Рабочая часть сверла состоит из направляющей и режущей частей.

Направляющая часть сверла – это часть, находящаяся между шейкой и режущей частью. Она служит для направления сверла вдоль оси отверстия. Направляющая часть имеет винтовые канавки для отвода стружки и стержень сверла. На наружной винтовой поверхности направляющей части сверла имеется ленточка.

Режущая часть спирального сверла состоит из двух режущих граней, соединенных третьей гранью – так называемой поперечной перемычкой.

Ленточкой называется узкий поясок вдоль винтовой канавки, плавно сбегающий к хвостовику. Цель ленточки – принять на себя часть трения сверла о стенки отверстия, появляющегося во время вхождения инструмента в материал. Диаметр сверла измеряется по расстоянию между ленточками. Величина угла наклона винтовой канавки сверла зависит от вида обрабатываемого материала (табл. 8).

 

 

Таблица 8

Рекомендуемые углы при вершине сверла

Процесс резания металла режущей кромкой осуществляется путем врезания ее в металл под действием вращения сверла и его осевой подачи. Величина угла режущей кромки определяется углом наклона винтовой линии и задним углом заточки сверла. Величина необходимого усилия подачи и сила резания определяются величиной переднего и заднего углов резания и величиной поперечной кромки. Уменьшить необходимое усилие подачи при сверлении можно за счет подточки поперечной кромки (перемычки) и выбора для данного материала оптимального угла резания.

Если сверло плохо сверлит, его следует заточить. Заточку можно выполнять вручную или машинным способом. Правильная заточка сверла дает возможность получать необходимые углы, удлиняет срок службы сверла, уменьшает усилия, а также дает возможность получать правильно выполненные отверстия.

Подбор необходимых для данного материала углов резания и заточка на специальных заточных станках для сверл обеспечивают получение правильных углов заточки и положение поперечной кромки в центре сверла. После заточки можно проверить углы заточки с помощью угломера или шаблона.

Перовые сверла (рис. 21, б) обычно изготавливаются из углеродистой инструментальной стали У10А или У12А. В этих сверлах различают следующие элементы: двусторонняя режущая часть с углом 116°, односторонняя – с углом 90–120°, направляющая часть с углом 100–110°, конусная рабочая часть, шейка и хвостовик.

 

Двусторонняя режущая часть обеспечивает рабочее движение при вращении сверла в обе стороны. Односторонняя режущая часть обеспечивает работу сверла только в одном направлении. Недостатком этих сверл является отсутствие направляющей и изменение диаметра при каждой заточке. Применяются для отверстий малого диаметра, которые не требуют высокой точности исполнения.

Перовые сверла с удлиненной направляющей частью обеспечивают лучшее направление и более точный размер отверстия, дают возможность получать одинаковый диаметр до тех пор, пока не сошлифу-ется направляющая часть. Однако эти сверла малопроизводительны.

Перед сверлением необходимо соответствующим образом подготовить материал (разметить и обозначить места сверления), инструмент и сверлильный станок. После закрепления и проверки установки детали на столе сверлильного станка или в другом приспособлении, а также после закрепления сверла в шпинделе станка приступают к сверлению согласно инструкции и требованиям безопасности труда. Нельзя забывать об охлаждении сверла.

В процессе сверления могут иметь место различные дефекты: поломка сверла, выкрашивание режущих кромок, отклонение сверла от оси отверстия и т. д. В табл. 9 указаны виды дефектов, причины их возникновения, а также способы устранения.

Таблица 9

Дефекты сверления

 

Сверлильный кондуктор (рис. 22) – это приспособление с кондукторной плитой для обработки большого количества одинаковых деталей с одинаково расположенными отверстиями без предварительной разметки. Сверлильные кондукторы могут быть разной конструкции. Они могут устанавливаться на деталь и крепиться непосредственно к детали, могут представлять собой приспособление с кондукторной плитой, в которое устанавливается и зажимается деталь. В этом случае в кондукторной плите находятся соответствующим образом расположенные отверстия со вставленными в них кондукторными втулками с определенным диаметром отверстий, через которые сверло направляется в зажатую в приспособление для сверления деталь. В ряде случаев кондукторные плиты имеют отверстия без кондукторных втулок.

Рис. 22. Приспособление с кондукторной плитой для сверления: 1 – сверло; 2 – втулка; 3 – кондукторная плита; 4 – нижняя часть кондуктора; 5 – обрабатываемая деталь; 6– винт с гайкой-барашком

При сверлении важную роль играет охлаждение и применяемые охлаждающие жидкости. Смазочноохлаждающая жидкость (СОЖ) выполняет три основных функции: является смазкой для уменьшения трения между режущим инструментом, сверлом, металлом детали и стружки, является охлаждающей средой, интенсивно отводящей тепло, возникающее в зоне резания, и облегчает удаление стружки из этой зоны.

СОЖ применяются при всех видах обработки металла резанием. Хорошая СОЖ не вызывает корродирования инструмента, приспособления и детали, не оказывает вредного влияния на кожу человека, не имеет неприятного запаха и хорошо отводит тепло. При сверлении отверстий в стали используется водный раствор мыла, 5 %-ный раствор эмульсии Э-2 или ЭТ-2; при сверлении в алюминии – 5 %-ный раствор эмульсии Э-2, ЭТ-2 или жидкость следующего состава: масло «Индустриальное» – 50 %, керосин – 50 %. При сверлении мелких отверстий в чугуне СОЖ не используют. При сверлении в чугуне глубоких отверстий используется сжатый воздух или 1,5 %-ный раствор эмульсии Э-2 или ЭТ-2. При сверлении меди и сплавов на ее основе применяется 5 %-ный раствор эмульсии Э-2, ЭТ-2 или масло «Индустриальное».

Чтобы получить в металле или детали отверстия с диаметром свыше 30 мм, следует применить двукратное сверление. Первая операция выполняется сверлом диаметром 10–12 мм, вторая – сверлом требуемого диаметра (рассверливание). При сверлении с двумя рассверливаниями или сверлении, рассверливании и зенковании значительно снижаются усилия резания и время выполнения операций.

Удалить из просверливаемого отверстия сломанное сверло можно путем вывертывания его в сторону, обратную спирали сломанной части, щипцами (если имеется выступающая часть сверла). Если сломанное сверло находится внутри материала, то просверливаемую деталь нагревают вместе со сверлом до покраснения, а затем постепенно охлаждают. Отпущенное сверло можно выкрутить специальным приспособлением или высверлить другим сверлом.

Центровочным сверлом называют инструмент, используемый для выполнения центровых отверстий в торцевых поверхностях валов. Различают два вида центровочных сверл: для обычных центровых отверстий без предохранительного конуса и для центровых отверстий с предохранительным конусом (рис. 23). Нормализованным углом обычного центровочного сверла является 60°, а сверла с предохранительным конусом – 60 и 120°.

Рис. 23. Центровочные сверла: а – обычные без предохранительного конуса; б – с предохранительным конусом

На больших и тяжелых валах центровое углубление с торцов выполняется за три операции: сверление, зенкование на 60° и зенкование предохранительного конуса на 120°.

Зенкерование – это увеличение диаметра ранее просверленного отверстия или создание дополнительных поверхностей. Для этой операции служат зенкеры, режущая часть которых имеет цилиндрическую, конусную, торцевую или фасонную поверхности (рис. 24).

 

Цель зенкерования – создать соответствующие посадочные места в отверстиях для головок заклепок, винтов или болтов или выравнивание торцевых поверхностей.

Рис. 24. Зенкеры:

а – цилиндрические для зенкерования сквозных или глубоких отверстий; б – конические для снятия фасок и образования конических углублений; в – торцевые для зенкерования торцевых поверхностей приливов (торцовки);

г – фасонные для зенкерования фасонных поверхностей

Зенкеры выполняются из углеродистой инструментальной стали У10А, У12А, легированной стали 9ХС или быстрорежущей стали Р9, Р12. Они могут иметь напаянные режущие пластинки из твердых сплавов. Хвостовики зенкеров и корпуса наборных зенкеров делаются из стали 45 или 40Х.

Зенкеры могут быть сплошными цилиндрическими, коническими, фасонными, сварными с приваренным хвостовиком, насадными сплошными, насадными сборными. Зенкеры малых диаметров делаются обычно сплошными, а больших диаметров – сварными или насадными. Конусные зенкеры имеют углы при вершине 60, 75, 90 и 120°.

Развертка – это многолезвийный режущий инструмент, используемый для окончательной обработки отверстий с целью получения отверстия высокой степени точности и с поверхностью незначительной шероховатости.

Развертки подразделяются на черновые и чистовые. Окончательным развертыванием достигается точность 2–3 классов (10 –7 квали-тет), а при особо тщательном выполнении – 1-го класса (6–5 квалите-та) при шероховатости поверхности 7–8 классов чистоты (высота микронеровностей 1,25–0,32 мкм).

Развертывание дает окончательный размер отверстия, требуемый по чертежу. Диаметр отверстия под развертывание должен быть меньше окончательного на величину припуска на развертывание (табл. 10).

Таблица 10

Припуск на диаметр под развертывание после сверла, резца или зенкера, мм

Различают следующие виды разверток: по способу использования – ручные и машинные, по форме – с цилиндрической или конической рабочей частью, по точности обработки – черновые и чистовые, по конструкции – с цилиндрическим хвостовиком, с коническим (конус Морзе) хвостовиком и насадные. Насадные развертки могут быть цельными, со вставными ножами и плавающие. Ручные развертки могут быть цельными и разжимными. Развертки могут иметь простые и винтовые зубья. На рис. 25 представлены ручные развертки.

Рис. 25. Развертки:

а – коническая черновая; б – коническая промежуточная; в – коническая чистовая; г – цилиндрическая с прямыми зубьями; д – цилиндрическая регулируемая; е – цилиндрическая разжимная

Число зубьев развертки зависит от ее диаметра и назначения. Число зубьев у ручных и машинных разверток с прямыми зубьями чаще всего четное (например, 8, 10, 12, 14). Развертки со спиральными зубьями имеют лево– и правосторонние режущие части.

Разжимные и регулируемые развертки используются при ремонтных работах для развертывания отверстий, которые имеют разный допуск, а также для минимального увеличения уже окончательно выполненного отверстия.

В комплект конических разверток для гнезд с конусом Морзе входят три развертки: черновая, промежуточная и чистовая (коническая) развертки.

Котельные развертки находят применение при котельных работах для увеличения отверстий под заклепки.

Развертка имеет следующие элементы: рабочую часть, шейку и хвостовик (конусный или цилиндрический).

Хвостовики ручных трехперых разверток закрепляются в постоянных или регулируемых державках.

Развертки имеют неравномерный шаг режущих кромок: с целью улучшения качества отверстия и предупреждения его граненности зубья располагаются по окружности на разном расстоянии один от другого.

Для охлаждения инструмента, уменьшения трения, а также для увеличения срока службы режущей части инструмента используются СОЖ. В табл. 11 приведены составы СОЖ, используемые при развертывании отверстий в различных материалах.

Таблица 11

СОЖ, используемые при развертывании отверстий в разных материалах

Для изготовления разверток применяются углеродистые инструментальные стали У10А и У12А, легированные инструментальные стали 9ХС, ХВ, ХГСВФ, быстрорежущие стали Р9 и Р18, а также твердые сплавы марки Т15К6 для обработки стали, меди и других вязких металлов и марки ВК8 для обработки чугуна и других хрупких металлов. Развертки из быстрорежущей стали делаются с приваренными хвостовиками из стали 45. Корпуса сборных, а также регулируемых и насадных разверток делаются из конструкционных сталей.

Пробойник (рис. 26) – это слесарный инструмент, выполняемый из углеродистой инструментальной стали У7 или У8, который служит для пробивания отверстий в листовых или полосовых металлических или неметаллических материалах толщиной не более 4 мм.

Рис. 26. Пробойник:

а – сплошной для металлического листа;

б – пустотелый для кожи и пластмасс

Рабочая часть пробойника может иметь круглую, прямоугольную, квадратную, овальную или другую форму. Пробойник для кожи и жести имеет в рабочей части слепое отверстие, которое соединяется с продольным боковым отверстием, проходящим через стенку нижней части пробойника. Через это отверстие удаляются отходы.

Пробивание отверстия выполняется, когда допускается некоторое повреждение поверхности в зоне отверстия и не требуется чистота и точность выполнения отверстия.

При работе на сверлильных станках необходимо выполнять следующие требования безопасности.

Перед началом работы следует проверить техническое состояние сверлильного станка и инструментов. Включать и останавливать станок нужно сухими руками.

 

Работать на станке необходимо в соответствии с инструкцией по эксплуатации оборудования, а также в соответствии с инструкцией по охране труда. Следует использовать специальную рабочую одежду, обязательно подбирать волосы под головной убор. Детали должны быть правильно и надежно закреплены в тисках или приспособлениях, имеющих хорошее техническое состояние. При сверлении малых отверстий левая рука, придерживающая деталь, должна оказывать сопротивление, противоположное направлению вращения шпинделя. Во время рабочего хода шпинделя сверлильного станка нельзя придерживать или тормозить шпиндель, менять скорость и подачу, очищать стол или деталь от стружки.

Сверло следует охлаждать СОЖ с помощью кисточки или поливом. Не допускается охлаждение влажными ветошью или тряпками. Все поломки, которые можно устранить, должен устранять обученный этому работник.

 

2.11. Нарезание резьб и резьбонарезной инструмент

Нарезание резьбы – это образование винтовой поверхности на наружной или внутренней цилиндрической или конической поверхностях детали.

Нарезание винтовой поверхности на болтах, валиках и других наружных поверхностях деталей можно выполнять вручную или машинным способом. К ручным инструментам относятся: круглые разрезные и неразрезные плашки, а также четырех– и шестигранные пластинчатые плашки, клуппы для нарезания резьбы на трубах. Для крепления плашек используются плашкодержатели и клуппы. Круглая плашка используется также для машинного нарезания резьбы.

Нарезание наружной резьбы машинным способом может производиться на токарных станках резьбовыми резцами, гребенками, резьбонарезными головками с радиальными, тангенциальными и круглыми гребенками, вихревыми головками, а также на сверлильных станках резьбонарезными головками, на фрезерных станках резьбонарезными фрезами и на резьбошлифовальных станках однониточными и много-ниточными кругами.

 

Получение наружной резьбовой поверхности может быть обеспечено ее накатыванием плоскими плашками, круглыми роликами на резьбонакатных станках. Применение резьбонакатных головок с осевой подачей позволяет накатывать наружные резьбы на сверлильном и токарном оборудовании.

Нарезание резьбы в отверстиях выполняют метчиками вручную и машинным способом. Различают цилиндрические и конические метчики. Ручные метчики бывают одинарные, двухкомплектные и трех-комплектные. Обычно используют комплект, состоящий из трех метчиков: чернового, обозначенного одной черточкой или цифрой 1; среднего, обозначенного двумя черточками или цифрой 2; и чистового, обозначенного тремя черточками или цифрой 3 (табл. 12, рис. 27).

Таблица 12

Область применения ручных метчиков

Рис. 27. Метчики ручные слесарные:

а – черновой; б – средний; в – чистовой

Имеются специальные метчики: для плашек (плашечные метчики с длинной режущей частью), для гаек, для труб, для легких сплавов, а также с конической рабочей частью. Метчиками можно нарезать резьбу в сквозных и глухих отверстиях или калибровать маточными метчиками ранее нарезанную резьбу.

На хвостовик ручного метчика, заканчивающийся квадратной головкой, надевается вороток с постоянным или регулируемым квадратным отверстием. В ряде случаев применяются комбинированные метчики, которыми можно производить сверление и нарезание резьбы.

Машинные метчики применяются для нарезания внутренней резьбы на сверлильных и токарных станках всех типов. Ими можно нарезать резьбы за один или несколько проходов. За один проход нарезают резьбу с шагом до 3 мм, а за 2–3 прохода – резьбы с более крупным шагом, особо длинные резьбы, а также гладкие резьбы в труднообрабатываемых материалах независимо от шага.

Для нарезания резьбы в гайках на станках применяются гаечные метчики. Они работают без реверсирования и при нарезании гайки нанизываются на хвостовик. Различают гаечные метчики с прямым и изогнутым хвостовиком.

Для нарезания внутренней резьбы большого диаметра применяются резьбонарезные головки с регулируемыми гребенками или сходящимися плашками.

Элементы метчика: рабочая часть, состоящая из режущей и калибрующей частей, и хвостовик. На рабочей части нанесены спиральная нарезка и продольные канавки для удаления стружки. Режущие кромки получаются на пересечении спиральной нарезки и продольных канавок для удаления стружки. Хвостовая часть заканчивается квадратной головкой для установки в патрон. Метчики изготавливают из углеродистой инструментальной стали У12 и У12А, быстрорежущей стали Р12 и Р18, легированной стали Х06, ХВ, ИХ.

Винтовая поверхность – это поверхность, описываемая кривой-образующей, равномерно вращающейся вокруг оси и одновременно совершающей равномерное поступательное движение вдоль этой оси. Применительно к резьбовой поверхности образующей является треугольник (для метрических и дюймовых резьб), трапеция (для трапецеидальных резьб) и прямоугольник (для прямоугольных резьб, например, в ходовых винтах домкратов).

Профиль резьбы – это контур, полученный путем рассечения винтовой поверхности плоскостью, проходящей через ось винта. Профиль резьбы состоит из выступов и впадин витков. Ось вала является осью винтовой поверхности. Параметрами резьбы являются наружный диаметр d, внутренний диаметр d1, средний диаметр d2, шаг Р, угол профиля резьбы d. Профиль резьбы делится на две части: выступы и впадины. Резьбы могут быть однозаходные и многозаходные.

Под шагом резьбы следует понимать поступательное перемещение средней точки образующей профиля, соответствующее одному ее полному обороту относительно оси резьбы.

Шаг резьбы определяется расстоянием между осями двух идентичных точек следующих один за другим одноименных витков или расстоянием, на которое перемещается гайка по винту при выполнении одного полного оборота для однозаходной резьбы (табл. 13, 14).

Таблица 13 Размеры обычной метрической резьбы, мм

Таблица 14

Дюймовые резьбы

Винтовую поверхность многозаходной резьбы можно рассматривать как несколько винтовых канавок, имеющих один номинальный диаметр (следовательно, и один номинальный шаг, который в много-заходной резьбе называется ходом t) и образованных на одной гладкой цилиндрической поверхности с равномерно расположенными по окружности заходами. Таким образом, ход резьбы t – это расстояние между ближайшими одноименными боковыми сторонами профиля, принадлежащими одной и той же винтовой поверхности, в направлении, параллельном оси резьбы.

Ход резьбы – это относительное осевое перемещение винта или гайки за один оборот. Если резьба однозаходная, то ход резьбы t равен шагу резьбы Р. Если резьба многозаходная, то ход резьбы t равен произведению шага Р на число заходов n:

t = Pn.

 

Резьбы бывают однозаходные и многозаходные, а также правые и левые. Резьба многозаходная, если на один ход нарезки попадает два или более профиля резьбы. В зависимости от конфигурации резьбы бывают метрические (нормальные и мелкие), дюймовые, трубные, трапецеидальные, симметричные и несимметричные, закругленные, прямоугольные. Они могут быть цилиндрические и конические.

Угол профиля метрических резьб – 60°, дюймовых цилиндрических – 55°, дюймовых конических – 60°, трубной цилиндрической и конической – 55°, трапецеидальной – 30°. Обозначение резьб дано в табл. 15.

Таблица 15

Обозначение резьбы