Сверлильные и расточные станки

     За  глубину резания t (в мм) при сверлении отверстий в сплошном материале принимают половину диаметра сверла: 

, 

а при  рассверливании

, 

где d — диаметр обрабатываемого отверстия, мм.

 

 
 
 
 
 
 

Рис. 2.2.1.1 Схемы сверления (а) и рассверливания (б) 

2.2.2 Силы резания

     В процессе резания сверло испытывает сопротивление со стороны обрабатываемого материала. Равнодействующую сил сопротивления, приложенную в некоторой точке А режущего лезвия, можно разложить на три составляющие силы Р_х, Р_у и Р_г (рис. 2.3.1).

     Составляющая  Р_х направлена вдоль оси сверла. В этом же направлении действуют сила Р_п на поперечное лезвие и сила трения Р_л ленточки об обработанную поверхность. Суммарная всех указанных сил, действующих на сверло вдоль оси X, называется осевой силой, или силой подачи Р_о. Радиальные силы P_Y, равные по величине, но противоположно направленные, взаимно уравновешиваются.

      Исследованиями  установлено, что сила, действующая  на поперечное режущее лезвие Р_п, весьма значительна и составляет 50 – 55 %, на главные режущие лезвия  - 40 – 45% и на ленточки – около 3% осевой силы Р_о.

Рис. 2.2.2.1 Силы, действующие

                 на сверло 

     Крутящий  момент, преодолеваемый шпинделем сверлильного станка, в основном (80—90%) создается силой P_z.

     В расчетах для определения осевой силы Р_о (в Н) и крутящего момента М_к (в Н*м) используют эмпирические формулы: 

     P_o = C_p*D^xp*s^l’p*K_p; 

M_k = C_m* D^xm*s^ym*K_m, 

где С_р и С_м — постоянные коэффициенты, характеризующие обрабатываемый материал и условия резания; x_v, y_р, х_м, у_м — показатели степеней; K_p и К_ч — поправочные коэффициенты на измененные условия резания.

     Коэффициенты  и показатели степеней приведены  в справочных материалах.

Осевая  сила и крутящий момент являются исходными  для расчета сверла и узлов станка на прочность, а также для определения эффективной мощности. Эффективная мощность (в кВт), затрачиваемая на резание при сверлении, 

N_e =  

     По  мощности N_e определяют мощность  электродвигателя станка: 

      = , 

где η  – КПД механизмов передач станка. 

2.3 Режущий инструмент 

     Отверстия на сверлильных станках обрабатывают сверлами, зенкерами, развертками и метчиками.

     Сверла. По конструкции и назначению сверла подразделяют на спиральные, центровые и специальные. Наиболее распространенным инструментом для сверления и рассверливания является спиральное сверло (рис. 2.3.1, а), которое состоит из четырех частей: рабочей 6, шейки 2, хвостовика 4 и лапки 3.

     В рабочей части 6 различают режущую 1 и направляющую 5 части с винтовыми канавками. Шейка 2 соединяет рабочую часть сверла с хвостовиком. Хвостовик 4 служит для установки сверла в шпинделе станка. Лапка 3 является упором при выбивании сверла из отверстия шпинделя. 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Рис. 2.3.1 Части (а), элементы и углы (б) спирального сверла 

     Элементы  рабочей части спирального сверла показаны на рис. 2.3.1, б. Сверло имеет два главных режущих лезвия 11, образованных пересечением передних 10 и задних 7 поверхностей и выполняющих основную работу резания; поперечное режущее лезвие 12 (перемычку) и два вспомогательных режущих лезвия 9. На цилиндрической части сверла вдоль винтовой канавки расположены две узкие ленточки 8, обеспечивающие направление сверла при резании.

     К геометрическим параметрам режущей  части сверла относятся передний угол γ, задний угол α, угол при вершине сверла 2φ, угол наклона поперечного режущего лезвия ψ и угол наклона винтовой канавки ω.

     Передний  угол γ измеряют в главной секущей плоскости //—//, перпендикулярной к главному режущему лезвию. В разных точках режущего лезвия передний угол различен; наибольший у наружной поверхности сверла, где он практически равен углу наклона винтовой канавки ω, наименьший у поперечного   режущего   лезвия.

     Задний  угол α измеряют в плоскости /—/, параллельной оси сверла. У наружной поверхности сверла α = 8 - 12°; по мере приближения к оси сверла задний угол возрастает до 20—25°.

     Угол  при вершине сверла 2 φ измеряется между главными режущими лезвиями и имеет различную величину в зависимости от обрабатываемого материала. У стандартных сверл, применяемых при обработке разных материалов, 2φ = 90 - 118°; при сверлении сталей средней твердости 2φ = 116 - 120°.

     Угол  наклона поперечного  режущего лезвия ψ измеряется между проекциями главного и поперечного режущего лезвий на плоскость, перпендикулярную к оси сверла. У стандартных сверл ψ = 50 - 55°.

     Угол  наклона винтовой канавки ω измеряют по наружному диаметру. Обычно ω = 18 - 30°.

     Стандартные спиральные сверла выпускают диаметром 0,1 — 80 мм.

     Сверла для глубокого сверления. При сверлении глубоких отверстий (L > 5D) применяют специальные сверла. На рис. VI.64, а показано однолезвийное сверло с напаянной пластинкой из твердого сплава для сверления глубоких отверстий диаметром 30—80 мм. Сверло оснащено одной твердосплавной режущей пластинкой 1 и двумя направляющими пластинками 2. Охлаждающая жидкость подается в зону резания и вымывает стружку через внутренний канал 3 сверла.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 2.3.2 Сверла для глубокого сверления 

     Сквозные  отверстия диаметром более 100 мм сверлят кольцевыми сверлами (рис. 2.3.2, б). Сверло состоит из полого корпуса 5 с винтовыми канавками. На его торцовой части, закреплены режущие пластинки 4 (резцы), ширина которых больше толщины стенок корпуса. Режущие лезвия пластинок выступают со стороны торца, наружного и внутреннего диаметров корпуса. Число пластинок 4—8, в зависимости от диаметра сверла. Таким сверлом вырезается кольцевая канавка шириной, равной ширине пластинок.

     Охлаждающую жидкость подают через внутреннюю полость  сверла, а стружку отводят по винтовым канавкам.

     Зенкеры (рис. 2.3.3, а - в). Этим инструментом обрабатывают отверстия в литых или штампованных заготовках, а также предварительно просверленные отверстия. В отличие от сверл они снабжены тремя или четырьмя главными режущими лезвиями и не имеют поперечного лезвия, что повышает их прочность и жесткость. Режущая (или заборная) часть 1 выполняет основную работу резания. Калибрующая часть 5 служит для направления зенкера в отверстии и обеспечивает необходимую точность и шероховатость поверхности (2 — шейка, 3 — лапка, 4 — хвостовик, 6 — рабочая часть).

     По  виду обрабатываемых отверстий зенкеры  делят на цилиндрические (рис. 2.3.3, а), конические (рис. 2.3.3, б) и торцовые (рис. 2.3.3, в). Зенкеры бывают цельные с коническим хвостовиком (рис. 2.3.3, а, б) и насадные (рис. 2.3.3, в). Первые изготовляют диаметром до 32 мм, вторые — до 100 мм. 

 

Рис. VI.65. Инструменты для обработки отверстий на сверлильных станках:

а—в — зенкеры; г—е — развертки; ж — метчик 

     Развертки. Этим инструментом окончательно обрабатывают отверстия. По форме обрабатываемого отверстия различают цилиндрические (рис. 2.3.3, г) и конические (рис. 2.3.3, д) развертки. Развертки имеют 6—12 главных режущих лезвий, расположенных на режущей части 7 с направляющим конусом. Калибрующая часть 8 направляет развертку в отверстии и обеспечивает необходимую точность и шероховатость поверхности.

     По  способу применения различают машинные и ручные развертки. По конструкции крепления развертки делят на хвостовые и насадные. На рис. 2.3.3, е показана машинная насадная развертка с механическим креплением режущих пластинок в ее корпусе.

     Метчики. Их применяют для нарезания внутренних резьб. Метчик (рис. 2.3.3, ж) представляет собой винт с прорезанными прямыми или спиральными канавками, образующими режущие лезвия, и состоит из рабочей и хвостовой частей. Рабочая часть метчика имеет режущую (заборную) 9 и калибрующую 10 части. Заборная часть производит основную работу резания, а калибрующая зачищает нарезаемую резьбу. Хвостовая часть метчика служит для закрепления метчика в патроне. Профиль резьбы метчика должен соответствовать профилю нарезаемой резьбы. Различают гаечные, машинные и ручные метчики. 

2.4 Приспособления для  обработки заготовок  на сверлильных  станках 

     При обработке на сверлильных станках применяют различные приспособления для установки и закрепления заготовок на столах станков (рис. 2.4.1).

     

Рис. 2.4.1 Приспособления для закрепления  заготовок на сверлильных станках 
 

     Заготовки закрепляют прижимными планками (рис. 2.4.1, а) или в машинных тисках. При сверлении сквозных отверстий заготовку устанавливают на подкладки, что обеспечивает свободный выход сверла из отверстия. При обработке отверстий, параллельных или расположенных под углом к установочной плоскости, используют угольники: простые (рис. VI.66, б) и универсальные (рис. 2.4.1, в). Заготовки, имеющие цилиндрические части, закрепляют в трех- или четырехкулачковых патронах, которые крепят на столе станка. При сверлении отверстий в цилиндрических заготовках их устанавливают на призме и закрепляют струбциной (рис. 2.4.1, г). Для сверления нескольких точно расположенных отверстий в заготовках, обрабатываемых большими партиями, широко используют специальные приспособления — кондукторы (рис. 2.4.1, д). Они имеют направляющие втулки 2, обеспечивающие определенное положение режущего инструмента относительно обрабатываемой заготовки 1, закрепляемой в кондукторе. Необходимость в разметке при использовании кондукторов отпадает.

     Режущий инструмент в шпинделе сверлильного станка закрепляют с  помощью вспомогательного  инструмента:  переходных втулок, сверлильных патронов и оправок.

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

           Рис. 2.4.2. Схемы закрепления  инструмента в шпинделе станка 

     Режущие инструменты с коническим хвостовиком  закрепляют непосредственно в шпинделе сверлильного станка (рис. 2.4.2, а). Если размер конуса хвостовика инструмента меньше размера конического отверстия шпинделя, то применяют переходные конические втулки (рис 2.4.2, б). Инструменты с цилиндрическим хвостовиком закрепляют в двух-, трехкулачковых или цанговых патронах. Закрепление режущего инструмента в цанговом патроне показано на рис. 2.4.2, в. На резьбовую часть корпуса патрона 1 навинчивается втулка 2, в которой находится разрезная цанга 3. Цилиндрический хвостовик инструмента 4 вставляют в отверстие цанги и закрепляют вращением втулки 2 по часовой стрелке.