Машиностроение и механика

• 
• 
• 

Лезвийная обработка заготовок деталей машин резанием — Сверление

Сверление – распространенный метод получения отверстий в сплошном материале.

Сверлением получают сквозные и несквозные (глухие) отверстия и обрабатывают предварительно полученные отверстия в целях увеличения их размеров, повышения точности и снижения шероховатости поверхности.

Сверление осуществляют при сочетании вращательного движения инструмента вокруг оси – главного движения и поступательного его движения вдоль оси – движения подачи. Оба движения на сверлильном станке сообщают инструменту.

Процесс резания при сверлении протекает в более сложных условиях, чем при точении. В процессе резания затруднены отвод стружки и подвод охлаждающей жидкости к режущим кромкам инструмента. При отводе стружки происходит трение ее о поверхность канавок сверла и сверла о поверхность отверстия. В результате повышаются деформация стружки и тепловыделение. На увеличение деформации стружки влияет изменение скорости резания вдоль режущей кромки от максимального значения на периферии сверла до нулевого значения у центра.

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

1) Сверла по конструкции и назначению подразделяют на спиральные , центровочные и специальные. Наиболее распространенный для сверления и рассверливания инструмент – спиральное сверло , состоящее из рабочей части 6, шейки 2, хвостовика 4 и лапки 3.

Сверло спиральное служит для сверления отверстий в сплошном материале и рассверливания уже имеющихся отверстий.

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

Сверло имеет две главные режущие кромки 11, образованные пересечением передних 10 и задних 7 поверхностей и выполняющие основную работу резания; поперечную режущую кромку 12 (перемычку) и две вспомогательные режущие кромки 9. На цилиндрической части сверла вдоль винтовой канавки расположены две узкие ленточки 8, обеспечивающие направление сверла при резании.

Вспомогательные режущие кромки снимают незначительное количество металла на поверхности уже полученного отверстия по мере углубления сверла, поскольку направляющая часть сверла выполнена с небольшой конусностью для предохранения от защемления сверла. Перемычка в основном не режет, а сминает и выдавливает металл, что приводит к увеличению усилия подачи. Ленточки служат для центрирования и направления сверла вдоль его оси.

Рекомендуемые геометрические параметры сверл приведены в справочной литературе.

2) Зенкерами обрабатывают отверстия в литых или штампованных заготовках, а также предварительно просверленные отверстия. Отличие зенкера от сверла в том, что у него отсутствует поперечная режущая кромка и он имеет не две, а три или четыре режущие кромки (зуба). Это обеспечивает получение более высокой производительности и чистоты по сравнению с рассверливанием. Режущая 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).

3) Развертками окончательно обрабатывают отверстия после сверления или зенкерования. По форме обрабатываемого отверстия различают цилиндрические и конические развертки. Развертки имеют 6 – 12 главных режущих кромок, расположенных на режущей части 1 с направляющим конусом. Калибрующая часть 2 направляет развертку в отверстии и обеспечивает высокую точность размера и малую шероховатость поверхности.

По конструкции крепления развертки делят на хвостовые и насадные.

4) Метчики применяют для нарезания внутренних резьб. Метчикпредставляет собой винт с прорезанными прямыми или винтовыми канавками, образующими режущие кромки. Рабочая часть метчика имеет режущую 1 и калибрующую 2 части. Профиль резьбы метчика должен соответствовать профилю нарезаемой резьбы. Метчик закрепляют в специальном патроне.

Сверление, как один из необходимых процессов обработки металла

Сверление — наиболее удобный способ обработки материала, представляющим собой сплошное полотно. С его помощью можно получить сквозные и глухие отверстия, провести окончательную обработку проема, полученного при работе с другими инструментами.

Метод обработки резанием – сверлильная обработка

Обработка резанием сверлильная обработка выполняется при помощи сверла. Она позволяет получить отверстие, максимально точно подходящее к необходимым замерам. Как правило, на месте предстоящей обработки устанавливается специальная метка, полученная путем замеров. При большой партии обрабатываемого материала, сверление происходит в кондукторе. Отверстия, полученные в конечном результате, не имеют идеально круглой формы: в поперечном сечении они конусовидные, а в продольном – овальные. При этом для работы всегда выбирается сверло, имеющее меньший диаметр, чем необходимо для конечного результата. Делается это потому, что в конечном итоге, разъем всегда выходит больше сверла. Разницу между диаметрами отверстия и сверла называют разбивкой. Причиной таких неточностей может выступать несоосность шпинделя и сверла, некачественное сверло или его плохая заточка.

Различают несколько видов сверл:

• спиральные с коническими и цилиндрическими хвостовиками
• оснащенные специальными твердосплавными пластинками
• глубокого сверления
• центровочные

Все они используются для конкретно обозначенных операций и видов металлов.

Особенности процесса сверления

После закрепления детали нанесения метки на место обработки, начинается обработка резанием сверлильная обработка. Выбирается необходимое сверло и плавно, вручную подводится к заготовке. Важно начать работу плавно, без ударов и рывков. На первом этапе место слегка надсверливают большим сверлом, чтобы исключить смещение необходимого отверстия или центруют центровочными сверлами. Далее, после замены центровочного сверла на рабочее и проведения контрольных замеров, процесс продолжается. Во время всей операции сверло периодически вынимается, и канал прочищается от стружки.

Различные материалы ведут себя по-разному во время обработки. Например, алюминиевые, стальные сплавы необходимо обрабатывать с применением СОЖ: жидкость, которая охлаждает и смазывает сверло и рабочую поверхность и тем самым значительно уменьшает трение. Она же позволяет увеличить скорость процедуры в несколько раз. А чугунные, бронзовые или латунные детали можно обрабатывать без применения вспомогательных веществ.

Обработка отверстий в деталях машин. Методы обработки отверстий

Страницы работы

Содержание работы

8. ОБРАБОТКА ОТВЕРСТИЙ

8.1 Методы обработки отверстий

Отверстия в деталях машин бывают цилиндрические, ступенчатые, конические, фасонные. Они могут быть открытыми и глухими.

Обрабатывать отверстие со снятием стружки можно лезвийным, абразивным инструментами или абразивным порошком и физико-химическими методами. Лезвийным инструментом можно сверлить, зенкеровать, развертывать, растачивать, протягивать отверстия. Абразивным инструментом отверстия шлифуют, хонингуют, суперфинишируют; абразивным порошком притирают. Физико-химические методы находят все большее применение при обработке отверстий в труднообрабатываемых материалах и отверстиях малых диаметров. Обработка отверстий без снятия стружки производится калиброванием при помощи выглаживающих прошивок и шариков, а также раскатыванием.

В деталях из листового материала отверстия чаще всего пробивают в штампах.

8.2. Обработка отверстий лезвийным инструментом

Сверление. Распространенный способ обработки глухих и сквозных отверстий в сплошном материале с точностью 9 – 13-го квалитетов и шероховатостью поверхности Ra = 5…10 мкм.

Отверстия диаметром более 35…40мм сверлят за два перехода – сначала сверлом меньшего диаметра, а затем требуемого. Отверстия диаметром свыше 60. 70 мм целесообразно обрабатывать кольцевым сверлом. В этом случае большая часть металла остается в виде сердечника, пригодного для использования.

Различают два метода сверления: вращением сверла (сверлильные и расточные станки) и вращением детали (токарно-револьверные станки). При сверлении отверстий с вращением инструмента увод сверла от оси отверстия больше, чем при сверлении с вращением детали.

Для уменьшения увода сверла при обработке отверстий в сплошном металле применяют засверливание коротким жестким сверлом (центрирование на токарно-револьверных станках и автоматах) и кондукторы с направляющими втулками (на сверлильных и расточных станках). Кондуктор позволяет в одной операции обрабатывать несколько отверстий, обеспечивая точное расстояние между осями отверстия.

Для повышения производительности при сверлении отверстий применяют многошпиндельные головки или специальные станки (чаще агрегатные).

Для выполнения на сверлильном станке в одной операции последовательной обработки сверлением, зенкерованием и развертыванием используют кондукторы со сменными втулками и быстросменные патроны для закрепления инструмента в шпинделе станка.

Если масса обрабатываемой детали с кондуктором не превышает 150…200 Н, то отверстие сверлят на вертикально — сверлильных станках, а при большей массе применяют радиально-сверлильные.

Сверление без кондукторной втулки.

Сверление с кондукторной втулкой.

Сверление + предварительное растачивание + тонкое растачивание.

Шлифование + алмазное точение или хонингование, доводка.

Отверстие с — неглубокие. Обрабатывают спиральными сверлами с d до 80 мм. Отверстия с — глубокие.

Зенкерование. Применяют для обработки предварительно полученного отверстия литьем, штамповкой или сверлением. Для отверстий с точностью до 11-го квалитета и шероховатостью Ra = 1,25. Зенкерование может быть или окончательной операцией, или предварительной перед развертыванием.

Зенкер имеет 3…4 зуба, канавки меньшей глубины, чем у сверла, что увеличивает его жесткость.

Припуск для зенкерования оставляют равным примерно 0,1 диаметра отверстия.

Зенкером обрабатывают отверстия на сверлильных, токарно-расточных, револьверных и других станках.

Для исправления положения оси отверстия, уменьшения увода ее и обеспечения заданной точности зенкерование выполняют с направлением инструмента в кондукторных втулках. Различают три способа направления зенкера – верхнее, нижнее и двойное.

Развертывание. Основной способ обработки отверстий в материале с твердостью HRC 40, 6…8-й квалитет точности с шероховатостью поверхности Ra = 2,5…0,15. Развертыванию предшествует сверление, зенкерование или растачивание.

Развертки рассчитаны для снятия малого припуска. Они отличаются от зенкеров большим числом зубьев (6…8), меньшим углом в плане. Необходимыми условиями достижения высокой точности обработки является равномерность величины припуска и строгое совпадение оси развертки с осью обрабатываемого отверстия.

В зависимости от диаметра и требуемой точности отверстия развертывание производят одной или двумя развертками. Отверстия 8…9-го квалитета обрабатывают однократным развертыванием, 7-го – двукратным. Развертыванием можно получить отверстия 6-го квалитета.

Для отверстий диаметром 90…120 мм общий припуск на предварительное и окончательное развертывание составляет 0,2…0,4 мм. При предварительном развертывании снимается более половины припуска на обработку.

Точные конические отверстия обрабатываются комплектом из конических зенкеров и разверток. При диаметре больше 25 мм рекомендуется сперва сверлить ступенчатое отверстие, приближающееся к форме конического зенкера. Затем отверстие последовательно обрабатывается коническим зенкером, черновой и чистовой разверткой.

Растачивание. Отверстие растачивают на станках токарной группы: расточных, агрегатных, специальных. Растягивать отверстие можно при вращении детали (токарные станки) или при вращении инструмента (расточные станки горизонтальные, вертикальные, координатные, агрегатные и многоинструментальные с ЧПУ).

Тонкое растачивание. Применяется как окончательная операция обработки отверстий высокой точности. Тонкое растачивание осуществляют при больших скоростях резания (100…1000м/мин), малых подачах (0,01…0,12мм/об) и глубинах резания (0,05…0,4мм). Детали из цветных металлов, сплавов и пластмасс растачиваются алмазными резцами, а детали из черных металлов – резцами из твердых сплавов. Рекомендуемые режимы резания при тонком растачивании следующие.

При обработке деталей из сталей скорости резания составляют от 120 до 250 м/мин, подачи – от 0,02 до 0,12 мм/об и глубине резания – от 0,1 до 0,3 мм. При обработке деталей из цветных сплавов скорость резания до 800 м/мин, подачи – от 0,02 до 0,10 мм/об и глубине резания – от 0,05 до 0,4 мм.

Тонкое растачивание производится на прецизионных расточных станках, одно – и многошпиндельных , вертикальных и горизонтальных. Изготавливается много моделей алмазно – расточных станков – 2А710, 2А712, 2А716 и др. Эти станки обладают высокой жесткостью и виброустойчивостью. Все модели станков работают с вращением шпинделя при неподвижной детали.

Схемы обработки отверстий сверлами:

Обработку отвер­стий лезвийным инструментом производят на станках следующих групп: сверлильной (вертикально-сверлильные, радиально-свер- лильные); расточной (горизонтально-расточные, горизонтальные и вертикальные отделочно-расточные, координатно-расточные); про­тяжной группы (горизонтальные и вертикальные полуавтоматы) как обычного исполнения, так и с ЧПУ.

Кроме того, отверстия обрабатываются практически на всех стан­ках, полуавтоматах и автоматах токарной группы.

Сверлением получают отверстия в сплошном материале (рис. 1.54). Для неглубоких отверстий используют стандартные сверла диа­метром 0,30. 80 мм.

Существуют два метода сверления: 1) вращается сверло (станки сверлильно-расточных групп); 2) вращается заготовка (станки токар­ной группы).

Обработку отверстий диаметром до 25. 40 мм осуществляют спи­ральными сверлами за один переход (рис. 1.54, а), при обработке от­верстий больших диаметров (до 80 мм) — за два и более перехода сверлением и рассверливанием или другими методами. Для сверле­ния отверстий диаметром свыше 80 мм применяют сверла или свер­лильные головки специальных конструкций.

На многих корпусных деталях, фланцах, крышках и т. п. имеется много небольших отверстий (для крепежных болтов, шпилек и т. п.), точность и шероховатость которых определяется точностью, дости­гаемой сверлением. Такие отверстия обрабатывают на станках с при- г) д)

Рис. 1.54. Схемы обработки отверстий сверлами:

а — спиральным; б — полукруглым; в —ружейным одностороннего резания с внешним отво­дом СОЖ; г — трепанирующим (кольцевым); д — ружейным внутренним отводом СОЖ

менением кондукторов. При этом достигаемая точность диаметраль­ных размеров /711. /710.

При обработке глубоких отверстий ( L/D> 10) трудно обеспечить требуемое положение оси отверстия относительно ее наружной ци­линдрической поверхности. Чем больше длина отверстая, тем боль­ше увод инструмента. Для борьбы с уводом сверла применяются сле­дующие способы:

— применение малых подач, тщательная заточка сверла;

— применение предварительного засверливания (зацентровки);

— сверление с направлением спирального сверла с помощью кондукторной втулки;