Сверла для сверления глубоких отверстий

Рис. 2.8. Некоторые виды передних поверхностей твердосплавных СМП

стружкодробления достигается как за счет изменения ширины площади контакта стружки с передней поверхностью резца, так и за счет силового воздействия на сходящую стружку. Кроме того, эффект усиливается за счет изменения по длине режущей кромки условий контакта стружки с передней поверхностью резца и улучшения условий подвода СОЖ в об­ласть контакта.

В автоматизированном производстве применяют также кинематиче­ский способ дробления стружки, заключающийся в использовании при­нудительных колебаний резца в направлении подачи. При этом толщина стружки меняется и стружка распадается на отдельные кусочки. Следует отметить, что этот метод несколько снижает стойкость инструмента и требует применения специальных устройств, встраиваемых в механизм подачи станка, что усложняет конструкцию последнего.

22. фрезы делятся на две большие группы: с остроконечными и затылованными зубьями (рис. 8.2).. различия этих фрез заключаются в способе заточки, форме и количестве зубьев, трудоемкости изготовления, стойкости, производительности и качестве обработанной поверхности.Процесс фрезерования характеризуется снятием тонких стружек пе­ременной толщины. При этом у цилиндрических фрез толщина стружки начинается с нуля. Переточка остроконечных зубьев по задней поверхно­сти, где в основном сосредоточен износ при фрезеровании, позволяет уменьшить припуск на переточку, увеличить срок службы фрезы, уменьшить объем зубьев и главное - увеличить их число z, от которого

Рис. 8.2, Формы зубьев фрез:

а - трапециевидная; 6 - параболическая; в-усиленная; г - затылованный зуб

пропорционально зависит производительность процесса фрезерования. Последняя определяется в основном минутной подачей, которая равна

S_M =S₂zn,

где S_z - подача на один зуб; z - число зубьев; п - число оборотов

фрезы в минуту.

При увеличении числа зубьев фрезы снижается шероховатость обра­ботанной поверхности и уменьшается неравномерность процесса резания.

Форма зубьев фрез должна быть такой, чтобы: 1) обеспечивалась необходимая прочность зуба; 2) допускалось возможно большее количе­ство переточек; 3) объем канавок между зубьями был достаточным для размещения стружки.

На практике получили распространение три формы остроконечных зубьев: 1) трапециевидная, 2) параболическая; 3) усиленная.

Трапециевидная форма (рис. 8.2, а) наиболее простая в изготовле­нии, но при этом зуб несколько ослаблен, поэтому имеет небольшую вы­соту и малый объем стружечной канавки. По мере переточки зуба по зад­ней грани (фаска/ = 1...2 мм) его высота уменьшается и он становится более прочным. Однако такая форма зубьев допускает небольшое число переточек и применяется на фрезах для чистовой обработки. При этом число зубьев из-за их малого объема может быть максимально возмож­ным. Канавки в таких фрезах изготавливают либо фрезерованием, либо вышлифовыванием эльборовыми или алмазными кругами в цельных за­готовках на станках с ЧПУ.

.Параболическая форма зуба (рис. 8.2, б) обладает наибольшей прочностью на изгиб, так как спинка зуба, оформленная по параболе, обеспечивает равнопрочность во всех сечениях по высоте зуба. Недос­татком этой формы является необходимость для каждой высоты зуба иметь свою сложную фасонную канавочную фрезу. Поэтому с целью уп­рощения профиля спинки таких фрез параболу часто заменяют дугой ок­ружности радиусом R = (0,3...0,4 )d.

Угловое затылование фрез. В практике встречаются случаи, когда затылованные фрезы на отдельных участках профиля имеют углы в плане <р менее 5° и значительную разность максимального и минимального диаметров (рис. 2.47). При радиальном затыловании профиля на участках с малыми углами в плане задние углы в нормальном к профилю сечении недостаточны, вследствие чего резко сни­жается стойкость фрез, а при переточках из-за большой разницы задних углов на различных участках лезвия происходит ис­кажение профиля.

.

Рис. 2.47. Схема углового затылования зуба фрезы/ — профиль фрезы; 2 — заголовочный резец; 3 — копир

Рис. 2.46. Задние углы затыловаиных фрез

24. Отвод стружки от режущей кромки име­ет большое значение для работы режущих инструментов. Форма стружки должна быть удобна для транспортирования и образовываться в виде отдельных завит- ков или спиралей малой длины. Приме­няют разные способы стружколомания, которые условно можно разделить на искусственные и естественные. Естествен­ное стружколомание возможно при соот­ветствующем назначении геометрических параметров инструмента (углов у, ср, А), режимов обработки (a, S, t) при опреде­ленном материале заготовки. Искусствен­ное стружкодробление может быть обеспе­чено применением специальных устройств (стружколомов) в конструкции инстру­мента, препятствующих свободному дви­жению стружки, методов кинематического стружкодробления, т. е. прерывания про­цесса резания, или изменением соотноше­ния глубины резания t и подачи S.

Стружечные канавки инструментов бы­вают открытые, обеспечивающие свобод­ный вывод образовавшейся стружки, полузакрытые, обеспечивающие отвод стружки в некоторые моменты резания или в определенном направлении с про­движением стружки вдоль канавки, и за-крьггые, в которых стружка собираемся, формируется и остается во время процес­са обработки данной поверхности и удаляется из нее свободно (самостоятель­но) или принудительно при выходе зубе из контакта с поверхностью заготовки.

Границы стружечной канавки могут препятствовать свободному образованию стружки, ее естественному завиванию (рис. 1.8, а). При большом радиусе кривизны завитка стружки происходит принудительное, несвободное, ее формиро­вание (рис. 1.8, б).

Рис. 1.8. Образование стружки (а) и ее разме­щение в стружечной канавке (б)

25. Допуски на диаметр развертки в связи с тем, что развертки явля­ются чистовым инструментом, обеспечивающим высокую точность по диаметру (У7Я...УГ6), должны быть очень малыми, примерно в 3 раза меньшими, чем допуски на обрабатываемое отверстие.При назначении допусков на диаметр развертки необходимо стре­миться к выполнению следующих условий: 1) обеспечить размер отвер­стия детали в пределах допуска 8 А; 2) допуск на изготовление развертки 8_Р должен быть не очень узким, так как в этом случае резко возрастает стоимость ее изготовления; 3) для повышения стойкости развертки необ­ходимо предусмотреть допуск на износ (переточку) 8_И развертки.При положительной разбивке диаметр отверстия после вывода раз­вертки становится больше ее диаметра. Основные причины такой разбив­ки: 1) несовпадение осей вращения развертки и обрабатываемого отвер­стия; 2)биение режущих кромок;3)нарост и мелкая стружка на направ­ляющих ленточках,Отрицательная разбивка проявляется в уменьшении диаметра отвер­стия после вывода развертки.

26. Инструменты составной и сборной конст­рукции. С целью экономии материала рабочей части, а также облегчения и возможности изготовления режущие инст­рументы делают составной и сборной конструкции. Составной инструмент — режущий инструмент С неразъемным сое­динением его частей, сборный — С разъем­ным соединением частей. При этом режу­щую часть изготовляют из инструмен­тального материала, а крепежную часть — из конструкционной стали.Применяют различные виды неразъем­ных соединений. Соединение рабочей час­ти (из быстрорежущей стали) с хвосто­вой (из конструкционной стали) у хвос­тового инструмента производят сваркой встык; режущие пластины из инструмен­тальных материалов (твердых сплавов, сверхтвердых материалов и пр.) к корпусу инструмента припаивают, приклеивают или крепят другими способами. Неразъем­ное крепление режущих элементов при­меняют в том случае, если невозможно сделать разъемное соединение.При разъемных соединениях режущую часть (нож, пластину) закрепляют на корпусе инструмента различными спосо­бами, ее можио перемещать и снимать для регулирования, заточки, замены. Ре­жущий элемент устанавливают или не­посредственно на корпусе инструмента или на ноже (вставке), который уже закреп­ляют В корпусе. Сборный инструмент должен обеспечивать жесткость, проч­ность, виброустойчивость, надежность крепления, точность базирования, возмож­ность быстрой и надежной замены. В сборных конструкциях применяют ножи из быстрорежущей или конструк­ционной стали, оснащенные пластинами из твердого сплава, минералокерамики, СТМ, ножи клиновидной формы с рифле­ниями по задней опорной поверхности (рис. 1.12, а, б) или призматические иожи также с рифлениями по опорной поверхности, закрепляемые в пазах корпу­сов инструментов с помощью клиньев (рис. 1.12, в), винтов (рис. 1.12, г) или другими способами (рис. 1.12, д).

Рис. 1.12. Виды крепления режущих элементов сборных инструментов

27. Твердосплавные резцы - это резцы, оснащенные пластинами твер­дого сплава, обеспечивающие высокую производительность и получив­шие наибольшее распространение на практике.Пластины крепятся к державке пайкой или механическим путем. Цельные твердосплавные резцы изготавливают только малых размеров (они применяются в приборостроении и часовой промышленности).

Использование пайки стандартных пластин из твердого сплава, имеющих разнообразную форму, позволяет получать компактные конст­рукции резцов. Последние после заточки имеют оптимальные значения геометрических параметров и характеризуются эффективным использо­ванием твердого сплава благодаря многократной переточке. Однако пай­ке присущ такой существенный недостаток, как появление внутренних термических напряжений в спае и в самих пластинах из-за большой раз­ницы (примерно в 2 раза) коэффициентов линейного расширения твердо­го сплава и стальной державки. При охлаждении после пайки возникаю­щие напряжения приводят к образованию микротрещин в пластинах, ко­торые вскрываются при заточке или в процессе резания. Микротрещины приводят к выкрашиванию и даже к поломкам пластин. Обычно приме­няемые технологические приемы по снятию напряжений: релаксация пу­тем замедления скорости охлаждения, использование компенсационных прокладок и другие - не решают полностью этой проблемы. Избавиться от напряжений можно только путем применения сменных многогранных пла­стин (СМП), которые механически крепятся к корпусу инструмента. По мере затупления пластин путем их поворота производится обновление режущих кромок, что обеспечивает их быстросменность и не требует переточек.

Инструменты, оснащенные СМП, по сравнению с напайными, имеют следующие преимущества:

1) более высокие прочность, надежность и стойкость;

2) меньшие расходы на смену и утилизацию пластин;

3) меньшие простои оборудования при замене и наладке инстру­мента, что особенно важно при эксплуатации современных дорогостоя­щих станков с ЧПУ и автоматических линий;

4) более благоприятные условия для нанесения на пластины изно­состойких покрытий, что позволяет значительно (до 4-5 раз) повысить их стойкость, а следовательно, и производительность процесса резания;

5) меньшие потери остродефицитных материалов (вольфрама, ко­бальта, тантала и др.) за счет увеличения возврата пластин на переработку.

Недостатки инструментов, оснащенных САШ:

1) высокая стоимость из-за их высокой точности, а следовательно, высокой трудоемкости изготовления пластин и инструмента в целом;

2) повышенные габариты корпусов инструментов из-за необходи­мости размещения в них элементов крепления пластин;

3) невозможность полного обеспечения оптимальной геометрии режущей части инструмента из-за заданной формы пластин и условий их крепления.

По числу режущих кромок и форм пластины имеют различные ис­полнения, закрепленные в международных и национальных стандартах. Некоторые из них приведены на рис. 2.4, а.

Геометрические параметры инструментов, оснащенных СМП, опре­деляют в статике при изготовлении пластин и корректируют при их за­креплении в корпусе (державке) инструмента с учетом кинематики стан­ка и условий резания.

По геометрическим параметрам СМП делятся на: а) негативные (у = 0°, а = 0°); б) позитивные (у = 0°, а > 0°); в) негативно-позитивные (у > 0°, а = 0°) (рис. 2.4, б).

28.,29. Существует множество конструкций резцов, различающихся по спо­собу крепления СМП, часть которых с целью удобства крепления изго­тавливают с отверстиями. Анализ многочисленных конструктивных ре­шений крепления пластин позволил свести их к следующим схемам креп­ления (по ИСО):

а) прихватом сверху;

б) рычагом через отверстие с прижатием к боковым стенкам гнезда;

в) винтом с конической головкой;

г) штифтом через отверстие и прихватом сверху.

б)

а)

Рис. 2.5. Схемы механического крепления твердосплавных СМП:

а - прихватом сверху; б - рычагом через отверстие;

в - винтом с конической головкой; г - штифтом через отверстие и прихватом сверху; д - за счет упругой деформации стенки паза

Пластины негативные и негативно-позитивные крепятся чаще всего прихватом сверху (схема а) или по схеме г. Последняя обеспечивает бо­лее надежное крепление. Крепление винтом (схема в) используется для малонагруженных пластин и является простым и компактным.

29. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИЙ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ СВЕРЛ

а=12...14°

а)

Рис. 4.10. Твердосплавные сверла:

а - цельные; б - с напайными пластинами; в - с коронками; г - с механическим креплением СМП

.

Для снижения осевого усилия применяется подточка поперечной режущей кромки с сокращением ее длины до (0,10...0,15)</. Так как место пайки пластины и коронки расположено близко от зоны резания, то ино­гда в процессе сверления наблюдаются случаи отпаивания и разрушения твердосплавной части. Этого можно избежать, если использовать подачу СОЖ через внутренние каналы в корпусе сверла, так как СОЖ снижает температуру резания, интенсивность износа режущих кромок и обеспе­чивает надежный вывод стружки из отверстия. Такие сверла можно с ус­пехом использовать даже при сверлении труднообрабатываемых сталей.

Наибольшую надежность имеют сверла с напайными твердо­сплавными коронками и каналами для внутреннего подвода СОЖ, выпускаемые рядом зарубежных фирм. В этом случае длина коронок принимается равной (1...2)d, угол при вершине 2<р = 140°, угол наклона винтовых канавок со = 20°, заточка двух- или трехплоскостная с подточ­кой поперечной режущей кромки, хвостовик цилиндрический с допуском по йб и лыской для крепления винтом в специальном патроне.

В последние годы широкое применение нашли сверла, оснащенные неперетачиваемыми пластинами с механическим креплением на корпусе (рис. 4.10, г). Они используются для сверления отверстий глубиной L = (3..A)d и диаметром d = 20...60 мм. При этом для повышения надеж­ности сверл в их корпусах выполнены отверстия для подвода СОЖ в зону резания. Стружечные канавки чаще всего делают прямыми, как более технологичные. У сверл небольших диаметров стружечные канавки мо­гут быть и винтовыми с углом даклона ш = 20°.

Применяемые в сверлах твердосплавные СМП позитивного типа с а > 0 в форме параллелограмма, ромба, прямоугольника или непра­вильного треугольника с шестью режущими кромками и централь­ным отверстием конической формы для крепления винтом. Вдоль ре­жущих кромок на пластинках при прессовании делают уступы или мел­кие сферические лунки, обеспечивающие надежное дробление стружки (см. рис. 2.8). Пластины располагаются с обеих сторон относительно оси сверла таким образом, что делят припуск по ширине с перекрытием в средней части. Одна из пластин обрабатывает центральную часть отвер­стия, а другая - периферийную. Поперечная режущая кромка у таких сверл отсутствует, а хвостовик делается цилиндрическим даже у сверл больших диаметров.

31.

Рис. 1.10. Крепежная часть стержневых (а) и насадных (б и в) инструментов

Крепежная часть режущего инструмен­та служит для установки и закрепле­ния инструмента в технологическом обору­довании. Она должна воспринимать сило­вую нагрузку процесса резания (кру­тящие, изгибающие, растягивающие и сжимающие напряжения в их совокуп­ности), обеспечивать виброустойчивость (жесткость) режущей части инструмента. У многих видов инструментов крепежная часть явно выражена и отделена от ра­бочей части (у резцов, сверл и т. п.), у некоторых видов инструментов крепеж­ная часть входит в рабочую часть (например, у насадных режущих инст­рументов— фрез). Оформление крепеж­ной части зависит от конструкции инстру­мента.У резцов крепежную часть делают в виде стержня квадратного или прямо­угольного сечения (рис. 1.10, а) с раз­мерами Н= 4...80 мм и отношением высо­ты к ширине Н:В = 1, 0, 1,2, 1,6, 2,0 или круглого сечения диаметром 4—80 мм (ГОСТ 26475—85).При вращательном главном движении инструмента крепежную часть выполняют в виде посадочного отверстия у насадных и дисковых цилиндрических инструментов или в виде хвостовика у хвостовых режущих инструментов.Хвостовые инструменты имеют крепеж­ную часть в виде цилиндрического или конического хвостовика. Диаметры ци­линдрических хвостовиков (рис. 1.11, а) установлены ГОСТ 9523—84. Для пере­дачи крутящего момента конец цилиндри­ческого хвостовика делают квадратным или при малых диаметрах с двусторон­ним или односторонним срезом. Коничес­кие хвостовики имеют конус Морзе (рис. 1.11, б, в), их делают с лапкой, или без лапки, метрические хвостовики имеют конусность 7:24. Лапка предназначена для выбивания инструмента из шпинделястанка. Крутящий момент должен пере­даваться силами трения между хвостови­ком и коническим отверстием шпинделя станка.У хвостовиков без лапок для лучшего крепления и предохранения от возмож­ного отжатия под действием осевой со­ставляющей силы резания в наружном торце конуса делают внутреннее резьбовое отверстие (рис. 1.11, в) для затяжки болтом, проходящим через отверстие в шпиндель станка. Коническая поверхность с углом 60° нужна для установки инструмента в центрах при обработке и контроле.

Рис. 1.11. Хвостовики инструментов

34. Цилиндрические и дисковые фрезы. Особенностью конструкций этих фрез является расположение главных режущих кромок на цилиндре, ось которого совпадает с осью вращения инструмента, параллельной об­рабатываемой поверхности. У цилиндрических фрез нет вспомогатель­ных режущих кромок, и они работают в условиях свободного резания. Зубья дисковых фрез, наоборот, на одном или обоих торцах снабжены вспомогательными режущими кромками. Причем, в отличие от цилинд­рических фрез, их диаметр значительно больше длины фрезы. Оба типа фрез, как правило, насадные, с отверстием и шпоночными пазами для крепления на оправках.Для снижения колебаний сил резания и вибраций зубья цилиндриче­ских фрез часто делают винтовыми. При этом возникает нежелательная осевая составляющая сипы резания. Однако условия отвода стружки из зоны резания фрез с винтовыми зубьями значительно лучше, чем фрез с прямыми зубьями.Фрезы с мелким зубом изготавли­вают диаметром 40...90 мм. При малом угле о осевые усилия небольшие, форма зуба трапециевидная, углы у = 15°, а = 16°.Фрезы с крупным зубом имеют меньшее число зубьев. Угол <о у них может доходить до 45°, форма зуба усиленная или параболическая с вы­сотой tf = (0,3...0,4)?wf/z.Цилиндрические фрезы с крупным зубом предназначены для снятия больших припусков и особенно эффективны при обработке плоскостей большой площади. С целью экономии быстрорежущей стали фрезы больших диаметров делают сборными со вставными режущими зубьями, а корпусы фрез изготавливают из конструкционной стали.Большое значение при конструировании фрез любого типа имеет правильное определение ее наружного диаметра. С увеличением этого диаметра можно увеличить число зубьев, а следовательно, и производи­тельность процесса фрезерования, повысить жесткость крепления. Одна­ко при этом возрастает крутящий момент и, следовательно, расход мощ­ности при той же скорости резания, увеличивается время на врезание и перебег фрезы. Поэтому необходимо выбирать оптимальное значение диаметра фрезы.

Дисковые фрезы, в отличие от цилиндрических фрез, предназначены для обработки узких поверхностей, прорезки пазов, подрезки уступов, отрезки заготовок и т.д. Они работают в более тяжелых условиях несво­бодного резания, часто сопровождаемого вибрациями из-за низкой попе­речной жесткости корпусов фрез и неблагоприятных условий отвода стружки из зоны резания.

Различают следующие виды дисковых фрез: двух- и трехстороннего резания, пазовые, прорезные и отрезные (пилы).

У дисковых двухсторонних фрез режущие кромки зубьев имеются на цилиндрической и одной торцовой поверхностях (рис. 8.4, а), а у трех­сторонних - на обоих торцах (рис. 8.4, б). Эти фрезы могут обрабатывать соответственно две или три взаимно перпендикулярные поверхности в пазах и уступах. Они изготавливаются с мелкими зубьями для чистовой обработки и с крупными зубьями - для черновой обработки. Последние характеризуются удалением больших объемов металла из глубоких па­зов, выемок, поэтому они имеют большой объем стружечных канавок. Зубья у этих фрез при малой ширине режущих кромок или прямые, или наклонные к оси. Причем последние обеспечивают более равномерное фрезерование, имеют благоприятную геометрию торцовых зубьев и луч­шее удаление стружки.

Рис. 8.4. Виды дисковых фрез:

а - двухсторонняя; б - трехсторонняя; в - трехсторонняя с разнонаправленными вставными зубьями; г – пазовая

Трехсторонние фрезы изготавливают с разнонаправленными зубья­ми (фрезы «зигзаг»), что позволяет создать на торцовых режущих кром­ках положительные передние углы у_т>0 (рис. 8.4, в). При переточках ши­рина такой фрезы уменьшается, поэтому используют также сдвоенные фрезы, состоящие из двух половинок, между которыми закладываю! мерное кольцо. Цельные фрезы изготавливают диаметром d- 63... 125 мм и шириной 5 = 6...28 мм, а сборные со вставными ножами d- 75...200 мм и В = 12...60 мм. Такие ножи изготавливают из быстрорежущей стали с креплением в клиновидных пазах с помощью рифлений (рис. 8.5, б).

35. Сверло — осевой режущий инструмент для образования отверстий в сплошном материале и увеличения диаметра имею­щегося отверстия (ГОСТ 25751—83). Сверла являются одним из самых расп­ространенных видов инструментов. В промышленности применяют сверла: спи­ральные, перовые, одностороннего реза­ния, эжекторные, кольцевого сверления, а также специальные комбинированные. Сверла изготавливают из легированной стали 9ХС, быстрорежущих сталей Р6М5 и др., и оснащенные твердым сплавом ВК6. ВК6-М, ВК8, ВКЮ-М и др.

Перовые сверла имеют более простую конструкцию по сравнению со спиральны­ми. Режущую часть этих сверл выпол­няют в виде пластин из быстрорежущей стали или оснащают с пластинами из твердого сплава (рис. 2.62,а). Они обла­дают повышенной жесткостью, и их приме­няют для обработки поковок, ступенчатых и фасонных отверстий (рис. 2.62, б) и отверстий малых диаметров (меньше

1— 1,5 мм).

Сверла диаметром свыше 10 мм делают сварными или сборной конструкции. Угол при вершине сверла 2(р выбирают так же, как и для спиральных сверл. Угол нак­лона поперечной кромки обычно равен 55—60°

Рис. 2.62. Перовые сверла

Зенкеры и зенковки. Зенкеры — осевой режущий инструмент, предназначенный для повышения точности формы отверстия, полученных после сверления, отливки, ковки, штамповки, а также для обработ­ки торцовых поверхностей бабышек, вы­ступов и др. Зенкеры для обработки ци­линдрических отверстий применяют для окончательной обработки отверстий с до­пуском по 11-, 12-му квалитетам и обеспе­чивают параметр шероховатости поверх­ности /?z=20...40 мкм или для обработки отверстий под последующее развертывание.

ff)

Рис. 2.65. Головки кольцевого сверления

Зенкеры изготавливают хвостовыми цельными, хвостовыми сборными со встав­ными ножами, насадными цельными и на­садными сборными.

Развертка — осевой режущий инстру­мент для повышения точности формы и размеров отверстия и снижения шерохо­ватости поверхности. По способу применения развертки раз­деляют иа ручные и машинные, по форме обрабатываемого отверстия — иа цилин­дрические и конические, по методу закреп­ления — иа хвостовые и насадные, по кон­струкции — на цельные и сборные, жест­кие и регулируемые. Ручные развертки (ГОСТ 7722—77) диаметром 3—40 мм изготавливают из быстрорежущей стали, а также из легированной стали 9ХС, так как они работают при малых скоростях резания. Машинные развертки (ГОСТ 1672—80) диаметром 3—50 мм и иожи для сборных разверток (ГОСТ 883—80) диаметром 40—100 мм изготавливают из быстрорежущей стали или оснащают пла­стинами из твердого сплава (ГОСТ 11175—80), диаметр 10—50 мм. Машинные хвостовые развертки с диамет­ром рабочей части 10 мм и выше изготов­ляют сварными. Хвостовик у этих развер­ток делают из сталей 45 или 40Х. Корпу­са сборных разверток и разверток, осна­щенных напайными пластинами из твер­дого сплава, делают из стали 40Х, корпуса ножей сборных разверток — из стали У7 и У8.

36. Из всех известных конструкций сверл спиральные сверла на­шли наибольшее применение благодаря следующим достоинствам:

1) хорошему отводу стружки из обрабатываемого отверстия из-за нали­чия винтовых канавок; 2) положительным передним углам на большей длине главных режущих кромок; 3) большому запасу на переточку, кото­рая производится по задним поверхностям и может выполняться вручную или на специальных заточных станках, в том числе станках-автоматах;

хорошему направлению сверла в отверстии из-за наличия калибрую­щих ленточек на наружной поверхности калибрующей 1)части инструмента.

Геометрические параметры спиральных сверл. Спиральные сверла имеют сложную геометрию режущей части, что объясняется на­личием большого числа кромок и сложных по конфигурации передних и задних поверхностей.

Геометрические параметры спирального сверла рассмотрены ниже.

Угол при вершине 2ср, который играет роль главного угла в плане. У стандартных сверл 2<р = 116... 120°. При этом главные режущие кромки строго прямолинейны и совпадают с линейчатой образующей винтовой передней поверхности. При заточке сверл угол заточки (2фза_Х ф 2<р) может быть изменен в пределах от 70 до 135°. При этом режущие кромки стано­вятся криволинейными, меняются соотношение ширины и толщины сре­заемой стружки и величины передних углов на главных режущих кром­ках. Соответственно меняются степень деформации срезаемого припуска, силы и температура резания и условия отвода стружки.

Угол наклона винтовой канавки ш, замеренный на наружном диа­метре сверла, является одним из важнейших параметров, определяющих величину передних углов в каждой точке главных режущих кромок. У стандартных сверл этот угол назначается в зависимости от их диамет­ра: © = 25...28° для d < 10 мм и <зо = 28...32° для d > 10 мм.

Передний угол у спиральных сверл имеет переменное значение по длине главных режущих кромок. Это объясняется тем, что передняя по­верхность сверла является винтовой линейчатой конволютной, так как она образуется винтовым движением отрезка прямой, наклоненной к оси инструмента (рис. 4.3, а). У стандартных сверл с прямолинейными ре­жущими кромками образующая поверхности совпадает с режущей кром­кой и составляет угол <р с осью сверла. При ее винтовом движении траек­тории каждой точки режущей кромки представляют собой винтовые ли­нии с одним и тем же шагом Р, который можно измерить на наружном диаметре сверла:

Р = %d /tg ©.

Рис. 4.3. Геометрические параметры передней поверхности спирального сверла:

а - стандартное сверло; б - сверло с режущими кромками, расположенными в осевой плоскости

Угол наклона главной режущей кромки X,. У стандартных сверл с превышением главных режущих кромок над осевой плоскостью симмет­рии из-за поворота вектора скорости резания в каждой точке режущих кромок образуется угол наклона Х<. Это угол между вектором скорости и нормалью к режущей кромке. Как видно из рис. 4.5, б, угол X_t является переменным. Из рис. 4.5, б также следует, что проекция этого угла на плоскость, перпендикулярную оси сверла, Х\ = (3,. Тогда

sinX'- = sin(3_; -r₀/r₍.

Задний угол а на главных режущих кромках создается путем заточ­ки перьев сверл по задним поверхностям, которые могут быть оформле­ны как части плоской, конической или винтовой поверхностей.

У спиральных сверл принято измерять задний угол в цилиндриче­ском сечении, соосном со сверлом, как угол зазора между касательной к задней поверхности и поверхностью резания. За последнюю, с опреде­ленной степенью приближения, принимают в статике плоскость, прохо­дящую через главную режущую кромку перпендикулярно к осевой плос­кости сверла, т.е. без учета угла поворота координатных плоскостей на угол т],. На практике контроль заднего угла а производится с помощью инструментального микроскопа в точке С, лежащей на наружном диа­метре, т.е. на ленточке (рис. 4.6, а).

Двухплоскостная заточка (рис. 4.7, б) отличается тем, что часть задней поверхности, прилегающая к главной режущей кромке,

36 и 37 вопросы. НЕДОСТАТКИ ГЕОМЕТРИИ СПИРАЛЬНЫХ СВЕРЛ И СПОСОБЫ ЕЕ УЛУЧШЕНИЯ ПРИ ЗАТОЧКЕ

К числу основных недостатков геометрии стандартных спиральных сверл, снижающих их стойкость и производительность, можно отнести:

1) наличие нулевых задних углов на вспомогательных режущих кромках;2) отрицательные значения передних углов на поперечной режущей кромке; 3) большие передние углы на периферийных участках главных режущих кромок. Для уменьшения влияния этих недостатков на практике широко пользуются следующими способами.1. Делают подточку ленточки путем создания на вспомогательных кромках задних углов а\ = 6...8° с оставлением небольшой фаски шири­ной /= 0,3...0,1 мм на длине / = (0,1...0,2 )d, чтобы не ухудшить направ­ление сверла в отверстии (рис. 4.9, а). Благодаря этому снижается сила трения на ленточках, а при сверлении сталей на них предотвращается нали­пание мелкой стружки, что приводит к повышению стойкости инструмента.2.Применяют различные способы подточки поперечной режущей кромки, снижающие осевую составляющую силы резания, улучшающие условия засверливания и увеличивающие производительность процесса сверления за счет увеличения подачи. Некоторые способы подточки представлены на рис. 4.9, б. Они связаны с уменьшением либо длины этой кромки, либо отрицательных значений передних углов. При сверле­нии углеродистых сталей повышенной твердости и высоколегированных сталей рекомендуется подточка по передним поверхностям полукромок с оставлением фаски и центра сверла. Рекомендуемое отдельными автора­ми перерезание поперечной кромки с образованием новых полукромок приводит к ослаблению и разрушению центра сверла (рис. 4.9, в). Оно применимо лишь при сверлении чугунов и обеспечивает снижение осевой силы до 50 %. За счет этого возможно значительное увеличение подачи.3.Применяется заточка под двойными углами при вершине сверла (рис. 4.9, г). При этом 2<р = 116°, a 2cp_t = 70...90°, с шириной дополни­тельной заточки по уголкам Ъ = (0,1...0,2)*/. Благодаря этому уменьшает­ся износ наиболее уязвимых периферийных участков режущих кромок сверла, где скорость резания наибольшая, а передние углы меньше на

7...8°. При этом за счет уменьшения угла ср увеличивается ширина и, со­ответственно, уменьшается толщина срезаемой стружки, улучшается те­плоотвод. В итоге в сочетании с подточкой поперечной режущей кромки двойная заточка обеспечивает при сверлении конструкционных сталей повышение стойкости сверл в 3...4 раза.

.

А-А

6...8°

в) Рис. 4.9. Способы улучшения геометрии спиральных сверл путем заточки:

а - подточка ленточки; б, в - подточка поперечной кромки; г - заточка с двойным углом при вершине

СВЕРЛА ДЛЯ СВЕРЛЕНИЯ ГЛУБОКИХ ОТВЕРСТИЙ

К глубоким отверстиям обычно относят отверстия, глубина которых превышает 5 d. Однако уже при h > 3d в случае сверления отверстий спи­ральными сверлами наблюдаются трудности с подводом СОЖ в зону ре­зания и удалением стружки из отверстия, что приводит к снижению стойкости инструмента. Поэтому на практике применение инструментов для сверления глубоких отверстий обычно начинается с глубин, больших 3d. Основные трудности при сверлении глубоких отверстий заключают­ся: 1) в сложных условиях подвода СОЖ в зону резания и отвода струж­ки; 2) в уводе осей отверстий; 3) в погрешностях размера и формы отвер­стий в радиальном и продольном сечениях.Улучшить условия отвода стружки из отверстий при использовании спиральных сверл можно за счет увеличения угла наклона канавок до 40…60° и обеспечения надежного дробления стружки. В противном слу­чае приходится периодически выводить сверло из отверстия для освобо­ждения инструмента от стружки, что значительно снижает производи­тельность, хотя при этом увод оси отверстия несколько уменьшается. Лучшие результаты дает использование внутреннего напорного подвода СОЖ в зону резания, которое обеспечивает не только надежный отвод стружки из отверстия, но и отвод тепла из зоны резания, благодаря чему повышается стойкость сверл. Причем эффективность СОЖ будет тем выше, чем выше скорость ее протекания через зону резания, которая оп­ределяется давлением и количеством (расходом) подаваемой жидкости.

На практике при сверлении отверстий глубиной до 20 d на универ­сальном оборудовании часто используют спиральные сверла удлинен­ной серии или с нормальной длиной режущей части и длинным хво­стовиком (рис. 4.11, а), равным глубине отверстия.

Рис. 4.11. Спиральные сверла для глубокого сверления:

а - четырехленточное с длинным хвостовиком; б - шнековое; в - с внутренним напорным охлаждением

Для улучшения отвода стружки без вывода сверла из отверстия бы­ли предложены шнековые сверла (рис. 4.11, 6), которые применяются чаще всего для сверления отверстий глубиной до (30...40)*/ в деталях из чугуна и других хрупких металлов. Для обеспечения надежного стружкодробления без вывода сверл из отверстия при одновременном повышении стойкости применяют также спиральные быстрорежущие сверла с каналами для внутреннего подво­да СОЖ. В нашей стране такие сверла изготавливаются диаметром от 10 до 30 мм (рис. 4.11, в). Их недостатки - повышенная трудоемкость изготовления, необходимость иметь для подвода СОЖ специальные па­троны и насосные станции, а также ограждения от сходящей стружки и брызг СОЖ.

Самым эффективным способом, позволяющим свести до минимума увод и повысить точность отверстий, является способ базирования ре­жущей части инструмента с опорой на обработанную поверхность. С этой целью предусматривается такое расположение режущих кромок, когда заведомо создается неуравновешенная радиальная составляющая силы резания, прижимающая опорные направляющие корпуса к поверх­ности отверстия, которые обработаны впереди идущими режущими кромками (рис. 4.12). При этом засверливание должно производиться по кондукторной втулке или по предварительно подготовленному в заготов­ке отверстию глубиной (0,5... 1,0 )d. Инструменты, работаю­щие по такому принципу, на­зываются инструментами с оп-

Рис. 4.12. Схема сил, действующих

На увод оси отверстия, даже при использовании инструментов с оп­ределенностью базирования, значительное влияние также оказывает ки­нематика движения заготовки и сверла, что особенно заметно при боль­ших глубинах отверстий. Так, на рис. 4.13 приведены данные по уводу оси для трех схем сверления: 1) заготовка вращается, а сверло совершает движение подачи; 2) заготовка и сверло вращаются в противоположных направлениях; 3) заготовка неподвижна, вращается сверло. Наилучшим

О 1000 2000 2000 4000 Глубина сверления, мм

Рис. 4.13. Увод оси отверстия в зависимости от схемы сверления:

/ - заготовка вращается, сверло неподвижно; 2 - заготовка и сверло вращаются в противоположных направлениях; 3 - заготовка неподвижна, сверло вращается

Исторически первой и наиболее простой конструкцией сверла глу­бокого сверления являются пушечные сверла, название которых говорит об области их первоначального назначения. Такое сверло (рис. 4.14, а) представляет собой стержень большой длины, равной глубине обрабаты­ваемого отверстия, срезанный в рабочей части примерно до половины диаметра и заточенный с торца с задним углом а.Пушечное сверло работает в тяжелых условиях, так как не обеспечи­вается непрерывный отвод стружки, в связи с чем приходится сверло пе­риодически выводить из отверстия; из-за низкой поперечной жесткости и большой ширины срезаемого слоя сверло склонно к вибрациям, поэтому работа ведется с малыми подачамиРужейные сверла (рис. 4.14, б) в отличие от пушечных имеют внутренний канал для подвода СОЖ и прямую (иногда винтовую) канав­ку для наружного отвода пульпы (смесь стружки и СОЖ). Они применя­ются для сверления отверстий глубиной (5...100)rf и диаметром1...30мм.

Рис. 4.14. Сверла для сверления глубоких отверстий:

а - пушечное (d = 3...36 мм); б - ружейное (d = 1... 30 мм)

б)

Типовая конструкция ружейного сверла состоит из режущего твер­досплавного наконечника 1 (рис. 4.14, 6) с отверстием для подвода СОЖ, трубчатого стебля 2 из стали типа ЗОХМА с V-образной канавкой для отвода стружки, полученной методом холодной пластической деформа­ции, и цилиндрического хвостовика 3 для крепления на станке. Ружейные сверла диаметром менее 2 мм ряд зарубежных фирм изготавливает цель­ными твердосплавными.

39. Абразивные инструменты - это-режущие инструменты, изготовлен­ные из зерен шлифовальных материалов, сцепленных между собой свя­зующим веществом (связкой) и разделенных друг от друга порами.

Абразивные инструменты классифицируют по следующим призна­кам: 1) по геометрической форме - шлифовальные круги, головки, сег­менты, бруски, абразивные ленты и шкурки; 2) по роду абразивного ма­териала - абразивные, алмазные, эльборовые и др.; 3) по виду основы - жесткая (шлифовальные круги, головки, сегменты, бруски); гибкая (эла­стичные круги* абразивные ленты и шкурки); жидкая (пасты, суспензии).Абразивные инструменты на жесткой основе характеризуются фор­мой и размерами, шлифовальным материалом, его зернистостью, связкой, твердостью, точностью, неуравновешенностью, а алмазные и эльборовые инструменты также и концентрацией зерен в рабочем слое.Форма и размеры. Геометрические параметры абразивных инстру­ментов задаются станком, на котором предполагается их использование, а также формой, размерами обрабатываемых поверхностей и характером движений инструментов. Шлифовальные круги (рис. 13Л, а) применяются в том случае, ко­гда основное движение вращательное. Поэтому они представляют собой различные по форме тела вращения. Кратко рассмотрим области приме­нения кругов основных форм исполнения. Плоские круги прямого профиля типа 1 (ранее ПП) применяют для круглого наружного, внутреннего и бесцентрового шлифования, для плоского шлифования периферией круга и для заточки инструментов. Цилиндрические и конические круги-чашки типа 6 (ЧЦ) и типа 11 (ЧК) применяют для заточки инструментов и для плоского шлифования торцом. Тарельчатые круги типа 12 (ранее Т) применяют для заточки и до­водки передних граней фрез, обработки зубьев долбяков и других инст­рументов. Алмазные круги (рис. 13.1, 6) бывают плоского прямого профиля, чашечные, тарельчатые, дисковые и другие и применяются для заточки и доводки твердосплавных инструментов, а также для шлифования трудно­обрабатываемых и резки неметаллических материалов. Эльборовые круги имеют формы, подобные алмазным кругам. Их применяют для шлифования закаленных сталей (> 60 HRC₃), чистовой заточки инструментов из быстрорежущих сталей, при чистовом шлифо­вании резьб, а также для обработки жаропрочных и коррозионно-стойких сталей.Круги из электрокорунда нормального широко применяют на обди­рочных и чистовых операциях обработки материалов, имеющих высокий предел прочности на растяжение.Абразивные инструменты из карбида кремния применяют в основ­ном для обработки твердых и хрупких материалов, например, чугунов, бронз и т.д. Крупнозернистые круги из карбида кремния используют для обработки неметаллических материалов и правки шлифовальных кругов.

Рис. 13.1. Некоторые типы абразивных инструментов:

1 бразивные круги; б - алмазные и эльборовые круги; в - шлифовальные головки; г - шлифовальные бруски; д - шлифовальные сегменты

Зернистость шлифовальных материалов. Совокупность абразив­ных зерен шлифовального материала в установленном интервале разме­ров называют фракцией, а преобладающую по массе, объему и числу зерен фракцию называют основной фракцией.

Условные обозначения, соответствующие размеру зерен основной фракции, называют зернистостью.

В зависимости от размера зерен шлифовальные материалы делят на четыре группы: 1)шлифзерно - 2500... 160 мкм (номера от 200 до 16);

1) шлифпорошки - 160...40 мкм (от 12 до 4); 3) микропорошки - 63...10 мкм (от М63 до М14); 4) тонкие микрошлифпорошки- 10...3 мкм (от М10 до 5).

Зернистость абразивного круга зависит от вида шлифования, тре­буемой шероховатости и точности обработки, материала заготовки и снимаемого припуска. Чаще всего применяют абразивные круги средней зернистости 40... 16, которые обеспечивают высокую производитель­ность при требуемой шероховатости и точности обработки.

Связка абразивных инструментов служит для сцепления зерен шлифовальных материалов и удержания их от преждевременного вы- крашивания в процессе шлифования. Она оказывает большое влияние на работоспособность абразивных кругов. От количества, вида, качества и равномерности распределения связки в абразивном круге зависят твер­дость, прочность, структура, неуравновешенность круга и допускаемая скорость шлифования.

Для изготовления абразивных кругов применяют неорганические (керамические, силикатные) и органические (бакелитовые, вулканито- вые) связки. Из них наиболее распространены керамическая, бакелитовая и вулканитовая связки.

Керамическая связка (КО, К1, КЗ и др.) состоит из огнеупорной глины, полевого шпата, кварца и других материалов. Круги на керамиче­ской связке обладают высокой прочностью и кромкостойкостью, допус­кают применение СОЖ. Однако они хрупки и малоупруги, и поэтому тонкие круги на керамической связке не могут воспринимать боковые нагрузки.

Круги на керамической связке изготавливают с использованием электрокорундов и карбида кремния и применяют для всех видов шлифо­вания, за исключением отрезки и прорезания узких пазов.

Бакелитовая связка (Б, Б1, Б2 и др.) представляет собой бакелито­вую смолу (пульвербакелит) в виде порошка и бакелитового лака. Абра­зивные круги с такой связкой обладают высокими прочностью и упруго­стью, что позволяет изготавливать их малой толщины. Недостатком ба­келитовой связки является ее низкая теплоемкость, вследствие чего связ­ка при температуре 250...300 °С выгорает, а зерна абразива выкрашива­ются. Обычно круги на бакелитовой связке применяют при шлифовании всухую, так как при работе с СОЖ прочность и твердость таких кругов резко снижается. Круги на бакелитовой связке с добавлением наполните­ля - криолита обладают повышенной стойкостью.

Вулканитовая связка (В, Bl, В2 и др.) в основе имеет синтетиче­ский каучук, смешанный с небольшим количеством серы. По сравнению с кругами на бакелитовой связке, круги на вулканитовой связке более упруги, но менее теплостойки. Поэтому такая эластичная связка позволя­ет создавать тонкие, до десятых долей миллиметра, отрезные круги диа­метром 150...200 мм.

Алмазные и эльборовые круги изготавливают на бакелитовой, ме­таллической и реже на керамической связках. Из них наиболее часто применяется металлическая связка.

Металлическая связка изготавливается из сплавов на основе меди, олова, железа, алюминия и других металлов. Она отличается высокой прочностью и износостойкостью. Круги на этой связке длительно сохра­няют рабочий профиль и применяются в основном при съеме небольших припусков.

Концентрация зерен в абразивном слое является условной характе­ристикой режущей способности алмазных и эльборовых кругов. За 100%- ную концентрацию принимают содержание 0,878 г (4,4 карата) зерен ал­маза или эльбора в 1 см³ абразивного слоя, что составляет 25 % его объе­ма. С увеличением концентрации повышается режущая способность и стойкость кругов. Для окончательного шлифования и доводки рекомен­дуются круги 100%-ной и 150%-ной концентраций, а для профильного шлифования - круги 150%-ной и 200%-ной концентраций.

.Твердость абразивных инструментов - это способность связки удерживать зерно в инструменте при воздействии на него внешних сил. Чем меньше твердость инструмента, тем легче и быстрее из него удаля­ются затупившиеся зерна, и наоборот.

Маркировка шлифовальных инструментов наносится на одной из сторон круга водостойкой краской.

Пример маркировки абразивного круга типа 1 (ранее ПП):

1-500x50x305 24А 10-П С2 7 К5 35м/с А 1 кл ГОСТ 2424-83

Здесь: 1 - тип круга; 500 х 50 х 305 - наружный диаметр х высота х х диаметр посадочного отверстия; 24А - марка шлифовального материа­ла; 10-П - зернистость; С2 - степень твердости; 7 - номер структуры; К5 - марка связки; 35 м/с - рабочая окружная скорость; А - класс точно­сти круга; 1 кл - класс неуравновешенности.

40.

На рис. 1.11 схематично показаны основные направления работ по достижению этих целей.

.

Рис. 1.11. Пути соверщенствования режущих инструментов

К числу весьма производительных инструментов, разработанных по этому направлению, относятся: многолезвийные инструменты, например протяжки, комбинированные инструменты, многорезцовые инструмен­тальные головки и др.

Конечной целью совершенствования режущих инструментов явля­ется сокращение затрат на изготовление деталей машин, снижение их себестоимости за счет внедрения прогрессивных видов инструментов. При этом следует иметь в виду, что эффективность принимаемых реше­ний обеспечивается не только конструкцией инструментов, но и техноло­гичностью их изготовления, а также затратами на эксплуатацию.

На стоимость режущих инструментов большое влияние оказывает технология их изготовления. Большой экономический эффект дает, на­пример, применение способов горячего пластического деформирования (прокатка, прессование) для изготовления концевых инструментов (сверл, фрез и т.п.). Это достигается за счет увеличения производительности про­цесса изготовления инструментов и экономии быстрорежущей стали.

При изготовлении быстрорежущих мелкоразмерных концевых инст­рументов в последнее время широко используется метод скоростного вышлифовывания профиля эльборовыми кругами на станках с ЧПУ, ко­торый позволяет значительно повысить точность и качество поверхности инструментов при одновременном сокращении затрат на их изготовление.

На эффективность применения режущих инструментов большое влияние оказывают расходы на эксплуатацию, главным образом на пере­точку и восстановление режущих свойств. Их снижение возможно при автоматизации операций заточки либо при полном отказе от нее, напри­мер в случае применения СМП или мелкоразмерных инструментов диа- меттюм менее 5 мм.