Особенности условий работы инструмента для обработки отверстий

Отверстия в деталях машин различают: по форме поперечного и продольного сечений, размерам, требуемой точности и качеству или шероховатости, сквозные и глухие, в целом материале и предварительно имеющиеся после штамповки или отливки.

Обработка отверстий (кроме протягивания) образуется в результате вращения инструмента вокруг своей оси (главное движение) и поступательного перемещения вдоль неё (движение подачи).

Крепление хвостовика инструмента в станке или в патроне производится за пределами полностью обработанного отверстия, для чего требуется удлинение инструмента и, как следствие, уменьшение жесткости.

Отвод стружки производится в весьма малом пространстве между отверстием и инструментом в специальных канавках, что уменьшает прочность и жесткость инструмента.

Подвод СОЖ в зону резания затруднен и охлаждение инструмента недостаточное. При глубоком сверлении необходимо периодически выводить сверло для охлаждения.

Исходя из сказанного, при обработке отверстий необходимо снижать режимы резания по сравнению с режимами для наружной обработки.

Допуск на погрешность изготовления рабочих поверхностей инструмента должен укладываться в поле отклонений обрабатываемых поверхностей детали. Необходимо учитывать отклонение размеров при эксплуатации инструмента, т.е. разбивку, влияние упругих деформаций детали и необходимый запас на износ инструмента. В общем случае допуск на изготовление инструмента чаще всего принимается равным половине допуска на отверстие.

Спиральные сверла.

Сверло – это осевой режущий инструмент для образования отверстия в сплошном материале или увеличения диаметра имеющегося отверстия. Сверла бывают: спиральные, перовые, центровочные, специальные.

Спиральное сверло состоит из рабочей части (режущая и калибрующая части), хвостовой и соединительной части (шейка). Главные режущие кромки прямолинейны и наклонены к оси сверла под углом в плане φ. В спиральном сверле имеются две винтовые канавки.

На рабочей части сверла 6 лезвий: два главных, два вспомогательных на калибрующей части и два на перемычке. Лезвия расположены на двух зубьях и имеют непрерывную режущую кромку. Для уменьшения трения и нагрева сверла по всей направляющей части имеется занижение по спинке с отставанием у режущей кромки ленточки 0,2 – 2 мм в зависимости от диаметра сверла.

Ленточка на длине 0,5 подачи – это вспомогательная режущая кромка. Для уменьшения трения на сверле имеется обратная конусность 0,03...0,12 мм на 100 мм.

Спиральные сверла изготавливают из быстрорежущей стали с цилиндрическим хвостовиком диаметра 1...20 мм. В зависимости от длины рабочей части, они делятся на: короткую, среднюю, длинную.

Сверла с коническим хвостовиком изготавливают диаметром 6...80 мм: длинные и удлиненные. Мелкие сверла диаметром 0,1...1,5 мм изготавливают с утолщенным цилиндрическим хвостовиком. Быстрорежущие сверла диаметром больше 6 мм изготавливают сварными с хвостовиками из стали 45, 45Х. Для сверл с пластинами из твердого сплава корпуса изготавливают из стали 9ХС.

Режущая часть сверла. Производительность и стойкость сверла зависит от главного угла в плане φ или при вершине 2φ. С увеличением этого угла уменьшается длина режущей кромки, увеличивается толщина срезаемого слоя, возрастает осевая сила резания, передние углы на поперечной режущей кромке уменьшаются и это ухудшает внедрение кромки в заготовку и увеличивает осевые силы. С уменьшением угла 2φ изменяется передний угол γ главной режущей кромки, что улучшает режущие свойства сверла и облегчает отвод стружки. При угле 2φ=140⁰...90⁰ осевая сила резания изменяется на 40 – 50 %, а крутящий момент – на 25 – 30 %. Рекомендуется брать угол 2φ для стали 120⁰, для чугуна 90⁰.

Передний угол γ главной режущей кромки определяется в осевом и нормальном сечении γ_н. Для γ_н в сверле значения переменны по длине режущей кромки. Максимальное значение угол имеет в точке у наружного диаметра и уменьшается до отрицательных значений у поперечной кромки сверла.

Угол наклона ω винтовой канавки по наружному диаметру влияет на прочность и жесткость сверла и отвод стружки.

С увеличением угла ω увеличивается передний угол γ, облегчается процесс резания, улучшается отвод стружки, увеличивается жесткость сверла на кручение, уменьшается жесткость в осевом направлении. Для серийно выпускаемых сверл:

D < 10 мм: ω=25...28⁰;

D > 10 мм: ω=30...33⁰.

Задний угол α образуется на главных режущих кромках и находится между касательной к задней поверхности в данной точке режущей кромки и касательной в той же точке к траектории её вращения вокруг сверла. Задние углы измеряют или в плоскости, перпендикулярной режущей кромке, или в плоскости, параллельной оси сверла.

С целью повышения режимов резания производится улучшение геометрических параметров сверл с целью изменения неблагоприятных геометрических параметров на поперечной кромке и ленточке из-за сильного изнашивания сверл в местах перехода главной режущей кромки в вспомогательную и уменьшения переднего угла γ к центру сверла.

Улучшение производится:

1) за счет специальных подточек;

2) применение более прогрессивных конструкций;

Для снижения неравномерности нагрузки на рабочую часть сверла производится:

1) с криволинейными режущими кромками выполняются дополнительные кромки;

2) условия резания на поперечной режущей кромке улучшаются ее подточкой;

3) для уменьшения трения при работе сверла кромку ленточки подтачивают на длине 1,5...4 мм под углом 6⁰...8⁰ с сохранением фаски.

4) для облегчения отвода стружки и увеличения стойкости изготавливают стружкоразделительные канавки на передней или задней поверхности.

Основные элементы профиля канавки зависят от диаметра перемычки, ширины канавки и формы режущей кромки. Диаметр перемычки равен 0,2...0,12 диаметра для малых сверл и может изменяться до 0,28 диаметра сверла.