991

30

для сверления и рассверливания инструмент – спиральное сверло (рис. 11), состоящее из рабочей части 6, шейки 2, хвостовика 4 и лапки 3.

Сверло спиральное служит для сверления отверстий в сплошном материале и рассверливания уже имеющихся отверстий.

В рабочей части сверла 6 различают режущую 1 и направляющую 5 части с винтовыми канавками. Шейка 2 соединяет рабочую часть сверла с хвостовиком. Хвостовик 4 необходим для установки сверла в шпинделе станка. Лапка 3 служит упором при выбивании сверла из отверстия шпинделя.

	1							2				3
					5
			6							4
	Рис. 11. Конструкция спирального сверла

Элементы рабочей части спирального сверла показаны на рис. 12. Сверло имеет две главные режущие кромки 11, образованные пересечением передних 10 и задних 7 поверхностей и выполняющие основную работу резания; поперечную режущую кромку 12 (перемычку) и две вспомогательные режущие кромки 9. На цилиндрической части сверла вдоль винтовой канавки расположены две узкие ленточки 8, обеспечивающие направление сверла при резании.

							Вспомогательные режущие кромки снимают
	8
							незначительное количество металла на поверхно-
							сти уже полученного отверстия по мере углубле-
					9
							ния сверла, поскольку направляющая часть сверла
					10
							выполнена с небольшой конусностью для предо-
		7
							хранения от защемления сверла. Перемычка в ос-
							новном не режет, а сминает и выдавливает металл,
12							что приводит к увеличению усилия подачи. Лен-
							точки служат для центрирования и направления
					11
11
							сверла вдоль его оси.
							Рекомендуемые геометрические параметры
Рис. 12. Элементы							сверл приведены в справочной литературе.
рабочей части спи-							2. Зенкерами (рис. 13) обрабатывают отвер-
	рального сверла						стия в литых или штампованных заготовках, а так-

же предварительно просверленные отверстия. Отличие зенкера от сверла в том, что у него отсутствует поперечная режущая кромка и он

31

имеет не две, а три или четыре режущие кромки (зуба). Это обеспечивает получение более высокой производительности и чистоты по сравнению с рассверливанием. Режущая часть 1 выполняет основную работу резания. Калибрующая часть 5 служит для направления зенкера в отверстии и обеспечивает необходимую точность и шероховатость поверхности (2 – шейка; 3 – лапка; 4 – хвостовик; 6 – рабочая часть).

						2				3
1
		5
								4
			6

а)

б)

в)

Рис. 13. Зенкеры

По виду обрабатываемых отверстий зенкеры делят на цилиндрические (рис. 13, а), конические (рис. 13, б) и торцовые (рис. 13, в). Зенкеры бывают цельные с коническим хвостовиком (см. рис. 13, а, б)

инасадные (см. рис. 13, в).

3.Развертками окончательно обрабатывают отверстия после сверления или зенкерования. По форме обрабатываемого отверстия различают цилиндрические (рис. 14, а) и конические (рис. 14, б) развертки. Развертки имеют 6 – 12 главных режущих кромок, расположенных на режущей части 1 с направляющим конусом. Калибрующая часть 2 направляет развертку в отверстии и обеспечивает высокую точность размера и малую шероховатость поверхности.

1

2 а)

в)

б)

Рис. 14. Развертки

32

По конструкции крепления развертки делят на хвостовые и насадные. На рис. 14, в показана машинная насадная развертка с механическим креплением режущих пластинок в ее корпусе.

1 2

Рис. 15. Метчик

4. Метчики применяют для нарезания внутренних резьб. Метчик (рис. 15) представляет собой винт с прорезанными прямыми или винтовыми канавками, образующими режущие кромки. Рабочая часть метчика имеет режущую 1 и калибрующую 2 части. Профиль резьбы метчика должен соответствовать профилю нарезаемой резьбы. Метчик закрепляют в специальном патроне.

10.2. Основные операции сверления

На сверлильных станках выполняют сверление, рассверливание,

зенкерование, развертывание, цекование, зенкование, нарезание резьбы и обработку сложных отверстий.

V

V

V

V

S

S

S

S

S

V

а)

б)

в)

г)

д)

S

S

S

S

V

S

V

V

V

V

	е)		ж)
					з)
							и)
									к)

Рис. 16. Схемы обработки заготовок на сверлильных станках

33

•Сверление сквозного отверстия показано на рис. 16, а. Режущим инструментом служит спиральное сверло.

•Рассверливание – процесс увеличения диаметра ранее просверленного отверстия сверлом большего диаметра (рис. 16, б). Диаметр отверстия под рассверливание выбирают так, чтобы поперечная режущая кромка в работе не участвовала. В этом случае осевая сила уменьшается.

•Зенкерование – обработка предварительно полученных отверстий для придания им более правильной геометрической формы, повышения точности и снижения шероховатости многолезвийным режущим инструментом – зенкером (рис. 16, в).

•Развертывание – окончательная обработка цилиндрического или конического отверстия разверткой (обычно после зенкерования) в целях получения высокой точности и малой шероховатости обработанной поверхности (рис. 16, г, д).

•Цекование – обработка торцовой поверхности отверстия торцовым зенкером для достижения перпендикулярности плоской торцовой поверхности к его оси (рис. 16, е).

•Зенкованием получают в имеющихся отверстиях цилиндрические или конические углубления под головки винтов, болтов, заклепок и других деталей. На рис. 16, ж, з показано зенкование цилиндрического углубления цилиндрическим зенкером (зенковкой) и конического углубления коническим зенкером.

•Нарезание резьбы – получение на внутренней цилиндрической поверхности с помощью метчика винтовой канавки (рис. 16, и).

•Отверстия сложного профиля обрабатывают с помощью ком-

бинированного режущего инструмента. На рис. 16, к показан комбинированный зенкер для обработки двух поверхностей: цилиндрической и конической.

Сверление глубоких отверстий (длина отверстия больше пяти диаметров) производят на специальных горизонтально-сверлильных станках. При обработке глубоких отверстий спиральными сверлами происходит увод сверла и «разбивание» отверстия: затрудняются подвод смазочно-охлаждающей жидкости и отвод стружки. Поэтому для сверления глубоких отверстий применяют сверла специальной конструкции. Смазочно-охлаждающая жидкость подается в зону резания и вымывает стружку через внутренний канал сверла.

34

10.3. Режимы резания

Глубина резания t (мм). При сверлении отверстий в сплошном материале за глубину резания принимают половину диаметра сверла: t=D/2, а при рассверливании t=(D–d)/2, где d – диаметр обрабатываемого отверстия, мм (рис. 17).

D D t

V S V S

а)						б)
		t		d

Рис. 17. Схемы сверления (а) и рассверливания (б)

Скорость резания V (м/мин). За скорость резания при сверлении принимают окружную скорость точки режущей кромки, наиболее удаленной от оси сверла. Скорость резания связана с диаметром сверла и частотой его вращения зависимостью

V=πD n / 1000,

где D – наружный диаметр сверла, мм; n – частота вращения сверла, об/мин.

Скорость резания при сверлении назначается по эмпирической зависимости

	V = C	Dq	K ,
		S y T m

где С – коэффициент, учитывающий конкретные условия обработки (обрабатываемый материал, вид обработки и т. д.); T – стойкость сверла, мин; коэффициент К определяется по формуле К= К1 К2 К3, где К1 учитывает качество обрабатываемого материала; К2 учитывает вид инструментального материала; К3 учитывает глубину сверления. Значения коэффициентов K, C и показателей степени q, y, m приводятся в справочниках.

35

При рассверливании, а также зенкеровании и развертывании скорость резания назначается по формуле, в которой учитывается глубина резания:

	V = C	Dq		K .
		t x S y	T m

Подача S (мм/об) равна осевому перемещению сверла за один оборот. При сверлении подачу на оборот назначают в зависимости от диаметра сверла и обрабатываемого отверстия D:

S=0,02 D.		x
Подача на зуб определяется по формуле SZ=		PО
S/z, где z – число зубьев сверла.
Проверка элементов режима резания		P
по мощности электродвигателя станка
		PX PZ
Равнодействующую силы резания, действую-			y
щей на отдельное режущее лезвие сверла, можно		PY
разложить по координатным осям на три состав-		PП
ляющие: PX, PY и PZ. Составляющая PX действует
		z
вдоль оси сверла. В этом же направлении действует		PZ
сила PП на поперечную режущую кромку, а также
сила трения ленточки об обработанную поверх-		PZ
ность. Сумма указанных сил, действующих вдоль
оси сверла, называется осевой силой PО. Радиаль-		Рис. 18. Силы,
ные силы PY, действующие на	два лезвия сверла,
взаимно уравновешивают друг	друга, поскольку	действующие
они равны по величине и противоположны по на-		на сверло

правлению. Крутящий момент МК, преодолеваемый шпинделем станка, создается тангенциальной силой PZ, а вернее, парой сил, действующих на две режущие кромки сверла (рис. 18).

Значение осевой силы PО (Н) и крутящего момента МК (Н.м) определяют по эмпирическим формулам

P = C	P	D x S y K	P	;	M	K	= C	M	D x S y K	M	,
O

где СP, СМ – постоянные коэффициенты, характеризующие обрабатываемый материал и условия резания; x, y – показатели степеней; КP, КМ – поправочные коэффициенты на измененные условия резания (отличные от табличных). Все показатели и коэффициенты определяются из справочников.

Осевая сила и крутящий момент являются исходными данными для расчета сверла на прочность, а также узлов станка на жесткость.

36

Крутящий момент, кроме того, позволяет определить эффективную мощность, затрачиваемую на резание при сверлении:

NE= МК n / (60 103).

Мощность электродвигателя станка потребуется большего значения с учетом КПД механизмов станка:

NЭЛ > NE / η.

Нормирование сверлильной операции производится аналогично токарной операции по тем же самым формулам.

К конструкциям деталей, обрабатываемых сверлением, предъявляется ряд требований, обеспечивающих их технологичность при обработке. Технологичной является конструкция детали, у которой:

–отверстия выполняются сквозными, если к ним предъявляются высокие требования по точности;

–форма и размеры дна глухих отверстий соответствуют форме

иразмерам стандартного сверла;

–поверхность, в которую врезается сверло, перпендикулярна направлению его движения;

–отсутствуют глубокие сквозные, глухие отверстия с выточка-

ми;

–отверстия в детали с несколькими соосными отверстиями

должны располагаться так, чтобы их диаметры уменьшались в одном направлении.

11. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ ФРЕЗЕРОВАНИЯ

Фрезерование – один из высокопроизводительных и распространенных методов обработки поверхностей заготовок многолезвийным режущим инструментом – фрезой.

Технологический метод формообразования поверхностей фрезерованием характеризуется главным вращательным движением инструмента и поступательным движением подачи, которое выполняет заготовка.

Оборудование для фрезерования – фрезерные станки. Особенность процесса фрезерования – прерывистость резания

каждым зубом фрезы. Зуб фрезы находится в контакте с заготовкой и выполняет работу резания только на некоторой части оборота, а затем продолжает движение, не касаясь заготовки, до следующего врезания.

v 2

			t
	1

Sпр

v 2

1

t

Sпр

37

O

Sz

a

max

v

B

t

v

B

A

Sпр

в)

а)

O

Sпр

amax

Sz

v

v

B

t

B

A

Sпр

б)

Sпр

г)

Рис. 19. Схемы фрезерования цилиндрической (а) и торцовой (б) фрезами, против подачи (в) и по подаче (г): 1 – заготовка; 2 – фреза

На рис. 19 показаны схемы фрезерования плоскости цилиндрической (а) и торцовой (б) фрезами. При цилиндрическом фрезеровании плоскостей работу выполняют зубья, расположенные на цилиндрической поверхности фрезы. При торцовом фрезеровании плоскостей в работе участвуют зубья, расположенные на цилиндрической и торцовой поверхностях фрезы.

Цилиндрическое и торцовое фрезерование в зависимости от направления вращения фрезы и направления подачи заготовки можно осуществлять двумя способами: 1) против подачи (встречное фрезерование), когда направление подачи противоположно направлению вращения фрезы (рис. 19, в); 2) по подаче (попутное фрезерование), когда направления подачи и вращения фрезы совпадают (рис. 19, г).

При фрезеровании против подачи нагрузка на зуб фрезы возрастает от нуля до максимума, при этом сила, действующая на заготовку, стремится оторвать ее от стола, что приводит к вибрациям и увеличению шероховатости обработанной поверхности. Преимуществом фрезерования против подачи является работа зубьев фрезы «из-под корки», т. е. фреза подходит к твердому поверхностному слою снизу и отрывает стружку при подходе к точке В. Недостатком является на-

38

личие начального скольжения зуба по наклепанной поверхности, образованной предыдущим зубом, что вызывает повышенный износ фрезы.

При фрезеровании по подаче зуб фрезы сразу начинает срезать слой максимальной толщины и подвергается максимальной нагрузке. Это исключает начальное проскальзывание зуба, уменьшает износ фрезы и шероховатость обработанной поверхности. Сила, действующая на заготовку, прижимает ее к столу станка, что уменьшает вибрации.

Указанные особенности обуславливают целесообразность применения попутного фрезерования при чистовой, а встречного – при черновой обработке.

11.1.Типы фрез

Взависимости от назначения и вида обрабатываемых поверхностей различают следующие типы фрез: цилиндрические (рис. 20, а), торцовые (рис. 20, б, з), дисковые (рис. 20, б), концевые (рис. 20, г), угловые (рис. 20, д), шпоночные (рис. 20, е), фасонные (рис. 20, ж).

а)		б)
				в)

						ж)
		д)
				е)
г)

з)				к)
		и)
	Рис. 20. Типы фрез

39

Фрезы изготовляют цельными (см. рис. 20, б – ж) или сборными (см. рис. 20, а, з). Режущие кромки могут быть прямыми (см. рис. 20, д) или винтовыми (см. рис. 20, а). Фрезы имеют остроконечную (рис. 20, и) или затылованную (рис. 20, к) форму зуба. У фрез с остроконечными зубьями передняя и задняя поверхности плоские. У фрез с затылованными зубьями передняя поверхность плоская, а задняя выполнена по спирали Архимеда; при переточке по передней поверхности профиль зуба фрезы сохраняется.

Цельные фрезы изготовляют из инструментальных сталей. У сборных фрез зубья (ножи) выполняют из быстрорежущих сталей или оснащают пластинками из твердых сплавов и закрепляют в корпусе фрезы пайкой или механически.

														1
																							A–A
																									5
															2
					ω													3			4
A
								5
				A
		L
												α							γ
									а)													б)

Рис. 21. Элементы и геометрия фрезы

6

7

На рис. 21, а показана цилиндрическая фреза с винтовыми зубьями. Она состоит из корпуса 1 и режущих зубьев 2. Зуб фрезы имеет следующие элементы (см. рис. 21, б): переднюю поверхность 3, заднюю поверхность 6, спинку зуба 7, ленточку 5 и режущую кромку 4.

11.2. Виды поверхностей, обрабатываемых фрезерованием

С помощью фрезерования получают следующие виды поверхностей:

1. Горизонтальные плоскости фрезеруют на горизонтальнофрезерных станках цилиндрическими фрезами (рис. 22, а) и на верти- кально-фрезерных станках торцовыми фрезами (рис. 22, б). Цилиндрическими фрезами целесообразно обрабатывать горизонтальные плоскости шириной до 120 мм. В большинстве случаев плоскости удобнее обрабатывать торцовыми фрезами вследствие большей жесткости их крепления в шпинделе и более плавной работы, так как число одновременно работающих зубьев торцовой фрезы больше числа зубьев цилиндрической фрезы.