3. Розрахунок спірального свердла.

Розрахувати і сконструювати спіральне свердло з швидкоріжучої сталі з конічним хвостовиком для обробки глухого отвору діаметром D = 50,0мм на вертикально-свердлильному верстаті в заготовці із сірого чавуну з межею міцності

5.1. Визначаємо діаметр свердла. По ГОСТ 19257-73 знаходимо необхідний діаметр свердла отримання глухого отвору  50,0. Діаметр свердла повинен бути 50,0 мм з ріжучою частиною з швидкоріжучої сталі Р6М5, по ГОСТ 885-77 вказаний діаметр є. Геометричні параметри: форма заточування (табл. 43 с. 200) – нормальна; 2=,= 70^о, ; при стандартному заточуванніпо табл. 44 (с. 203) приймаємо кут. У стандартних свердлах D > 10мм для обробки конструкційної сталі

5.2. Визначаємо режими різання по нормативам [16]:

а) подачу знаходимо по табл. 27, с. 433:

S = 0,39 0,47 мм/об.

Обираємо: S = 0,4 мм/об;

б) по табл. 28-30 знаходимо коефіцієнти для визначення швидкості різання:

V = 32 м/хв.

5.3. Осьова сила:

. (3.1)

По табл. 31, [8] коефіцієнт і показники степенів формули для свердління сірого чавуну з інструментом з швидкоріжучої сталі: С_р = 68; y_p = 0.7. В примітці до табл. 31 вказано, що для свердел без підточування перемички осьова сила збільшується в 1,33 рази.

Враховуючи поправочний коефіцієнт на силу різання, табл. 21, 22 [8]:

Отже,

Механізм подачі типового верстата (мод. 2Н125) допускає осьову силу Р_max = 900кгс (по паспорту верстата), тобто P_o < P_max ( 350.5кгс < 900 кгс ).

Отже, призначена подача S = 0,4 мм/об допустима.

5.4. Момент сили опору різанню (крутний момент) при свердлінні:

. (3.2)

По табл. 31, с. 436 коефіцієнт і показники степенів формули для свердління конструкційної сталі з інструментом з швидкоріжучої сталі: С_М =0,0345; y_М = 0.8; Z_{м =} 2,0.

Враховуючи поправочний коефіцієнт на силу різання (по табл. 21, 22, с. 430):

Отже,

5.5. Визначаємо номер конуса Морзе хвостовика (креслення).

Момент тертя між хвостовиком і втулкою:

(3.3)

Прирівнюємо момент тертя до максимального моменту сил опору різання, тобто до моменту, що створюється затупленим свердлом, який збільшується в 3 рази порівняно з моментом, прийнятим для нормальної роботи свердла.

Отже,

Середній діаметр конуса хвостовика: , або:

де:

М_ср = 13,42 Нм – момент опору сил різання;

Р_х = 3504,68 Н – осьова сила;

 = 0,096 – коефіцієнт тертя сталі по сталі;

- половина кута конуса (конусність дорівнює 0,1 мм;sin = 0.0251);

– відхилення кута конуса.

Схема сил, які діють на конічний хвостовик свердла показана на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Схема сил, які діють на конічний хвостовик свердла

По СТ СЕВ 147-75, вибираємо найближчий більший конус, тобто конус Морзе №3 з лапкою з слідуючими основними конструктивними розмірами: D₁ = 54,1мм; d₂ = 50 мм; l = 175 мм. Інші конструктивні розміри хвостовика вказуємо на кресленні інструмента з [7].

5.6. Визначаємо довжину свердла. Загальна довжина свердла L; довжина робочої частини l_o; хвостовика і шийки l₂ можуть бути прийняті по ГОСТ 10903-77 або ГОСТ 4010-77: L = 450 мм; l_o = 245 мм; l₂ = 205 мм;

d₁ = D₁ – 2.0 = 54,1 – 4 = 50 мм.

Центрувальний отвір виконується по формі А ГОСТ 14034-74.

5.7. Зворотна конусність свердла (зменшення діаметра по напрямку до хвостовика) на 100 мм довжини робочої частини повинна знаходитись в межах: 0,04 – 0,10.

Приймаємо зворотну конусність рівною 0,1 мм.

5.8. Ширину стрічки f_o вибираємо по [7], у відповідності з діаметром D свердла f_o = 1,1 мм.

5.9. Ширина пера В = 0,58 D = 0,5850 = 29 мм. Приймаємо В = 30мм.

Геометричні елементи профілю фрези для фрезерування канавки свердла визначають графічним або аналітичним способом. Скористуємось спрощеним аналітичним методом.

Великий радіус профілю:

де:

при відношенні товщини серцевини до діаметра свердла

(3.3)

При діаметрі фрези .

Отже,

Менший радіус профілю

де:

Отже,

Ширина профілю

По знайденим розмірам будуємо профіль канавочної фрези. Встановлюємо основні технічні вимоги на розміри свердла (по СТ. СЕВ 566-77 і ГОСТ 885-77).

Граничне відхилення діаметра свердла D = 50,0h9_(-0.052) мм. Допуск на загальну довжину і довжину робочої частини свердла дорівнює подвоєному допуску по квалітету 14 з симетричним розміщенням граничних відхилень по ГОСТ 25347-82. Радіальне биття робочої частини свердла відносно осі хвостовика не повинно перевищувати 0,15 мм. КутиКут нахилу гвинтової канавки

У робочої частини свердла HRC 62…64, у лапки хвостовика свердла HRC 30 …45.