В зависимости от конструкции и назначения различают спиральные, перовые, для глубокого сверления, центровочные, с пластинками из твердых сплавов и другие сверла (рис.1).

Наиболее распространены спиральные сверла. Они имеют две главные режущие кромки, образованные пересечением передних винтовых поверхностей канавок сверла, по которым сходит стружка, с задними поверхностями, обращенными к поверхности резания; поперечную режущую кромку (перемычку), образованную пересечением обеих задних поверхностей, и две вспомогательные режущие кромки, образованные пересечением передних поверхностей с поверхностью ленточки.

Ленточка сверла представляет собой узкую полоску на его цилиндрической поверхности, расположенную вдоль винтовой канавки и предназначенную для направления сверла при резании.

Угол наклона винтовой канавки – угол между осью сверла и касательной к винтовой линии по наружному диаметру сверла (20-30°).

Угол наклона поперечной режущей кромки (перемычки) – острый угол между проекциями поперечной и главной режущих кромок на плоскость, перпендикулярную оси сверла (50-55°).

Угол режущей части (угол при вершине) – угол между главными режущими кромками при вершине сверла (118°).

Передний угол – угол между касательной к передней поверхности в рассматриваемой точке режущей кромки и нормально в той же точке к поверхности вращения режущей кромки вокруг оси сверла. По длине режущей кромки передний угол изменяется: наибольший у наружной поверхности сверла, где он практически равен углу наклона винтовой канавки, наименьшей у поперечной режущей кромки.

Задний угол – угол между касательной к задней поверхности в рассматриваемой точке режущей кромки и касательной в той же точке окружности ее вращения вокруг оси сверла. Задний угол сверла величина переменная: 8-14°на периферии сверла и 20-26° - ближе к центру.

Спиральные сверла изготавливают из быстрорежущей стали Р9, Р18 и стали 9ХС.

Хвостовик спирального сверла может быть цилиндрическим и коническим. Цилиндрический хвостовик (у сверл диаметром до 10 мм) служит для крепления сверла в трехкулачковом патроне или другом приспособлении, предназначенном для соединения сверл со шпинделем сверлильного станка. Конический хвостовик закрепляет непосредственно в шпинделе станка или в переходной втулке, если конус сверла не совпадает с конусом шпинделя.

У сверл диаметром 6-15,5 мм хвостовик изготавливается с конусом Морзе №1, у сверл с диаметрами 16-23,5 мм - №2, у сверл диаметрами 23,9-38,9 мм - №3, у сверл диаметрами 39-49,5 мм - №4 и т.д.

Лапка на конце хвостовика препятствует провертыванию сверла в шпинделе. Она служит также для выбивания сверла из шпинделя по окончании работы. Для этого в боковое отверстие шпинделя вставляют клин и ударяют по нему молотком. Клин давит на лапку, и сверло освобождается.

Для образования отверстий в подгруппе 23 (МН 77-59) предусмотрены следующие дырообрабатывающие инструменты: сверла, зенкеры и развертки.

Сверла. По конструкции сверла классифицируют на спиральные, кольцевые, для глубокого сверления и центровочные. Наибольшее распространение получили спиральные сверла с коническими и цилиндрическими хвостовиками. Части и элементы спирального сверла приведены на рис. 15. Спиральные сверла изготовляют диаметром от 0,25 до 80 мм (табл. 41).

Рис. 15. Части и элементы спирального сверла:

1-передняя поверхность: 2-задняя поверхность;

3- ленточка: 4-поперечная кромка; 5 - канавка; 6 - режущие кромки; 2φ - угол при вершине; ώ-угол наклона винтовой канавкн; ψ- угол наклона поперечной кромки

Для изготовления быстрорежущих сверл применяют стали Р18 или Р9. Сверла с коническим хвостовиком диаметром от 6 мм и с цилиндрическим хвостовиком диаметром от 8 мм изготовляются сварными. Хвостовики сварных сверл изготовляются из стали 45 или 40Х. Твердость рабочей части быстрорежущих сверл должна быть HRC 62-64, а твердость лапок у сверл с коническим хвостовиком - HRC 30-45.

Допускаемые отклонения диаметров сверл приведены в табл. 42.

Геометрическими параметрами режущей части сверла являются: задний угол а, передний угол у, углы при вершине 2φ и 2φ0 и угол наклона поперечной кромки ψ (рис. 16). Величина заднего угла изменяется вдоль режущей кромки. Наименьшее значение (7-15°) задний угол имеет у наружной поверхности сверла, а наибольшее (20-26°) - около поперечной режущей кромки. Величина переднего угла в разных точках режущей кромки неодинакова: наибольшее значение (25-30°) угол имеет у наружной поверхности сверла, а наименьшее - около поперечной кромки, где он может быть и отрицательным.

Конусность режущей части сверла определяется углом 2φ при его вершине, образуемым главными режущими кромками. От величины угла φ зависят форма режущей кромки, передний и задний углы, прочность сверла у перемычки и сила резания.

При правильной заточке сверла угол наклона поперечной режущей кромки ψ равен 55° (рис. 15).

Таблица 41

Градация диаметров сверл (по ГОСТу 885-64)

Примечание. Сверла, диаметры которых поставлены в скобки, изготовляются по соглашению c потребителем.

Для повышения стойкости сверла и скорости резания рекомендуется двойная заточка под углом 2φ и 2φ0 (рис. 16). Основные формы заточки спиральных сверл в зависимости от их диаметра и обрабатываемого материала приведены в табл. 43.

Рис. 16. Геометрические параметры спирального сверла

Спиральные сверла могут быть и твердосплавные. Сверла диаметром от 1,8 до 5,2 мм через 0,05 мм изготовляются монолитными из твердых сплавов марок ВК6, ВК8М, а свыше 6 мм - оснащаются пластинками твердого сплава.

Таблица 42

Отклонения диаметров сверл (по ГОСТу 885 - 64)

Таблица 43

Основные формы заточки сверл

Для изготовления корпусов твердосплавных сверл рекомендуют стали марок 40Х и 45Х. Твердость рабочей части корпусов после термообработки должна быть HRC 40-50.

Сверла, корпуса которых изготовлены из стали Р9 с коническим хвостовиком диаметром от 8 мм и с цилиндрическим хвостовиком диаметром от 8 мм, должны быть сварными.

Рекомендуемые значения угла 2φ при вершине в зависимости от обрабатываемого материала приведены в табл. 44, угла ώ наклона винтовых канавок для быстрорежущих сверл - в табл. 45 и передних углов у твердосплавных сверл - в табл. 46.

Спиральные сверла поставляют, как правило, инструментальные заводы, которые в настоящее время выпускают 1061 типоразмер, в том числе 180 типоразмеров сверл новых конструкций: с прокатанными отверстиями для охлаждения, с пластмассовыми хвостовиками, монолитные твердосплавные.

Таблица 44

Значения угла 2φ при вершине

Таблица 45

Значения угла ώ наклона винтовых канавок для спиральных быстрорежущих сверл (град)

Таблица 46

Значения передних углов для сверл, оснащенных твердым сплавом

Таблица 47

Специализация инструментальных заводов по производству сверл

Для улучшения качества выпускаемых сверл диаметром свыше 30 мм предусмотрено их изготовление с двойным углом при вершине (с двойной заточной) и подточкой перемычки. В табл. 47 указаны инструментальные заводы, которые специализируются по изготовлению сверл.

Сверло-зенкер. Инструмент предназначен для одновременного сверления и зенкерования отверстий в сплошном материале глубиной не более двух диаметров. Он состоит из короткого сверла 1 (табл. 48), имеющего цилиндрический хвостовик с лапкой и пазом для стопорного винта 4, двузубого зенкера 2 с канавками для дробления стружки, насаженного на сверло, и своим замком зенкер входит в замок оправки 3. Сверло- зенкер изготовляется московским заводом «Фрезер» из сталей Р18 и Р9; основные размеры его приведены в табл. 48.

Таблица 43

Основные размеры сверла-зенкера

Для образования центровых отверстий применяют инструмент центровочный (ГОСТ 6694-53) семи типов (табл. 49).

Таблица 49

Типы и основные размеры центровочного инструмента (по ГОСТу 6694-53)

Продолжение табл. 49

Для сверл и зенковок применяют сталь марки Р9 или Р18. Зенковки типа VII делают сварными, а их хвостовики - из стали 45. Твердость лапки зенковок типа VII должна быть HRC 30-45, твердость сверл и зенковок HRC 62-64. Типовые наборы центровочного инструмента приведены в табл. 50.

Зенкеры изготовляются двух видов: для обработки цилиндрических отверстий и для обработки ступенчатых, фасонных и комбинированных отверстий. Части и элементы цилиндрического зенкера показаны на рис. 17.

Рис. 17. Части и элементы цилиндрического зенкера:

1 - передняя поверхность; 2 - режущая кромка; 3 - сердцевина; 4 - задняя поверхность; 5 - ленточка

Главные лезвия у зенкеров расположены на заборном конусе под углом φ (угол в плане). При обработке стали угол в плане φ = 60°, при обработке чугуна φ = 45÷60°. У зенкеров с пластинками из твердых сплавов φ = 60÷75°. Задний угол α главного лезвия принимается равным 8-10°.

Передние углы выбираются в зависимости от обрабатываемого материала:

Угол наклона винтовой канавки (ώ) у зенкеров универсального назначения равен 10-30°. С увеличением твердости обрабатываемого материала величина угла возрастает. Для чугуна ώ = 0°.

Величина заднего угла у зенкеров с пластинками из твердого сплава имеет два значения: α = 10÷12° по пластинке и α = 15° по корпусу.

При обработке чугуна передний угол V принимают равным +5°; при обработке стали с σв = 90 кГ/мм2 γ = 0, при обработке с σв = 90 кГ/мм2 угол γ = - 5°.

Типы и основные размеры зенкеров приведены в табл. 51. Технические условия (ГОСТ 1677-67) распространяются на зенкеры с коническим хвостовиком (ГОСТ 1676-53), насадные цельные (ОСТ ГОСТ 12489-67) и насадные со вставными ножами из быстрорежущей стали (ГОСТ 2255-67).

Таблица 50

Типовые наборы центровочного инструмента

Таблица 51

Типы и основные размеры зенкеров

Режущая часть сборных зенкеров и зенкеры цельные изготовляются из быстрорежущей стали Р18 и Р9, а зенкеры с коническим хвостовиком - сварными (хвостовики из стали марки 45). Для изготовления корпусов зенкеров применяют сталь 40Х или 45.

Твердость зенкеров с коническим хвостовиком на 3/4 длины рабочей части и на всей длине рабочей части насадных зенкеров должна быть HRC 62-64. Твердость лапок хвостовых зенкеров и корпусов насадных зенкеров должна быть HRC 30-45.

Допускаемые отклонения по диаметру для зенкеров, предназначенных под развертывание, должны иметь верхнее отклонение от -210 до -420 мкм и нижнее от -245 до +490 мкм для номинальных диаметров от 10 до 120 мм. Для зенкеров, предназначенных для окончательной

Рис. 18. Зенковки

обработки отверстий по А4, верхнее отклонение составляет от +70 до +140 мкм и нижнее от +25 до +70 мкм. Предельные отклонения общей длины и длины рабочей части устанавливаются по 9-му классу точности.

Технические условия (ГОСТ 12509-67) распространяются на зенкеры с коническим хвостовиком и насадные (оба типа с напаянными пластинками из твердого сплава).

Зенковки. Получение конических, цилиндрических и плоских поверхностей, прилегающих к основному отверстию и расположенных концентрично с ним, осуществляется инструментами, называемыми зенковками.

Для обработки отверстий под конические головки винтов и заклепок, а также для центрования деталей применяют конические зенковки. Наибольшее распространение получили конические зенковки с углом конуса при вершине 30, 60, 90 и 120° (рис, 18, а). Для обработки отверстий под цилиндрические головки и шейки, а также для подрезания торцов, плоскостей бобышек, выборки уступов и углов применяют цилиндрические зенковки с торцовыми зубьями (рис. 18, б). Иногда зенковки с торцовыми зубьями называют цековками (рис. 18, б).

Развертки изготовляются цилиндрические, ступенчатые и конические. Ручная цилиндрическая развертка (рис. 19) состоит из рабочей части, шейки и хвостовика; рабочая часть, в свою очередь, состоит из заборной (режущей) части, калибрующей части и заднего конуса. Канавки между зубьями развертки образуют режущие кромки; канавки предназначены для размещения стружки.

Для повышения качества поверхности при ручной обработке зубья разверток располагаются по окружности с неравномерным шагом.

Машинные развертки изготовляются с равномерным шагом, причем число зубьев у них должно быть четным. Рабочая часть этих разверток в отличие от ручных более короткая. Машинные развертки чаще всего делаются насадными и регулируемыми.

Геометрические параметры разверток: задний угол а, передний угол у, главный угол в плане φ и угол наклона главной режущей кромки ώ.

Задний угол а выбирается в зависимости от обрабатываемого материала и принимается в пределах 6-10°. Передний угол γ у чистовых разверток равен 0°, а у черновых 5-10°. Главный угол в плане φ у ручных разверток равен 1 , у машинных при обработке стали 12-15°, чугуна 3-5° и при обработке глухих отверстий 45°. Угол наклона главной режущей кромки оз при обработке твердых металлов равен 7-8° и мягких металлов 14-16°.

По техническим условиям (ГОСТ 1523-65) развертки должны изготовляться: ручные-из стали 9ХС; машинные цельные и ножи сборных разверток- из быстрорежущей стали Р18 или Р9; быстрорежущие развертки-сварными (хвостовики делаются из стали 45). Основные детали сборных разверток (за исключением ножей) должны быть изготовлены: корпуса - из сталей 40, 45 или 40Х; установочные кольца и контргайки - из сталей 35 или 45; клинья - из стали 40Х.

Твердость рабочей части разверток (в зависимости от марки стали) должна быть HRC 62-66, корпуса насадных разверток HRC 30-40, клиньев HRC 45-50, лапок и квадратов хвостовиков HRC 30-45.

В централизованном порядке развертки должны выпускаться: в доведенном виде для обработки отверстий с допусками по А, А2а, А3 и Н и с припуском под доводку в соответствии с ГОСТом 11174-65. ГОСТ 11174-65 распространяется на развертки, изготовляемые из быстрорежущей и легированной стали с припуском под доводку, и предусматривает шесть номеров разверток (табл. 52). Зная отклонения и допуски на изготовление разверток, можно легко выбрать развертку нужного размера.

Рис. 19. Части и элементы развертки:

1 - главная режущая кромка; 2 - ленточка; 3 - передняя поверхность; 4 - атыловочня поверхность; 5 - задняя поверхность

В случае отсутствия развертки необходимого размера берется развертка, размер которой близок к заданному, и определяется необходимость шлифования или доводки развертки до требуемого размера.

Таблица 52

Предельные отклонения (мкм) диаметров разверток под доводку

Таблица 53

Типы и основные размеры разверток, мм

Продолжение табл. 63

Продолжение табл. 53

Продолжение табл. 53

Развертки после доводки должны обеспечить обработку отверстий со следующими посадками:

По техническим требованиям (ГОСТ 5735-65) в качестве режущей части разверток должны применяться пластинки из твердого сплава марок ВК6, ВК6М, Т15К6, Т14К8 и Т5КШ. Корпуса разверток изготовляются из стали 40Х, а корпуса ножей - из стали 40Х или У7 и У8.

В централизованном порядке твердосплавные развертки должны выпускаться: в доведенном виде для обработки отверстий с допусками по А, А2а, А3 и Н и с припуском под доводку - по ГОСТу 11173-65.

Развертки конические с цилиндрическим хвостовиком по техническим требованиям (ГОСТ 11178-65) изготовляются из стали 9ХС и по соглашению с потребителем допускается изготовление разверток из стали Р18. Развертки диаметром больше 13 мм должны быть сварными. Развертки конические с коническим хвостовиком по техническим требованиям (ГОСТ 10083-62) изготовляются из стали Р18 или Р9. Развертки диаметром больше 10 мм должны быть изготовлены сварными. Типы и основные размеры разверток приведены в табл. 53.

spravochnik-tehnologa.ru

Сверло - устройство и правила работы с ним:: АвтоМотоГараж

В этой статье мы рассмотрим тот минимум важной информации, который необходимо знать о свёрлах при заточке сверла и при работе с ним.

Что есть что, а главное - где. Внешний вид сверла и его устройство.

• рабочая часть - её элементы осуществляют резание и обеспечивают правильное положение сверла в образуемом им отверстии. Рабочая часть сверла представляет собой цилиндр, прорезанный двумя диаметрально противоположными винтовыми канавками;
• канавка - нужна для отвода стружки из отверстия;
• ленточка - элемент для точного направления сверла и является дополнительным режущим сегментом. На типовом сверле их две;
• хвостовик - бывает цилиндрический или конический, и служит для установки сверла в шпиндель станка или в патрон дрели;
• спинка - является вторым несущим элементом сверла после перемычки (о ней ниже);
• ω - угол наклона винтовой канавки. От значения этого угла зависит форма срезаемой стружки и её отвод. Для сверл диаметром 10 - 22 мм предусмотрен угол наклона винтовой канавки ω=30°, для сверл меньших размеров этот угол тем меньше, чем меньше диаметр сверла, и для диаметра меньше 0,25 мм достигает 19°.

• рабочие режущие кромки - основные элементы сверла, при сверлении они образуют конусную поверхность резания;
• перемычка - является продолжением основных режущих кромок, она определяет прочность и жесткость сверла;

Ниже на рисунке представлены пять режущих сегментом сверла. Две рабочие режущие кромки, одна поперечная кромка и две ленточки.

Ширина ленточек должна быть достаточной для точного направления сверла в отверстии, но не слишком большой, чтобы не вызывать чрезмерного трения сверла о стенки отверстия. Чем больше диаметр сверла, тем шире ленточка. Поперечную кромку на свёрлах более 3 мм желательно стачивать, а при диаметре сверла более 18 мм настоятельно рекомендуется. Широкая перемычка не режет, а скоблит и выдавливает металл, вызывая при этом выделение дополнительного тепла, в следствии излишнего давление на сверло. При правильной заточке сверла угол наклона поперечной режущей кромки ψ должен быть равен 55°.

Непосредственно перед хвостовиком для повышения прочности сверла толщина перемычки постепенно возрастет за счет соответственного уменьшения глубины винтовых канавок. Поверхности винтовых канавок, примыкающие к главным режущим кромкам, являются передними поверхностями спирального сверла, по ним сходит срезаемая стружка,

Поверхности, примыкающие к главным кромкам, представляют собой задние поверхности сверла.

Задний угол сверла образуется при помощи касательной к задней поверхности сверла. Если бы задние углы этих режущих кромок были равны нулю, то задние поверхности на всем своем протяжении соприкасались бы с поверхностью резания, и между ними возникло бы большое трение. Трение тем меньше, чем больше величина заднего угла.

Указанные выше значения угла достигаются соответствующей заточкой задних поверхностей. Конусность режущей части сверла определяется углом 2 φ при его вершине, образуемым главными режущими кромками. От величины угла φ зависят форма режущей кромки, передний и задний углы, прочность сверла у перемычки и силы резания.

С уменьшением угла φ удлиняется главная режущая кромка, улучшается теплоотдача, однако прочность сверла резко понижается. Рекомендуемые значения угла 2 φ в зависимости от обрабатываемого материала приведены в таблице ниже.

Основные моменты при работе со сверлом, от которых, как ни старайся, никуда не деться:

• вне зависимости от сверла, новое оно или нет, при начале сверления не только образуется отверстие, но и запускается процесс затупления самого сверла. С каждым оборотом сверло будет погружаться медленнее и медленнее. С новым сверлом это будет не так заметно, но факт, остаётся фактом;
• скорость затупления сверла зависит от скорости его оборотов, количества оборотов по режущей поверхности, скорости подачи (давления на сверло), охлаждения, от материала сверла и от самого обрабатываемого материала;
• максимальный нагрев начинается с периферии сверла, так как там скорость резания выше;
• при сильном затуплении сверло во время резания издаёт резкий скрипящий звук, далее лавинообразно выделяется тепло, возрастает скорость износа и в результате инструмент приходит в негодность. Как реанимировать такие свёрла я расскажу в следующей статье или видеоролике на своём канале. Следите за комментариями.

Правила при сверлении металла:

• - отверстие должно быть накернено, при начале сверления не стоит оказывать сильного давления на сверло, так как можно повредить режущие кромки или попросту сломать сверло. Режущие кромки должны войти в металл плавно. Если сверлить дрелью, то возможен увод сверла даже в случае если оно накернено;
• при завершении сверления в момент выхода сверла из заготовки необходимо снизить давление на сверло. Это будет способствовать уменьшению торчащих заусенцев при выходе сверла, а также не позволит сверлу заклинить в заготовке и провернуться в патроне;
• обрабатываемую деталь необходимо надёжно закрепить, это техника безопасности и не стоит этим пренебрегать;
• работать в перчатках запрещено;
• если требуемое отверстие более 5 мм, то необходимо начинать сверлить деталь с малого сверла, постепенно увеличивая диаметр;
• при сверлении металла важно не перегреть сверло. Для этого применяют специальные охлаждающие жидкости, если их нет, то можно использовать масло. Если нет возможности использовать СОЖ, то процесс сверления проводят с перерывами, давая сверлу и заготовке остыть. Можно использовать банку с водой или маслом для окунания сверла. Чугун и цветные металлы можно сверлить без охлаждающей жидкости.
• при сверлении глубоких отверстий длина режущей части инструмента и винтовых канавок должна быть больше глубины отверстия. В противоположном случае выход стружки будет заблокирован и сверло заклинит. Основное внимание нужно обращать на активность отвода стружки из получаемого отверстия;
• в случае заклинивания сверла в заготовке для его извлечения используют реверс (включают вращение в обратную сторону).

Продолжение по работе со станком и свёрлами:

Заточной станок JBG-200 и его доработка

Приспособление для заточки сверл от RISS industrie

Приспособление для заточки сверл - инструкция (RISS / CRAFTSMAN 9-6677)

automotogarage.ru

Сверла

Для обработки отверстий на токарный станках применяют сверла, зенкеры и развертки, которые выбирают в зависимости от вида заготовки, требуемой точности размеров и шероховатости обработанной поверхности.

Сверла предназначены для сверления сквозных или глухих отверстий в сплошном материале, а также для увеличения диаметра ранее просверленных отверстий (рассверливание), а также для надсверливания.

По конструкции режущей части сверла разделяются на: спиральные, или точнее сверла с винтовыми канавками; сверла с прямыми канавками; сверла для глубоких отверстий (ружейные и пушечные); центровочные и др.

Спиральные сверла применяют для сверления сравнительно неглубоких отверстий, глубина которых не превышает пяти диаметров сверла. На рис. 89 показано такое сверло. В нем различают следующие части (рис. 89, а): рабочую, режущую, шейку, хвостовик, лапку, поводок.

Рабочая часть - часть сверла, снабженная винтовыми канавками, состоит из режущей и направляющей частей.

Режущая (заборная) часть состоит из двух главных режущих кромок, расположенных на конической поверхности и выполняющих основную работу резания, поперечной кромки и двух ленточных кромок.

Шейка - промежуточная часть между хвостовиком и телом сверла, содержащим рабочую часть.

Хвостовик - часть сверла, предназначенная для его закрепления в коническом отверстии пиноли или в патроне. Хвостовик у сверл небольшого диаметра (до 10 мм) имеет обычно цилиндрическую форму и закрепляется в патроне; сверла большого диаметра (более 10 мм) имеют конический хвостовик, которым сверло устанавливается в коническом отверстии пиноли или в переходной конической втулке.

Лапка (у сверл с коническим хвостовиком) служит упором при выбивании сверла из гнезда.

Поводок (у сверл с цилиндрическим хвостовиком) предназначен для дополнительной передачи крутящего момента сверлу от шпинделя.

Основные элементы режущей части сверла оказаны на рис. 89, в.

Главные режущие кромки образованы пересечением передних и задних поверхностей резания.

Поперечная кромка образуется пересечением задних поверхностей.

Винтовые ленточки - две узкие винтовые фаски, идущие вдоль винтовых канавок сверла, служат для направления и центрирования сверла.

Кромка ленточки - линия, образованная пересечением передней поверхности с поверхностью винтовой ленточки.

Угол при вершине сверла (2 φ) - угол, образуемый главными режущими кромками, обычно равен 116 - 118° у сверл из быстрорежущей стали для сверления стали, чугуна и бронзы. Для сверления алюминия, дюралюминия и баббита этот угол увеличивают до 140°, для сверления пластмасс и эбонита его уменьшают до 60-100°.

Угол наклона винтовых канавок ω (рис. 89, в) - угол между осью сверла и касательной к винтовой линии по наружному диаметру сверла. Угол наклона винтовой канавки у сверл зависит от диаметра сверла и берется от 18 до 30° при обработке стали и чугуна (у сверл малого диаметра угол ω делается меньше). Мягкие материалы и легкие сплавы обрабатывают сверлами с углом ω=40-45°.

угол наклона поперечной кромки φ - угол между поперечной и режущей кромками (рис. 89, в). У правильно заточенных сверл этот угол обычно равен 50-55°.

Спиральные сверла из углеродистой стали У10А и У12А, легированной стали 9ХС, быстрорежущей стали Р9, и Р18, а также оснащают пластинками из твердого сплава. Сверлами из быстрорежущей стали можно получить отверстие не выше 5-го класса точности, чистота, чистота обработанной поверхности обычно не превышает 3-4 - го класса чистоты.

Сверла, оснащенные твердым сплавом, показаны на рис. 90. Сверла с прямыми канавками (рис. 90, а) проще в изготовлении, но выход стружки из отверстия у них затруднен. Поэтому их обычно применяют при сверлении чугуна и других хрупких металлов, когда глубина отверстия не превышает двух-трех диаметров. Сверла с пластинками из твердого сплава, имеющие винтовые канавки (рис. 90, б) легче выводят стружку из отверстия. Поэтому их обычно применяют при сверлении вязких материалов. Сверлами, оснащенными пластинками из твердого сплава ВК8, обрабатывают чугун, а Т15К6 - сталь. Такие сверла обеспечивают обработку отверстий по 4-3-му классу точности и до 4-5-го класса чистоты.

machinetools.aggress.ru

Металлорежущий инструмент

Зенкер - металлорежущий инструмент для обработки уже готовых отверстий. Зенкером можно обработать отверстие чище, чем сверлом, поскольку у зенкера больше режущих кромок. Обычно у зенкера три или четыре винтовых канавок, и, следовательно, столько же режущих кромок. Конусный зенкер, называемый зенковкой, служит для углубления входных частей отверстий для потайных головок винтов. Для подготовки отверстия под цилиндрическую или полукруглую головку винта пользуются цилиндрическим зенкером с направляющей. Так же как и сверла, зенкеры изготавливают с цилиндрическими или конусными хвостовиками.

Метчик - инструмент, с помощью которого нарезают резьбу в отверстиях. Метчик по сути является винтом, в котором проделаны продольные канавки. Эти канавки формируют режущие кромки. Обычно, чтобы облегчить нарезание резьбы вручную, используют комплект метчиков. Комплект состоит из чернового, среднего и чистового метчиков.

Первым используют черновой метчик, которым снимают черновую стружку и нарезают грубую резьбу. Используют затем средний и чистовой метчики. Именно чистовой метчик окончательно калибрует резьбу. Каждый метчик промаркирован размером резьбы. Кроме того, на хвостовике каждого метчика присутствует одна, две или три круговых отметки, по которым определяют какой: черновой, средний или чистовой метчик используется.

При нарезании резьбы вручную метчик вращают воротком. Начиная работу, нужно установить метчик соосно нарезаемому отверстию. В противном случае резьба пойдет косо или метчик сломается. Обычно нарезая резьбу вручную, метчик поворачивают на один оборот вперед, затем делают ¼ оборота обратно и т.д. В результате снимаемая стружка дробится. Для того, чтобы получить более чистую резьбу и облегчить работу, метчик необходимо смачивать: эмульсионным раствором – при нарезании отверстий в мягкой стали или латуни, олифой – при резке твердой стали, керосином – при резке алюминия.

Ножовочное полотно - режущий инструмент для разрезания вручную металла. Ножовочное полотно это стальная полоса с прорезанными на ее кромке треугольными зубьями, с шагом (расстоянием между зубьями) 0,8мм - 1,6мм. При изготовлении ножовочного полотна зубья разводят так, чтобы толщина полотна была меньше на 0,25мм - 0,5мм, чем ширина пропила. Для увеличения твердости и уменьшения износа зубьев ножовочное полотно подвергается термической обработке.

Для работы по резке металла ножовочным полотном используют ножовочный станок. Затупившиеся в процессе работы полотна заменяют. Иногда, для увеличения срока службы ножовочного полотна зубья наносят на него с двух сторон.

Плашка резьбовая - инструмент, с помощью которого нарезают резьбу на болтах, винтах, шпильках и других цилиндрических деталях. Раздвижная (призматическая) плашка служит для нарезания резьбы клуппом. Она состоит из двух пластин, имеющих полукруглые резьбовые вырезы.

Режущие кромки в круглой плашке (лерке) образованы в отверстиях с вырезами. На плоской поверхности плашки обозначен размер нарезаемой резьбы. Прорезь, сделанная в плашке позволяет в небольших пределах менять диаметр резьбы. В новой плашке вырез отсутствует, а есть только надрез. Для того, чтобы плашку сделать регулируемой, необходимо ее прорезать тонким шлифовальным кругом. Для вращения плашки используется вороток. Одним из винтов, входящим в прорезь плашки можно несколько расширить диаметр резьбы, а двумя другими сжать ее с боков, тем самым уменьшить диаметр.

Развёртка - инструмент, который применяют для точной окончательной обработки отверстий. В состав развертки входят режущая (заборная) часть, калибрующая часть, шейка и хвостовик. У развертки хвостовик может быть цилиндрическим с квадратом на конце для работы вручную, или коническим, для зажима в шпиндель станка. Для вращения развертки вручную используют вороток. Для хранения разверток, предохраняя от забоин режущие кромки, используют деревянный ящик, разделенный картонками на отсеки.

Сверло - режущий инструмент, с помощью которого получают отверстия в металле и других материалах. Спиральные сверла имеют две винтовые канавки, прорезанные на рабочей части сверла. Стружка, которая образуется при сверлении, выходит по винтовым канавкам. На кромках винтовых канавок расположены узкие направляющие ленточки. Центральная осевая сплошная часть сверла носит название сердцевины и служит для повышения прочности сверла. Толщина сердцевины увеличивается в направлении хвостовика. Хвостовик не имеет винтовых канавок и служит для закрепления сверла на сверлильном станке. Хвостовики у сверел бывают конусными или цилиндрическими. Сверло с конусным хвостовиком вставляют в шпиндель станка. Когда выбивают сверло из шпинделя, в лапку конусного хвостовика упираются клином. Сверла, у которых цилиндрический хвостовик устанавливают в патронах.

Обычные сверла изготовляют из литой стали, о чем можно судить в момент заточки по виду искр, возникающих при заточке: искры литой стали имеют светло-желтый цвет. Сверла из быстрорежущей стали имеют более высокую стойкость и обладают хорошим сопротивлением нагреву в процессе сверления. Искры быстрорежущей стали имеют оранжевый цвет. Концевые части двух спиральных перьев, закрученных вокруг сердцевины, подвергаются заточке так, чтобы режущие кромки образовали угол, равный 120°. В данном случае образуется пара режущих кромок, с перемычкой между ними. Длина режущих кромок должна быть одинакова, в противном случае диаметр просверленного отверстия будет больше диаметра сверла. Задний угол сверла, предотвращающий трение задней поверхности сверла, принимают равным 12-15°.

В больших мастерских имеются станки для заточки сверл. Однако чаще всего - в небольших мастерских сверла затачивают вручную. Требуется определенный навык, чтобы правильно затачивать сверло. Точность заточки может быть определена лишь с помощью контрольного калибра. При заточке необходимо установить сверло под углом к плоскости круга и его периферии и поворачивать его относительно оси, одновременно перемещая налево хвостовик сверла.

Начинающие рабочие производят заточку без выполнения этих движений, в результате задняя поверхность получается плоской, но угол при вершине, образованный режущими кромками будет правильным. Далее по мере накопления опыта они могут выполнять заточку с вращением и перемещением сверла, что позволит получить коническую заднюю поверхность. Пересечение этих двух задних конических поверхностей образует центральную кромку, наклоненную к каждой режущей кромке под углом 130°.

У сверла заточенного правильно, работают две режущие кромки и стружка выходит по обеим спиральным канавкам. У сверла заточенного неправильно, работает только одна режущая кромка, и стружка выходит лишь по одной спиральной канавке.

Сверла предназначены для создания отверстий в материале – как сквозных, так и несквозных (углублений). Выпускаются сверла для самых различных материалов, которые используются в производстве и быту: для древесины и ее композитов, металла, бетона, пластика, камня и пр.
Сверление происходит в результате поступательного (вдоль оси) и вращательного движения сверла. Срез материала производится режущими кромками, которые могут иметь различную конфигурацию и углы заточки. К подвидам сверления относят засверливание (выполнение глухого отверстия) и рассверливание (расширение имеющегося отверстия до большего диаметра).
Существует множество видов сверл, различающихся назначением, конфигурацией рабочей поверхности, способом изготовления, видом материала, для которого они предназначены, и пр.

Виды сверл в зависимости от формы рабочей поверхности

Винтовое или спиральное. Самое востребованное сверло, используется для сверления самых различных материалов. Длина спирального сверла может достигать 28 см, диаметр – 80 мм.

Плоское или перьевое. Используется для сверления преимущественно глубоких, больших по диаметру отверстий. Рабочая часть имеет форму лопатки, в центре которой расположено выступающее острие для центровки. Лопатка может быть выполнена заодно с хвостовиком или быть сменной и крепиться к стержню с помощью державки или борштанги.

Сверло для глубокого сверления. Предназначено для выполнения отверстий, глубина которых, по меньшей мере, в 5 раз больше, чем диаметр. Сверло глубокого сверления имеет два винтовых канала, по которым в зону реза подается охлаждающая эмульсия. Каналы могут располагаться внутри сверла либо в припаянных трубках.

Сверло одностороннего реза. Применяется для сверления отверстий, к которым предъявляются повышенные требования в отношении точности. Сверла одностороннего резания имеют опорную плоскость и две режущие кромки, расположенные с одной стороны от центра.

Коронка или кольцевое сверло. По виду это полый цилиндр. Резание осуществляется стенкой цилиндра, на которой располагается режущая кромка. Сверление получается в виде кольца, внутри которого находится нетронутый материал (керн). После сверления он обычно остается в коронке, нужно только вытряхнуть его.

Центровочное сверло. С его помощью выполняется засверливание (наметка) центра.

Ступенчатое сверло. Относительно новый вид инструмента. Ими удобно сверлить листовой материал, особенно в тех случаях, когда нужно получить большое по диаметру отверстие – до 3,5 см и более.

По форме получающегося отверстия сверла подразделяются на конические, цилиндрические и ступенчатые.

Типы хвостовиков

В зависимости от формы и способа крепления в патроне или шпинделе хвостовики бывают:

• цилиндрические – наружная поверхность имеет форму цилиндра;
• конические – поверхность выполнена в виде конуса;
• граненые – на наружной поверхности имеются 3, 4 или 6 граней;
• типа SDS – хвостовик для крепления в патроне с особым фиксирующим механизмом.

Крепление самых распространенных в быту цилиндрических сверл производится в обычном патроне. Инструменты с коническим хвостовиком предназначены для использования на станках. Хвостовик типа SDS рассчитан на закрепление в перфораторе.

Технология изготовления сверл

Сверла относительно небольших диаметров (до 8-10 мм) обычно изготавливают из цельного прутка стали или сплава. Чаще всего используется быстрорежущая сталь марок Р9, Р9К15, Р18. Сверла больших диаметров изготавливают с помощью сварки; режущая часть выполняется из быстрорежущей стали, а хвостовик – из обычной углеродистой.

Для сверления твердых материалов – закаленной и легированной стали, камня, бетона – применяют сверла, которые на конце имеют припаянные твердосплавные пластины из победита или другого твердого сплава. Режущие кромки пластин могут иметь различную конфигурацию: винтовую, скошенную или прямую.

Виды покрытия

Сверла покрывают с разной целью: предохранения от коррозии, упрочнения поверхностного слоя, улучшения теплоотдачи, снижения трения. Самая распространенная и недорогая операция – оксидирование. Сверло покрывается оксидной пленкой черного цвета, которая защищает его от ржавчины и перегрева.

Покрытие нитридом титана (TiN) повышает срок службы сверла не менее чем в три раза. Однако такие сверла нельзя затачивать, поскольку при этом снимается упрочненный слой. Использующийся также для покрытия карбонитрид титана (TiCN) по своим свойствам близок к TiN.

Титано-алюминиевый нитрид (TiAlN) делает сверло еще более прочным. При его использовании инструмент может проработать в 5 раз дольше обычного.

Самым прочным покрытием считается алмазное напыление. Это и неудивительно. Алмаз занимает первое место по твердости среди прочих материалов. Сверла с алмазным напылением могут использоваться для сверления практически любых по твердости материалов, в том числе и каменных.

О чем говорит окраска сверла?

По цвету покрытия можно примерно определить характеристики сверла. Сверла обычного качества имеют характерную для стали серую краску.

Черный цвет говорит о том, что сверло подвергалось оксидированию. То есть, оно защищено от коррозии, и имеет улучшенные теплоотводящие свойства.

Легкий золотистый оттенок сообщает о том, что сверло прошла процедуру отпуска, во время которого снимаются внутренние напряжения.

Нитридное титановое покрытие проявляет себя ярким блеском позолоты. Сверла с ним имеют увеличенный срок службы и низкое трение при сверлении. Хотя они и стоят дороже, но с лихвой оправдывают свою цену длительной эксплуатацией.

Алмазное напыление можно узнать по желтому цвету и порошкообразной фактуре.

Сверла для металла

Для сверления металлов (стали, чугуна, цветных сплавов) обычно применяют спиральные сверла. Их продольные канавки хорошо справляются с отведением стружки, образующейся при сверлении.

Обрабатываемые материалы имеют различную твердость. Поэтому для их сверления должны использоваться сверла с разной твердостью рабочей части. Для обработки закаленных, легированных, жаропрочных сталей необходимо применять цельные твердосплавные сверла или те, которые имеют на кончике припаянные пластины из твердого сплава.

Сверла для древесины

Относительно небольшие отверстия до 12 мм в древесине или древесных композитах (ДСП, МДФ) можно сверлить обычным спиральным сверлом для металла. Но отверстия, к которым предъявляются повышенные требования по точности размеров и чистоте поверхности выполняют сверлами, специально предназначенными для древесины. Их изготавливают из инструментальной или углеродистой стали и для металла они не годятся.

Спиральные сверла. Предназначены для сверления малых и средних по диаметру отверстий. Как уже отмечалось, вместо них можно использовать спиральные сверла для металла, но отверстия после них получаются хуже качеством.

Винтовые сверла. Имеют острую режущую кромку и шнекоподобную форму. Благодаря последней из отверстия легко удаляется стружка. Это качественные сверла, которые применяют, если требуется получить глубокое отверстие с гладкой стенкой.

Перьевые сверла. Используются для получения отверстий относительно больших диаметров – от 10 до 25 мм и более. Это самые простые и недорогие сверла, их можно даже изготовить самому из подходящей пластины и круглого стержня. Но качество отверстий после них получается невысоким – шершавые стенки, не очень точные размеры.

Коронка. Термин «коронка» говорит о том, что этот инструмент выполнен в виде полого цилиндра, на кромках которого располагаются зубья. Сверление получается в виде кольца, из которого затем удаляется внутренняя часть. Коронка – незаменимый инструмент, если требуется получить большое отверстие – до 100 мм и более. В магазинах ее предлагают в виде набора, в котором имеется оправка, центровочное сверло с хвостовиком и несколько коронок разных диаметров.

Сверло Форснера. Это инструмент для выполнения точных отверстий в древесине (особенно мягкой), ДСП, ламинате и пр. У него имеется центровочное острие и подрезатель с острой кромкой. Благодаря последнему отверстие получается точным и гладким. Если нужно получить глухое отверстие с гладкими стенками и точными размерами, сверло Форснера справится с этой работой наилучшим образом.

Сверла для каменных материалов

Для сверления кирпича, бетона, натурального или искусственного камня обычные сверла по металлу не годятся. Они мгновенно тупятся. Сверло или бур для каменных материалов должны иметь наконечник из твердых сплавов.

Сама операция сверления бетона, кирпича или камня также имеет особенности. Кроме вращательного движения, сверло или бур, вставленные в перфоратор, осуществляют еще и ударно-поступательное. Т. е. камень, по сути, не режется, а дробится.

Бур или сверло для перфоратора может иметь обычный цилиндрический, или особый стандартизированный хвостовик типа SDS (SDS-top, SDS-max или SDS-plus). Его преимущество состоит в том, что вставка и извлечение бура из патрона осуществляется без ключа и очень быстро, одним движением.

Небольшие и средние по диаметру отверстия в кирпиче и бетоне сверлят буром или сверлом с твердосплавным наконечником. Инструмент имеет форму шнека.

Если требуется просверлить большое отверстие, то применяют коронку с твердосплавными зубьями или алмазным напылением. Бурение может быть влажным (с подачей воды для охлаждения) и сухим. По окончании сверления внутри коронки остается керн – цилиндрический кусок вырезанного материала.

Твердосплавные пластины, припаянные к сверлу или буру, имеют разную твердость. Для сверления гранита применяются буры с пластинами из победита высокой твердости. Для работы с бетоном или кирпичом годятся средние или мягкие по твердости марки победита.

Сверла для керамики и стекла

Керамическую плитку или стекло сверлят коронкой или специальным копьевидным инструментом. Его наконечник изготовлен либо из победита, либо из карбида вольфрама. Если специализированный инструмент для стекла или плитки отсутствует, можно использовать сверло для бетона. Только обязательно острое, и работать им нужно осторожно, поскольку его форма не совсем подходит для такой работы.

Копьевидное сверло для плитки из керамики и коронка с алмазным напылением.

Коронка для стекла и кафеля почти не отличается от коронки для камня. Только на ее режущей кромке вместо зубьев имеется алмазное напыление.

Для сверления в кафеле больших отверстий используют инструмент, называемый балериной. Он напоминает обычный циркуль. Сверление производится с изнаночной стороны плитки. Обороты дрели устанавливают на минимум.

Универсальные сверла

Кроме вышеперечисленных специализированных сверл, есть еще универсальные. Ими можно обрабатывать практически любые материалы – кирпич с бетоном, плитку, дерево, пластик, алюминий, сталь. Универсальные сверла имеют хитроумную заточку, которая способна резать любой материал. Это очень удобно в тех случаях, когда приходится работать одновременно с разными материалами. Например, при ремонте квартиры.

Назначение и основные типы сверл | | Конструктивные особенности твердосплавных сверл

ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ОТВЕРСТИЙ

Конструктивные элементы спиральных сверл

Сверло - двухзубый режущий инструмент. Зуб сверла представляет собой тело клиновидной формы, ограниченное передней и задней поверхностью.

У спиральных сверл передняя поверхность, по которой сходит стружка при обработке, является винтовой поверхностью канавки (рис. 45).

Углом наклона винтовой канавки ОМЕГА называется угол, образуемый осью сверла и касательной к винтовой линии пересечения передней поверхности сверла с цилиндрической поверхностью, ось которой совпадает с осью сверла и диаметр которой равен диаметру сверла.

Поверхность зуба сверла, обращенная к поверхности резания (поверхности, по которой происходит отделение стружки от заготовки), называется задней поверхностью. Задние поверхности воспроизводятся при заточке сверла и их формы определяются принятым методом заточки. Задние поверхности на спиральных сверлах наиболее часто затачиваются по коническим, винтовым и плоским поверхностям. Линии пересечения передних и задних поверхностей сверла образуют режущую кромку. У обычных спиральных сверл прямолинейные режущие кромки и ось сверла являются скрещивающимися прямыми. Расстояние от оси сверла до режущей кромки равно половине диаметра сердцевины сверла. Угол 2ФИ между режущими кромками, которые располагаются симметрично относительно оси сверла, называют углом при вершине.

Линия пересечения задних поверхностей обоих зубьев сверла образует поперечную режущую кромку, расположенную в центральной зоне сверла.

Угол наклона поперечной кромки находится между проекциями поперечной кромки и режущей кромки на плоскость, перпендикулярную к оси сверла.

Задний угол АЛЬФА между задней поверхностью и поверхностью резания измеряется у сверл обычно в цилиндрическом сечении, концентричном оси сверла.

Угол при вершине сверла 2ФИ играет роль главного угла в плане. С увеличением угла при вершине сверла уменьшается активная длина режущей кромки и увеличивается толщина среза, что приводит к увеличению усилий, действующих на единицу длины режущих кромок, и способствует повышению интенсивности износа сверла.

Однако при увеличении угла 2ФИ сечение среза сохраняется неизменным и уменьшается степень деформации срезаемого слоя. При этом падает величина суммарной составляющей главного усилия резания, действующего по направлению скорости резания, и определяющего, величину крутящего моменту, что благоприятно воздействует на работу такого нежесткого инструмента, как спиральные сверла. Суммарное же осевое усилие подачи сверла при увеличении угла 2ФИ возрастает. Это объясняется изменением положения относительно оси сверла плоскости, нормальной к режущей кромке, в результате чего меньшая часть усилий, действующих на режущие кромки сверла, взаимно уравновешивается. Кроме того, передние углы на поперечной кромке с увеличением угла при вершине уменьшаются, это ухудшает внедрение этой кромки в материал заготовки и приводит к возрастанию осевых усилий при сверлении. В результате возрастает опасность появления продольного изгиба сверла и значительных его деформаций. Опыты показывают, что при уменьшении угла 2ФИ от 140 до 90° осевое усилие подачи снижается на 40-50%, а крутящий момент увеличивается на 25-30%.

С увеличением угла при вершине уменьшается угол между режущей кромкой и кромкой ленточки, что приводит к ухудшению теплоотвода от наиболее интенсивно изнашивающейся периферийной зоны сверла.

При сравнительно небольших подачах, используемых в процессе сверления, уменьшение угла при вершине 2ФИ может привести к чрезвычайно малым значениям толщин среза, соизмеримым с радиусом округления режущей кромки. Это приводит к неустойчивым результатам и чаще всего к понижению стойкости инструмента.

Угол при вершине 2ФИ спирального сверла влияет на величины передних углов и на изменение их на режущей части, а также на направление и условия отвода стружки по винтовым канавкам. Известно, что нормальная работа сверла может иметь место тогда, когда надежно обеспечивается вывод стружки по канавкам и не наблюдается ее защемление и пакетирование. Как показывают исследования, увеличение угла при вершине 2ФИ приводит к более плавному изменению передних углов вдоль режущей кромки, что благоприятно отражается на режущей способности сверл.

Таким образом, угол при вершине сверла 2ФИ весьма противоречиво воздействует на процесс сверления и его оптимальное значение, зависит от многих факторов, предопределяющих характер работы сверла. Поэтому в литературе можно встретить различные данные и рекомендации по выбору угла при вершине сверла.

Следует учитывать, что подобно резцам с различными углами в плане, можно применять для заданных условий работки сверла с различными углами при вершине 2ФИ и достигать при атом удовлетворительных результатов.

Базируясь на экспериментальные данные и производственный опыт, угол 2ФИ при вершине сверла ориентировочно можно выбирать в зависимости от обрабатываемого материала.

Угол ОМЕГА наклона винтовой канавки измеряется на наружном диаметре сверла. При известном шаге h винтовой канавки и диаметре сверла Д угол наклона ОМЕГА определяется по формуле:

Винтовые линии пересечения винтовой канавки сверла с цилиндрическими поверхностями, концентричными оси сверла, имеют переменный угол наклона (ОМЕГА х) определяемый по соотношению:

Где R - радиус сверла;

Rx-радиус рассматриваемого цилиндрического сечения, концентричного оси сверла или, иными словами, расстояние от рассматриваемой точки режущей кромки до оси сверла. Как видно, угол наклона винтовых линий, расположённых на передней поверхности канавки сверла, уменьшается при приближении к оси сверла. Величины углов ОМЕГА для различных точек режущих кромок сверла при изменении угла наклона винтовой канавки от 15 до 60° приведены в табл. 5.

Из таблицы видно, что изменение угла наклона винтовой канавки ОМЕГА сильно влияет на величины углов ОМЕГА х на периферии.

Таблица 5. Изменение угла ОМЕГА х, град, на режущей части сверла
У сердцевины же сверла изменение угла ОМЕГА вызывает небольшие изменения углов ОМЕГА х, т. е. за счет изменения угла ОМЕГА нельзя в большой степени влиять на изменения геометрии центральной зоны сверла. Угол наклона винтовой канавки предопределяет величины передних углов на режущей части, особенно на периферии сверла. С увеличением угла ОМЕГА передний угол в исследуемой точке кромки также возрастает. Это приводит к уменьшению усилий резания, способствует лучшему отводу стружки.

При построении известны шаг винтовой канавки, диаметр сердцевины, ширина канавки, форма и расположение режущей кромки сверла. На рис. 53 рассмотрено сверло с прямолинейной режущей кромкой, составляющей с осью угол ФИ. Построение выполняется в системе плоскостей проекций V/H. Плоскость H перпендикулярна оси сверла, а плоскость V параллельна режущей кромке АВ (ее проекции а"b" и ab). Через периферийную точку А режущей кромки проведено сечение I, перпендикулярное оси сверла, линия пересечения которого с винтовой поверхностью канавки будет искомым торцовым сечением канавки сверла. Чтобы отыскать произвольную точку торцового сечения канавки сверла, на его режущей кромке выберем произвольную точку С. Эта точка при винтовом движении режущей кромки АВ опишет в пространстве винтовую линию СС1, расположенную на поверхности канавки. Винтовая линия СС1 пересекает сечение / в точке С1, которая будет точкой торцового сечения сверла. Винтовое движение кромки АВ, а, следовательно, и рассматриваемой точки С, разложим на поступательное движение вдоль оси сверла и кинематически связанное с ним вращательное движение вокруг оси сверла. Если обозначить величину поступательного перемещения вдоль оси через х, то соответствующий этому перемещению угол поворота будет равен:

Где H - шаг винтовой канавки сверла.

Точка С за время перемещения на величину h вдоль оси сверла до сечения I повернется вокруг оси сверла на угол

Этот угол между радиусами, соединяющими горизонтальные проекции точек С1 и С с центром сверла в истинную величину изображается в проекции на плоскости H. Поэтому, повернув вокруг оси сверла точку С на угол ЭПСЕЛОН найдем искомую горизонтальную проекцию C1 точки торцового сечения канавки сверла.

Аналогично точке С, рассматривая последующие точки режущей кромки, определяются соответствующие им точки торцового сечения канавки, совокупность которых и будет профилем рабочего участка винтовой канавки сверла в сечении, перпендикулярном его оси.

Для облегчения построения на режущей кромке целесообразно выбирать ряд равноудаленных точек С, Е, К, отстоящих от сечения / на расстоянии h, 2h, 3h. Тогда углы поворота горизонтальных проекций этих точек вокруг оси сверла будут соответственно равны ЭПСЕЛОН h, 2ЭПСЕЛОН h, З ЭПСЕЛОН h. Повернув горизонтальные проекции точек с, е, к вокруг оси сверла на углы ЭПСЕЛОН h, 2ЭПСЕЛОН h, З ЭПСЕЛОН h получим искомые точки c1, e1, k1 торцового сечения канавки сверла. Полученную кривую можно заменить дугой окружности радиуса R1 с центром в точке О1.

Вспомогательная часть профиля канавки сверла выбирается таким образом, чтобы обеспечить получение заданной ширины канавки, т. е. угла ТАУ, плавного сопряжения кривых профиля. Это способствует предотвращению трещин при термообработке сверла. Построив угол ТАУ, найдем вторую крайнюю точку m расположенную на вспомогательной части профиля. Примем, что вспомогательная часть профиля очерчивается по дуге окружности радиуса R2. Чтобы эта окружность касалась сердцевины сверла и окружности R1 в точке их соприкосновения t ее центр O2 должен лежать на прямой ОО2. С другой стороны, чтобы окружность R2 проходила через точки t, т ее центр O2 должен лежать на перпендикуляре к отрезку mt, проведенному через его середину. Поэтому точка пересечения рассматриваемого перпендикуляра и прямой O1О будет центром O2 второй окружности профиля канавки, радиус которой R3 = О2t = О2m.

Рассмотрение найденного профиля торцового сечения сверла показывает, что вспомогательный участок профиля сверла заканчивается в точке т острым углом.

Некоторые исследователи, изучая прочность сверл, пришли к выводу, что материал сверла в рассматриваемых углах практически не включается в работу и их необходимо округлять, что способствует лучшему использованию материала сверла, снижает концентрацию напряжений и повышает сопротивление кручению.

Для уменьшения трения сверла о поверхность отверстия на его зубьях по всей длине срезается спинка с оставлением небольшой шлифованной ленточки. Ленточка служит для направления сверла в процессе работы. На величине приблизительно равной половине подачи кромка ленточки, примыкающая к главным режущим кромкам, выполняет роль вспомогательной кромки и формирует поверхность отверстия. На этом участке направляющая ленточка служит вспомогательной задней поверхностью с задними углами, равными нулю.

Ширина направляющей ленточки оказывает значительное влияние на работу сверла. С увеличением ширины ленточки улучшается направление сверла, что благоприятно сказывается на его работе. Однако в этом случае возрастает трение их о стенки отверстия, что увеличивает интенсивность износа сверл и понижает их стойкость.

Опыты показывают, что с повышением жесткости сверл, например за счет роста диаметра сердцевины, увеличение ширины ленточки существенно не влияет на виброустойчивость и направление сверла в отверстии. В этом случае можно выбирать небольшие значения ширины направляющей ленточки. Однако при чрезмерно малых величинах ширины ленточки, особенно при обработке труднообрабатываемых материалов, прочность направляющих ленточек в зоне резания настолько снижается, что происходит их быстрое разрушение, увеличивается зона трения и стойкость инструмента снижается.

Стандартные сверла универсального назначения диаметром 0,25-0,5 мм имеют полностью шлифованную спинку, т. е. у них ширина ленточки равна ширине зуба. У сверл диаметром от 1 до 50 мм ширина ленточек колеблется от 0,2 /ш до 2 мм.

С целью увеличения точности обработки отверстий применяют сверла с четырьмя ленточками по две на каждом зубе. У таких сверл ширина дополнительной ленточки берется на 30-40% меньше ширины основной ленточки.

Для уменьшения трения ленточек о стенки отверстия диаметр сверла уменьшают по направлению к хвостовику, т. е. выполняют сверла с обратной конусностью. Опыты показывают, что с увеличением обратной конусности стойкость сверл первоначально возрастает, а затем, достигнув максимального значения, снижается. Это происходит в результате уменьшения трения сверла о стенки отверстия. Дальнейшее увеличение об¬ратной конусности не влияет на трепне сверла о стенки отверстия, а ослабляет режущие кромки на периферии сверла, что способствует возрастанию интенсивности износа. Обратная конусность вли¬яет на направление сверла, т. е. на жест¬кость и виброустойчивость системы, что особо важно для сверл малого диаметра. У них, как показывают опыты, целесообразно выбирать уменьшенные значения обратной конусности. Степень влияния обратной конусности зависит от величины других параметров, влияющих на жесткость сверла. Поэтому у сверл с утолщенной сердцевиной можно выбирать увеличенные величины обратной конусности.

Для стандартных сверл универсального назначения на 100 мм длины:

Указанные величины обратной конусности можно принимать и при проектировании специальных сверл.

Для сверления отверстий под штифты конусностью 1:50 применяют конические сверла (рис. 54).

Кромка ленточки таких сверл имеет прямую конусность, соответствующую конусности просверленного отверстия, выполняет роль режущей кромки и формирует коническую поверхность отверстия. Поэтому у конических сверл, на ленточках по всей их длине затачивается задний угол величиной 8-18°, подтачивается поверхность винтовой канавки и создается передний угол. На ленточках в шахматном порядке выбираются стружкоразделительные канавки с шагом 8-12 мм.

Длина рабочей части сверла существенно влияет на его устойчивость в процессе сверления и стойкость. Исследования показывают, что с увеличением в определенных пределах длины сверла стойкость его уменьшается примерно по закону прямой, после чего наблюдается резкое падение стойкости. Влияние длины сверла на его стойкость особенно заметно на сверлах малого диаметра, у которых соотношение длины рабочей части к диаметру достигает величины 15- 20, а также при сверлении труднообрабатываемых материалов. При сверлении конструкционных сталей и чугунов стойкость при увеличении длины вылета сверла снижается в меньшей мере. Очевидно резкое уменьшение стойкости соответствует критическому значению допустимой нагрузки, возникающей в результате действия осевого усилия и крутящего момента на устойчивость сверла.

Известно, что величины усилий резания, действующих на сверло , зависят от принятых режимов резания. Поэтому необходимо при выборе режимов сверления учитывать длину вылета сверла и соответственно уменьшать скорость и подачу при возрастании длины вылета сверла. При сверлении труднообрабатываемых материалов усилия резания имеют увеличенные значения и соответственно этому уменьшаются возможные допустимые величины вылета сверла.

С точки зрения стойкости во всех случаях целесообразно применять сверла с минимально возможной длиной вылета. Следует учитывать, что при большом выходе из строя сверл за счет их поломок уменьшение длины вылета сверла повышает стойкость и работоспособность инструмента.

Для установки и закрепления в шпинделе станка спиральные сверла наиболее часто имеют цилиндрический или конический хвостовик. Цилиндрический хвостовик наиболее прост в изготовлении, сверла с цилиндрическим хвостовиком могут устанавливаться в шпиндель сверильного станка с помощью разрезной конической переходной втулки с цилиндрическим центральным отверстием. При установке такой втулки в шпиндель станка она сжимается и плотно охватывает хвостовик инструмента. Используются также специальные цанговые или кулачковые патроны.

Закрепление сверла и передача крутящего момента осуществляется в этом случае за счет трения цилиндрической поверхности хвостовика и соприкасающихся с ней элементов патрона. При повышенных скоростях резания, во избежание проворачивания сверла в патроне во время сверления, применяют сверла с поводком, выполненным в виде двух плоскостей (лысок). Из-за недостаточной силы зажима цилиндрический хвостовик применяется только для сверл диаметром до 20-25 мм.

Наибольшее распространение получили сверла с коническим хвостовиком, устанавливаемые в коническое отверстие шпинделя станка. Если размеры конического хвостовика меньше чем у отверстия шпинделя, используются переходные втулки. Конический хвостовик сверла заканчивается лапкой, которая предназначается только для облегчения выталкивания инструмента из шпинделя клином и не должна воспринимать усилия резания, возникающего при сверлении.

Сверло имеет: две главные режущие кромки, образованные пересечением передних винтовых поверхностей канавок, по которым сходит стружка, с задними поверхностями, обращенными к поверхности резания; поперечную режущую кромку (перемычку), образованную пересечением обеих задних поверхностей; две вспомогательные режущие кромки, образованные пересечением передних поверхностей с поверхностью ленточки.

Ленточка сверла - узкая полоска на его цилиндрической поверхности, расположенная вдоль винтовой канавки и обеспечивающая направление сверла при резании. Угол наклона винтовой канавки v угол между осью сверла и касательной к винтовой линии по наружному диаметру сверла (v=20-30 градусам). Угол наклона поперечной режущей кромки (перемычки) j - острый угол между проекциями поперечной и главной режущих кромок на плоскость, перпендикулярную оси сверла (j=50-55 градусам).

Угол режущей части (угол при вершине) 2 j - угол между главными режущими кромками при вершине сверла (2 j=118 градусам). Передний угол g - 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.

По длине режущей кромки передний угол g является величиной переменной. Задний угол a - угол между касательной к задней поверхности в рассматриваемой точке режущей кромки и касательной в той же точке к окружности ее вращения вокруг оси сверла. Задний угол сверла - величина переменная: a=8-14 градусов на периферии сверла и a=20-26 градусов - ближе к центру сверла.

Элементы спирального сверла:

1 - режущая кромка, 2 - передняя поверхность, 3 - задняя поверхность, 4 - поперечная кромка, 5 - канавка, 6 - ленточка

Для сверления дерева, ДСП, мягких и твердых пластиков и металлов подойдет обыкновенное сверло из высокопрочной стали. Для камня, кирпича или бетона - твердосплавное сверло. У таких сверл на наконечнике напаяны пластины из твердых (тверже бетона и камня) сплавов. В качестве такового обычно используется победит - отсюда и название "победитовые сверла".

Победитовые сверла материал не режут, а крошат, поэтому для сверления стены подходят идеально, но для работы по дереву, пластику или стали не годятся. Такие сверла не режут дерево, а рвут его волокна - отверстие получается "лохматым", некрасивым и имеет больший диаметр, чем надо.

Для более твердых материалов (например, гранит) используются сверла с твердыми или средней твердости победитовыми пластинами, а для более мягких материалов (кирпич, мягкий бетон и т.п.) можно использовать сверла с мягкими или средней мягкости пластинами.

Обработка отверстий

Зенкерование. Зенкером обрабатывают отверстия, предварительно штампованные, литые или просверленные. Рисунок - а). Припуск под Зенкерование (после сверления) составляет 0,5-3 мм на сторону. Зенкер выбирают в зависимости от обрабатываемого материала, вида (сквозное, ступенчатое, глухое) и диаметра отверстия и заданной точности обработки.

Зенкер имеет три и более режущие кромки, поэтому при зенкеровании снимается более тонкая стружка и получаются более точные отверстия, чем при сверлении; он прочнее сверла, благодаря чему подача при зенкеровании в 2,5-3 раза превышает подачу при сверлении.

Зенкерование может быть как предварительной (перед развертыванием), так и окончательной операцией. Кроме обработки отверстий зенкеры применяются для обработки торцовых поверхностей. Для повышения точности зенкерования (особенно при обработке литых или штампованных глубоких отверстий) рекомендуется предварительно расточить (резцом) отверстие до диаметра, равного диаметру зенкера на глубину, примерно равную половине длины рабочей части зенкера.

Для обработки высокопрочных материалов (>750 МПа) применяют зенкеры, оснащенные пластинами из твердого сплава. Скорость резания для зенкеров из быстрорежущей стали такая же, как и для сверл.

Скорость резания твердосплавных зенкеров в 2-3 раза больше, чем зенкеров из быстрорежущей стали. При обработке высокопрочных материалов и литья по корке скорость резания твердосплавных зенкеров следует уменьшать на 20-30%.

Развертывание. Для получения отверстий высокой точности и качества обрабатываемой поверхности применяют развертывание. Рисунок - б). Развертка имеет значительно больше режущих кромок, чем зенкер, поэтому при развертывании снимается более тонкая стружка и получаются более точные отверстия, чем при зенкеровании. Отверстия диаметром до 10 мм развертывают непосредственно после сверления.

Перед развертыванием отверстий большего диаметра их предварительно обрабатывают, а торец подрезают. Припуск под развертывание t=0,15-0,5 мм для черновых разверток и 0,05-0,25 мм для чистовых разверток. При работе чистовыми развертками на токарных и токарно-револьверных станках применяют качающиеся оправки, которые компенсируют несовпадение оси отверстия с осью развертки.

Для того чтобы обеспечить высокое качество обработки, сверление, зенкерование (или растачивание) и развертывание отверстия производят за одну установку заготовки в патроне станка. Подача при развертывании стальных деталей 0,5-2 мм/об, а при развертывании чугунных деталей 1-4 мм/об. Скорость резания при развертывании 6-16 м/мин. Чем больше диаметр обрабатываемого отверстия, тем меньше скорость резания при одинаковой подаче, а при увеличении подачи скорость резания снижают.

Обеспечение качества обработки при сверлении

Сверление отверстий с параллельными осями

В зависимости от характера производства одновременная обработка этих отверстий производится либо на многошпиндельных станках с регулируемым положением шпинделей, либо многошпиндельными головками, установленными на одно-шпиндельных станках или силовых головках агрегатного станка. При сверлении с применением многошпиндельных головок сверло направляется по кондукторным втулкам, устанавливаемым в кондукторе или в прижимной кондукторной плите. В последнем случае обрабатываемую деталь устанавливают на столе станка в приспособлении, которое ориентируется с многошпиндельной головкой при помощи направляющих колонок.

Сверление боковых отверстий

При обработке на многошпиндельных станках четырех и более отверстий, применение ручной подачи оказывается нерациональным, в виду увеличения осевых усилий и неравномерности подач. В связи с этим получили распространение специальные многопозиционные станки с пневмогидравлическим приводом. На таком станке возможна обработка деталей, имеющих радиально расположенные отверстия в различных по высоте плоскостях Переналадка станка заключается в смене кондуктора, зажимных цанг, сверл и установке сверлильных головок под соответствующим углом.

Быстрая переналадка, небольшие потери времени, совмещение машинного времени при сверлении дают возможность применять этот станок в условиях серийного и даже мелкосерийного производства.