Обработка отверстий осевым инструментом

Осевым инструментом называют инструмент, ось которого совпадает с осью обрабатываемого отверстия. К осевым инструментам относятся свёрла, зенкеры и развёртки.

Сверление отверстий

Сверление – процесс образования отверстий в сплошном материале, либо обработка отверстий, полученных другими методами. В последнем случае, операция называется рассверливанием. В сверле различают и хвостовую (I) и рабочую (II) части. В состав рабочей части входит режущая (1) и центрирующая (2).

Классификация свёрел

Свёрла классифицируют по размеру (диаметру), виду и форме хвостовика (последний бывает цилиндрическим и коническим). Свёрла небольшого диаметра (до 20 мм) выполняются с цилиндрическим хвостовиком, остальные – с коническим. Кроме этого, свёрла различают по конструкции (цельные, сборные, простые, комбинированные), по виду канавки для отвода стружки (прямые, косые и винтовые). В настоящее время находят применение центровые и трубчатые свёрла для кольцевого сверления. Спиральные свёрла предназначены для сверления отверстий, глубина которых не превышает 10 диаметров сверла.

Строение и геометрия сверла

1. Передняя поверхность расположена внутри спиральной канавки для отвода стружки;

2. Задняя поверхность – коническая поверхность, ось которой располагается под углом к оси сверла;

3. Режущая кромка;

4. Прошлифованная ленточка – вспомогательное лезвие для центрирования сверла относительно обрабатываемого отверстия;

5. Спинка сверла – занижена относительно ленточки, что уменьшает трение сверла о стенки обрабатываемого отверстия;

6. Поперечное лезвие, расположенное под углом  к режущей кромке.

Режущие кромки располагаются под углом 2. Для обработки сталей, величина этого угла меняется от 118 до 120 градусов, для цветных сплавов – 130-140. Чтобы исключить возможность защемления сверла в отверстии, направляющая (центрирующая) часть его выполняется с обратной конусностью, составляющую 0,01-0,1 мм на 10 мм длины сверла. Винтовые канавки и ленточки расположены под углом  к оси сверла. Для стандартных свёрел, значение этого угла лежит в диапазоне 2530. Передний угол  измеряется в плоскости нормальной к главной режущей кромке. Величина  меняется вдоль режущей кромки: максимальная величина его на периферии, минимальная – в центре. В крайних точках режущей кромки, где скорость максимальна, выделяется наибольшее количество тепла, поэтому, для увеличения теплоотдачи, задний угол  делают тоже переменным: максимальный – в центре, минимальный – на периферии. Этим обеспечивают постоянство угла заострения.

Процесс стружкообразования усложняется тем, что угол резания поперечной кромки больше 90. Процесс её отвода усложняется трением стружки о поверхность винтовой канавки. Для облегчения процесса стружкообразования применяют различные способы затачивания сверла: подтачивают поперечную кромку, делают двойную заточку и т.д.

Элементы режима резания

Различают две схемы сверления: Первая: главное движение резания (вращательное) задаётся инструменту. Ему же сообщается поступательное движение подачи. Данная схема характерна для станков сверлильной группы. Вторая: главное движение резания сообщается заготовке, движение подачи – инструменту. Эта схема реализуется на станках токарной группы.

Глубина резания при сверлении , при рассверливании .

Скорость резания при сверлении – это окружная скорость наиболее удалённой от оси сверла точки режущей кромки.

Анализируя последнюю формулу, видно, что при заданном периоде стойкости увеличение подачи требует уменьшения скорости резания. Скорость при рассверливании:

Основное (технологическое или машинное) время определяется как частное от деления расчётного пути на скорость относительного перемещения инструмента и заготовки.

L_p - длина расчетного пути инструмента

n – число оборотов шпинделя

S_o – подача на оборот.

При сверлении равнодействующую сил сопротивления на режущих кромках можно различить на 3 составляющие:

Р ₁ – вертикальная составляющая, параллельная оси. Она совместно с осевой составляющей Р_о, действующей на поперечной кромке, определяет осевую силу при сверлении, которая противодействует движению подачи. По её величине рассчитывают на прочность детали узла подачи сверлильного станка.

Р₂ – горизонтальная составляющая, проходящая через ось сверла.

Р₃ – составляющая, направленная по касательной к окружности, на которой располагается данная точка режущей кромки. Касательная составляющая является определяющей не только моменты, но и скорость обработки. Силы Р₃, действующие на обеих режущих кромках, направлены навстречу друг другу и теоретически должны уравновеситься, однако вследствие неточности заточки сверла, неодинаковости длин кромок и величин , они не равны. Поэтому в реальных условиях всегда имеет место некоторая равнодействующая Р₃, направленная в сторону большей составляющей. Под действием этой составляющей происходит разбивание отверстия, то есть его увеличение по сравнению с диаметром сверла. Разбивание отверстия приводит к появлению другой макроскопической погрешности: уводу сверла. Ось отверстия смещается относительно направления подачи. Это происходит вследствие того, что при увеличении диаметра отверстия вследствие разбивания ленточки перестают выполнять свои центрирующие функции. Разбивание отверстия и увод сверла всегда в той или иной степени присущи обработке отверстий двухлезвийным инструментом, каковым и является сверло.