Основные правила заточки сверл

Обработка отверстий

Методические указания

к лабораторным занятиям по дисциплине «Основы ремонта и диагностики нефтегазового оборудования»

Уфа 2007

В указаниях описаны инструменты и приспособления, применяемые при обработке отверстий, даны основные правила выполнения работ при обработке отверстий, а так же правила сверления для студентов специальности 130602 Ма­шины и оборудование нефтяных и газовых промыслов.

Составитель: Сидоркин Д.И., ассистент, канд.техн.наук

Рецензент Ишемгужин И.Е., доцент, канд.техн.наук

© Уфимский государственный нефтяной технический университет, 2007

Содержание

1 Цель работы

2 Введение

3 Сверла

4 Заточка сверл

5 Основные правила заточки сверл

6 Сверлильный станок

Литература

Цель работы

Целью настоящей лабораторной работы является закрепление и углубле­ние практических знаний студентов по инструментам, применяемых при сверлении и приемам выполнения этих работ.

Введение

Сверление - это операция по образованию сквозных и глухих отверстий в сплошном материале, выполняемая при помощи ре­жущего инструмента - сверла. Различают сверление ручное - руч­ными пневматическими и электрическими сверлильными устрой­ствами (дрелями) и сверление на сверлильных станках. Ручные свер­лильные устройства используются для получения отверстий диа­метром до 12 мм в материалах небольшой и средней твердости (пла­стмассы, цветные металлы, конструкционные стали и др.). Для свер­ления и обработки отверстий большего диаметра, повышения про­изводительности труда и качества обработки используют настоль­ные сверлильные и стационарные станки - вертикально-сверлильные и радиально-сверлильные.

Одной из разновидностей сверления является рассверливание - увеличение диаметра отверстия, просверленного ранее. В качестве инструментов для рассверливания отверстий, также как и для свер­ления, используют сверла. Не рекомендуется рассверливать от­верстия, полученные в заготовке методом литья, ковки или штам­повки. Такие отверстия имеют различную твердость по поверх­ности отверстия из-за окалины, образующейся при литье, а также из-за неравномерной концентрации внутренних напряжений в металле на различных участках поверхности отверстий, получен­ных методом ковки или штамповки. Наличие мест с неравномер­ной и повышенной твердостью поверхности приводит к измене­нию радиальных нагрузок на сверло в процессе обработки отвер­стия, что ведет к смещению его оси, а также является причиной поломки сверла/Обработка отверстий сверлением и рассверли­ванием позволяет получить точность размеров обработанного от­верстия до 10-го квалитета и шероховатость обработанной поверх­ности до Rz 80.

Сверла

Сверла применяются при обработке отверстий в сплошном ма­териале. По конструкции различаются спиральные, центровочные, перовые, ружейные с наружным или внутренним отводом струж­ки и кольцевые (трепанирующие головки) сверла. Сверла изготав­ливаются из быстрорежущей стали марок Р18, Р12, Р9, Р6АМ5, Р6АМ5ФЗ, Р6П5К5 и Р9М4К8. Возможно оснащение режущей ча­сти сверла пластинами твердого сплава марок ВК6, ВК6М, ВК8, ВК10М, ВК15М, что позволяет использовать их при обработке ма­териалов на высоких скоростях резания, а также при обработке материалов высокой твердости, например легированных конструк­ционных сталей.

Спиральные сверла (рисунок 1) состоят из трех частей: рабочей ча­сти, хвостовика и шейки. Рабочая часть сверла образована двумя спиральными канавками и включает в себя режущую и цилиндри­ческую (направляющую) части с двумя ленточками, что уменьша­ет трение сверла о поверхность обрабатываемого отверстия. Режущей частью сверла является его вершина, образующая при заточке сверла два зуба с режущими кромками. Режущие кромки сверла выполняют основную работу резания.

Спиральные сверла выпускают с хвостовой частью (хвостови­ком) двух типов - цилиндрические и конические. Цилиндрические хвостовики применяются для сверл диаметром до 20 мм, а кони­ческие - для сверл диаметром от 5 мм.

Конический хвостовик сверла имеет лапку, служащую для уста­новки сверла в шпинделе станка или переходной втулке. Крутящий момент от шпинделя станка сверлу передается за счет сил трения между поверхностями конического хвостовика и втулки или отвер­стия шпинделя станка. Лапка на конце конического хвостовика об­легчает удаление (выбивание) сверла из переходной втулки или шпин­деля станка. Сверла с цилиндрическими хвостовиками закрепляют­ся в станке или сверлильном приспособлении, механизированном инструменте при помощи специальных сверлильных патронов.

а - конструкция сверла; б - конструкция рабочей части; в - конструкция режущей части; 2φ - угол при вершине; ω - угол наклона винтовой канавки; α - главный задний угол;

γ ^- передний угол; ψ - угол наклона поперечной режущей кромки

Рисунок 1 - Спиральное сверло

Конструктивные особенности и специфика работы сверла обус­ловливают непостоянство геометрических параметров заточки их рабочей части. Так, главный задний угол α у стандартного сверла возрастает по мере приближения к центру. На периферии сверла этот угол составляет 8... 14°, а около поперечной режущей кромки уже 26... 35°. На периферии передний угол γ = 18... 33°, а около попе­речной режущей кромки γ = 0 ° или имеет отрицательное значение.

Угол при вершине сверла 2φ выбирают в зависимости от свойств обрабатываемого материала. У стандартных сверл величина этого угла колеблется в пределах 116... 118°. В зависимости от обрабатываемого материала величина угла при вершине выбирается в сле­дующих пределах:

. для стали углеродистой конструкционной — 116... 120°;

. для коррозионно-стойкой стали - 125... 130°;

. для стали высокой прочности - 125... 130 °;

. для жаропрочных сплавов - 125... 130°;

• для титановых сплавов - 140 °;

• для чугуна средней твердости - 90... 100 °;

• для чугуна твердого — 120... 125°; . для твердой бронзы - 90... 100 °;

. для латуни, алюминиевых сплавов, баббита - 130... 140°;

• для меди- 125°;

• для пластмасс - 80... 110 °;

• для мрамора - 80... 90 °.

Угол наклона поперечной режущей кромки ψ составляет 50... 55 °, а угол наклона винтовой канавки к оси отверстия ω - 23... ...27°.

Принята единая градация диаметров сверл, которая охватыва­ет сверла диаметром до 80 мм. Сверла диаметром от 1 до 3 мм име­ют градацию через каждые 0,05 мм; диаметром от 3 до 13,7 мм - через 0,1 мм; диаметром от 13,75 до 49,5 - через 0,5; 0,1; 0,15; 0,25; сверла диаметром 52... 80 мм имеют градацию через 1 мм.

4 Заточка сверл

При обработке рабочая часть сверла изнашивается, а режущая громка затупляется. У спиральных сверл износ происходит преиму­щественно по задней поверхности уголка на пересечении заборного конуса с ленточками сверла (рисунок 2, а), причем в ряде случаев он сопровождается срезанием уголков и части ленточек, что приводит к образованию на ленточках сверла цилиндрических участков (рисунок 2, б), либо участков со встречным конусом (рисунок 2, в), что приводит к защемлению сверл в отверстии и их поломке. Доста­точно часто при сверлении отверстий в литых, кованных и терми­чески обработанных деталях наблюдается изнашивание сверл с об­разованием проточек на ленточках (рисунок 2, г). При сверлении сталей повышенной вязкости может происходить налипание на лен­точки материала заготовки. Повышенное изнашивание сверл, ос­нащенных пластинами из твердого сплава, по ленточкам и угол­кам (рисунок 2, д) резко сокращает число возможных заточек и при­водит к их выкрошиванию и поломкам. Сверла, изношенные по рабочей части, выбраковываются.

а - по задней поверхности; б, в, г - по ленточке; д - твердосплавных сверл; h_y - износ по оси; h₃ - износ затылованнои части; h_л - износ ленточки; L - линейный износ уголка; φ₁ - угловой износ сверла

Рисунок 2 - Износ сверл

Для восстановления режущих свойств сверл и обеспечения ка­чественной обработки отверстий их режущие кромки затачивают по мере затупления. Заточку режущих кромок сверл на рабочем месте выполняют на заточных станках. Централизованная заточка спиральных сверл осуществляется на специальных заточных участ­ках или в заточных цехах на специальном оборудовании.

При заточке режущей части сверла придают различную форму, выбор которой производится в зависимости от характера выпол­няемых работ и обрабатываемого материала.

При обработке отверстий диаметром от 0,25 до 12 мм в стали, чугуне, стальном литье применяется одинарная (нормальная) за­точка (рисунок 3, а).

а - одинарная; б - одинарная с подточкой перемычки; в - одинарная с подточкой пере­мычки и ленточки; г - двойная с подточкой перемычки; д - двойная с подточкой пере­мычки и ленточки; 2φ - угол при вершине; l₀ - ширина дополнительной заточки; 2φ₀ -угол дополнительной заточки

Рисунок 3 - Форма заточки

При сверлении отверстий диаметром от 12 до 80 мм в стальном литье по литейной корке используется одинарная заточка с под­точкой перемычки - поперечной кромки (рисунок 3, б).

При сверлении отверстий диаметром от 12 до 80 мм в стали и стальном литье со снятой литейной коркой используется одинар­ная заточка с подточкой перемычки и ленточки (рисунок 3, в).

При сверлении отверстий диаметром от 12 до 80 мм в чугунном литье по литейной корке применяется двойная заточка с подточ­кой перемычки (рисунок 3, г).

При сверлении отверстий диаметром от 12 до 80 мм в чугунном литье со снятой литейной коркой выполняется двойная заточка с подточкой перемычки и ленточки (рисунок 3, д).

Основные правила заточки сверл

1.Необходимо отрегулировать положение подручника заточ­ного станка таким образом, чтобы между ним и периферией заточ­ного круга был зазор не менее 2 мм. Следует проверить наличие и исправность экрана заточного станка.

2.Необходимо соблюдать следующие требования к заточке сверл:

• заточку следует производить периферией заточного круга;

• в левой руке должна находиться режущая часть сверла режу­щими кромками вверх, в правой руке - хвостовик сверла;

• кисть левой руки должна опираться на подручник станка.

3. При заточке следует периодически проверять правильность
заточки сверла по специальному шаблону (рисунок 4):

• длина режущих кромок должна быть одинаковой;

• угол заточки при вершине сверла должен соответствовать шаблону;

• углы между кромками и боковой поверхностью сверла долж­ны быть одинаковыми;

• углы заострения кромок должны быть равны и соответство­вать шаблону.

а - контроль угла при вершине; б - контроль угла наклона ленточки; в - контроль угла наклона поперечной режущей кромки; ψ - угол наклона поперечной режущей кромки

Рисунок 4 - Шаблон для контроля заточки сверл

4. Необходимо заправить режущие кромки сверла на бруске.

5. Необходимо произвести пробное сверление отверстия зато­ченным сверлом:

• стружки от обеих режущих кромок должны быть одинаковой
толщины (проверять визуально);

• диаметр просверленного отверстия должен точно соответство­вать диаметру сверла;

• отверстие не должно смещаться более чем на 0,2 мм (проверка осуществляется по контрольным рискам).

6. Необходимо соблюдать следующие требования правил без­опасности:

• заточку сверл малого диаметра надо производить на мелко­зернистом круге;

• запрещается выполнять заточку сверл на заточном станке без подручника и с неисправным защитным кожухом или без него;

• категорически запрещается осуществлять заточку сверл «на весу», т.е. без использования подручника;

• обязательно, особенно при заточке сверл большого диаметра, опускать защитный экран, при отсутствии экрана заточку сверл производить с использованием защитных очков во избежание по­падания абразивной пыли в глаза.

Сверлильный станок

Стационарным называется оборудование, находящееся на по­стоянном месте, при этом обрабатываемая заготовка доставляется к нему. К стационарному оборудованию относятся настольные, вер­тикальные и радиальные станки.

Настольные сверлильные станки (рисунок 5) отличаются боль­шим разнообразием конструкций, однако принцип их действия и область применения примерно одинаковы. В качестве примера рассмотрим быстроходный сверлильный настольный станок высо­кой точности с микрометрической подачей инструмента, предназ­наченный для сверления отверстий диаметром от 0,3 до 4,0 мм.

Основными несущими узлами этого станка являются стол 1 и колонна 12, которая крепится к столу болтами. По колонне пере­мещается в вертикальном направлении головка 11. Перемещение головки осуществляется при помощи винта 20, приводимого в движение рукояткой 8. На хоботе головки установлен электродви­гатель 9, на валу которого закреплен четырехступенчатый шкив 22. К корпусу головки при помощи винтов прикреплен фланец 19 с от­верстием для винта 20. На фланце установлена упорная шайба 21, ограничивающая подъем и опускание головки по колонне. В перед­ней части головки выполнено отверстие, в котором перемещается стакан 14. Внутри стакана, в шарикоподшипниках 13 и 24 установ­лен шпиндель 4, а на нем - трехкулачковый сверлильный патрон 3. Шпиндель соединен со шлицевой переходной втулкой 17, на кото­рой установлен и закреплен при помощи винтов шкив 16. Пере­ходная втулка вращается в подшипниках 15, запрессованных в муф­ту 18, соединенную с головкой при помощи винтов. Шкивы 16 и 22 соединены между собой клиновыми ремнями. Частота вращения Шпинделя изменяется в зависимости от установки ремней на шки­вах. Клиноременная передача закрыта кожухом 7. На конический хвостовик шпинделя устанавливается трехкулачковый патрон 3. Подача стакана 14 со шпинделем, патроном и сверлом осуществ­ляется поворотом рукоятки 2, соединенной с валиком шестерни 23. При повороте рукоятки шестерня, входящая в зацепление с зубча­той рейкой стакана, опускает его со шпинделем и сверлом на за­данную глубину. Хомутик 5 на валике рукоятки 2 ограничивает глу­бину сверления. Более точная подача сверла при сверлении отвер­стий в деталях осуществляется по шкале лимба 6 и нониусу 25. Зак­репление головки станка при ее подъеме и опускании осуществля­ют при помощи рукоятки 10.

а - общий вид;

б - узел привода;

7 - стол;

2, 8,10 - рукоятки;

3 - трехкулачковый патрон;

4 - шпиндель;

5 - хомутик;

6 - лимб;

7 - кожух;

9 - электрический двигатель;

11 - головка;

12 - колонна;

13,15,24 - шарикоподшипники;

14 - стакан;

16,22 - шкивы;

17 - переходная втулка;

18 - муфта;

19 - фланец;

20 - винт;

21 - упорная шайба;

23 - шестерня;

25 - нониус

Рисунок 5 - Настольный сверлильный станок

Основные правила работы на сверлильном станке

1.Сверление следует производить только правильно заточен­ным сверлом, при необходимости нужно произвести переточку или заправку сверла. Контроль заточки необходимо осуществ­лять с помощью шаблона (рисунок 6, а) или специального угломе­ра (рисунок 6, б).

2.Необходимо прочно закреплять сверло с цилиндрическим хво­стовиком в патроне: торец сверла следует упереть в дно патрона, а затем закрепить его, поочередно вставляя ключ во все гнезда пат­рона.

3.Необходимо прочно закреплять сверло с коническим хвосто­виком (патрон со сверлом) в шпинделе станка.

4.Для обеспечения прочного и безопасного крепления обраба­тываемой детали необходимо:

•крупные корпусные заготовки закреплять на столе станка;

•призматические заготовки средней величины (длина 100... 120 мм, ширина 50...60 мм, высота 30...40 мм) закреплять в машинных тисках;

•небольшие заготовки (длина 70... 80 мм, толщина 1... 5 мм) за­креплять в ручных тисочках;

•заготовки цилиндрической формы устанавливать и закреплять на призмах.

5.В месте сверления на детали нужно делать глубокое (1,0... 1,5 мм) керновое углубление.

7.Сверление отверстий больших диаметров (свыше 10 мм) не­обходимо выполнять в два приема: вначале сверлом диаметром 5... 6 мм, а затем сверлом необходимого диаметра Необходимо правильно определять скорость резания в зави­симости от обрабатываемого материала и рационально настраи­вать станок на частоту вращения шпинделя.

8.Следует соблюдать правильную последовательность сверле­ния при ручной подаче сверла:

• совместить вершину сверла с керновым углублением на заго­товке;

• включить станок;

• сверлить отверстие на полную глубину;

• при выходе сверла из отверстия нажатие ослабить.

9. Необходимо правильно определять величину автоматической
подачи и настраивать станок на эту величину.

10. Следует соблюдать правильную последовательность обра­ботки сквозных отверстий при автоматической подаче сверла:

• совместить вершину сверла с керновым углублением на детали;

• включить станок;

• просверлить отверстие на глубину 3... 5 мм, используя ручную подачу;

• не выводя сверла из отверстия, включить автоматическую по­дачу;

• сверлить отверстие на полную глубину.

11. При сверлении отверстий по кондуктору необходимо соблю­дать следующие правила:

• заготовка должна быть прочно закреплена в кондукторе или кондуктор на заготовке;

• диаметр сверла должен точно соответствовать диаметру от­верстия во втулке кондуктора.

13.12. При сверлении стальных деталей следует применять смазывающе-охлаждающую жидкость Чугунные детали нужно сверлить без охлаждения сверла.

14.После окончания работы следует проверить соответствие просверленных отверстий (диаметр, глубина) и межцентровых рас. стояний требованиям чертежа.

Правила безопасности при сверлении:

• запрещается сверлить незакрепленную или слабо закреплен­ную заготовку;

• следует убирать волосы под головной убор;

• необходимо тщательно застегивать обшлага на рукавах;

• запрещается сильно нажимать на рычаг подачи сверла, осо­бенно при сверлении отверстий малого диаметра;

• запрещается наклоняться близко к месту сверления во избежа­ние попадания стружки в глаза;

• запрещается сдувать стружку.

Литература

1 Кропивницкий, Н.Н. Основы слесарного дела: пособие для рабочих-слесарей / Н.Н. Кропивницкий. – Л.: Лениздат, 1974. – 512 с.

2 Покровский, Б.С. Слесарное дело: учебник для нач. проф. образования / Б.С. Покровский, В.А. Скакун. – М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 320 с.