Основные операции обработки заготовок на сверлильных станках

Н а сверлильных станках выполняют сверление, рассверливание, зенкерование, развертывание, цекование, зенкование, нарезание резьбы и обработку сложных отверстий.

Рис. 2.3.6. Схемы обработки заготовок на сверлильных станках

1) Сверление сквозного отверстия показано на рис. 2.3.6, а. Режущим инструментом служит спиральное сверло.

2) Рассверливание – процесс увеличения диаметра ранее просверленного отверстия сверлом большего диаметра (рис. 2.3.6, б). Диаметр отверстия под рассверливание выбирают так, чтобы поперечная режущая кромка в работе не участвовала. В этом случае осевая сила уменьшается.

3) Зенкерование – обработка предварительно полученных отверстий для придания им более правильной геометрической .формы, повышения точности и снижения шероховатости многолезвийным режущим инструментом – зенкером (рис. 2.3.6, в).

4) Развертывание – окончательная обработка цилиндрического или конического отверстия разверткой (обычно после зенкерования) в целях получения высокой точности и малой шероховатости обработанной поверхности (рис. 2.3.6, г, д).

5) Цекование – обработка торцовой поверхности отверстия торцовым зенкером для достижения перпендикулярности плоской торцовой поверхности к его оси (рис. 2.3.6, е).

6) Зенкованием получают в имеющихся отверстиях цилиндрические или конические углубления под головки винтов, болтов, заклепок и других деталей. На рис. 2.3.6, ж, з показано зенкование цилиндрического углубления цилиндрическим зенкером (зенковкой) и конического углубления коническим зенкером.

7) Нарезание резьбы – получение на внутренней цилиндрической поверхности с помощью метчика винтовой канавки (рис. 2.3.6, и).

8) Отверстия сложного профиля обрабатывают с помощью комбинированного режущего инструмента. На рис. 2.3.6, к показан комбинированный зенкер для обработки двух поверхностей: цилиндрической и конической.

Сверление глубоких отверстий (длина отверстия больше пяти диаметров) производят на специальных горизонтально-сверлильных станках. При обработке глубоких отверстий спиральными сверлами происходит увод сверла и «разбивание» отверстия: затрудняются подвод смазочно-охлаждающей жидкости и отвод стружки. Поэтому для сверления глубоких отверстий применяют сверла специальной конструкции. Смазочно-охлаждающая жидкость подается в зону резания и вымывает стружку через внутренний канал сверла.

Режим резания

1) Глубина резания t, [мм]. При сверлении отверстий в сплошном материале за глубину резания принимают половину диаметра сверла:

t=D/2,

а при рассверливании

t=(D–d)/2,

где d – диаметр обрабатываемого отверстия, мм (рис. 2.3.7).

Рис. 2.3.7. Схемы сверления (а) и рассверливания (б)

2) Скорость резания V, [м/мин]. За скорость резания при сверлении принимают окружную скорость точки режущей кромки, наиболее удаленной от оси сверла. Скорость резания связана с диаметром сверла и частотой его вращения зависимостью:

V= D n / 1000,

где D – наружный диаметр сверла, мм; n – частота вращения сверла, об/мин.

Скорость резания при сверлении назначается по эмпирической зависимости:

,

где С – коэффициент, учитывающий конкретные условия обработки (обрабатываемый материал, вид обработки, и т. д.); T – стойкость сверла, мин; коэффициент К определяется по формуле К= К₁ К₂ К₃, где К₁ – учитывает качество обрабатываемого материала; К₂ – учитывает вид инструментального материала; К₃ – учитывает глубину сверления. Значения коэффициентов K, C, и показателей степени q, y, m приводятся в справочниках.

При рассверливании, а также зенкеровании и развертывании скорость резания назначается по формуле, в которой учитывается глубина резания:

.

3) Подача S, [мм/об] – равна осевому перемещению сверла за один оборот. При сверлении подачу на оборот назначают в зависимости от диаметра сверла и обрабатываемого отверстия D:

S=0,02 D.

Подача на зуб определяется по формуле:

S_z= S/z,

где z – число зубьев сверла.

П роверка элементов режима резания по мощности электродвигателя станкаРавнодействующую силы резания, действующей на отдельное режущее лезвие сверла, можно разложить по координатным осям на три составляющие: P_x, P_y и P_z. Составляющая P_x действует вдоль оси сверла. В этом же направлении действует сила P_п на поперечную режущую кромку, а также сила трения P_л ленточки об обработанную поверхность. Сумма указанных сил, действующих вдоль оси сверла, называется осевой силой P_о. Радиальные силы P_y, действующие на два лезвия сверла, взаимно уравновешивают друг друга, поскольку они равны по величине и противоположны по направлению. Крутящий момент М_к, преодолеваемый шпинделем станка, создается тангенциальной силой P_z, а вернее, парой сил, действующих на две режущие кромки сверла (рис. 2.3.8).

Рис. 2.3.8. Силы, действующие на сверло

Значение осевой силы P_о, [Н] и крутящего момента М_к, [Н^.м] определяют по эмпирическим формулам:

; ,

где С_p, С_м – постоянные коэффициенты, характеризующие обрабатываемый материал и условия резания; x, y – показатели степеней; К_p, К_м – поправочные коэффициенты на измененные условия резания (отличные от табличных). Все показатели и коэффициенты определяются из справочников.

Осевая сила и крутящий момент являются исходными данными для расчета сверла на прочность, а также узлов станка на жесткость.

Крутящий момент, кроме того, позволяет определить эффективную мощность, затрачиваемую на резание при сверлении:

N_e= М_к n / (60 ^. 10³).

Мощность электродвигателя станка потребуется большего значения с учетом КПД механизмов станка:

N_эл > N_e / .

Нормирование сверлильной операции производится аналогично токарной операции по тем же самым формулам