Пример расчета спирального сверла

Задание: Рассчитать и сконструировать сверло с коническим хвостовиком из быстрорежущей стали для сверления отверстия диаметром
D = 24 мм и глубиной l = 18 мм, обрабатываемый материал – сталь 50,
σ_В = 750 МПа. Станок вертикально-сверлильный 2Н135.

1 Условия обработки

Материал режущей части сверла – Р6М5 (ГОСТ 19265-73).

Материал хвостовика – сталь 40Х (ГОСТ 4543-71).

Исходя из заданного диаметра отверстия, уточняем по ГОСТ 10903-77, имеется ли спиральное сверло указанного размера [1, табл. 45, с. 225]: D = 24 мм.

Основные размеры: L = 271 мм; l = 160 мм.

2 Глубина резания

t = 0,5D = 0,5·24 = 12 мм (3.19)

3 Подача [1, табл. 35, с. 381]

S = 0,38 – 0,43 мм/об .

принимаем S = 0,4 мм/об

4 Скорость резания

где T = 50 мин [1, табл. 40, с. 384].

= 9,8; q = 0,4; y = 0,5; m = 0,2 [1, табл. 38, с. 383];

где [1, табл. 1- 4, с. 358-360];

= 1 [1, табл. 6, с. 361];

= 1 [1, табл. 41, с. 385].

5 Частота вращения инструмента

5.1 Определение действительной частоты вращения

n_д = 355 об/мин (см. приложение В).

5.2 Фактическая скорость резания

6 Крутящий момент

где = 0,0345; q = 2; y = 0,8 [1, табл. 42, с. 385];

, [1, табл. 9-10, с. 362-363].

7 Осевая сила

где = 68; q = 1; y = 0,7 [1, табл. 42, с. 385].

8 Мощность резания

Мощность станка модели 2Н135 по паспорту 4,5 кВт (см. приложение В). Следовательно, выбранные режимы резания удовлетворяют паспортным данным станка.

9 Определение номера конуса Морзе хвостовика

Средний диаметр конуса хвостовика

По ГОСТ 25557-2006 выбирается ближайший больший конус, т.е. конус Морзе № 3 с лапкой (см. таблицу В.1). Основные размеры: D = 23,825 мм; D₁ = 24,1 мм; d₂ = 19,1 мм; l₃ = 94 мм; a = 5 мм; е_max = 20 мм.

10 Геометрические и конструктивные параметры рабочей части сверла [1, табл. 47-49, с. 228-229]:

Форма заточки – ДП (двойная с подточкой поперечной кромки).

ω = 30° – угол наклона винтовой ка­навки;

2φ = 180° – двойной угол в плане;

ψ = 40-60° – угол наклона поперечной кромки;

α = 11° – задний угол.

Параметры лезвий сверла: b = 4,5 мм; a = 2,5 мм; l = 5 мм; h = 2,5 мм; k = 3,6 мм; l₁ = 2,5 мм.

Шаг винтовой канавки:

Центровое отверстие выполняется по форме В (ГОСТ 14034-74).

11 Толщина сердцевины сверла (см. таблицу В.2)

d_c = 0,14D = 0,14·24 = 3,36 мм.

12 Обратная конусность сверла (см. таблицу В.3)

∆ = 0,08 мм.

13 Ширина ленточки (см. таблицу В.4)

Ширина ленточки f₀ = 1,6 мм; высота затылка по спинке K = 0,7 мм.

14 Ширина пера

= 0,58·24 = 14 мм. (3.29)

15 Определение геометрических элементов профиля фрезы для фрезерования канавки сверла

Больший радиус профиля:

где

где D_ф – диаметр фрезы.

Меньший радиус профиля:

Ширина профиля:

В = R₀ + R_к = 12,05 + 4,6 = 16,65 мм. (3.35)

Конструкция спирального сверла представлена на рисунке 40.

Рисунок 40 – Спиральное сверло по ГОСТ 10903-77

Зенкеры

Зенкеры применяются для увеличения диаметров цилиндрических отверстий, с целью повышения их точности и чистоты поверхности, получения отверстий заданного профиля или для подготовки их к дальнейшему развертыванию. Кинематика резания при зенкеровании, подобно сверлению, сводится к вращению зенкера вокруг своей оси и поступательному движению подачи вдоль оси инструмента. Зенкеры позволяют получить отверстия с допуском по 11-12-му квалитетам и обеспечить параметр шероховатости Rz = 20…40 мкм.

Конструктивные элементы

Зенкеры, как и сверла, имеют рабочую часть 1 (рисунок 41). Однако у зенкеров рабочая часть имеет не два, а три или более винтовых зуба. Они образованы винтовыми канавками под углом наклона ω 10°-30°. Винтовые зубья соединяются, образуя сердцевину 7, имеющую большую, чем у сверл, площадь поперечного сечения. Благодаря этому зенкеры имеют более высокую жесткость, что позволяет им выравнивать искривленную при сверлении ось отверстия.

Рисунок 41 – Цилиндрический зенкер

Зенкеры, так же как и сверла, имеют обратную конусность, определяемую уменьшением номинального диаметра на 100 мм длины рабочей части. Длина рабочей части на стандартных зенкерах предусматривает возможность повторных переточек и восстановление изношенных лезвий режущих зубьев.

Ленточка 11 вдоль края винтовой канавки на калибрующей части 2 зенкера необходима для направления его при работе, придает отверстию окончательные размеры и чистоту поверхности.

На режущей части 3, примыкающей к рабочему торцу зенкера, располагаются режущие кромки 8 всех его режущих зубьев. Передними поверхностями 9 зубьев зенкеров являются винтовые поверхности канавок. Задними поверхностями 10 зубьев являются наклонные торцевые поверхности.

Хвостовик 5 с лапкой 6 и шейкой 4 служат для крепления зенкера на станке. Хвостовики бывают конической и цилиндрической формы. Наиболее распространенные зенкеры с коническими хвостовиками.

Классификация зенкеров

По виду обработки зенкеры делятся на следующие основные группы:

- цилиндрические зенкеры, служащие для расширения цилиндрических отверстий на 1-8 мм (рисунок 42, а);

- цилиндрические зенкеры с направляющей цапфой, предназначенные для обработки цилиндрических углублений под головки винтов (рисунок 42, б);

Рисунок 42 – Типы зенкеров

- конические зенкеры для обработки конических углублений под головки винтов, гнезд под клапаны, снятия фасок и т.п. (рисунок 42, в);

- торцовые зенкеры для зачистки торцовых плоскостей бобышек, приливов и т.п. (рисунок 42, г).

По способу крепления зенкеры делятся на хвостовые и насадные. Они могут быть цельными и сборными, изготовленными из инструментальных сталей и твердосплавными.

Цилиндрические зенкеры для расширения отверстий наиболее широко распространены в промышленности. Цельный цилиндрический зенкер представлен на рисунке 41.

Как уже было отмечено выше, наиболее часто применяются зенкеры с коническим хвостовиком, но также находят применение и зенкеры с цилиндрическим хвостовиком под быстросменный патрон. Преимуществом этой конструкции является быстрота установки и снятия инструмента. Конический хвостовик дает лучшее центрирование инструмента.

В целях экономии инструментальных материалов зенкеры больших диаметров делают насадными цельными и насадными сборными (рисунок 43).

Рисунок 43 – Зенкеры цилиндрические насадные

Насадные цельные зенкеры (рисунок 43, а) проектируются с винтовыми канавками. Число зубьев у таких зенкеров - 4, их диаметр D 32-80 мм.

Насадной зенкер сборной конструкции, который допускает регулирование диаметра, показан на рисунке 43, б. Зубья могут быть изготовлены из быстрорежущей стали или стали 45 напаянными твердосплавными пластинами. Число зубьев z = 4.

Насадной зенкер, у которого пластины из твердого сплава припаяны непосредственно к корпусу, показан на рисунке 43, в. Зенкеры данного типа делают с четырьмя зубьями, диаметром 34…80 мм.

Чтобы обеспечить соосность цилиндрического углубления с предварительно обработанным отверстием, зенкеры для цилиндрических углублений снабжают направляющей цапфой (см. рисунок 42, б). Она изготавливается как одно целое с зенкером или съемной. Зенкеры со съемной цапфой проще затачивать, так как заточка торцовых зубьев производится при снятой цапфе. У зенкеров же с цапфой, изготовленной как одно целое с корпусом, при переточках стачивается и направляющая цапфа, в результате чего после ряда переточек зенкер становится непригодным для работы.

Сменная направляющая часть расширяет область применения зенкера, так как позволяет устанавливать цапфы разных диаметров и обрабатывать различные поверхности.

Зенкеры для конических углублений (см. рисунок 42, в) предназначены для обработки конических отверстий небольшой глубины. Они имеют прямые зубья с плоской передней поверхностью. В зависимости от размеров число зубьев конического зенкера колеблется от 6 до 12. Также такие зенкеры называются зенковками.

Торцовые зенкеры (см. рисунок 42, г) предназначены для обработки торцовых поверхностей бобышек, различных приливов и т.п. Эти зенкеры имеют зубья, расположенные только на торце, число которых колеблется от 4 до 6. Зубья торцовых зенкеров часто выполняют твердосплавными, особенно при обработке чугуна.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: