Элементы режима резания при сверлении

Различают две схемы сверления:

Первая: главное движение резания (вращательное) задаётся инструменту. Ему же сообщается поступательное движение подачи. Данная схема характерна для станков сверлильной группы.

Вторая: главное движение резания сообщается заготовке, движение подачи – инструменту. Эта схема реализуется на станках токарной группы.

Глубина резания при сверлении

при рассверливании

Скорость резания при сверлении – это окружная скорость наиболее удалённой от оси сверла точки режущей кромки.

Анализируя последнюю формулу, видно, что при заданном периоде стойкости увеличение подачи требует уменьшения скорости резания. Скорость при рассверливании

Основное (технологическое или машинное) время определяется как частное от деления расчётного пути на скорость относительного перемещения инструмента и заготовки

L_p=l+y+Δ - длина расчетного пути инструмента

y≈0,3d

Δ≈1..2 мм

n – число оборотов шпинделя

S_o – подача на оборот.

При сверлении равнодействующую сил сопротивления на режущих кромках можно различить на 3 составляющие:

Р₁ – вертикальная составляющая, параллельная оси. Она совместно с осевой составляющей Р_о, действующей на поперечной кромке, определяет осевую силу при сверлении, которая противодействует движению подачи. По её величине рассчитывают на прочность детали узла подачи сверлильного станка.

Р₂ – горизонтальная составляющая, проходящая через ось сверла.

Р₃ – составляющая, направленная по касательной к окружности, на которой располагается данная точка режущей кромки. Касательная составляющая является определяющей не только моменты, но и скорость обработки. Силы Р₃, действующие на обеих режущих кромках, направлены навстречу друг другу и теоретически должны уравновеситься, однако вследствие неточности заточки сверла, неодинаковости длин кромок и величин j, они не равны. Поэтому в реальных условиях всегда имеет место некоторая равнодействующая DР₃, направленная в сторону большей составляющей. Под действием этой составляющей происходит разбивка отверстия, то есть его увеличение по сравнению с диаметром сверла. Разбивка отверстия приводит к появлению другой погрешности - увод сверла. Ось отверстия смещается относительно направления подачи. Это происходит вследствие того, что при увеличении диаметра отверстия вследствие разбивания ленточки перестают выполнять свои центрирующие функции. Разбивание отверстия и увод сверла всегда в той или иной степени присущи обработке отверстий двухлезвийным инструментом, каковым и является сверло.

Изготовление сверл

Часть процессов изготовления сверл выполняется по стандартам, часть – по ТУ.

Методы изготовления: резное шлифование (из цельных заготовок 0,5-13 мм), а также продольно-винтовой прокат.

Материал:

- быстрорежущие стали Р6, Р5

- из спрессованных материалов (спеченные) фрезерованием изготавливают сверла с коническим хвостовиком

- наносится износостойкое покрытие TiNO₃

Зенкерование отверстий

Зенкерованием называется процесс обработки отверстий, полученных литьём, штамповкой или механической обработкой с целью повышения точности и снижения шероховатости.

Зенкерование происходит при использовании рабочего инструмента – зенкера.

Этот инструмент имеет от трёх до шести лезвий. Как и у сверла, рабочая часть зенкера включает в себя режущую и калибрующую части. Глубина резания рассчитывается так же, как при рассверливании (полуразность диаметров зенкера и обрабатываемого отверстия).

Зенкер имеет те же углы, что сверло, за исключением угла наклона поперечной кромки: у зенкера она отсутствует, угол наклона канавок ≈10^о-20^о.

Зенкер прочнее сверла. При обработке отверстий по 13-11 квалитету зенкерование может быть окончательной операцией.

═══════════════════════════════════

Зенкерованием обрабатывают цилиндрические или конические углубления (под головки винтов, гнёзд, под клапаны и др.),сопрягаемые цилиндрические и конические, торцевые и другие поверхности, сквозные и глухие отверстия.

Данный метод считается производительным - он повышает точность предварительно обработанных отверстий, частично исправляет искривление оси после сверления. Для повышения точности обработки используют приспособления с кондукторными втулками.

На практике, кроме зенкерования применяют цекование. Рабочий инструмент – цековка. К цекованию прибегают, когда необходимо получить, пазы, например для уплотнителей, торцевые плоскости, которые являются опорными поверхностями для болтов, винтов или гаек.

Развёртывание

Развёртыванием обрабатывают отверстия диаметром от 3-х до 120 мм. Благодаря чистовому развёртыванию получают шероховатость поверхности, характерную для 7-го квалитета.

Рабочий инструмент – развёртка. Развёртки рассчитаны на снятие малого припуска. Они отличаются от зенкеров большим числом (6-14) зубьев. Для получения отверстий повышенной точности, а также при обработке отверстий с продольными пазами применяют винтовые развёртки.

Различают рабочую часть развёртки (I) и хвостовик (II) с лапкой для выбивания.

У развёрток малого диаметра хвостовик цилиндрический, развёртки большого диаметра выполняются с коническим хвостовиком.

Рабочая часть развёртки делится на режущую (А) и калибрующую (В) части.

Внутри режущей части различают

1 - заходной конус

2 - режущий конус

Калибрующая часть состоит из

3 - цилиндрической калибрующей части

4 - калибрующей части с обратной конусностью

Разность диаметров этой конусности составляет от 0,03 до 0,05 мм. Обратная конусность выполняется для уменьшения трения и предотвращения увеличения диаметра обрабатываемого отверстия за счёт биения развёртки. Это увеличение может составлять от 0,005до 0,08мм. Для уменьшения разбивки отверстия применяют плавающие самоцентрирующие патроны (оправки), позволяющие компенсировать отклонение оси развёртки от оси шпинделя.

Передний угол развёртки близок к 0. На режущих зубьях задний угол порядка 10^о, зубья калибрующей части имеют прошлифованную площадку и задний угол на них равен 0.

В зависимости от заданной точности обрабатываемого отверстия применяют следующие схемы обработки:

Квалитет	Шероховатость Ra, мкм	Схема обработки
	40¸20	Сверление
	20¸10	Сверление, зенкерование
	10¸5	Сверление, развёртывание черновое
	5¸2,5	Сверление, развёртывание получистовое
	2,5¸1,25	Сверление, зенкерование, развёртывание
	1,25¸0,63	Сверление, развёртывание черновое и чистовое

Все инструменты размерные, в массовом производстве применяют комбинированный инструмент – сверло и развертка.

Протягивание

При протягивании пользуются инструментом – протяжкой.

Протягивание – процесс обработки внутренних поверхностей различной формы и плоских наружных поверхностей. Метод применяется в крупносерийном и массовом производстве. Достоинством метода является его высокая производительность при обработке сложных поверхностей с высокой степенью точности.

Принципиальным отличием протягивания является отсутствие движения подачи. Движение резания всегда прямолинейное поступательное. Съём материала в процессе резания (при отсутствии движения подачи) происходит за счёт того, что каждый последующий зуб протяжки имеет размеры больше на некоторую величину t, чем предыдущий.

В протяжке различают

1 - переднюю захватную часть

5 - заднюю захватную часть

2 - направляющую часть

3 – режущую часть

4 – калибрующую часть

Шаг зубьев должен обеспечивать равномерный процесс резания, но при этом необходимо стремиться, чтобы длина протяжки была по возможности меньше, для избежания трудностей при термообработке.

Шаг зубьев

Число зубьев

Припуск z=0,5÷1,5 мм

Скорость прошивания V_пр=1÷15 м/мин

L – длина протягиваемого отверстия

Зубья отличаются углами заточки. Задний угол резания у режущих зубьев протяжки 24°, передний – 10÷20° при черновой обработке и порядка 5° при чистовой.

В зависимости от сложности контура обрабатываемой поверхности применяются различные схемы протягивания:

1) Профильная схема. Каждый зуб снимает стружку по всему контуру тонкими параллельными слоями. Применяется эта схема при протягивании простых контуров, когда на каждом зубе достаточно просто обеспечить полностью протягиваемый контур.

2) Генераторная схема. Она предусматривает разбивку контура на участки, где режущие зубья снимают стружку также параллельными слоями, и только последние зубья проводят обработку всего профиля.

3) Прогрессивная схема. Её также называют групповой. Данная схема подразумевает разбивку всего контура на узкие участки, с которых материал снимается на всю величину припуска.

Для дробления стружки на зубьях делают канавки в шахматном порядке. Протягивание осуществляется как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении.

Прошиванием называют аналогичную протягиванию обработку более коротким инструментом – прошивкой. При прошивании инструмент испытывает напряжения сжатия, а при протягивании – растяжения, поэтому прошивку выполняют относительно небольшой длины (250-500 мм).

Также применяется в массовом производстве. Предпочтительнее сборные протяжки – со стороны замены зубьев и т.д.

Фрезерование

Фрезерование – это высокопроизводительный метод обработки материалов. При фрезеровании обрабатываются плоские и фасонные поверхности. Контур обработки в последнем случае определяется инструментом – фрезой.

Среди всех лезвийных инструментов фрезы отличаются наибольшим разнообразием. Их различают

По месту расположения зубьев на исходном цилиндре:

- торцевые

- цилиндрические

По способу закрепления на станке:

- хвостовые

- насадные

По способу расположения зубьев на цилиндре:

- прямозубые

- с винтовыми зубьями;

По характеру выполняемых работ

- угловые;

- фасонные;

- пазовые;

- шпоночные;

- отрезные;

- зуборезные;

По размеру зубьев:

- мелкозубые;

- фрезы с крупным зубом

Фреза – это многозубый инструмент, представляющий собой исходный цилиндр, на котором размещаются режущие зубья.

Винтовое расположение зубьев обеспечивает равномерность процесса резания, исключая удар каждого зуба о заготовку, поэтому применяется чаще (часть режущей кромки постоянно находится в контакте с обрабатываемой поверхностью).

Число остроконечных зубьев фрезы зависит от её диаметра и определяется по формуле Z=mÖD

m – коэффициент, величина которого зависит от условий работы и конструкции фрезы, причём 0,8<m<2

D – диаметр фрезы.

Скорость резания V при фрезеровании определяется частотой вращения шпинделя

Глубина резания t – кратчайшее расстояние между обработанной и обрабатываемой поверхностью

При данном методе обработки часто пользуются параметром, называемым шириной фрезерования В. Ширина фрезерования определяется в направлении, параллельном оси фрезы.

Подача (S) при фрезеровании определяется как величина перемещения фрезы относительно обработанной поверхности за один оборот. Так как перемещение измеряется в мм, то основная размерность [мм/об].

Подача на зуб: S_z [мм/зуб]

Подача на оборот: S₀=S_z×z [мм/об]

z – количество зубьев

Минутная подача S_м=S₀×n= S_z×z×n [мм/мин]

Машинное время находится как частное от деления пути инструмента на минутную подачу.

Величина врезания у зависит от глубины резания и диаметра фрезы , величина перебега составляет 1÷5 мм.

═══════════════════════════════════

Схемы фрезерования

При фрезеровании движение резания сообщается фрезе, а движение подачи – заготовке. При этом при одном и том же прямолинейном перемещении заготовки, направление движения инструмента может с движением подачи, может быть направлено встречно.

Попутное фрезерование – это вид фрезерования, при котором направления движения резания и движения подачи совпадают. К недостаткам этой схемы относится то, что при касании зуба фрезы о заготовку при максимальном значении толщины стружки a_max происходит удар. Условия фрезерования могут усложняться, если заготовка имеет литейную корку. К достоинствам попутного фрезерования относится тот факт, что результирующая усилия резания Р прижимает заготовку к приспособлению, что не требует дополнительных усилий на её закрепление. Изменение толщины стружки от максимального значения до нуля обеспечивает высокое качество обрабатываемой поверхности, то есть низкую шероховатость.

При встречном фрезеровании толщина срезаемого слоя меняется от нуля до a_max, поэтому в начальный момент резания фреза может проскальзывать относительно обрабатываемой поверхности, что не позволяет обеспечить высокое качество последней. К тому же результирующая усилия резания Р стремится оторвать заготовку от приспособления, что требует дополнительных усилий для закрепления заготовки. Достоинством метода является возможность работы из-под корки.

Фрезерование проводится на горизонтальных или вертикальных фрезерных станках.