой точке и нормалью в той же точке к поверхности вращения, образованной при вращении режущего лезвия вокруг оси сверла. В каждой точке режущего лезвия в плоскости NN (рис. 3,б) угол γ имеет различную величину, а в плоскости 00, параллельной оси сверла, он равен углу наклона винтовой канавки, т. е. γо = ω . Исходя из этого можно записать:

Из приведенной формулы видно, что наибольшее значение имеет передний угол у периферии сверла. Так как углы γ и ω равны между собой, то для точек режущего лезвия, лежащих ближе к центру, передний угол γо меньший, чем для периферийных.

Задний угол α — это угол, заключенный между касательной к задней поверхности зуба в рассматриваемой точке режущего лезвия и касательной к окружности ее вращения вокруг оси сверла. Измеряется α в плоскости 00 (рис.3,б), параллельной оси сверла и касательной к цилиндрической поверхности, на которой лежит данная точка режущего лезвия.

В статическом состоянии (по аналогии со значением переднего угла) задний угол α, измеренный в точке x в будет равен:

Где t – шаг задней винтовой поверхности сверла. В нормальной плоскости задний угол будет равен: tg αN =tg α.sin ω.

В процессе резания истинное значение заднего угла уменьшается, так как действительной траекторией точки, лежащей на главном режущем лезвии, будет не окружность, а винтовая линия с шагом, равным величине подачи. Поверхность же резания представляет собой винтовую поверхность. Поэтому действительный задний угол αД определяется касательными к этой винтовой и задней поверхностям в рассматриваемой точке. По своей величине он будет меньше значения α на величину угла μ (рис. 3,а):

С приближением к оси сверла задний угол αД уменьшается, причем для точек режущего лезвия, лежащих ближе к оси сверла, например для точки «Х», уменьшениеглавногозаднегоуглабудетболееинтенсивным, чемдляпериферийной.

Чтобы обеспечить достаточную величину заднего угла в процессе резания у точек режущего лезвия, расположенных ближе к оси сверла, задняя его поверхность затачивается так, что на периферии угол α имеет минимальное значение, а по мере приближения к сердцевине он увеличивается. Такая заточка обеспечивается конструкцией и кинематикой заточных станков.

Так как передний угол γ у сверла будет наибольшим, а задний — наименьшим у периферии сверла, а у центра наоборот α > γ (рис. 4), то угол заострения остается для всех точек режущего лезвия более или менее одинаковым. Фактический передний угол изменяется от 30° до отрицательного значения его у перемычки. Задний же угол у периферии равен 6...8°, а у перемычки—25...35°.

При обработке конструкционных сталей сверлами из быстрорежущей

стали износ обнаруживается одновременно по передней п и зад-

ней з поверхностям, а также по ленточкам, а при обработке хрупких материалов — по уголкам y

(рис. 5). При чрезмерной длине перемычки и неправильной заточке сверла наблюдается износ по лезвию перемычки.

Крайне нежелателен износ по уголкам, так как при большей ве-

личине износа y для восстановления режущей способности сверла приходится стачивать значительную его часть.

Рис. 5 Схемы изнашивания спиральных сверл: а) - при работе по стали; б) – при работе по чугуну

В качестве критерия затупления сверл рекомендуется следующая величина износа: 1) при сверлении сверлами из быстрорежущей стали чугуна— y=0,5...1,2

мм, стали— з (табл. 1); 2) при сверлении сверлами, оснащенными твердым сплавом, как стали, так и

При работе сверла изнашиваются по задней и передней поверхностям, ленточке, углу, образуемому пересечением режущей кромки и ленточки, и по перемычке (рис. 5).

Восстановление формы режущей чисти сверла и его режущих свойств производится затачиванием по задней поверхности.

Допустимый износ сверл устанавливается в зависимости от обрабатываемого материала и диаметра сверла. Численные значения износа и величины стачивания сверл в осевом направлении за одну переточку приведены в табл. 1

Величина стачивания за одну переточку : q ; sin

где З- величина износа (табл. 1); а - дополнительная величина, гарантирующая удаление всего изношенного слоя а =( 0,15 - 0,3 мм); - главный угол в плане.

Допустимое стачивание М для коротких сверл из быстрорежущей стали при- нимается(0,5-0,7) L, адлядлинных— 0,7L, гдеL – длинарабочейчастисверла.

Для сверл, оснащенных твердым сплавом, M=b-0,4D, где b — длина пластинки, мм; D — диаметр сверла, мм. Число возможных повторных заточек сверла n=M/q, где q — величина стачивания за одну повторную заточку.

Методы заточки спиральных сверл.

Наиболее известными на практике являются четыре метода заточки: коническая, винтовая, одноплоскостная и двухплоскостная.

Коническая заточка — наиболее известный метод заточки сверл. Задняя поверхность каждого пера оформляется как часть конуса. При заточке (рис. 6) сверло покачивается вокруг оси I—I, скрещивающейся с осью сверла.

Рис. 6. Типы конической заточки сверла

Параметры конической заточки:

h — расстояние между осью сверла и осью качания (осью конуса заточки)

—основной фактор при настройке заднего угла сверла;

Н— расстояние между вершиной конуса заточки и осью сверла;

— угол разворота сверла, измеряемый между проекциями оси качания и главной кромки на торцовую плоскость сверла. Угол может быть положительным, отрицательным или равным нулю. Величины H и — основные параметры настройки угла наклона поперечной кромки сверла;

о — угол установки сверла измеряется между осью сверла и плоскостью шлифовального круга. Угол установки всегда несколько меньше, чем — по-

ловина угла сверла при вершине. Угол установки сверла используется для настройки угла 2 ;

— угол скрещивания осей сверла и конуса заточки;—половина угла конуса заточки:

Сувеличением межосевого расстояния к задний угол возрастает, углы 2

и- уменьшаются.

Влияние остальных параметров заточки: H, , б, , о—противоположно влиянию h.

Существуют три типа конической заточки.

I тип, при котором вершина конуса заточки располагается впереди вершины сверла, угол скрещивания о обычно принимается 20 или 45° (рис. 6, а).

II тип, при котором ось качания параллельна поверхности шлифовального круга и конус заточки превращается в круговой цилиндр (рис. 6, б).

По мере приближения к оси сверла нормальный задний угол - возрастает при заточке I типа, остается постоянным при заточке II типа и уменьшается при заточке III типа. Задний угол в цилиндрическом сечении для всех типов заточки возрастает от периферии к центру сверла.

Винтовая заточка — метод, положенный в основу большинства отечественных станков для заточки сверл. При этом методе сверло совершает три

формообразующих движения (рис.7): вращение вокруг своей оси и возвратно-по- ступательные движения

Рис. 7. Винтовая заточка сверла: а