454849Сверление

Сверление - один из старейших и наиболее распространенных методов получения сквозных и глухих отверстий. Точность обработ­ки отверстий соответствует примерно (JTll ~ JTJ2). На заводах мас­сового производства сверлильные станки составляют примерно 20 -25% общего станочного парка[5].

Процесс сверления совершается при двух совместных движени­ях: вращении сверла (или детали) вокруг оси отверстия - главное движение и поступательном движении сверла вдоль оси - движение подачи. При работе на сверлильном станке сверло совершает оба движения: вращательное вокруг своей оси и поступательное вдоль оси; заготовка при этом закрепляется на столе неподвижно.

Конструкция и элементы спирального сверла. У спи­рального сверла различают следующие части (рис. 15.1);

1 - режущую часть сверла, заточенную на конус;

2 - направляющую часть сверла, обеспечивающую направление в процессе сверления;

3 - рабочую часть сверла, состоящую из режущей и направляю­щей частей сверла;

4 - шейку;

5 - хвостовик - для закрепления и передачи крутящего момента;

6 - лапку - для выбивания из отверстия шпинделя;

О сновными элементами спирального сверла являются:

1 - передняя поверхность - винтовая поверхность, по которой сходит стружка (рис. 15.2);

2 - задняя поверхность, обращенная к поверхности резания;

3 - режущая кромка - линия, образо­ванная пересечением передней и задней поверхностей; главных режущих кромок у сверла - две;

4 - ленточка - обеспечивает сверлу направление при резании;

5 — поперечная кромка (перемычка). Две режущие кромки, расположенные

на режущей части, образуют угол при вершине 2<р;

1<р = 125...135° при обработке жаропрочных материалов;

2<р =90... 120° при обработке алюминиевых сплавов;

2(0 =80...90° при обработке хрупких материалов (мрамор и т.д.);

у/ - угол наклона поперечной кромки; при правильной заточке

у/ = 50. ..55°.

w - угол наклона стружечной канавки (от 18" до 30°).

С увеличением еа уменьшается прочность сверла. Обычно

w=30".

15.1.2, Геометрические параметры режущей части сверла.

Углы режущих кромок сверла можно рассматривать двояко: в статическом положении и в процессе резания. На рис.15.3 показаны для произ­вольной точки А углы режущей кромки сверла в двух сечениях в плоскости N-N, нормальной к режущей кромке, и в плоскости О -О, касательной к цилиндрической поверхности, на которой лежит рассматриваемая точка. Передний угол у сверла рассматривается в плоскости N — N,a задний угол а и угол со - в плоскости О —О.

у - угол между касательной к передней поверхности в рассмат­риваемой точке режущей кромки и нормалью в той же точке к по­верхности вращения режущей кромки вокруг оси сверла.

а — угол между касательной к задней поверхности в рассматри­ваемой точке режущей кромки и касательной в той же точке к окруж­ности ее вращения вокруг оси сверла.

15.1.5. Деформации, износ сверла и тепловые явления при сверлении. В результате увеличения угла резания от периферии к центру деформация стружки вдоль лезвия по направлению к центру увеличивается. На перемычке деформации еще значительнее, так как углы резания становятся отрицательными (тупыми). Скорость реза­ния на основных лезвиях возрастает от перемычки к периферии в не­сколько раз. Все это приводит к различным условиям резания: де­формации, усадке, износу, трению, тепловыделению и т.д. При свер­лении наблюдается и наростообразование, так как при сверлении на быстроходных станках (лри диаметре сверла в среднем 10 - 20 мм) V * 30 - 50 м/мин (0,5 - I м/с).

Наибольшее напряжение, теплообразование и температура кон­центрируются в местах перемычки (2,3) и на периферии (1,4) (рис. ] 5.7). Эти четыре места наименее износостойкие.

Так как при сверлении скорость резания и подача невелики (ог­раничены станком), температура вообще ниже, чем при точении. Те-плоотводящие же контуры больше, чем при точении. Несмотря на это, роль СОТС огромна. СОТС уменьшает трение, предотвращает налипание частиц металла к передней и задней поверхностям сверла и т.д.

15.1.6- Силы резания и крутящий момент при сверлении. Про­цесс резания при сверлении имеет много общего с процессом точе­ния. Сверление сопровождается теми же физическими явлениями: те­пловыделением, усадкой стружки, паростообразованием и т.д. Вместе с тем процесс сверления имеет свои особенности. Так, образование стружки происходит в более тяжелых условиях, чем при точении. При сверлении затруднен выход стружки и подвод СОТС. Кроме то­го, угол и скорость резания являются переменными по длине лезвия величинами. Это создает неодинаковые условия работы для различ­ных точек лезвия.

Процесс стружкообразования при сверлении осуществляется в результате двух движений: вращения сверла и перемещения сверла. Рассмотрим силы, действующие на сверло. Предположим, что равно­действующие сил резания, приложенные к главным лезвиям, нахо­дятся в точках О (рис. 15.8).

Разлагая эти равнодействующие по трем направлениям (как и при точении), получим составляющие силы Р., Р_у, Р_х, Крутящий момент, необходимый для осуществления сверления, равен сумме моментов тангенциальных сия, действующих на все лезвия сверла. Установле­но, что 80% от суммарного момента составляет момент сил Р₂, 12% -момент тангенциальных сия вспомогательных лезвий в 8% - момент тангенциальной силы лезвия перемычки.

Сила подачи (осевая сила) равна сумме сил, действующих вдоль оси сверла. Сила Р_х со­ставляет примерно 40% силы подачи, сила Р_п — 57%, силы вспомогательных лезвий, а также силы трения стружки о канавки сверла состав­ляют 3% от силы подачи.

Радиальные силы Р_у при правильной за­точке сверла (симметричной), как равные по величине и противоположные по направлению, взаимно уравновешиваются.

Крутящий момент и осевое усилие опреде­ляются по формулам

Величина коэффициентов С_т и С_п зависит от свойств обраба­тываемого материала, геометрии сверла, СОТС и других параметров

резания. Значения коэффициентов С_т и С_о и показателей степени х_т, у_т, Хр, у_р приводятся в соответствующей справочной литерату­ре (справочники и нормативы по режимам резания).

Действующие на сверло в процессе работы осевая сила и крутя­щий момент являются исходными для расчета сверла и частей станка на прочность и деформацию, а также для определения мощности.

Мощность, затрачиваемую на сверление, подсчитывают по фор­муле

где п - число оборотов сверла;

М_кр - суммарный крутящий момент.

Для определения Р_о и М_кр используются динамометры - элек­трические, гидравлические и механические.

15.1.8. Износ и стойкость сверл. В процессе сверления режущая часть сверла с течением времени изнашивается. Сверла изнашивают­ся в результате трения задних поверхностей о поверхность резания, стружки о переднюю поверхность, направляющих ленточек об обра­ботанную поверхность и смятия поперечной кромки.

Типичные виды износа сверла (рис.15.9):

- износ по задней поверхности - к_ъ;

- износ по передней поверхности- Н„;

- износ по уголкам - S;

- износ по направляющим ленточкам - S,,.

И знос сверла по задней поверхности происходит неравномерно: на попереч­ной кромке износ меньше, чем у пери­ферии. Наиболее опасным видом износа у сверл является износ по уголкам, обра­зуемым главными режущими кромками и ленточками. Эти места являются наи­более напряженными, так как скорость резания в этих местах наибольшая, наи­большее здесь и выделение тепла и со­ответственно наблюдается и самый ин­тенсивный износ.