Типичные дефекты при опиливании металла

Причины их появления и способы предупреждения

Таблица 8

Дефект	Причина	Способ предупреждения
«Завалы» в задней части плоскости детали	Тиски установлены слишком высоко	Отрегулировать высоту тисков по росту
«Завалы» в передней части плоскости детали	Тиски установлены слишком низко	То же
«Завалы» опиленной широкой плоскости детали	Опиливание выполнялось только в одном направлении	При опиливании широкой плоской поверхности последовательно чередовать продольное, поперечное и перекрестное опиливание
Не удается опилить сопряженные плоские поверхности под угольник	Не соблюдались правила опиливания сопряженных плоских поверхностей	Вначале точно, под линейку, и начисто опилить базовую плоскую поверхность детали, а затем по ней припиливать сопряженную плоскую поверхность
Угольник не плотно прилегает к плоским поверхностям, сопряженным под внутренним углом.	Некачественно отделан угол в сопряжении	Отделку угла между сопрягаемыми плоскими поверхностями производить ребром трехгранного напильника или надфиля, сделать прорезь в углу сопряжения поверхностей
Не удается опилить плоские поверхности параллельно друг другу	Не соблюдаются правила опиливания плоских поверхностей	Вначале точно, под линейку, и начисто опилить базовую плоскость детали. Опиливание сопряженной плоскости производить, чередуя с самого начала работы регулярную проверку ее плоскостности линейкой и размера штангенциркулем. Места опиливания определять по просвету между губками штангенциркуля и опиливаемой поверхностью, а также на основе сравнения результатов измерений
Грубая окончательная отделка опиленной поверхности	Отделка производилась «драчевым» напильником. Применялись неправильные приемы отделки поверхности.	Отделку поверхности производить только личным напильником после качественного опиливания под линейку поверхности более грубым напильником. Отделку поверхности производить продольным штрихом, применяя захват напильника «щепотью».
Опиленный круглый стержень не цилиндричен (овальность, конусность, огранка)	Нерациональная последовательность опиливания и контроля.	При опиливании чаще производить измерение размеров стержня в разных местах и с различных сторон. При необходимости снятия значительного слоя металла вначале опилить стержень на многогранник, проверяя размер и параллельность, а затем довести его до цилиндричности.
Опиленная криволинейная поверхность плоской детали не соответствует профилю контрольного шаблона	Не соблюдаются правила опиливания криволинейных поверхностей плоских деталей.	При опиливании выпуклых поверхностей сначала опиливать на многогранник с припуском на отделку 0,1...0,2 мм, затем отделывать продольным штрихом с регулярным контролем поверхности по шаблону. При опиливании вогнутой поверхности малого радиуса кривизны диаметр круглого напильника должен быть меньше двойного радиуса выемки
Опиленный сопряженный контур детали не соответствует профилю контрольного шаблона	Неправильная последовательность обработки	Соблюдать типовую последовательность обработки: вначале опилить плоские параллельные поверхности, затем выпуклые. Заканчивать обработку опиливанием вогнутых частей поверхности, внимательно следя за опиливанием мест сопряжения. Отделку производить продольным штрихом.

Контрольные вопросы:

1. Какие параметры обрабатываемой заготовки необходимо учитывать при выборе напильника для обработки?

2. В чем сущность балансировки напильника при обработке плоских широких поверхностей?

3. Как обеспечить повышение качества обработанной поверхности при чистовой обработке?

4. Как зависят качества обработанной поверхности от номера насечки напильника?

5. Как выбрать напильник для обработки вогнутых поверхностей?

6. Как влияет механизация опиливания на качество обработки и почему?

Тема 9 СВЕРЛЕНИЕ, ЗЕНКЕРОВАНИЕ И

РАЗВЕРТЫВАНИЕ ОТВЕРСТИЙ

Студент должен:

знать:

- инструменты, применяемые при сверлении, зенкеровании и развертке;

- основные узлы и механизмы сверлильного станка;

- способы крепления инструмента в станках;

- правила техники безопасности при работе на сверлильных станках.

уметь:

- сверлить сквозные, глухие отверстия с изменением углов, мерных линеек, на сверлильных и токарных станках;

- подбирать инструмент в соответствии с размером отверстий в деталях.

Оснащение рабочего места: вертикально-сверлильный станок, настольно-сверлильный станок, слесарный верстак, сверлильные машины (дрели ручные, электрические пневматические), заточной (точильный) станок, сверла разные, патроны сверлильные разные, тиски машинные для сверлильного станка, тиски ручные, подкладки, прижимы, эмульсии, резиновые перчатки, резиновые коврики, защитные очки, заготовки для последующего сверления в них отверстий, развертывания, нарезания резьбы, щетка – сметка.

При слесарной обработке заготовок часто используют различные способы обработки отверстий на сверлильных станках или с помощью ручных сверлильных машин – дрелей.

Наиболее распространенные операции обработки на сверлильных станках показаны на рис. 9.1. Программой учебной практики предусматривается выполнение следующих операций: сверление, рассверливание, зенкование, зенкерование, развертывание, нарезание резьбы метчиками и плашками.

Сверлением называется процесс образования отверстия в сплошном материале режущим инструментом – сверлом. Точность обработки не превышает 11…12-го квалитетов и шероховатость поверхности R_z=25…80 мкм. Сверление применяют для получения неответственных отверстий, служащих для облегчения деталей, отверстий под крепежные болты, заклепки, шпильки и т.п., отверстий, предназначенных для дальнейшей обработки: рассверливание, зенкерование, развертывание, нарезания резьбы.

Рассверливанием называется операция по увеличению диаметра ранее просверленного отверстия сверлом большего диаметра. Обычно ее выполняют, когда в сплошном металле нужно получить отверстие диаметром более 25 мм. Разница диаметров первого и второго сверла составляет примерно 10…15мм.

		а - сверление; б - рассверливание; в - зенкерование; г - растачивание; д - зенкование; е - развертывание; ж проглаживание; з - нарезание внутренней резьбы; и цекование (подрезка) торцов; к - вырезание дисков (шайб); л - проточка внутренних канавок Рисунок 9.1. Работы, выполняемые на сверлильных станках

Так как студенты впервые пользуются металлорежущим оборудованием – сверлильным станком, то им рассказывают о различных типах станках, преимуществах их использования, особое внимание обращается на соблюдение правил техники безопасности при работе на сверлильных станках.

Наибольшее применение в мастерских техникумов получили вертикально-сверлильные станки, которые по габаритным размерам и методу установки делятся на две группы: настольно-сверлильные, устанавливаемые на верстаках или специальных столах, и вертикально-сверлильные, устанавливаемые на специальных фундаментах или виброопорах. В тех случаях, когда заготовку невозможно установить на станке (при ремонте) или когда отверстия расположены в труднодоступных местах, сверление осуществляют с помощью ручных, электрических или пневматических сверлильных машин (дрелей), а также коловоротов, трещоток и прочих устройств.

Настольно-сверлильные станки моделей НС-12А, НС-12М и 2М112 предназначаются для сверления в небольших заготовках отверстий диаметром не более 12 мм. Основные узлы и детали настольно-сверлильного станка модели НС-12А показаны на рис. 9.2.

	1 - шпиндельная бабка; 2 - шкив шпинделя; 3 - ступенчатый шкив; 4 - электродвигатель; 5 - вилка; 6 - плита электродвигателя; 7 - колонна; 8 - кронштейн; 9 - основание (плита); 10 - рукоятка для зажима шпиндельной бабки; 11 - рукоятка для подъема шпиндельной бабки; 12 - шпиндель; 13 - штурвал ручного движения подачи; 14 - упор; 15 - стол Рисунок 9.2 Настольно-сверлильный станок НС-12А

Вертикально-сверлильные станки моделей 2118А, 2Н125, 2А125, 2Н135 и других более современных моделей применяются для более тяжелых сверлильных работ. Классификация моделей станков и значение каждой цифры и буквы в номере модели приведены во 2 части.

Основные узлы и детали вертикально-сверлильного станка модели 2Н135 показаны на рис. 9.3. Осевая подача инструмента осуществляется с помощью коробки подач 4, установленной на станине станка 8. Изменение частоты вращения шпинделя осуществляется коробкой скоростей, расположенной внутри шпиндельной головки, которая передает вращение от электродвигателя 6 на шпиндель 3. Обрабатываемая заготовка устанавливается на столе 2, который в зависимости от ее габаритов (высоты) может подниматься и опускаться при вращении рукоятки стола 9.

Ручная сверлильная машина (дрель) применяется для сверления отверстий диаметром до 10мм и представляет собой (рис.9.4) зубчатый механизм, передающий вращательное движение рукоятки 5 на шпиндель 1 с закрепленным на нем сверлом. При сверлении ручную сверлильную машину (дрель) держат левой рукой за неподвижную рукоятку, правой рукой за рукоятку вращения, а грудью упираются в нагрудник 4. Рукоятку надо вращать плавно, без рывков. Сверло должно находиться перпендикулярно оси просверливаемого отверстия, без качания, иначе оно может сломаться. При выходе сверла из обрабатываемой заготовки в конце сверления ослабляют нажим и уменьшают частоту вращения рукоятки. При выводе сверла из отверстия продолжают его вращение.

Приемы сверления ручной сверлильной машиной приведены на рис.9.5, а на подставке; на рис.9.5, б, в – в тисках.

Ручные сверлильные электрические машины (электродрели) применяют при сборочных, монтажных и ремонтных работах для сверления, зенкерования и развертывания отверстий. Они бывают легкого, среднего и тяжелого типов. Кроме того, для сверления отверстий в труднодоступных местах применяют угловые сверлильные машины. В учебных мастерских в основном применяют ручные сверлильные электрические машины легкого (рис.9.6, а) и среднего (рис.9.6, б) типов. Ручные сверлильные электрические машины независимо от типа и мощности состоят из четырех основных частей: электродвигателя с рабочим напряжением 220 и 36 В, зубчатой передачи, шпинделя и алюминиевого корпуса, выполненного в зависимости от типа в виде пистолета или с замкнутой рукояткой.

		Рисунок 9.5 Приемы сверления ручной сверлильной машиной (дрелью)

При работе ручными электрическими сверлильными машинами необходимо соблюдать следующие меры предосторожности: работать только в резиновых перчатках, стоя на резиновом коврике; перед включением сверлильной машины сначала убедиться в исправности проводки, заземления и изоляции и в том, соответствует ли напряжение, на которое рассчитана данная машина, напряжению в сети; выключить сверлильную машину только при вынутом из просверленного отверстия сверле; при появления искрения, запаха или других неполадок в сверлильной машине прекратить работу, а машину заменить на годную, предупредив об этом мастера.

Инструменты, применяемые на сверлильных станках, в зависимости от выполняемой технологической операции разделяются на сверла, зенкеры, зенковки, развертки и метчики, кроме того, в машиностроении применяют другие специальные и специализированные инструменты, такие, как перовые, центровочные, комбинированные и др. (рис. 9.7, а…д). Описание каждого инструмента дается на соответствующих занятиях, по мере применения их в слесарных операциях.

		а - перовые; б - спиральные с цилиндрическим хвостовиком; в - спиральные с коническим хвостовиком; г - центровые; д - комбинированное сверло-зенкер Рисунок 9.7 Различные конструкции сверл
			Рисунок 9.8 Части и элементы спиральных сверл с коническим и цилиндрическим хвостовиками

Спиральное сверло состоит из рабочей части и хвостовика. Сверла диаметром до 20 мм изготовляют с цилиндрическим хвостовиком, который иногда снабжают поводком. Сверла диаметром более 6 мм также изготовляют с коническим хвостовиком и лапкой. Переходный участок между рабочей частью и хвостовиком называется шейкой; он служит для маркирования на нем диаметра сверла, марки материала, из которого выполнена режущая часть сверла, и товарного знака завода–изготовителя (рис. 9.8., а, б).

Рисунок 9.9 Режущая часть спирального сверла

Рабочая часть сверла состоит из режущей и направляющей части. Режущая часть сверла (рис. 9.9, а) имеет два зуба с режущими кромками 2 и 6, расположенными под углом 2φ, две канавки 5 и 9 для выхода стружки, две задние поверхности 4 и 8, поперечную режущую кромку (перемычку) 1, наклоненную под углом ψ=55⁰. Зуб сверла имеет форму клина с соответствующими углами (рис. 9.9, б). Передний угол γ сверла в каждой точке режущей кромки является величиной переменной и по мере приближения к центру сверла уменьшается. Задний угол α увеличивается по направлению от периферии к центру сверла.

Значения углов режущей части сверла выбирают в зависимости от вида обрабатываемого материала. Для улучшения режущих свойств сверла при его переточках применяют различные виды заточки режущей части (рис. 9.10, а…д).

а - одинарная (Н); б - одинарная с подточкой перемычки (НП); в - одинарная с подточкой перемычки и ленточки (НПЛ); г - двойная с подточкой перемычки (ДП); д - двойная с подточкой перемычки и ленточки ДПЛ) Рисунок 9.10 Основные формы заточки сверл

В целях снижения трения направляющей части сверла о стенки отверстий на каждом зубе удаляют часть металла, в результате чего на цилиндрической части сверла образуются две узкие полоски-ленточки (см. рис. 9.9, 3 и 7).

Для снижения трения и разбивки обрабатываемого отверстия сверлу придается также обратная конусность, т.е. его диаметр уменьшается по направлению к хвостовику на 0,03…0,12 мм на 100 мм длины рабочей части.

Для сверления стали, чугуна и цветных металлов применяют сверла, изготовленные из инструментальных сталей, У10, 9ХС, Р6М5, Р9, Р18 и др. Для сверления закаленных сталей, твердого чугуна, пластмасс, стекла, мрамора, других твердых материалов применяют сверла, оснащенные пластинами твердого сплава ВК6, ВК8, Т5К10 и др.

В процессе работы сверлом в зависимости от вида обрабатываемого материла, имеют место следующие виды износа: задней поверхности, передней поверхности, уголков, фаски (направляющей ленточки), перемычки (рис. 9.11).

Затачивание сверл осуществляют периодически, по мере затупления (появления износа) или при поломке сверла. На машиностроительных и инструментальных заводах заточку сверл производят централизованно на специальных заточных станках. В единичном и ремонтном производствах, а также в учебных мастерских, при отсутствии специальных заточных станков, заточку производят вручную на обычном заточном (точильном) станке (рис. 9.12, а). Лучшие результаты при заточке получаются при применении специального приспособления.

		Рисунок 9.12 Приемы заточки сверл
		Рисунок 9.11 Виды износа сверла

Заточку выполняют обязательно в предохранительных очках. Перед началом заточки необходимо отрегулировать положение подручника, опустить защитный экран и включить станок. Затем взять сверло рукой за рабочую часть на расстоянии примерно 15…20 мм от режущих кромок, а правой за хвостовик и подвести его к периферии шлифовального круга так, чтобы режущая кромка, приняв горизонтальное положение, была направлена вверх (задняя поверхность должна прилегать к шлифовальному кругу).

Покачивая и поворачивая сверло правой рукой плавными и полукруговыми движениями справа налево против хода часовой стрелки и слегка прижимая его к кругу, заточить одну за другой обе режущие кромки сверла, добиваясь, чтобы затачиваемые поверхности имели правильный (одинаковый) наклон и равную длину кромок.

Качество заточки проверяют специальным комбинированным шаблоном с тремя вырезами (рис. 9.12, б) для определения: длины режущих кромок (обе кромки должны быть одинаковой длины), угла заточки при вершине сверла (2φ = 118±2⁰), угла наклона винтовой канавки на наружном диаметре сверла (ω=60⁰), угла между поперечной режущей кромкой (перемычкой) и режущими кромками (угол ψ=55⁰). После заточки режущие кромки рекомендуется заправить на бруске. Заточку ведут с охлаждением в содовом растворе.

Процесс сверления заключается в следующем: в неподвижную закрепленную обрабатываемую заготовку вдавливают сверло, которому одновременно сообщают два движения: вращательное, которое называется главным движением, и поступательное, направленное вдоль оси сверла, которое называется движением подачи (рис. 9.13, а).

Рисунок 9.13 Движение инструмента при сверлении (а); элементы резания (б)

Основными элементами резания при сверлении являются скорость главного движения резания v, м/мин (или частота вращения сверла n, об/мин); глубина резания t, мм; подача на оборот S₀, мм/об; толщина а, мм, и ширина b, мм, среза металла, переходящего в стружку (рис.9.13, б). При известных частоте вращения сверла

и его диаметре скорость главного движения резания

v = πDn/1000

и наоборот, при скорости главного движения резания, найденной по справочнику, в зависимости от обрабатываемого материала, материала сверла и других факторов частота вращения шпинделя станка

n = 1000 v/ (πD)

По найденной частоте вращения (принимают ближайшее меньшее значение) настраивают станок.

Подача на оборот S₀ – перемещение сверла вдоль оси за один его оборот, зависит от заданной шероховатости поверхности обрабатываемого отверстия, квалитета точности обработки, обрабатываемого материала, прочности сверла и жесткости закрепления заготовки.

Глубина резания t – расстояние от обработанной поверхности до оси сверла:

t = D/2.

При рассверливании глубина резания равна половине разности между диаметром D сверла и диаметром d ранее обработанного отверстия:

t = (D-d)/2.

После назначения требуемых режимов резания (n и S₀) приступают к настройке сверлильного станка, которая включает в себя следующие этапы:

1. Проверка исправности заземления, наличия ограждения электродвигателя, смазки в местах, указанных в паспорте на станок; протирка стола и отверстия шпинделя.

2. Проверка вхолостую вращения, осевого перемещения шпинделя и работы механизма подачи, закрепления стола.

3.

Рисунок 9.14 Крепление инструмента на станке

Установка и закрепление режущего инструмента (сверла) либо в коническое отверстие шпинделя, либо в сверлильный патрон (рис. 9.14, а). Инструмент (или патрон) осторожно вводят хвостовиком в коническое отверстие шпинделя, чтобы лапка хвостовика плоскими сторонами вошла в прорезь - окно шпинделя, после чего сильным толчком вверх вставляют инструмент в отверстие шпинделя (рис. 9.14, в). Удаление инструмента или патрона производят с помощью плоского клина, который вводят узким концом в прорезь шпинделя и ударом молотка по широкому концу клина выбивают инструмент (рис.9.14, б, г).

4. Установка и закрепление заготовки на столе станка. Вид закрепления заготовки зависит от ее формы, массы, габаритных размеров и диаметра обрабатываемого отверстия. Мелкие заготовки при сверлении в них отверстий до 10мм можно закреплять в ручных или машинных тисках, прижимными подкладками и прихватами.

При сверлении отверстий большого диаметра заготовки надо закреплять более надежно, например, в приспособлениях, кондукторах, призмах, машинных тисках, прижимными планками и т.п., которые затем крепят болтами к столу станка. Окончательное закрепление заготовки (или приспособления с зажатой заготовкой) производят лишь после того, как совмещены оси обрабатываемого отверстия и инструмента (рис. 9.15, а…е).

		Рисунок 9.16 Положение рук при сверлении с ручной подачей

5. Настройка станка на заданный режим обработки, которую производят после установки, выверки и окончательного закрепления заготовки и инструмента. Если на станке есть коробки скоростей и подач, то требуется установить рычаги и рукоятки в соответствующие положения, руководствуясь табличками настройки, имеющимися на станке. В сверлильных станках со ступенчатыми шкивами требуется перебросить ремни на соответствующие ступени шкивов.

В серийном производстве значения подачи и частоты вращения шпинделя выбирают из технологических или инструкционных карт, а при отсутствии карт – из справочников по режимам резания.

Многие станки, особенно предназначенные для сверления отверстий малого диаметра, не имеют механической подачи и перемещение инструмента на таких станках осуществляется вручную, плавно нажимая на рукоятку подачи (рис.9.16).

Закончив настройку станка, производят его пробный пуск. Включение станка производят поворотом выключателя по ходу часовой стрелки, а выключение – против хода часовой стрелки. При кнопочном пускателе для включения станка необходимо нажать кнопку «Пуск» (черную или белую), а для выключения – кнопку «Стоп» (красную). Убедившись в правильности настройки и исправности станка, можно приступить к обработке заготовок.

В зависимости от квалитета точности и количества обрабатываемых заготовок сверление выполняют по разметке с кернением центров отверстий или в кондукторе.

Основные правила техники безопасности при выполнении операции сверления на станке сводятся к следующему: устанавливать и закреплять заготовку на сверлильном станке следует как можно ближе к плоскости стола; при сверлении сквозных отверстий сверло должно иметь свободный выход из просверленного отверстия, для чего под заготовку устанавливается подкладка с отверстием; сверло к заготовке подводить только после включения вращения шпинделя; не останавливать вращения шпинделя в то время, когда сверло находится в отверстии; при появлении во время сверления скрежета или визга в результате перекоса или износа сверла немедленно прекратить подачу, остановить станок, вывести и перезаточить сверло (или заменить новым); сталь сверлить с применением охлаждающей жидкости – эмульсии, чугун – без охлаждения; соблюдать все правила техники безопасности, полученные при инструктаже, в том числе не сверлить незакрепленную или плохо закрепленную заготовку, при сверлении убирать волосы под головной убор, тщательно застегивать обшлага на рукавах, не наклоняться близко к сверлу, чтобы стружка не попала в глаза, не сдувать стружку ртом.

Упражнения по освоению навыков работы на сверлильных станках включает в себя приемы пуска и управления станком, сверления отверстий по контуру (по разметке) в заготовках для угольников, шаблонов и других деталей, которые затем будут использованы при освоении других технологических операций: зенкерования, развертывания, нарезания резьбы метчиком, клепки, распиливания отверстий, фрезерование пазов концевыми фрезами и др.

Заготовками для этого занятия служат детали, обработанные на занятиях по рубке, правке, опиливанию и разметке.