Обработка на сверлильных станках

Лекция 4 3. ОБРАБОТКА НА СВЕРЛИЛЬНЫХ СТАНКАХ Сверление, зенкерование и развертывание – широко распространенные в машиностроении процессы обработки глухих и сквозных отверстий в широком диапазоне диаметров (рис. 4.1). Рис. 4.1. Схемы обработки: а – при рассверливании; б – зенкеровании; в – развертывании Эти процессы осуществляются при сочетании вращательного движения инструмента вокруг своей оси – движения резания, и поступательного движения вдоль оси – движения подачи. Инструменты для этих процессов называют осевыми. 3.1. Характеристика методов обработки осевым инструментом Сверление – черновая обработка отверстий в сплошном материале. Сверлением получают сквозные и несквозные (глухие) отверстия и обрабатывают предварительно полученные отверстия в целях увеличения размеров, повышения точности, снижения шероховатости. Обработанные сверлением отверстия имеют параметр шероховатости Ra = 12,5 мкм. Процесс резания при сверлении протекает в более сложных условиях, чем при точении. Затруднен отвод стружки и подвод охлаждающей жидкости к режущим кромкам инструмента. При выходе стружки происходит трение ее о поверхность канавок сверла и сверла о поверхность отверстия. В результате увеличивается тепловыделение. Зенкерование – получистовая обработка отверстий, обеспечивающая более высокую точность и шероховатость Ra = 3,26,4 мкм. Зенкерование применяют при обработке глухих и сквозных отверстий, предварительно обработанных сверлением, либо полученных литьем или ковкой. Увеличенное по сравнению со сверлом число режущих кромок зенкера позволяет получить более точное по размеру и форме отверстие. Для обработки бобышек и углублений вокруг отверстий приме-няют специальные зенкеры (рис. 4.2). рис. 4.2. схемы обработки углублений и бобышек зенкерами: а, б, г – зенкование; в – цекование Развертывание – чистовая обработка, повышающая точность после зенкерования и обеспечивающая шероховатость Ra = 0,51,6 мкм. 3.2. Конструктивные особенности инструментов основных типов Наиболее многочисленной является группа спиральных сверл (рис. 4.4). Размерный ряд спиральных сверл начинается с малоразмерных сверл диаметром 0,1 – 1,5 мм по ГОСТ 8034–76 с утолщенным цилиндрическим хвостовиком. Рис. 4.4. Винтовое сверло по металлу Спиральные сверла диаметром более 8 мм в целях экономии изготовляют сварными с рабочей частью из быстрорежущей стали и хвостовиком из конструкционной стали. Сверла с пластинами из твердого сплава ВК и сверла с внутренним подводом охлаждающей жидкости (ГОСТ 6647–64) предназначены для сверления труднообрабатываемых материалов. В отличие от резца передние поверхности сверла винтовые, главные задние поверхности обычно конические, а вспомогательные задние – винтовые ленточки, обеспечивающие направление сверла в процессе резания. Геометрия сверла характеризуется углами наклона винтовых канавок ω, углом при вершине 2φ; углом наклона поперечной кромки ψ (ψ = 5055о); углы γ и α вдоль режущих кромок сверла переменные (рис. 4.5). У стандартных сверл угол 2φ = 116118о, ω = 20 – 25о. Для мало-прочных обрабатываемых материалов он уменьшается до 90о, а для высокопрочных увеличивают до 140о. Зенкеры, применяемые в машиностроении для обработки отверстий диаметром до 2040 мм, изготовляют цельными (рис. 4.6, а). Обработку отверстий больших диаметров (D > 30 мм) проводят насадными зенкерами (рис. 4.6, б), установленными на оправку. Их изготовляют из быстрорежущей стали либо оснащают твердым сплавом (ГОСТ 12509–75). Для экономии инструментального материала, начиная c диаметра 50 мм и выше насадные зенкеры (ГОСТ 255–71) оснащаются вставными ножами из быстрорежущей стали. Рис. 4.5. Углы винтового сверла по металлу 3.3. Режим резания при сверлении За глубину резания при сверлении отверстий в сплошном материале принимают половину диаметра сверла: t = D/2, а при рассверливании t = (D – d) /2, где d – диаметр обрабатываемого отверстия, мм. За глубину резания при зенкеровании и развертывании отверстий принимают t = (D – d) /2. Подача S (мм /об) равна осевому перемещению сверла за один оборот. Величину подачи при сверлении подсчитывают по формуле S = CD0,6, где С – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала и иных технологических факторов (чистота поверхности, наличие дальнейшей обработки и т. д); kls – коэффициент на подачу, зависящий от условия выхода стружки. Величину подачи за один оборот шпинделя при сверлении принимают равной 0,020,03 от диаметра сверла. Подачу при зенкеровании и развертывании принимают в 22,5 раза больше, чем при сверлении. За скорость резания при сверлении принимают окружную скорость точки режущей кромки, наиболее удаленной от оси сверла: V = π D n /1000, где D – диаметр сверла в мм; n – частота вращения инструмента, об/мин. При сверлении отверстий глубиной свыше трех диаметров условия сверления ухудшаются, и поэтому необходимо снижать скорость резания, вводя поправочный коэффициент 0,9 при l ≤ 5d и 0,5 при L≤ 10d. Стойкость. Наиболее целесообразные величины стойкости сверл, зенкеров и разверток, применяемых в производственных условиях, различны и зависят от их диаметра. Подробные данные по выбору стойкости этих инструментов содержатся в справочниках технолога-машиностроителя. Основное технологическое время при сверлении, рассверливании, зенкеровании и развертывании определяют по формуле мин. TO = L / S.n, где L – расчетная длина хода режущего инструмента, мм; S – подача, мм /об; n – число оборотов в минуту. Расчетная длина хода режущего инструмента (рис. 4.8) L= l + l1 + l2, где l – длина обрабатываемого отверстия, мм; l1 – длина перебега инструмента (обычно 1 – 3 мм); l2 – длина врезания инструмента, мм. Рис. 4.8. Расчетная длина хода сверла: а – при сверлении; б – при рассверливании 3.4. станки для обработки отверстий Для обработки отверстий осевым инструментом используются станки сверлильной и расточной группы. В состав этой группы входят: а) вертикально-сверлильные станки; б) радиально сверлильные; в) горизонтально-расточные; г) горизонтально-сверлильные станки предназначены для глубокого сверления таких деталей, как стволы винтовок, пушек и т. п.; д) многошпиндельные сверлильные станки имеют несколько шпинделей, расположенных в ряд или по кругу; н) центровочные станки предназначаются для центрования заготовок. Вертикально-сверлильные станки (рис. 4.10) предназначены для сверления сквозных и глухих отверстий, рассверливания, зенкерования, развертывания, цекования, зенкования и нарезания резьбы. Рис. 4.10. Общий вид вертикально-сверлильного станка Радиально-сверлильные станки предназначены для выполнения тех же операций, что и вертикально-сверлильные станки, но для изготовления деталей большего размеров. Общий вид радиально-сверлильного станка представлен на рис. 4.11. На станине смонтирована круглая вертикальная колонна и стол. Траверса перемещается по колонне на нужную высоту. По траверсе перемещается шпиндельная бабка. В результате такого перемещения шпинделя и поворота траверсы вокруг колонны обеспечивается совмещение центров инструмента и обрабатываемого отверстия. Рис. 4.11. Общий вид радиально-сверлильного станка Рис. 4.12. Общий вид горизонтально-расточного станка Горизонтально расточные станки (рис. 4.12) предназначены для черновой и чистовой обработки отверстий (сверление, зенкерования, развертывание, растачивание и др.), обтачивания цилиндрических наружных поверхностей, подрезки торцов, выточки канавок, нарезания резьб и др. На этих станках в основном обрабатывают крупные детали (корпусные). Возможные схемы обработки приведены на рис. 4.13. Рис. 4.13. Схемы обработки поверхностей на горизонтально-расточных станках Вопросы для самопроверки 1. Как условия работы влияют на конструкцию инструментов для обработки отверстий? 2. Назовите основные геометрические параметры режущей части сверл. 3. Чем различаются комбинированные инструменты основных типов? 4. По каким поверхностям затачивают сверла и развертки? 5. Как влияет масса обрабатываемой заготовки на конструкцию сверлильного станка? 6. Какая оснастка позволяет повысить точность и производительность обработки на сверлильных станках? 7. Назовите достигаемую точность и параметры шероховатости при обработке на горизонтально-расточных станках. 8. Чем принципиально отличаются координатно-расточные станки от горизонтально-расточных станков?