Тема 3. 8 обработка деталей из жаростойких сплавов и термостойких пластмасс.

 

    Пластмассами называют неметаллические материалы, получаемые из искусственных смол и их смесей с различными веществами, способные формоваться прессованием, литьём и выдавливанием. Они обладают ценными свойствами, легко перерабатываются в детали сложной конфигурации и широко применяются в машиностроении.

    Пластмассы различают по свойствам и методам переработки. По свойствам пластмассы разделяют на термореактивные и термопластические.

Термореактивные пластмассы при нагреве размягчаются и плавятся (претерпевают внутренние химические изменения – полимеризацию) и переходят в твёрдое неплавкое и нерастворимое состояние. После отвердевания в горячей пресс- форме они становятся непригодными к последующей прессовке и поэтому называются необратимыми; к ним относятся фенопласты и аминопласты.

Термопластические пластмассы  при нагреве размягчаются или плавятся под влиянием давления заполняют полость прессформы. При этом внутренних химических реакций пластмасса не претерпевает, т.к она не полимезируется. Термопластические пластмассы после отвердевания в пресс- форме не переходят в неплавкое и нерастворимое состояние и могут быть снова использованы для прессования, поэтому их называют обратимыми; к ним относятся целлулоид, нитрол, полистирол, полихролвинил и др.

    Детали из пластмасс могут быть изготовлены из одного связующего вещества или с добавками пластификатора, но чаще используют смеси, в состав которых входят наполнители, пластификаторы, красители и другие добавки.

    Материалы. По методам переработки различают четыре группы пластических материалов: 1) для прессования – термореактивные и термопластические прессовочные порошки различных марок; 2) для литья без применения давления – термореактивные фенолформальдегидные и мочевиноформальдегидные литые смолы; 3) для штамповки, выдувания и вакуумирования (органическое стекло, целлулоид и др); 4) для обработки резанием в виде стержней и листов, полученных прессованием или литьём из термореактивных и термопластических материалов.

    Наиболее распространённый метод переработки термореактивных и термопластических материалов – прессование, при котором используют основное свойство пластмасс – пластичность, т.е способность под действием тепла размягчаться и под давлением заполнять форму. Из термореактивных пресс- материалов в машиностроении широко применяют текстолитовую крошку для изготовления деталей, которые должны обладать высокими механическими и антифрикционными свойствами, например вкладыши подшипников. Подшипники из текстолита, работающие в прокатных станах смазываются водой, хорошо переносят повышенную температуру и более износостойки, чем подшипники из бронзы. Зубчатые колёса из текстолита при работе издают меньше шума, чем металлические, обладают стойкостью к действию агрессивных сред и меньшей массой. Асботекстолит изготовляют на основе асбестовой ткани, асбобумолит - на основе асбестовой бумаги и искусственных смол. Их применяют для различных прокладок, работающих при повышенных температурах, и для тормозных устройств и деталей механизмов сцепления. Стеклотекстолит получают на основе стеклоткани и искусственных смол. Он обладает высокими механическими и электроизолирующими свойствами, высокой теплостойкостью и малой водопоглощаемостью. Применяют его в качестве электроизоляционного и конструкционного материала.

    Из термопластических материалов в машиностроении используют органическое стекло. Его изготовляют в виде листов, прутков, труб и порошков. Он обладает стойкостью к действию бензина, воды, масла и щелочей. Полихлорвинил – белый порошок, получаемый из хлористого винила. При изготовлении деталей полихлорвинил смешивают с пластификаторами и наполнителями (для повышения механической прочности). Полиэтилен –высокомолекулярный продукт полимеризации этилена. Из пластмасс изготовляют вкладыши для подшипников, сепараторы, бесшумные зубчатые колёса, лопасти вентиляторов, лопатки для моечных и машин и мешалок, шкивы, рукоятки, маховички, крышки и др. детали.

                Обработка резанием заготовок из пластмасс.

    Детали из пластмасс получают в большинстве случаев в готовом виде. В некоторых случаях может потребоваться и обработка резанием. При прессовании и литье не всегда можно получить отверстия и резьбы необходимой точности. Значительную часть пластмасс выпускают в виде плит и прутков. Детали в этом случае обрабатывают резанием.

     При обработке пластмасс следует учитывать их свойства: а) низкую теплопроводность, вызывающую необходимость снижения кол-ва выделяющегося тепла или принятия специальных мер для его быстрого отвода; б) относительную мягкость, обусловливающую применение более острых резцов, чем при резании металлов; в) абразивное действие отдельных пластмасс, обладающих высокими абразивными свойствами. При обработке заготовок из некоторых пластмасс резцы изнашиваются быстрее, чем при обработке заготовок из металлов.

    Обработку резанием заготовок из пластмасс производят на металлообрабатывающих и деревообрабатывающих станках, а также на специализированных автоматических и полуавтоматических станках.

    При обработке заготовок из пластмасс на универсальных токарных станках, полуавтоматах и автоматах применяют резцы, геометрические параметры которых аналогичны форме и геометрическим параметрам резцов для обработки металлов. При обработке заготовок из пластмасс резцы нагреваются значительно, а износ вызывается г.о абразивными свойствами пластмасс (допустимая предельная температура для термореактивных пластмасс в зоне резания 160˚С, а для термопластичных пластмасс 60-100˚С). Износ резцов наиболее интенсивно протекает по задней поверхности. Режущая кромка округляется. Хорошо противостоят абразивному действию резцы, оснащённые пластинками из сплавов ВК. При обработке заготовок из полистирола наиболее целесообразно применять резцы из быстрорежущих или инструментальных легированных сталей.

    Сверление является наиболее распространённой операцией обработки заготовок из пластмасс. Разные марки пластмасс обладают неодинаковыми свойствами, поэтому вид и геометрические параметры свёрл, применяемых при обработке, различны. Высокую производительность в сочетании со значительной стойкостью при обработке глубоких отверстий в заготовках из волокнита, фенопласта К18-2 и аминопласта МФ показали цилиндрические спиральные свёрла, оснащённые пластинками из твёрдого сплава. При сверлении заготовок из полистирола и поропластов наиболее эффективно применять цилиндрические спиральные свёрла из углеродистой или быстрорежущей стали с углом при вершине 2φ=90÷100˚С с жидкостным охлаждением, например 5%-ным водным раствором эмульсола.

    Анализ процессов обработки заготовок из пластмасс- волокнита, аминопласта МФ, фенопласта К18-2, текстолита точением, сверлением и фрезерованием показал, что процесс стружкообразования имеет общность с процессом стружкообразования при обработке заготовок из хрупкого чугуна. У пластмасс стружка получается в виде коротких витков малого радиуса и значительного кол-ва пыли. Силы резания в связи с низкой прочностью и хрупкостью пластмасс невелики. Это следует учитывать при проектировании и рациональном использовании оборудования и режущего инструмента.

    Скорость резания при рациональном периоде стойкости допускается несколько выше, чем при обработке заготовок из стали 40.

    При сверлении допустимые скорости резания приближаются к скоростям при обработке заготовок из сталей: например, при сверлении заготовок из текстолита свёрлами, оснащёнными пластинками из сплавов ВК6, и подачах 0,03-0,15 мм
об, скорость резания рекомендуется 30-80 м/мин. Резцы имеют углы α=12÷20˚ и γ=10÷20˚; фрезы имеют углы γ=0÷10˚ и α=12÷20˚; свёрла имеют угол при вершине 2φ=60÷70˚ и прямую канавку; можно применять стандартные свёрла с винтовой канавкой.

                Обработка заготовок из жаропрочных и нержавеющих сплавов.

    В машинах новых конструкций всё большее применение находят детали из жаропрочных и нержавеющих сплавов, что связано с повышением скоростей, давлений, температур и использование деталей в химически активных средах. Обработка заготовок из указанных материалов, обладающих повышенными прочностью, ударной вязкостью, коррозионной стойкостью и жаропрочностью, затруднена. Жаропрочные материалы незначительно изменяют прочность при нагреве до 800˚С, обладают большой вязкостью, склонностью к наклёпу и низкой теплопроводностью. При обработке это приводит к появлению больших сил резания, высокой температуры и интенсивному износу режущего инструмента. Шероховатость обработанных поверхностей характеризуется большими величинами. Поэтому при обработке резанием заготовок из жаропрочных материалов применяют дополнительные методы воздействия на срезаемый слой с помощью механического, пневматичекого или гидравлического вибраторов (частота колебаний до 50 Гц). При более высокой частоте колебаний используют магнитоконструкционные, электрические, электрогидравлические и другие вибраторы.

    Заготовки нагревают с помощью ТВЧ как непосредственно на станке, так и предварительно до установки на станок. Нагрев заготовки улучшает обрабатываемость, но только при соблюдении температурного интервала во время обработки резанием на 35- 40˚С ниже температурного интервала для отжига и старения. Для обработки заготовок из жаропрочных материалов применяют также электроэрозионный, анодно- механический и другие методы.

    Заготовки из металлокерамических жаропрочных сплавов обрабатывают при пропитке их маслом, что позволяет снизить высокую температуру резания и уменьшить истирающее влияние на режущий инструмент.

    Вибрационное резание с использованием ультразвуковых колебаний, т.е колебаний с частотой, равной или выше 16…20 кГц, применяют при механической обработке деталей из жаропрочных сталей и сплавов, когда при резании действую небольшие усилия. Обработка ультразвуковыми колебаниями приводит к ликвидации нароста, снижению сил резания и наклёпа обработанной поверхности, а также к повышению качества поверхности.

    Обработка резанием нагретой заготовки. Нагрев производится непосредственно в процессе резания с применением токов высокой частоты или электрической дуги, а также предварительно в печи с последующей установкой заготовки на станок. Нагрев способствует снижению её механических свойств, определяющих сопротивление материала заготовки пластическим деформациям. Однако нагрев заготовки вызывает ускоренное изнашивание инструмента, поэтому применение нагрева в процессе резания улучшает обрабатываемость в тех случаях, когда снижение удельной работы резания влияет на стойкость инструмента болше, чем отрицательное воздействие температуры. Установлено, что температуру при обработке резанием с нагревом заготовок следует принимать на 35 …40 ˚С ниже температуры отжига и старения. Температура нагрева зависит от скорости от скорости резания и подачи, т.к при их увеличении повышается кол-во выделяемой при резании теплоты. Так, например,при точении нержавеющей стали 12Х18Н9Т со скоростью резания υ=19м/мин температура нагрева должна быть выше 500˚С, при υ=300м/мин Т=350˚С и при υ=375м/мин Т=230˚С.

    Нагрев позволяет осуществлять обработку таких особо прочных материалов, как закалённая быстрорежущая сталь, которая обычными методами не поддаётся обработке резанием. При заданной точности и качестве поверхности стойкость инструмента достигает 30 мин при υ=15м/мин.

    Обработка с введением электрического тока в зону резания явл-ся одним из эффективных средств улучшения обрабатываемости особо прочных материалов. В этом методе в зону резания вводят электрический ток низкого напряжения плотностью 100…120А/мм² при скоростях резания 150…200м/мин. Напряжение от одного полюса источника подаётся на резец, а от другого – на массу станка. Резец изолируется от станка с помощью специальных прокладок. Электрический ток, распределяясь в зоне контакта инструмента и заготовки, выделяет дополнительно большое кол-во теплоты и способствует образованию тонкой пластичной плёнки, в результате чего в зоне контакта создаётся полусухое трение, а это снижает коэффициент трения и общее сопротивление материала деформированию и повышает стойкость режущей части инструмента.

    Обработка резанием высокопрочных закалённых сталей (высоколегированных и углеродистых сталей мартенситного класса твёрдостью НRC>28 в отличие от обработки жаропрочных материалов характеризуется крайне малой пластической деформацией, и работа резания в основном затрачивается на преодоление упругих деформаций и трения при интенсивном износе инструмента и больших значений сил резания, особенно радиальной составляющей, что обусловливает необходимость обеспечения высокой жёсткости технологической системы. Поэтому наряду с тщательной заточкой режущего инструмента (преимущественно из сплавов ВК8 и ТТ7К12), обеспечением виброустойчивости технологической системы и применением для охлаждения масляных смесей (например, 75% дистиллатного эмульсионного масла и 25% четырёххлористого углерода) обработку сводят в основном к чистовым отделочным операциям.

    Обрабатываемость деталей из металлокерамических жаропрочных сплавов, несмотря на их низкую прочность и пластичность, значительно хуже, чем обычных конструкционных металлов, вследствие высокой температуры резания и более высокой их истирающей способности. Средством, улучшающим обрабатываемость материалов, является пропитка маслом.

    Сравнительная обрабатываемость пластмасс на основе различных связующих – термореактивных или термопластичных смол – определяется тем, что первые при нагревании не размягчаются (это позволяет применять оптимальные режимы резания и углы заточки режущего инструмента), а вторые под действием повышенной температуры размягчаются. Допустимая предельная температура в зоне резания для первого вида пластмасс 160°C, а для второго 60…130°C.

    Особенностями условий обработки пластмасс явл-ся: склонность некоторых пластмасс к скалыванию, высокая упругость (в 40 раз больше упругости стали) и неоднородность строения материала при различной твёрдости его составных частей, приводящая к ухудшению качества обрабатываемой поверхности. Наряду с этим пластмассы оказывают сильное абразивное воздействие на режущий инструмент, а пониженная их теплопроводность обусловливает плохой теплоотвод из зоны резания и перегрев режущих кромок инструмента. Кроме того, интенсивное пылеобразование, особенно термореактивных пластмасс, приводит к необходимости применения специальных обеспыливающих средств, а гигроскопичность пластмасс исключает применение СОЖ (охлаждение производят сжатым воздухом).

    Пластмассы обрабатывают точением быстрорежущими и твердосплавными резцами, однако при точении стеклопластика удовлетворительную стойкость показывают только твёрдосплавные резцы, а для обработки особо прочных стеклопластиков – алмазные инструменты. Особым затруднением при точении слоистых пластмасс явл-ся отслаивание поверхностного слоя. При фрезеровании во избежание расслаивания обработку ведут по схеме «попутного» фрезерования фрезами с лезвиями из быстрорежущей стали и твёрдых сплавов.

    Обработка пластмасс абразивами имеет ряд преимуществ по сравнению с обработкой лезвийными инструментами (точением, фрезерованием и т.д), заключающийся в отсутствии сколов и трещин и в уменьшении шероховатости обрабатываемой поверхности.

    Чтобы не было прижогов, при обработке шлифованием следует избегать длительного контакта круга с обрабатываемой поверхностью. При обработке оргстекла широко распространено шлифование шкуркой №325 при обильном смачивании водой. Однако при возможности следует заменить шлифование полированием войлочными, фетровыми, суконными и фланелевыми кругами, шаржированными пастой ГОИ.

                                   Тема 3.9 Обработка отверстий.

    Сверление, зенкерование, развёртывание. Отверстия в деталях машин бывают цилиндрические гладкие и ступенчатые, конические, фасонные.

    Под ступенчатыми подразумеваютсяотверстия разных диаметров, расположенных на одной оси, последовательно одно за другим.

    Отверстия могут быть открытые с двух сторон или с одной стороны (глухие). Достигнуть необходимую точность обработки отверстия труднее, чем наружных поверхностей тел вращения. По этой причине допуски на точность отверстий 1-го и 2-го класса больше, чем допуски на наружные цилиндрические поверхности тех же размеров.

    В зависимости от назначения отверстия должны удовлетворять определённым техническим условиям:

1. Диаметры должны соответствовать заданным классам точности и параметрам шероховатости.

2. Цилиндрические отверстия по всей длине не должны иметь отклонений от цилиндричности.

3. Все отверстия должны быть прямолинейны.

4. Овальность отверстия ограничивается величиной 0,5-1 допуска на диаметр (иногда больше диаметра).

5. Конусообразность отверстия ограничивается величиной 0,5-1 допуска на диаметр.

6. При обработке заготовок требуется перпендикулярность торца отверстию в пределах 0,02-0,1 мм.

7. отверстие должно быть соосно с другими отверстиями и наружными цилиндрическими поверхностями.

8. Расстояния между осями отверстий и от заданных поверхностей должны быть выдержаны с требуемой точностью.

 

    Обработка отверстий может производиться со снятием и без снятия стружки. Обработка со снятием стружки осуществляется лезвийным и образивным инструментом. К обработке лезвийным инструментом относятся сверление, зенкерование, растачивание, развёртывание, тонкое (алмазное) растачивание, протягивание. К абразивной обработке относятся шлифование, хонингование, суперфиниширование, притирка.

 

    О бработка отверстий без снятия стружки производится калибровкой с помощью выглаживающих прошивок (дорнов) и шариков, а также раскаткой.Образование отверстий в сплошном металле с точностью 4-го и 5-го классов и шероховатостью Rz=20-160 мкм достигается сверлением. При сверлении отверстий на сверлильных станках вращается инструмент, при сверлении на токарных станках, а также на станках для глубокого сверления обычно вращается заготовка, т.к. в этом случае увод сверла от нужного направления оси отверстия будет меньше. Применение направляющих кондукторных втулок также уменьшает увод сверла. При сверлении отверстий диаметром более 30 мм в сплошном материале применяют последовательно два сверла меньшего и большего диаметра с целью уменьшения осевой силы и предотвращения значительного увода сверла. Свёрла бывают спиральные, перовые, центровочные для глубокого сверления и специальные.

    Для изготовления глубокого отверстия диаметром более 30 мм (например в шпинделе токарного станка) применяют специальное сверло, состоящее из штанги, длиной в зависимости от глубины отверстия, с двумя продольными канавками для отвода стружки и двумя впаянными трубками, подводящими охлаждающую жидкость. На конце штанги закреплена специальная режущая пластина из быстрорежущей стали или твёрдого сплава, имеющая на режущей кромке канавки для разламывания и размельчения стружки. Эти канавки облегчают удаление стружки охлаждающей жидкостью.

           Операция сверления отверстий.

 

    Сверление является одним из самых распространённых методов обработки сквозных и глухих отверстий в сплошном материале в условиях единичного, серийного и массового производства.

    В процессе сверления совершаются два совмещённых движения: главное движение – вращение сверла или заготовки и вспомогательное – поступательное движение сверла (движение подачи). При сверлении на токарном станке вращается заготовка (главное движение), а сверло совершает поступательное (движение подачи). При обработке заготовки на сверлильном станке сверло совершает оба движения, а заготовка остаётся неподвижной (закреплена на столе станка). В большинстве случаев обработка отверстий осуществляется на сверлильных станках, предназначенных для работы свёрлами, зенкерами, развёртками, метчиками и др.

    При обработке заготовки на станке сверло совершает оба движения, а заготовка остаётся неподвижной (закреплена на столе станка).

Согласно классификации металлорежущего оборудования сверлильные и расточные станки относятся ко второй группе, которая разделена на десять типов: нулевой тип не заполнен, к первому типу относятся вертикально- сверлильные, ко второму одношпиндельные, к третьему – многошпиндельные; сверлильные станки четвёртого типа – координатно- расточные, пятого – радиально- сверлильные; шестого – горизонтально- расточные, седьмого – алмазно- расточные, восьмого – горизонтально – сверлильные, девятого – разные сверлильные.

    На вертикальных и радиально- сверлильных станках выполняется сверление, рассверливание, зенкерование, развёртывание, растачивание, обкатывание, раскатывание отверстий, снятие фасок, подрезка торцов, нарезание и накатывание резьбы, центровка, закругление острых кромок и другие работы.

    На одношпиндельных и многошпиндельных станках обрабатываются различные гладкие и ступенчатые отверстия (для крепёжных болтов, винтов, шпилек и др). На сверлильных станках специального назначения обрабатываются ответственные отверстия   в корпусных деталях и глубокие отверстия, например, отверстия для шпинделей станков и пустотелых валов.

    Достигнуть высокой точности при обработке отверстий трудней, чем при обработке наружных поверхностей вращения, поэтому допуски устанавливают более широкими, чем наружные поверхности тех же размеров.

    Биение режущих кромок, образование нароста, несоосность сверла и шпинделя станка увеличивают диаметр отверстия сверх номинального диаметра dc примерно (0,05…0,12) dc.

Истирание ленточек сверла, усадка материала заготовки уменьшают размеры обрабатываемого отверстия, поэтому допуск на обрабатывание сверлением отверстия целесообразно назначать как в плюс, так и в минус. При сверлении и рассверливании обеспечивается 9-13 квалитетов точности, а параметр шероховатости Rа составляет 0,8…25 мкм.

    В массовом и крупносерийном производстве применяют специальные многошпиндельные сверлильные головки для одновременной обработки большого кол-ва отверстий. Например, для обработки головки блока цилиндров используют сверлильные головки, имеющие до 30 шпинделей.

    Специальные сверлильные станки часто оснащены особыми головками, которые легко переставляются в зависимости от расположения отверстий в обрабатываемой заготовке.С помощью этих головок можно обрабатывать отверстия, находящиеся с разных сторон заготовки.

    На сверлильных станках с ЧПУ можно обеспечить точность межцентровых расстояний отверстий в пределах +- 0,1 мм без применения кондукторов. Сверлильные станки с автоматической сменой инструмента, оснащённые многопозиционными револьверными головками, особенно эффективны при обработке отверстий различного диаметра, требующих дополнительных технологических переходов (рассверливания, зенкерования, развёртывания и т.д).

                                

                                  Нормирование сверлильных работ.

Порядок расчёта.	Расчётные формулы	Номер карт.
1.Выбор режущего инструмента.		К.1,2,34,14,28,40 Справочник нормаьтивов режимов резания.
2.Выбор режимов резания. 2.1. Определение глубины резания.	Для сверления t= Д ( мм)                         2 Для рассверливания, зенкерования,    развёртывания t= Д-d (мм)                           2 где Д- ф отверстия детали d – ф отверстия заготовки
2.2 Выбор подачи и согласование её с паспортными данными станка.	Для сверления: S =Sтабл Кℓs(мм/об) Для рассверливания: S=Sтабл Кр(мм/об) Кр=1,5-2,0 Для зенкерования, развёртывания S (мм/об) S ст – по паспорту станка	К.3,5,29.     К.11,32.   К.15,35, К.21,41
2.3Определение скорости резания.	V = С V Д  КV (м/мин).    Т^mt^хS^у V=Vтабл КV (м/мин) КV=КмV КтV КuV КфV	Табл.3,стр 218.   К.7,9,12,13,16,17,22,23,30,33,36.
2.4 Определение частоты вращения и согласования её с паспортными данными станка.	n= 1000V (мин^-1) πД
2.5. Определение фактической скорости резания.	Vф= πn ст  (м/мин).     1000
2.6. Проверка режима резания по мощности станка.	Nэф≤Nст, (кВт)	К.42
2.7.Расчёт основного времени	То= ℓ+ℓ 1 i (мин),где     Sстnст ℓ -длина обрабатываемого отверстия. ℓ1 –величина врезания и перебега инструмента.	К.43.
2.8.Определени вспомогательного времени.	Тв=tуст+tпер+tк.изм (мин)	К.44 л.1-3,К.45,46,47,49. К.50 л2,к.64.
2.9. Определение времени на обслуживание рабочего места и отдых.	К= аотд+аобс (%), где аотд –время на отдых от оперативного времени, аобс –время на обслуживание рабочего места в % от оперативного времени.	К.50 л.2 п11,11
2.10. Расчёт штучного времени.	Тш=(То+Тв) (1+ К)  (мин)                     100
2.11.Определение подготовительно-заключительного времени.	Тпз =tпз1+tпз2+tпз3	К.50 л.1 п.1(А,Б,В).

           Технологическая оснастка.

 

    При сверлении отверстий обычно используют стандартные спиральные свёрла, для которыхпринята единая градация диаметров свёрл от 0,25 до 80 мм. Спиральные свёрла изготавливают из быстрорежущих сталей (Р18,Р12,Р9,Р6М5,Р6М5К5,Р6АМ5Ф3 и др) четырёх классов точности: АI,А – повышенной точности и ВI,В – нормальной точности.

    Спиральные свёрла состоят из рабочей части и хвостовика. Свёрла диаметром 0,25 …20 мм выпускают с цилиндрическим хвостовиком, а 5…80 мм – с коническим.

Рабочая часть сверла осуществляет процесс резания, отвод стружки и формообразование обрабатываемой поверхности. Углы резания (гамма и альфа) у сверла меняются в каждой точке его режущей кромки, так угол наклона спирали является величиной переменной. Задние поверхности сверла могут иметь различные формы, в зависимости от вида заточки. Как правило применяют коническую, винтовую, одноплоскостную и многоплоскостную заточку.

    К основным погрешностям, возникающим при сверлении отверстий, можно отнести погрешность формы отверстия в продольном и поперечном направлении.

    Следует отметить, что увод сверла в продольном направлении при сверлении отверстий вращающимся инструментом в неподвижной заготовке больше, чем при сверлении с вращающейся заготовкой и неподвижном инструменте.

    Отверстия диаметром более 30 мм в сплошном материале обычно сверлят двумя свёрлами. Первое сверло обрабатывает меньший диаметр от заданного размера, а второе окончательно рассверливает отверстие, что позволяет значительно снизить осевое усилие резания и увод сверла.

    Большое влияние на увод сверла оказывают условия его работы в начальный момент, когда резание происходит только поперечной кромкой, перпендикулярной оси сверла. На увод сверла влияет наличие значительных упругих деформаций сверла, вызывающих его изгиб, зазоры в подшипниках шпинделя, наростообразование и неравномерный износ режущих кромок.

    По направлению спиральных канавок различают левые и пр авые свёрла. Левые свёрла диаметром до 20 мм обычно используют на токарных автоматах. Операцию сверления на них начинают с зацентровки, затем следует обточка, засверливание и рассверливание отверстий. При этом отклонение от оси сверления за счёт вращения заготовки будет меньше, чем на сверлильном станке (где вращается инструмент).

    Для корпусных деталей, в которых важно обеспечить точность межосевого расстояния (между отверстиями), способ обработки зависит от заданного допуска на эти размеры. При свободном сверлении погрешность межосевого расстояния составляет +_ 0,2…0,5 мм, с применением обычного кондуктора +_0,06…0,2 мм, прецизионного кондуктора +_0,04…0,1 мм. Хотя точность расположения нескольких отверстий (в пределах +_0,15 мм) обеспечивается кондукторными втулками, однако в этом случае возникает необходимость удлинения свёрл, что значительно снижает их стойкость.

    Отверстия, длина которых меньше трёх- пяти диаметров, при достаточно высокой жёсткости шпинделей, целесообразно сверлить без кондукторных втулок, с минимальным вылетом свёрл из патронов.

    Спиральными свёрлами из быстрорежущей стали обработку отверстий обычно проводят со скоростью резания 0,4…0,6 м/с, а для твёрдосплавных – более 0,8…1,2 м/с.

    Большее значение скорости соответствует большему диаметру сверла или меньшей подаче.

Подачу свёрл для стальных заготовок обычно выбирают в пределах 0,1…0,6 мм/об (для свёрл диаметром 5…30 мм).

    Обычно по диаметру и глубине отверстия выбираются свёрла, а по физико – механическим свойствам обрабатываемой заготовки – форма и геометрия заточки. В зависимости от требуемых качественных характеристик на обработку отверстия и технологических возможностей оборудования определяют величину подачи, стойкость сверла, скорость, осевую силу и мощность резания. Подачу и число оборотов шпинделя корректируют с учётом паспортных данных станка, при этом осевая сила и мощность резания не должны превышать допустимые значения для принятой модели оборудования.

 

                При сверлении глубина резания tc =0,5 d,

где d - диаметр сверла.

                    

                Мощность резания, кВт, N= M кр n

                                                     9750

где Mкр -крутящиймомент;

n – частота вращения инструмента или заготовки.

 

    Стабильность качественных показателей процесса сверления в значительной степени зависит от износа инструмента. При износе свёрл силы резания могут возрастать в 2-4 раза. Это вызвано тем, что свёрла в процессе резания работают пятью кромками (двумя главными, двумя вспомогательными и поперечной). Основную работу резания выполняют две главные режущие кромки. Под действием осевой силы дополнительное трение создаётся поперечной кромкой и трением ленточки о стенки отверстия. Поперечная кромка (перемычка) обычно не режет, а мнёт металл, создавая значительные силы сопротивления.

 

 

                Рис.3.39

 

 

                            Осевая сила резания равна Ро=2(Рх+Рл)+Рп.к, где

Рх- составляющая силы резания;

Рл- радиальная сила, вызываемая трением ленточки о стенки отверстия;

Рп.к –сила, действующая на поперечную кромку (перемычку) сверла (Рп.к = (0,45…0,55)Ро)

Изнашивается сверло по задней и передней поверхностям, углу пересечения режущей кромки и ленточке, по перемычке и ленточке.

 

                            Рис.3.40

 

 

    Величина и характер износа лезвий винтовых свёрл зависят от материала заготовки и сверла, режимов резания, геометрии режущей части, диаметра сверла, глубины обрабатываемого отверстия, качества переточки и СОЖ.

    Следует учитывать, что если при токарной обработке наибольшее кол-во теплоты переходит в стружку, то при сверлении – в обрабатываемую заготовку. По мере износа свёрл температура их нагрева значительно возрастает, а вместе с ней и величина износа.

    Режущие кромки изношенных свёрл могут нагреваться до 700 град.С и выше. Сверление отверстий с повышенными подачами (S больше 0,02 D) может привести к интенсивному износу и разрушению режущей кромки сверла.

    С увеличением сверла (следовательно, и его массы) теплота быстрее отводится от режущих кромок, облегчает подвод СОЖ в зону резания, и как следствие – уменьшается износ свёрл.

    С увеличением глубины сверления (l больше 5 D)  отвод теплоты от обрабатываемого материала; затрудняется не только отвод стружки, но и подвод СОЖ в зону обработки. В таких условиях износ свёрл значительно возрастает. Повысить стойкость свёрл можно за счёт оптимизации их геометрических параметров. Например, направляющая цилиндрическая ленточка свёрл не имеет заднего угла, что создаёт значительное трение в процессе работы, но за счёт создания поднутрения на ленточке можно снизить трение и повысить стойкость свёрл. Однако поднутрение уменьшает направляющую роль ленточки, поэтому такие свёрла нельзя применять в тяжёлых условиях работы, например по штампованным отверстиям. Увеличение жёсткости свёрл путём уменьшения их длины (до l меньше или равен 10D) также позволяет повысить их стойкость.

    Восстановление режущей способности свёрл, обеспечивается их переточкой, в процессе которой осуществляется полное удаление изношенных участков лезвий. Величину стачивания дельта l в рабочих поверхностях свёрл в осевом направлении (за одну заточку) определяют по формуле

                                                   Дельта l = h + T 3

                                                                 Sin φ, где

 

h – величина износа сверла;

Т 3- допуск на заточку (0,1…0,3 мм);

φ– половина значения угла при вершине сверла.

 

    На величину стачивания существенное влияние оказывает глубина сверления и условия подачи СОЖ в зону обработки. Величина полного допустимого стачивания режущей части (L р.ч) быстрорежущих свёрл составляет 0,7 L р.ч (при сверлении без кондуктора и общей длине сверления менее 0,4 L р.ч). При сверлении с кондукторными втулками необходимо учитывать их высоту и расстояние от заготовки для свободного выхода стружки (которое должно составлять примерно 1,5 D).

 

                Рис. 3.41

 

 

    На рис.3.41 представлена схема расположения ружейного сверла при обработке глубокого отверстия в заготовке; на которой видно, что длина сверла зависит не только от длтны обрабатываемого отверстия, но и от кондуктора и припуска на переточку. Кондукторная втулка направляет сверло. Диаметр отверстия кондукторной втулки должен быть на 0,005 мм больше диаметра сверла. При увеличении этого зазора, возникающего в процессе износа кондукторной втулки, до 0,02 мм, её необходимо заменить. Отклонение о соосности между втулкой и шпинделем станка не должно превышать 0,02 мм.

    Обработку ружейными свёрлами предпочтительно вести при вращающейся заготовке, но возможно только вращение сверла или взаимное вращение сверла и заготовки.

    Нарушение симметричности режущих кромок, вызываемое неравномерным съёмом металла при переточке, приводит к неравномерности нагрузки на режущие кромки при резании, и ось сверла будет смещаться относительно оси шпинделя. Такое биение сверла значительно разбивает обрабатываемое отверстие, поэтому переточку свёрл следует проводить на специальных заточных станках. При переточке на универсальных заточных станках необходимо применять приспособления, обе