Обработка осевым инструментом

Осевым называется лезвийный инструмент для обработки с вращательным главным движением резания и движением подачи вдоль оси главного движения резания (ГОСТ 25751-83). К осевым инструментам относят: (рис. 11): сверла, зенкеры, развертки, зенковки, цековки, метчики. В состав металлорежущей системы при работе осевым инструментом входят станок (сверлильной или сверлильно-расточной группы), осевой режущий инструмент, приспособление для базирования и закрепления заготовки (например, тиски). В процессе работы закрепленный в шпинделе станка инструмент совершает вращательное главное движение и поступательное движение подачи вдоль оси вращения.

Сверлениеиспользуется для изготовления отверстий в сплошном материале или для увеличения диаметра имеющегося отверстия. Достигаемая точность обработки при сверлении - 12…14 квалитет, шероховатость обработанной поверхности R_а ³ 6.3 мкм.

В большинстве случаев используются сверла спиральные (рис. 12).

Сверло состоит из рабочей части и хвостовика, выполняющего функции базирования и закрепления инструмента. Рабочая часть несет два спиральных зуба, разделенных стружечными канавками, обеспечивающими стружкоотвод. Рабочая часть подразделяется на режущую, выполняющую функцию формообразования и срезания припуска, и направляющую, обеспечивающую направление сверла в отверстии в процессе работы. Направление осуществляется за счет касания стенки отверстия ленточками. Передними поверхностями А_g зубьев сверла являются поверхности винтовых канавок, а задними А_a - их торцевые поверхности. Главная режущая кромка К линия пересечения канавки с задней поверхностью. Вспомогательной режущей кромкой является участок ленточки, принимающий участие в процессе резания и формирующий цилиндрическое отверстие. В результате пересечения двух задних поверхностей образуется дополнительная режущая кромка - перемычка П. Таким образом, сверло имеет непрерывную пространственную режущую кромку, состоящую из пяти разнонаправленных отрезков. Замкнутое пространственное расположение лезвий позволяет вырезать металл и отводить из зоны резания стружку при обработке отверстия в цельном материале [3, c.203-204].

Операционный эскиз при обработке сверлением приведен на рис. 13. При определении параметров режима резания необходимо учитывать следующее [3, c.201-202]:

Скорость резания V для различных участков режущих кромок не постоянна, V уменьшается при приближении к оси сверла (т.е. при уменьшении расчетного диаметра). Под скоростью резания при сверлении понимают скорость главного движения точки режущей кромки, имеющей наибольший диаметр (номинальный диаметр сверла). В расчетной формуле

d - диаметр сверла.

Глубина резания t является понятием условным, равным половине диаметра сверла (t = d / 2), и обеспечивается конструкцией сверла, а не элементами управления станка. В качестве технологического параметра используется подача на оборот S₀. Ввиду того, что в процессе резания принимают участие два зуба (Z = 2), толщина среза а определяется подачей на зуб S_Z: a = S_Z sin j = (S₀ / 2) sin j.

Ширина среза b равна длине режущей кромки b = t / sin j = d / (2 sin j).

Площадь сечения среза, снимаемого одним зубом сверла A = a b = d S₀ / 4.

Центрованиевыполняется сверлом центровочным комбинированным (рис.11), за один рабочий ход формирующим профиль центрового отверстия требуемой формы и размеров, или сверлом центровочным, отличающимся от спирального отсутствием ленточки и малой длиной.

Зенкерование –технологический способ обработки предварительно полученных отверстий с целью повышения квалитета точности. Достигаемая точность обработки при зенкеровании - 10…11 квалитет, шероховатость обработанной поверхности R_а 0.8 - 6.3 мкм. Для зенкерования используются те же станки и приспособления, что и при сверлении.

Зенкер (рис. 14) - осевой многолезвийный инструмент для повышения точности формы отверстия и (или) увеличения диаметра имеющегося отверстия (ГОСТ 25751-83). Количество зубьев на зенкерах 3 и более в зависимости от диаметра. Большее, чем у сверла число зубьев позволяет увеличить жесткость инструмента и точность обработанного отверстия [3, c.234-236].

Рабочая часть подразделяется на режущую часть, которая отвечает за функции формообразования и срезания припуска, и направляющую часть, обеспечивающую направление инструмента в отверстии. Каждый зуб зенкера формируется из передней поверхности А_g, совмещенной с поверхностью винтовых или прямых стружечных канавок, главной задней А_a на торцевой части инструмента и вспомогательной задней А_a1 на периферии зенкера. Таким образом, каждый зуб зенкера несет две режущие кромки К и К₁. Направление в процессе работы обеспечивается ленточками, выполненными по цилиндру.

Операционный эскиз зенкерования приведен на рис. 15. При определении параметров режима резания необходимо учитывать следующее:

Скорость резания V задается через число оборотов шпинделя n и определяется так же, как и при сверлении по номинальному диаметру зенекера.

Глубина резания t определяется половинной разностью между диаметром зенкера d и диаметром просверленного отверстия d₀: t = 1/2 (d -d₀).

Ширина среза для каждого зуба b = t / sin j.

На станке задается технологический параметр подача на оборот S₀.Толщина срезаемого каждым зубом слоя a = (S₀ sin j) / Z.

Площадь сечения срезаемого слоя A = a b = S₀ t / Z.

Развертывание- технологический способ обработки предварительно полученных отверстий с целью повышения квалитета точности и шероховатости обработанной поверхности. Достигаемая точность обработки при развертывании - 7…9 квалитет, шероховатость обработанной поверхности R_а 0.8 - 1.6 мкм. При развертывании используются те же станки и приспособления, что и при сверлении. Конструкция разверток отличается от зенкеров меньшим размером зубьев их большим количеством. За счет этого увеличивается жесткость инструмента и создается условия для получения более чистой поверхности правильной формы. Развертки выпускаются как прямозубые (рис. 16), так и с винтовыми стружечными канавками [3, c.237-240].

Схема работы, физические и технологические параметры при развертывании совпадают с зенкерованием. Однако, режим обработки при развертывании значительно ниже, что связано с технологическими ограничениями для получения высокой чистоты обработанной поверхности.

В конструкции представленных осевых инструментов заложена обратная конусность на направляющей части. Уменьшение диаметра (» 1: 100) направляющих при приближении к хвостовику вызвано необходимостью снизить трение между направляющими и стенками отверстия. Только развертки в отличие от остальных осевых инструментов имеет цилиндрический участок протяженностью несколько мм на своей калибрующей части. Следовательно, только у разверток вспомогательные режущие кромки не имеют отклонения от осевого направления и не формируют остаточного сечения среза, как при сверлении и зенкеровании, получая обработанную поверхность высокой чистоты.

Зенкование -процесс обработки осевым многолезвийным инструментом конических входных участков отверстия. Форма зуба зенковки такая же, как у развертки, однако, каждый зуб имеет единственную режущую кромку.

Цекование -процесс обработки осевым многолезвийным инструментом торцевого и (или) цилиндрического участков отверстия. На рис. 11 представлена обработка бобышки. Направляющая часть цековки в форме цилиндра вынесена вперед рабочей части для удержания инструмента от радиального смещения. Зуб цековки имеет две режущие кромки. Торцовая кромка обрабатывает торцевый участок отверстия, периферийная может формировать цилиндрическое углубление в отверстии (например, для утопления головки болта).