Конструктивные параметры сверла

А.Г.Федотов

Тема 8. Инструмент для обработки отверстий

(Особенности обработки отверстий: удаление стружки, увод инструмента, охлаждение. Конструкция иструменьов: сверла, зенкеры, развертки, расточной инструмент, Выбор инструмента в зависимости от параметров обработанной поверхности.)

Кинематика резания

• Главное движение – вращение инструмента или заготовки относительно оси обрабатываемого отверстия

• Движение подачи – поступательное перемещение вдоль оси вращения

• Результирующее движение - винтовое

Методы получения отверстий

Существует три основных метода получения отверстий:

• сверление в сплошном материале –образованиеотверстия определенного диаметра в сплошном материале за одну операцию. Наиболее распространенный метод.

•кольцевое сверлениетакже выполняется за одну операцию. В заготовке вырезается кольцевая полость, а в середине остается сердечник. При обработке больших диаметров снижается расход мощности и снижается осевая сила.

•рассверливание –увеличение диаметра отверстия с целью повышения его точности и снижения шероховатости.

Сверла

Сверло – осевой режущий инструмент для обработки отверстий в сплошном материале и увеличения диаметра имеющегося отверстия (Рис.1).

Рис.1. Спиральное сверло

Спиральные сверла

Спиральные сверла используются для обработки отверстий диаметром до 80 мм, обеспечивают точность, соответствующую 11…12 квалитету, и шероховатость R_z =40…160 мкм.

• Рабочая частьсостоит из

- режущей части с двумя главными режущими кромками, которая предназначена для срезания всего припуска;

- направляющей частипредназначенной для направления сверла в работе, обеспечивающей удаление стружки и служащей запасом на переточку.

•Хвостовикслужит для закрепления сверла на станке. Может быть цилиндрическим (для сверл малого диаметра) или коническим. Конические хвостовики обеспечивают передачу большего крутящего момента, лучше центрируют и позволяют быструю установку.

•Шейкаоблегчает шлифование хвостовика.

•Лапкадля облегчения выбивания сверла из патрона станка

Конструктивные параметры сверла

(Рис.2.)

•Диаметр сверла Dвыбирается с учетом неизбежной разбивки обрабатываемого отверстия.

• Для уменьшения трения на направляющей части выполняют обратную конусность, т.е. диаметр сверла уменьшается от вершины к хвостовику. Угол обратного конуса φ΄@ 1΄… 4΄, больший угол недопустим из-за значительного изменения диаметра при переточках.

•Длина рабочей части l₀ сверла зависит от глубины сверления и запаса на переточку l₀ ≥ l + 3D (l – глубина отверстия). С увеличением длины рабочей части количество переточек сверла возрастает, но снижается жесткость сверла и стойкость между переточками. Для обработки прочных материалов желательно выбирать короткие сверла.

• Выемка по затылку зуба tвыполняется для уменьшения трения сверла об обработанную поверхность, t =0,1…1,2 мм.

• Винтовые ленточкипредназначены для направления сверла в процессе резания. Ширина ленточки f должна быть минимальной и выбирается в зависимости от диаметра сверла. f = 0,3…2,6 мм.

• Поперечная кромка – линия пересечения задних поверхностей двух зубьев сверла. Она характеризуется длиной и углом ψ между осью симметрии сверла и направлением проекции поперечной кромки на плоскость, перпендикулярную оси сверла. Ψ = 55⁰

Поперечная кромка – неблагоприятный элемент конструкции сверла. Из-за наличия большого угла резания поперечная кромка не режет, а скоблит и выдавливает материал.

• Диаметр сердцевины d_с влияет на прочность и жесткость сверла и на величину поперечной кромки. Увеличениеd_с с одной стороны повышает стойкость за счет увеличения жесткости, с другой стороны при этом увеличивается длина поперечной кромки – увеличивается работа резания, тепловыделение и стойкость снижается. Оптимальный d _сопт обеспечивает максимальную стойкость сверла d _сопт = (0,12…0,2)D.Для увеличения жесткости d_с увеличивается от вершины к хвостовику, т.е. сердцевина выполняется конической.

• Стружечная канавка.Ее размеры и профиль выбираются из условия обеспечения прочности сверла и достаточного пространства для стружки. Профиль канавки создается профилем фасонной фрезы, накатных роликов или других инструментов, определяется графически или рассчитывается.

Геометрия сверла

(рис.3.)

• Угол конуса при вершине 2φопределяет производительность и стойкость сверла. Играет роль главного угла в плане, подобно ему влияет на составляющие силы резания, длину режущей кромки и параметры сечения срезаемого слоя.

При уменьшении 2φсила подачи снижается, а крутящий момент возрастает. Длина режущей кромки увеличивается – отвод тепла улучшается. Толщина стружки уменьшается. Снижается прочность вершины сверла. Угол 2φ выбирается экспериментально в зависимости от обрабатываемого материала.

Рис.3. Геометрия спирального сверла

• Угол наклона винтовой стружечной канавки ω измеряется на наружном диаметре сверла

, где

P_z - шаг винтовой стружечной канавки.

От угла ωзависят:

- сход стружки, с увеличением этого угла отвод стружки улучшается;

- прочность и жесткость сверла, с увеличениемωжесткость на изгиб снижается, а жесткость на кручение возрастает;

- величина переднего угла, с увеличением ωпередний уголвозрастает.

Международная организация по стандартизации ISO рекомендует три типа сверл:

- тип Н для обработки хрупких материалов с ω=10…16⁰;

- тип N для обработки материалов, дающих элементную стружку с

ω=25…35⁰;

- тип W для обработки вязких материалов (алюминий, медь и т.п.) с

ω=35…45⁰

• Передний уголγ главных режущих кромок в рабочей плоскости 0-0 (рис.3.) для каждой точки режущей кромки равняется углу наклона винтовой канавки на диаметре рассматриваемой точки:

, где

ω_А –угол наклона винтовой канавки в данном сечении.

Передний угол в главной секущей плоскости N-N

,

Как видно из формулы, передний угол зависит от угла ω и уменьшается на режущей кромке от периферии к центру. На поперечной кромке передний угол имеет отрицательные значения.

• Задний угол aпринято рассматривать в рабочей плоскости О-О (Рис.3.).

Кинематический задний угол a_ρ (Рис.4.) определяют как угол между винтовой траекторией результирую-щего движения резания и касательной к задней поверхности a_ρi = a_i – μ_i , где μ_i – угол скорости резания

Угол скорости резания увеличивается с ростом подачи и уменьшением диаметра рассматриваемой точки. Для выравнивания кинематических задних углов инструментальный задний угол делают переменным вдоль режущей кромки. На периферии он равен 8…14⁰ , а у сердце-вины 20…25⁰

Рис.4. Геометрия задней поверхности сверла

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: