Основные спосб обраб металлов резанием

Сверление. Сущность процесса сверления.

Сверление представляет собой про­цесс удаления металла для получения отверстий. Процесс сверления вклю­чает два движения: вращение инстру­мента V (рис. 48) или детали вокруг оси и подачу S вдоль оси. Режущие кромки сверла срезают тонкие слои металла с неподвижно укрепленной де­тали, образуя стружку, которая, скользя по спиральным канавкам сверла, выходит из обрабатываемого отверстия. Сверло является многолез­вийным режущим инструментом. В ре­зании участвуют не только два главных лезвия, но и лезвие перемычки, также два вспомогательных, находя­щихся на направляющих ленточках сверла, что очень усложняет процесс образования стружки. При рассмотрении схемы образования стружки при сверлении хорошо видно, что условия работы режущей кромки сверла в раз­ных точках лезвия различны. Так, пе­редний угол наклона режущей кромки у (рис. 49),

Рис. 48. Схема ре­зания при сверлении. Силы, действующие на сверло

Рис. 49. Образование стружки при сверлении

расположенный ближе к периферии сверла (сечение А—А), является положительным. Режущая кромка работает в сравнительно лег­ких условиях.

Передний угол наклона режущей кромки, расположенный дальше от пе­риферии, ближе к центру сверла (сечение В—В), является отрицатель­ным. Режущая кромка работает в бо­лее тяжелых условиях, чем расположенная ближе к периферии.

Резание поперечной режущей кром­кой (сечение С—С) представляет со­бой процесс резания, близкий к выдавливанию. При сверлении по сравнению с точением значительно хуже условия отвода стружки и подвода охлаждаю­щей жидкости; имеет место значитель­ное трение стружки о поверхность ка­навок сверла, трение стружки и свер­ла об обработанную поверхность; вдоль режущей кромки возникает рез­кий перепад скоростей резания — от нуля до максимума, в результате чего в различных точках режущей кромки срезаемый слой деформируется и сре­зается с разной скоростью; вдоль ре­жущей кромки сверла деформация различна — по мере приближения к периферии деформация уменьшается. Эти особенности резания при сверле­нии создают более тяжелые по сравне­нию с точением условия стружкообразования, увеличение тепловыделения и повышенный нагрев сверла. Если же рассматривать процесс стружкообразования на отдельных микро участках режущей кромки, то упругие и плас­тические деформации, тепловыделение, наростообразованне, упрочнение, износ инструмента здесь возникают по тем же причинам, что и при точении. На температуру резания при сверлении скорость резания имеет большее влия­ние, чем подача.

 

Рис.50. Спиральное сверло

Элементы сверла. Наиболее рас­пространенным и имеющим универ­сальное назначение является спираль­ное сверло (рис. 50). Сверло состоит из рабочей части, конусного или цилинд­рического хвостовика, служащего для закрепления сверла, а лапки, являющейся упором при удалении сверла. Рабочая часть сверла представляет со­бой цилиндрический стержень с двумя спиральными или винтовыми канавка­ми, по которым удаляется стружка. Режущая часть заточена по двум коническим поверхностям, имеет переднюю и заднюю поверхности (рис. 50) и две режущие кромки, соединенные пе­ремычкой под углом 55°. На цилинд­рической части по винтовой линии про­ходят две узкие ленточки, центрирую­щие и направляющие сверло в отверс­тии. Ленточки значительно уменьшают трение сверла о стенки обрабатывае­мого отверстия. Для уменьшения тре­ния рабочей части сверла в сторону хвостовика сделан обратный конус. Диаметр сверла уменьшается на каж­дые 100 мм длины на 0,03—0,1 мм.

Режущая часть сверла изготовля­ется из инструментальных сталей в твердых сплавов. Как и резец, сверло имеет передний и задний углы (рис.51). Передний угол у (сечение Б—Б) в каждой точке режущей кромки является величиной переменной. Наибольшее значение угол у имеет на периферии сверла, наименьшее—у вершины сверла. Вследствие того что сверло во время работы не только вращается, но и перемещается. вдоль оси, действительное значение заднего угла а отличается от угла, по-. лученного при заточке. Чем меньше диаметр окружности, на которой нахо­дится рассматриваемая точка режу­щей кромки, и чем больше подача, тем меньше действительный задний угол.

Действительный же передний угол в процессе резания соответственно бу­дет больше угла, замеренного после заточки. Чтобы обеспечить достаточ­ную величину заднего угла в работе

Рис. 51. Передний и задний углы сверла

(в точках режущей кромки, близко расположенных к оси сверла), а также угла заострения зуба вдоль оси всей длины режущей кромки, задний угол делается: на периферии 8—14°, а у се­редины 20—27°, задний угол на лен­точках сверла равен 0°.

Кроме переднего и заднего углов сверло характеризуется углом на­клона винтовой канавки , углом наклона поперечной кромки , углом при вершине 2 , углом обратной конус­ности (рис. 50). =18—30°, =55°, =2—3°, у сверл из инстру­ментальной стали 2 =60—140°.

Виды подточек и различные формы заточки показаны на рис. 52.

Рис. 52. Элементы подточки спиральных сверл

Элементы режима резания (рис.53). Как уже указывалось, скорость резания в различных точках режущей кромки различна и изменяется от нуля в центре до максимальной на пе­риферии сверла. При расчетах режимов резания принимается наибольшая скорость резания на периферии (в м/мин)

где D— диаметр сверла, мм; n —час­тота вращения сверла, об/мин; — коэффициент, равный 3,14.

Рис. 53. Элементы резания: а — при сверлении, 6 — при рассверливании

Подачей при сверлении s (мм/об) называется величина переме­щения сверла вдоль оси за один обо­рот сверла или за один оборот заго­товки, если заготовка вращается, а сверло только перемещается. У сверла две главные режущие кром­ки. Подача, приходящаяся на каждую кромку,

Минутная подача (мм/мин)

sм = sn.

Толщина среза а, измерен­ная в направлении, перпендикулярном режущей кромке:

Ширина среза b измеряется в направлении вдоль режущей кромки и равняется ее длине:

Силы, действующие на сверло. При сверлении отверстий материал оказы­вает сопротивление снятию стружки. В процессе резания на режущий инст­румент действует сила, которая пре­одолевает силу сопротивления мате­риала, а на шпиндель станка действу­ет крутящий момент (см. рис. 48).

Разложим равнодействующую силу сопротивления на каждой режущей кромке на составляющие силы в трех взаимно перпендикулярных направле­ниях: РZ, PB, РГ (см. рис. 48). Гори­зонтальные (радиальные) силы РГ. действующие на обеих режущих кром­ках, взаимно уравновешиваются вслед­ствие симметрии спирального сверла. При несимметричности заточки длина режущих кромок неодинакова и ради­альная сила не будет равна нулю, в ре­зультате происходит отжим сперла и разбивание отверстия. Силы РВ на­правленные вверх, препятствуют про­никновению сверла в глубину обраба­тываемой детали. В этом же направ­лении действуют силы р1 поперечной кромки. Кроме того, продвижению сверла препятствуют силы трения на ленточках сверла (трение об обрабо­танную поверхность отверстия) и силы трения от сходящей стружки РТ. Сум­марная сила от указанных сил сопро­тивления в осевом направлении свер­ла называется осевой силой Р или уси­лием подачи:

Р= (2РВ+Р1+РТ).

Силы сопротивления РВ, возникаю­щие на режущих кромках и мешающие проникновению сверла, составляют 40 % от силы Р; силы сопротивления Р1, возникающие на поперечной кром­ке, составляют 57 % и силы трения РТ — около 3 %.

Суммарный момент сил сопротивления

Рис. 54. Виды сверл: а, б — спиральные, в —с прямыми канавками, г — перовое, д — ружейное, е — однокромочное с внутренним отводом стружки, ж – двухкромочное, з – для кольцевого сверления, и – центровочное, к – шнековые.

 

резанию М складывается из момента от сил Рz, момента от сил скоб­ления и трения на поперечной кромке МПК, момента от сил трения на ленточках МЛ и момента от сил трения струж­ки о сверло и обработанную поверхность отверстия МС, т. е. М=МСР+МПК+МЛ+Мс.

По силе Р и моменту М рассчитывает­ся необходимая мощность сверлильно­го станка.

Износ и стойкость сверл. Износ сверл происходит по задней поверхно­сти, ленточкам и уголкам, а иногда и передней поверхности сверл, с твердо­сплавными пластинками — по уголкам и ленточке.

Стойкость сверла зависит от мате­риала обрабатываемой детали и инст­румента, от качества инструмента, от режимов резания, применяемой СОЖ и др.

Типы сверл и их устройство. Свер­ло является инструментом, с помощью которого получают отверстия или увеличивают диаметр ранее просверлен­ного отверстия.

На рис. 54 показаны различные ти­пы сверл: перовые (рис. 54, г), двухкромочные (рис. 54, ж), спиральные (рис. 54,а и б), ружейное (рис. 54, д), для кольцевого сверления (рис. 54, з), центровочные (рис. 54, и), шнековые (рис. 54, к).

Перовое сверло представляет собой круглый стержень, на конце которого находится плоская лопатка, имеющая режущие кромки, наклоненные друг к другу под углом 120°. Перовые сверла обладают недостаточной жесткостью. Недостатком однокромочного сверла является необходимость иметь на­правляющую втулку, а также ограни­ченное пространство для отвода стружки.

Спиральное сверло получило наи­большее распространение в промыш­ленности. Его устройство описано вы­ше (см. рис. 50). Остальные типы сверл имеют специальное назначение.

Шнековые сверла дают возмож­ность получать отверстия глубиной до 40 диаметров за один рабочий ход без периодических выводов для удаления стружки. Они позволяют работать на более высоких скоростях резания, что в сочетании с сокращением вспомога­тельного времени (отсутствие проме­жуточных выводов сверла) дает повы­шение производительности в 2—3

Система допусков и посадок

Для обеспечения качества продукции, повышения эффективности производства за счет унификации требований к точности, увеличения масштабов выпуска продукции и т. п. используется обязательная система допусков и посадок, охватывающая все размерные параметры. Выпускаются отдельные стандарты на предельные отклонения и посадки различных видов соединений, но все они объединяются едиными принципами построения. Таких принципов можно выделить восемь [21].

Принцип применении рядов предпочтительных чисел заключается в том, что числовые ряды интервалов размеров, градаций точности и других показателей строятся по одному из основных или производных рядов предпочтительных чисел.

Принцип масштабных коэффициентов основан на том, что изменение величины допуска в зависимости от размера подчиняется определенной закономерности, описываемой некоторой функцией размера, называемой единицей допуска.

Принцип применения коэффициентов точности заключается в том, что числовые значения допусков размеров получаются умножением единицы допуска (значения масштабного коэффициента при среднем в данном интервале значении размера) на определенное число (коэффициент точности).

Принцип применения упрощающих способов построения посадок заключается в использовании двух эквивалентных по простоте способов, при которых расположение поля допуска одной, называемой основной деталью, из двух соединяемых деталей оставляют неизменным, необходимую же посадку обеспечивают за счет смешения поля допуска сопрягаемой детали, что обеспечивает требуемый для посадки зазор или натяг.

Принцип экономии материала при установлении поля допуска основной детали заключается в расположении последнего "в тело": поле допуска отверстия располагается вверх (в сторону положительных отклонений) при нижнем отклонении Е1 = 0, а вала - вниз (в сторону отрицательных отклонений) при верхнем отклонении е$ = 0. Экономия получается в результате того, что допустимые отклонения действительных размеров уменьшают массу основной детали.

Принцип унификации полей допусков предусматривает выделение из общего числа стандартизованных полей допусков полей допусков предпочтительного применения.

Принцип физически обоснованного изменения зазора в зависимости от размера соединения заключается в том, что зазоры и натяги изменяются в зависимости от размера соединения по законам, отвечающим физическим условиям применения посадок.

Принцип приведения норм точности к определенному температурному режиму указывает на необходимость отнесения стандартизованных предельных отклонений размерных параметров к определенной температуре. Такой температурой является 293,15 К (+20°С) по международной практической температурной шкале.