Сверление

Лабораторная работа № 3

Сверлильные станки и виды выполняемых работ

Цель работы: изучение устройства и назначения сверлильного станка, выполняемых на нем работ, применяемого центрового инструмента.

В процессе выполнения работы следует изучить основные узлы сверлильного станка их кинематику и функциональное назначение. Определить основные и вспомогательные движения и элементы режима резания при выполнении сверлильных работ.

Существуют различные виды сверлильных станков: вертикально-сверлильные, радиально-сверлильные, горизонтально-расточные, агрегатные, координатно-расточные.

Сверлильные станки предназначены для сверления, зенкерования, развертывания, нарезания резьбы и других видов обработки отверстий (зенкование, цекование и др.)

Типичным вертикально-сверлильным станком является станок модели 2H118, предназначенный для обработки деталей малых и средних размеров (рисунок 1).

Рис. 1. Вертикально-сверлильный станок 2Н118

На фундаментной плите 1, являющейся основанием станка, укреплена монолитная колонна 9 (станина станка), имеющая вертикальные направляющие в форме ласточкина хвоста. По вертикальным направляющим колонны перемещается стол 2, служащий для крепления обрабатываемых заготовок, и сверлильная головка 7, в которой монтируются все основные узлы станка: коробка скоростей 5, коробка подач 4 и шпиндель 3. Привод станка включает электродвигатель 6 мощностью 1,5 кВт. Управление механизмом подач осуществляется рукояткой 8.

При выполнении на станке сверлильных работ главным рабочим движением является вращение инструмента (сверла, зенкера, развертки, метчика, зенковки, и т.д.), а движением подачи – перемещение инструмента в осевом направлении (в данном случае, вертикальном). Главное движение передается шпинделю от электродвигателя через коробку скоростей, обеспечивающую различные частоты вращения шпинделя. Механизм подачи обеспечивает различные скорости вертикального перемещения шпинделя с инструментом.

Сверление – это получение отверстия в сплошной заготовке. Операция выполняется сверлом. Конструкции сверл различного применения представлены на рисунке 2. Конструкция спирального сверла представлена на рисунке 3.

С помощью спиральных сверл проделывают отверстия диаметром до 80мм. Цилиндрический хвостовик обычно бывает у сверл диаметром 12мм, он служит для закрепления в сверлильном патроне и заканчивается поводком, предохраняющим сверло от проворачивания. Конический хвостовик (конус Морзе) заканчивается лапкой, служащей для передачи крутящего момента и для извлечения инструмента из шпинделя. Между хвостовиком и рабочей частью у сверл диаметром более 5 мм есть шейка, на которой наносится маркировка инструмента. Шейка служит для выхода шлифовального круга при изготовлении и заточке сверла, а также для нанесения маркировки. Шейка может отсутствовать в случае, если диаметр хвостовика больше диаметра калибрующей части сверла.

Рис. 2. Разновидности сверл: а, б – спиральное; в – с прямыми канавками; г – перовое; д – ружейное; е – однокромочное с внутренним отводом стружки для глубокого сверления; ж – двухкромочное для глубокого сверления; з – для кольцевого сверления; и – центровочное; к – с твердосплавными пластинками

Рис. 3. Конструкция спирального сверла:

1 – рабочая часть; 2 – режущая часть; 3 – направляющая часть; 4 – шейка; 5 – хвостовик (конический или цилиндрический); 6 – лапка

Рис.4. Элементы и углы спирального сверла

1 - спиральная канавка (передняя поверхность); 2 - главная задняя поверхность; 3 - главные режущие кромки; 4 – перемычка (поперечное режущее лезвие); 5 - вспомогательные режущие кромки; 6 - ленточка.

Рабочая часть сверла имеет две спиральные канавки и заканчивается заборным конусом - режущей частью. В пересечении винтовых канавок с конусом (передней и главной задней поверхностей) образуются две главные режущие кромки, выполняющие основную работу резания (рис. 4).

Главные режущие кромки при сопряжении друг с другом образуют поперечное лезвие - перемычку (вспомогательная режущая кромка). Перемычка располагается относительно главных режущих кромок под углом и режет металл с затруднением. Для того чтобы сверло не сместилось, предварительно производят центровку заготовки коротким спиральным сверлом большого диаметра или специальным центровочным сверлом с углом при вершине 90 градусов. Отверстия диаметром более 30 мм просверливаются в два приема. Сначала сверлится отверстие диаметром, немного превышающим длину перемычки сверла, а затем отверстие рассверливается до необходимого диаметра.

Для уменьшения трения направляющей части сверла о стенки просверливаемого отверстия ее диаметр имеет переменное сечение, уменьшающееся к хвостовику. В этих же целях наружная поверхность направляющей части сверла профрезерована и оставлены две выступающие ленточки, расположенные вдоль винтовых канавок. Кромки ленточек зачищают цилиндрическую поверхность просверливаемого отверстия, поэтому их считают вспомогательными режущими кромками. Таким образом, у спирального сверла имеется пять режущих кромок — две главные и три вспомогательные.

Две главные режущие кромки образуют угол при вершине (угол в плане). Для сверления мягких материалов , для твердых и хрупких . Стандартные сверла рассчитаны на сверление конструкционных сталей и имеют угол .

При сверлении отверстия, глубина которого больше его диаметра, сверло периодически выводят из обрабатываемого отверстия и очищают канавки сверла и отверстие заготовки от накопившейся стружки. Для уменьшения трения инструмента о стенки отверстия сверление производят с подводом смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), особенно при обработке стальных и алюминиевых заготовок. Чугунные, латунные и бронзовые заготовки можно сверлить без охлаждения. Применение СОЖ позволяет повысить скорость резания в 1,4-1,5 раза.

Для повышения эффективности работы спиральными сверлами наряду с предварительным рассверливанием отверстий используют такие способы, как подточка поперечной кромки, изменение угла при вершине, подточка ленточки, двойная заточка.

Формы заточки режущей части сверла представлены на рисунке 5: а) – нормальная, б) – нормальная с подточкой перемычки, в) – нормальная с подточкой перемычки и ленточки, г) – двойная с подточкой перемычки, д) – двойная с подточкой перемычки и ленточки.

Рис. 5. Заточка режущей части сверла

Элементы режима резания при сверлении:

- скорость резания (м/мин), окружная скорость точки на режущей кромке, наиболее удаленной от оси сверла:

;

- наружный диаметр сверла, мм;

- частота вращения сверла, об/мин.

Подача сверла (мм/об), это величина осевого перемещения сверла за один оборот. Глубина резания (мм):

при сверлении ,

при рассверливании ,

где - диаметр предварительно просверленного отверстия (мм).

Порядок выполнения работы:

1. Изучить методические указания к лабораторной работе.

2. Получить индивидуальное задание у преподавателя, включающее модель станка, а также движения станка и элементы режима резания, параметры которых необходимо рассчитать.

3. Изучить функциональное назначение основных узлов сверлильного станка, выполнить эскиз с общей компоновкой станка, где обозначить основные узлы.

4. Изучить кинематическую схему сверлильного станка. Составить расчетные выражения и определить скорости заданных преподавателем движений станка. Зарисовать кинематические схемы.

5. Изучить применяемый на станке инструмент, его геометрию.

6. Составить отчет к лабораторной работе в который включить все ранее перечисленные пункты.

Обеспечение качества обработки при сверлении

Сверление отверстий с параллельными осями

В зависимости от характера производства одновременная об-работка этих отверстий производится либо на многошпиндельных станках с регулируемым положением шпинделей, либо многошпин-дельными головками, установленными на одно-шпиндельных стан-ках 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 обрабатывае-мую деталь устанавливают на столе станка в приспособлении, ко-торое ориентируется с многошпиндельной головкой при помощи направляющих колонок.

Сверление боковых отверстий

При обработке на многошпиндельных станках четырех и бо-лее отверстий, применение ручной подачи оказывается нерацио-нальным, в виду увеличения осевых усилий и неравномерности по-дач. В связи с этим получили распространение специальные мно-гопозиционные станки с пневмогидравлическим приводом. На та-ком станке возможна обработка деталей, имеющих радиально расположенные отверстия в различных по высоте плоскостях Пе-реналадка станка заключается в смене кондуктора, зажимных цанг, сверл и установке сверлильных головок под соответствующим углом.

Быстрая переналадка, небольшие потери времени, совмеще-ние машинного времени при сверлении дают возможность приме-нять этот станок в условиях серийного и даже мелкосерийного производства.

Сверление отверстий расположенных во взаимно перпенди-кулярных областях.

Одновременно такие отверстия можно обрабатывать на агре-гатных станках, скомпонованных из нормализованных узлов.

Возможные дефекты просверленных отверстий

1. Диаметр просверленного отверстия немного большее диа-метра сверла. Причины: режущие кромки сверла неодинаковой длины. Дефект неисправим.

2. Ось отверстия не совпадает с осью детали. Причина: увод сверла в сторону в начале сверления. Дефект неисправим.

3. Диаметр отверстия больше диаметра сверла и коническое дно ступенчатое. Причина: неодинаковые длина и наклон режущих кромок и оси сверла. Дефект неисправим.

4. размеры отверстия по краям больше, чем в середине. При-чина: сверло установлено выше или ниже оси центра.

5. Ось отверстия не совпадает с осью детали в конце отвер-стия. Причина: в материале (на пути сверления возможны ракови-на. Дефект неисправим.

6. Шероховатость поверхности отверстия не соответствует за-данной. Причина: большая подача сверла, затупилось или непра-вильно заточено сверло, износ ленточек, нерегулярное удаление стружки из отверстия.