Назначение и конструкция спирального сверла. Основные понятия о процессах обработки отверстий и режущем инструменте, используемом на сверлильных станках. Виды сверл в зависимости от формы рабочей поверхности

ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ОТВЕРСТИЙ

Конструктивные элементы спиральных сверл

Сверло - двухзубый режущий инструмент. Зуб сверла представляет собой тело клиновидной формы, ограниченное передней и задней поверхностью.

У спиральных сверл передняя поверхность, по которой сходит стружка при обработке, является винтовой поверхностью канавки (рис. 45).

Углом наклона винтовой канавки ОМЕГА называется угол, образуемый осью сверла и касательной к винтовой линии пересечения передней поверхности сверла с цилиндрической поверхностью, ось которой совпадает с осью сверла и диаметр которой равен диаметру сверла.

Поверхность зуба сверла, обращенная к поверхности резания (поверхности, по которой происходит отделение стружки от заготовки), называется задней поверхностью. Задние поверхности воспроизводятся при заточке сверла и их формы определяются принятым методом заточки. Задние поверхности на спиральных сверлах наиболее часто затачиваются по коническим, винтовым и плоским поверхностям. Линии пересечения передних и задних поверхностей сверла образуют режущую кромку. У обычных спиральных сверл прямолинейные режущие кромки и ось сверла являются скрещивающимися прямыми. Расстояние от оси сверла до режущей кромки равно половине диаметра сердцевины сверла. Угол 2ФИ между режущими кромками, которые располагаются симметрично относительно оси сверла, называют углом при вершине.

Линия пересечения задних поверхностей обоих зубьев сверла образует поперечную режущую кромку, расположенную в центральной зоне сверла.

Угол наклона поперечной кромки находится между проекциями поперечной кромки и режущей кромки на плоскость, перпендикулярную к оси сверла.

Задний угол АЛЬФА между задней поверхностью и поверхностью резания измеряется у сверл обычно в цилиндрическом сечении, концентричном оси сверла.

Угол при вершине сверла 2ФИ играет роль главного угла в плане. С увеличением угла при вершине сверла уменьшается активная длина режущей кромки и увеличивается толщина среза, что приводит к увеличению усилий, действующих на единицу длины режущих кромок, и способствует повышению интенсивности износа сверла.

Однако при увеличении угла 2ФИ сечение среза сохраняется неизменным и уменьшается степень деформации срезаемого слоя. При этом падает величина суммарной составляющей главного усилия резания, действующего по направлению скорости резания, и определяющего, величину крутящего моменту, что благоприятно воздействует на работу такого нежесткого инструмента, как спиральные сверла. Суммарное же осевое усилие подачи сверла при увеличении угла 2ФИ возрастает. Это объясняется изменением положения относительно оси сверла плоскости, нормальной к режущей кромке, в результате чего меньшая часть усилий, действующих на режущие кромки сверла, взаимно уравновешивается. Кроме того, передние углы на поперечной кромке с увеличением угла при вершине уменьшаются, это ухудшает внедрение этой кромки в материал заготовки и приводит к возрастанию осевых усилий при сверлении. В результате возрастает опасность появления продольного изгиба сверла и значительных его деформаций. Опыты показывают, что при уменьшении угла 2ФИ от 140 до 90° осевое усилие подачи снижается на 40-50%, а крутящий момент увеличивается на 25-30%.

С увеличением угла при вершине уменьшается угол между режущей кромкой и кромкой ленточки, что приводит к ухудшению теплоотвода от наиболее интенсивно изнашивающейся периферийной зоны сверла.

При сравнительно небольших подачах, используемых в процессе сверления, уменьшение угла при вершине 2ФИ может привести к чрезвычайно малым значениям толщин среза, соизмеримым с радиусом округления режущей кромки. Это приводит к неустойчивым результатам и чаще всего к понижению стойкости инструмента.

Угол при вершине 2ФИ спирального сверла влияет на величины передних углов и на изменение их на режущей части, а также на направление и условия отвода стружки по винтовым канавкам. Известно, что нормальная работа сверла может иметь место тогда, когда надежно обеспечивается вывод стружки по канавкам и не наблюдается ее защемление и пакетирование. Как показывают исследования, увеличение угла при вершине 2ФИ приводит к более плавному изменению передних углов вдоль режущей кромки, что благоприятно отражается на режущей способности сверл.

Таким образом, угол при вершине сверла 2ФИ весьма противоречиво воздействует на процесс сверления и его оптимальное значение, зависит от многих факторов, предопределяющих характер работы сверла. Поэтому в литературе можно встретить различные данные и рекомендации по выбору угла при вершине сверла.

Следует учитывать, что подобно резцам с различными углами в плане, можно применять для заданных условий работки сверла с различными углами при вершине 2ФИ и достигать при атом удовлетворительных результатов.

Базируясь на экспериментальные данные и производственный опыт, угол 2ФИ при вершине сверла ориентировочно можно выбирать в зависимости от обрабатываемого материала.

Угол ОМЕГА наклона винтовой канавки измеряется на наружном диаметре сверла. При известном шаге h винтовой канавки и диаметре сверла Д угол наклона ОМЕГА определяется по формуле:

Винтовые линии пересечения винтовой канавки сверла с цилиндрическими поверхностями, концентричными оси сверла, имеют переменный угол наклона (ОМЕГА х) определяемый по соотношению:

Где R - радиус сверла;

Rx-радиус рассматриваемого цилиндрического сечения, концентричного оси сверла или, иными словами, расстояние от рассматриваемой точки режущей кромки до оси сверла. Как видно, угол наклона винтовых линий, расположённых на передней поверхности канавки сверла, уменьшается при приближении к оси сверла. Величины углов ОМЕГА для различных точек режущих кромок сверла при изменении угла наклона винтовой канавки от 15 до 60° приведены в табл. 5.

Из таблицы видно, что изменение угла наклона винтовой канавки ОМЕГА сильно влияет на величины углов ОМЕГА х на периферии.

Таблица 5. Изменение угла ОМЕГА х, град, на режущей части сверла
У сердцевины же сверла изменение угла ОМЕГА вызывает небольшие изменения углов ОМЕГА х, т. е. за счет изменения угла ОМЕГА нельзя в большой степени влиять на изменения геометрии центральной зоны сверла. Угол наклона винтовой канавки предопределяет величины передних углов на режущей части, особенно на периферии сверла. С увеличением угла ОМЕГА передний угол в исследуемой точке кромки также возрастает. Это приводит к уменьшению усилий резания, способствует лучшему отводу стружки.

При построении известны шаг винтовой канавки, диаметр сердцевины, ширина канавки, форма и расположение режущей кромки сверла. На рис. 53 рассмотрено сверло с прямолинейной режущей кромкой, составляющей с осью угол ФИ. Построение выполняется в системе плоскостей проекций V/H. Плоскость H перпендикулярна оси сверла, а плоскость V параллельна режущей кромке АВ (ее проекции а"b" и ab). Через периферийную точку А режущей кромки проведено сечение I, перпендикулярное оси сверла, линия пересечения которого с винтовой поверхностью канавки будет искомым торцовым сечением канавки сверла. Чтобы отыскать произвольную точку торцового сечения канавки сверла, на его режущей кромке выберем произвольную точку С. Эта точка при винтовом движении режущей кромки АВ опишет в пространстве винтовую линию СС1, расположенную на поверхности канавки. Винтовая линия СС1 пересекает сечение / в точке С1, которая будет точкой торцового сечения сверла. Винтовое движение кромки АВ, а, следовательно, и рассматриваемой точки С, разложим на поступательное движение вдоль оси сверла и кинематически связанное с ним вращательное движение вокруг оси сверла. Если обозначить величину поступательного перемещения вдоль оси через х, то соответствующий этому перемещению угол поворота будет равен:

Где H - шаг винтовой канавки сверла.

Точка С за время перемещения на величину h вдоль оси сверла до сечения I повернется вокруг оси сверла на угол

Этот угол между радиусами, соединяющими горизонтальные проекции точек С1 и С с центром сверла в истинную величину изображается в проекции на плоскости H. Поэтому, повернув вокруг оси сверла точку С на угол ЭПСЕЛОН найдем искомую горизонтальную проекцию C1 точки торцового сечения канавки сверла.

Аналогично точке С, рассматривая последующие точки режущей кромки, определяются соответствующие им точки торцового сечения канавки, совокупность которых и будет профилем рабочего участка винтовой канавки сверла в сечении, перпендикулярном его оси.

Для облегчения построения на режущей кромке целесообразно выбирать ряд равноудаленных точек С, Е, К, отстоящих от сечения / на расстоянии h, 2h, 3h. Тогда углы поворота горизонтальных проекций этих точек вокруг оси сверла будут соответственно равны ЭПСЕЛОН h, 2ЭПСЕЛОН h, З ЭПСЕЛОН h. Повернув горизонтальные проекции точек с, е, к вокруг оси сверла на углы ЭПСЕЛОН h, 2ЭПСЕЛОН h, З ЭПСЕЛОН h получим искомые точки c1, e1, k1 торцового сечения канавки сверла. Полученную кривую можно заменить дугой окружности радиуса R1 с центром в точке О1.

Вспомогательная часть профиля канавки сверла выбирается таким образом, чтобы обеспечить получение заданной ширины канавки, т. е. угла ТАУ, плавного сопряжения кривых профиля. Это способствует предотвращению трещин при термообработке сверла. Построив угол ТАУ, найдем вторую крайнюю точку m расположенную на вспомогательной части профиля. Примем, что вспомогательная часть профиля очерчивается по дуге окружности радиуса R2. Чтобы эта окружность касалась сердцевины сверла и окружности R1 в точке их соприкосновения t ее центр O2 должен лежать на прямой ОО2. С другой стороны, чтобы окружность R2 проходила через точки t, т ее центр O2 должен лежать на перпендикуляре к отрезку mt, проведенному через его середину. Поэтому точка пересечения рассматриваемого перпендикуляра и прямой O1О будет центром O2 второй окружности профиля канавки, радиус которой R3 = О2t = О2m.

Рассмотрение найденного профиля торцового сечения сверла показывает, что вспомогательный участок профиля сверла заканчивается в точке т острым углом.

Некоторые исследователи, изучая прочность сверл, пришли к выводу, что материал сверла в рассматриваемых углах практически не включается в работу и их необходимо округлять, что способствует лучшему использованию материала сверла, снижает концентрацию напряжений и повышает сопротивление кручению.

Для уменьшения трения сверла о поверхность отверстия на его зубьях по всей длине срезается спинка с оставлением небольшой шлифованной ленточки. Ленточка служит для направления сверла в процессе работы. На величине приблизительно равной половине подачи кромка ленточки, примыкающая к главным режущим кромкам, выполняет роль вспомогательной кромки и формирует поверхность отверстия. На этом участке направляющая ленточка служит вспомогательной задней поверхностью с задними углами, равными нулю.

Ширина направляющей ленточки оказывает значительное влияние на работу сверла. С увеличением ширины ленточки улучшается направление сверла, что благоприятно сказывается на его работе. Однако в этом случае возрастает трение их о стенки отверстия, что увеличивает интенсивность износа сверл и понижает их стойкость.

Опыты показывают, что с повышением жесткости сверл, например за счет роста диаметра сердцевины, увеличение ширины ленточки существенно не влияет на виброустойчивость и направление сверла в отверстии. В этом случае можно выбирать небольшие значения ширины направляющей ленточки. Однако при чрезмерно малых величинах ширины ленточки, особенно при обработке труднообрабатываемых материалов, прочность направляющих ленточек в зоне резания настолько снижается, что происходит их быстрое разрушение, увеличивается зона трения и стойкость инструмента снижается.

Стандартные сверла универсального назначения диаметром 0,25-0,5 мм имеют полностью шлифованную спинку, т. е. у них ширина ленточки равна ширине зуба. У сверл диаметром от 1 до 50 мм ширина ленточек колеблется от 0,2 /ш до 2 мм.

С целью увеличения точности обработки отверстий применяют сверла с четырьмя ленточками по две на каждом зубе. У таких сверл ширина дополнительной ленточки берется на 30-40% меньше ширины основной ленточки.

Для уменьшения трения ленточек о стенки отверстия диаметр сверла уменьшают по направлению к хвостовику, т. е. выполняют сверла с обратной конусностью. Опыты показывают, что с увеличением обратной конусности стойкость сверл первоначально возрастает, а затем, достигнув максимального значения, снижается. Это происходит в результате уменьшения трения сверла о стенки отверстия. Дальнейшее увеличение об¬ратной конусности не влияет на трепне сверла о стенки отверстия, а ослабляет режущие кромки на периферии сверла, что способствует возрастанию интенсивности износа. Обратная конусность вли¬яет на направление сверла, т. е. на жест¬кость и виброустойчивость системы, что особо важно для сверл малого диаметра. У них, как показывают опыты, целесообразно выбирать уменьшенные значения обратной конусности. Степень влияния обратной конусности зависит от величины других параметров, влияющих на жесткость сверла. Поэтому у сверл с утолщенной сердцевиной можно выбирать увеличенные величины обратной конусности.

Для стандартных сверл универсального назначения на 100 мм длины:

Указанные величины обратной конусности можно принимать и при проектировании специальных сверл.

Для сверления отверстий под штифты конусностью 1:50 применяют конические сверла (рис. 54).

Кромка ленточки таких сверл имеет прямую конусность, соответствующую конусности просверленного отверстия, выполняет роль режущей кромки и формирует коническую поверхность отверстия. Поэтому у конических сверл, на ленточках по всей их длине затачивается задний угол величиной 8-18°, подтачивается поверхность винтовой канавки и создается передний угол. На ленточках в шахматном порядке выбираются стружкоразделительные канавки с шагом 8-12 мм.

Длина рабочей части сверла существенно влияет на его устойчивость в процессе сверления и стойкость. Исследования показывают, что с увеличением в определенных пределах длины сверла стойкость его уменьшается примерно по закону прямой, после чего наблюдается резкое падение стойкости. Влияние длины сверла на его стойкость особенно заметно на сверлах малого диаметра, у которых соотношение длины рабочей части к диаметру достигает величины 15- 20, а также при сверлении труднообрабатываемых материалов. При сверлении конструкционных сталей и чугунов стойкость при увеличении длины вылета сверла снижается в меньшей мере. Очевидно резкое уменьшение стойкости соответствует критическому значению допустимой нагрузки, возникающей в результате действия осевого усилия и крутящего момента на устойчивость сверла.

Известно, что величины усилий резания, действующих на сверло , зависят от принятых режимов резания. Поэтому необходимо при выборе режимов сверления учитывать длину вылета сверла и соответственно уменьшать скорость и подачу при возрастании длины вылета сверла. При сверлении труднообрабатываемых материалов усилия резания имеют увеличенные значения и соответственно этому уменьшаются возможные допустимые величины вылета сверла.

С точки зрения стойкости во всех случаях целесообразно применять сверла с минимально возможной длиной вылета. Следует учитывать, что при большом выходе из строя сверл за счет их поломок уменьшение длины вылета сверла повышает стойкость и работоспособность инструмента.

Для установки и закрепления в шпинделе станка спиральные сверла наиболее часто имеют цилиндрический или конический хвостовик. Цилиндрический хвостовик наиболее прост в изготовлении, сверла с цилиндрическим хвостовиком могут устанавливаться в шпиндель сверильного станка с помощью разрезной конической переходной втулки с цилиндрическим центральным отверстием. При установке такой втулки в шпиндель станка она сжимается и плотно охватывает хвостовик инструмента. Используются также специальные цанговые или кулачковые патроны.

Закрепление сверла и передача крутящего момента осуществляется в этом случае за счет трения цилиндрической поверхности хвостовика и соприкасающихся с ней элементов патрона. При повышенных скоростях резания, во избежание проворачивания сверла в патроне во время сверления, применяют сверла с поводком, выполненным в виде двух плоскостей (лысок). Из-за недостаточной силы зажима цилиндрический хвостовик применяется только для сверл диаметром до 20-25 мм.

Наибольшее распространение получили сверла с коническим хвостовиком, устанавливаемые в коническое отверстие шпинделя станка. Если размеры конического хвостовика меньше чем у отверстия шпинделя, используются переходные втулки. Конический хвостовик сверла заканчивается лапкой, которая предназначается только для облегчения выталкивания инструмента из шпинделя клином и не должна воспринимать усилия резания, возникающего при сверлении.

Сверление является одним из распространенных методов предварительной обработки отверстий на токарных станках. В зависимости от конструкции и назначения различают сверла: спиральные, перовые, для глубокого сверления, центровочные, эжекторные и др. Наибольшее распространение получили спиральные сверла (На рисунке сверла: а - спиральное с коническим хвостовиком, б - спиральное с цилиндрическим хвостовиком, в - для глубокого сверления). Сверло имеет: две главные режущие кромки, образованные пересечением передних винтовых поверхностей канавок, по которым сходит стружка, с задними поверхностями, обращенными к поверхности резания; поперечную режущую кромку (перемычку), образованную пересечением обеих задних поверхностей; две вспомогательные режущие кромки, образованные пересечением передних поверхностей с поверхностью ленточки. Ленточка сверла - узкая полоска на его цилиндрической поверхности, расположенная вдоль винтовой канавки и обеспечивающая направление сверла при резании. Угол наклона винтовой канавки ω угол между осью сверла и касательной к винтовой линии по наружному диаметру сверла (ω=20-30 градусам). Угол наклона поперечной режущей кромки (перемычки) ψ - острый угол между проекциями поперечной и главной режущих кромок на плоскость, перпендикулярную оси сверла (ψ=50-55 градусам). Угол режущей части (угол при вершине) 2φ - угол между главными режущими кромками при вершине сверла (φ=118 градусам). Передний угол γ - угол между касательной к передней поверхности в рассматриваемой точке режущей кромки и нормалью в той же точке к поверхности вращения режущей кромки вокруг оси сверла. По длине режущей кромки передний угол γ является величиной переменной. Задний угол α - угол между касательной к задней поверхности в рассматриваемой точке режущей кромки и касательной в той же точке к окружности ее вращения вокруг оси сверла. Задний угол сверла - величина переменная: α=8-14 градусов на периферии сверла и α=20-26 градусов - ближе к центру сверла.

Наиболее многочисленной является группа спиральных сверл.

Спиральное сверло (рис. 2.2) представляет собой цилиндрический стержень, рабочая часть которого снабжена двумя винтовыми спиральными канавками, предназначенными для отвода стружки и образования режущих элементов. Наклон канавок к оси сверла составляет 10–45º. Рабочий конец сверла имеет конусообразную форму. На образующих конуса лежат две симметрично расположенные относительно оси сверла режущие кромки. Хвостовик нужен для закрепления сверла. Спиральные сверла делают с цилиндрическими или коническими хвостовиками.

Рис.2.2 Спиральное сверло с коническим хвостовиком

По точности изготовления они делятся на:

сверла общего назначения;

сверла точного исполнения.

Размерный ряд спиральных сверл начинается с малоразмерных сверл диаметром от 0,1 до 1,5 мм по ГОСТ 8034 с утолщенным цилиндрическим хвостовиком. Вследствие малых размеров этих сверл оправдано их изготовление целиком из быстрорежущих сталей Р6М3 и Р6М5К5 с твердостью рабочей части до 60 – 62 НRC.

Для обработки труднообрабатываемых материалов изготавливают цельные твердосплавные сверла диаметром от 0,6 до 1,0 мм из сплавов ВК10М, ВК15М. Стойкость спиральных сверл с твердосплавной рабочей частью в 20-30 раз выше стойкости обычных быстрорежущих сверл. Начиная с диаметра 1,5 мм твердосплавные сверла выполняют сборными по ГОСТ 17273. Рабочую твердосплавную часть этих сверл припаивают к хвостовику из стали 45. По ГОСТ 10902 и ГОСТ 4010 спиральные сверла изготавливают из быстрорежущих сталей типа Р12, Р6М3, для обработки конструкционных сталей и для сверления труднообрабатываемых материалов. Такие сверла имеют твердость 63-65 HRC. Быстрорежущие сверла выполняются как с правым, так и с левым направлением винтовых канавок. Спиральные сверла диаметром более 8 мм в целях экономии изготавливают сварными с рабочей частью из быстрорежущей стали и хвостовиком из конструкционной стали. Сверла с пластинками из твердого сплава по ГОСТ 5756 закрепляют в корпусе пайкой. По ГОСТ 6647 выполняются сверла с внутренним подводом охлаждающей жидкости для сверления труднообрабатываемых материалов.

Перовые сверла

Перовые (рис. 2.1 г), или, как их еще называют, ложечные, сверла отличаются простотой конструкции (представляют собой заострённую пластинку с весьма несовершенной формой рабочей части). В зависимости от того, какова форма заточки режущих кромок, различают односторонние и двусторонние перовые сверла. Все они имеют плоскую режущую часть с двумя режущими кромками, расположенными симметрично относительно оси сверла и образующими угол резания в 45, 50, 75, 90º. Недостаток таких сверл состоит в том, что отсутствует автоматический отвод стружки при сверлении, что портит режущие кромки и вынуждает часто вынимать сверло из просверливаемого отверстия. Кроме того, перовые сверла в процессе работы теряют направление и уменьшаются в диаметре при переточке.

Кольцевые сверла

Сквозные отверстия диаметром свыше 80 мм получают сверлами кольцевого сверления (рис. 2.1 з). Ими вырезается только кольцевая полость, а в центре остается стержень, который удаляется после окончания сверления. В дальнейшем стержень можно использовать в качестве заготовки.

В наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!

Сверление, зенкерование и развертывание являются основными технологическими способами обработки резанием круглых отверстий различной степени точности и с различной шероховатостью обработанной поверхности. Все перечисленные способы относятся к осевой обработке, т.е. к лезвийной обработке с вращательным главным движением резания при постоянном радиусе его траектории и движении подачи только вдоль оси главного движения резания.

Сверление - основной способ обработки отверстий в сплошном материале заготовок. Просверленные отверстия, как правило, не имеют абсолютно правильной цилиндрической формы. Их поперечное сечение имеет форму овала, а продольное - небольшую конусность.

Диаметры просверленных отверстий всегда больше диаметра сверла, которым они обработаны. Разность диаметров сверла и просверленного им отверстия называют разбивкой отверстия. Для стандартных сверл диаметром 10...20 мм разбивка составляет 0,15...0,25 мм. Причиной разбивки отверстий являются недостаточная точность заточки сверл и несоосность сверла и шпинделя сверлильного станка.

Сверление отверстий без дальнейшей их обработки проводят тогда, когда необходимая точность размеров лежит в пределах 12... 14-го квалитетов. Наиболее часто сверлением обрабатывают отверстия для болтовых соединений, а также отверстия для нарезания в них внутренней крепежной резьбы (например, метчиком).

Зенкерование - это обработка предварительно просверленных отверстий или отверстий, изготовленных литьем и штамповкой, с целью получения более точных по форме и диаметру, чем при сверлении. Точность обработки цилиндрического отверстия после зенкерования - 10... 11-й квалитеты.

Развертывание - это завершающая обработка просверленных и зенкерованных отверстий для получения точных по форме и диаметру цилиндрических отверстий (6...9-й квалитеты) с малой шероховатостью Ra 0,32... 1,25 мкм.

Сверла предназначаются для сверления сквозных или глухих отверстий в деталях, обрабатываемых на сверлильных, токарно-револьверных и некоторых других станках. В зависимости от конструкции и назначения различают следующие сверла:

Рис. 2.22. Спиральные сверла:
а и б - элементы спирального сверла соответственно с коническим и цилиндрическим хвостовиками; в - кромки и поверхности спирального сверла; 1 - рабочая часть; 2 - шейка; 3 - хвостовик; 4 - лапка; 5 - режущая часть; 6 - поводок; 7 - зуб; 8 - винтовая канавка; 9 - поперечная кромка; 10 - кромка ленточки; 11 - спинка зуба

Рис. 2.23. Углы спирального сверла:
α - задний угол; γ - передний угол; Ψ - угол наклона поперечной режущей кромки; ω - угол наклона винтовой канавки; 2φ - угол при вершине; 1 - задняя поверхность; 2 - передняя поверхность; 3 - режущая кромка

Рис. 2.24. Формы заточки спиральных сверл:
а - обыкновенная; б - двойная: 1 - главная режущая кромка; 2 - поперечная режущая кромка; 3 - вспомогательная режущая кромка; 2φ - главный угол при вершине сверла; 2φ 0 - вспомогательный угол при вершине сверла; Z 0 - ширина зоны второй заточки; в - подточка поперечного лезвия и ленточки; г - подточка ленточки: f - ширина ленточки

• спиральные с цилиндрическим и коническим хвостовиками, предназначенные для сверления стали, чугуна и других конструкционных материалов;
• оснащенные пластинками из твердых сплавов, предназначенные для обработки деталей из чугуна (особенно с литейной коркой) и очень твердой и закаленной стали;
• глубокого сверления (одно- и двустороннего резания), используемые при сверлении отверстий, длина которых превышает диаметр в пять раз и более;
• центровочный инструмент (центровочные сверла и зенковки), предназначенный для обработки центровых отверстий обрабатываемых деталей.

Спиральное сверло и элементы его рабочей части приведены на рис. 2.22.

Углы и формы заточки спирального сверла показаны на рис. 2.23 и 2.24. Формы заточек сверл выбирают в зависимости от свойств обрабатываемых материалов и диаметра сверла.

Для повышения стойкости сверла и производительности обработки производят двойную заточку сверла под углами 2φ = 116...118° и 2φ 0 = 70...90° (рис. 2.24, б).Подточка поперечной кромки (рис. 2.24, в) и ленточки сверла (рис. 2.24, г) облегчает процесс сверления отверстий. Подточка поперечной кромки снижает осевую силу, а подточка ленточки уменьшает трение ленточек о стенки отверстия и повышает стойкость сверл.

При подточке длина поперечной кромки уменьшается до 50 %. Обычно производится подточка сверл диаметром более 12 мм, а также после каждой переточки сверла.

В зависимости от обрабатываемого материала углы при вершине сверл выбирают по табл. 2.10, а задние и передние углы - по табл. 2.11.

Для сверления заготовок из чугуна и цветных металлов применяют твердосплавные сверла. Эти сверла из-за нестабильности работы редко применяют при сверлении заготовок из сталей.

Сверла диаметром от 5 до 30 мм оснащают пластинами или коронками из твердого сплава. Недостатками конструкции сверл с припаиваемой пластиной из твердого сплава являются ослабление корпуса инструмента и расположение места, где припаивается пластина, в зоне резания, т. е. в зоне высоких температур. Сверла с припаянными встык коронками из твердого сплава лишены этих недостатков.

Таблица 2.10. Углы при вершине сверла

Таблица 2.11. Задние и передние углы сверла

Примечания. 1. Задние углы даны для точек режущей кромки, расположенных на наибольшем диаметре сверла d max .
2. При расчете угла γ принимают d r = d max .

Для успешной работы твердосплавных сверл необходимо обеспечить их повышенную прочность и жесткость по сравнению со сверлами из быстрорежущей стали, это достигается увеличением сердцевины до 0,25 диаметра сверла.

Зенкеры предназначены для обработки литых, штампованных и предварительно просверленных цилиндрических отверстий с целью улучшения чистоты поверхности и повышения их точности или для подготовки их к дальнейшему развертыванию.

Зенкеры применяют для окончательной обработки отверстий с допуском по 11... 12-му квалитетам и обеспечивают параметр шероховатости Rz 20...40 мкм.

Конструктивно зенкеры выполняют хвостовыми цельными, хвостовыми сборными с вставными ножами, насадными цельными и насадными сборными. Зенкеры изготовляют из быстрорежущей стали или с пластинами твердого сплава, напаиваемыми на корпус зенкера или корпус ножей у сборных конструкций. Хвостовые зенкеры (подобно сверлам) крепят с помощью цилиндрических или конических хвостовиков, насадные зенкеры имеют коническое посадочное отверстие (конусность 1:30) и торцовую шпонку для предохранения от провертывания при работе.

Зенкер (рис. 2.25, а) состоит из рабочей части l, шейки l 3 , хвостовика l 4 и лапки е. Рабочая часть зенкера имеет режущую l 1 и калибрующую l 2 части.

Зенкеры имеют три, четыре, а иногда шесть режущих зубьев, что способствует лучшему по сравнению со сверлами направлению их в обрабатываемом отверстии и повышает точность обработки.

Рис. 2.25. Зенкер:
а - элементы зенкера: l - рабочая часть; l 1 - режущая часть; l 2 - калибрующая часть; l 3 - шейка; l 4 - хвостовик; е - лапка; б - режущая часть зенкера: α - задний угол; γ - передний угол; φ - угол главной режущей кромки; ω - угол наклона канавки зенкера; t - глубина резания; b - режущая кромка: φ 1 - угол вспомогательной режущей кромки

Зенкеры из быстрорежущей стали изготовляют хвостовыми цельными диаметром 10...40 мм, хвостовыми сборными с вставными ножами диаметром 32...80 мм или насадными сборными диаметром 40... 120 мм.

Зенкеры, оснащенные твердосплавными пластинами, могут быть составными и сборными. Составные хвостовые зенкеры имеют диаметры 14...50 мм, насадные - 32...80 мм, насадные сборные - 40... 120 мм.

Таблица 2.12. Передние углы зенкеров

Угол наклона винтовой канавки (рис. 2.25, б) зенкеров общего назначения ω = 10...30°. Для обработки твердых металлов берут меньшие, а для мягких - большие значения углов. Для чугуна угол ω= 0°. Для отверстий с прерывистыми стенками независимо от свойств обрабатываемого металла ω= 20...30°. Передний угол зенкеров у выбирают по табл. 2.12. Задний угол α зенкера на периферии равен 8... 10°. Угол при вершине φ выбирают по табл. 2.13.

Таблица 2.13. Угол режущей части (заборного конуса) зенкера

Угол наклона винтовой канавки ω зенкера при обработке деталей из стали, чугуна и бронзы равен 0°. Для усиления режущей кромки на зенкерах с пластинками из твердых сплавов со выбирают положительным и равным 12... 15°.

Ленточки вдоль края винтовой канавки на калибрующей части служат для направления зенкера. Ширина ленточки f= 0,8... 2,0 мм. Для повышения стойкости зенкера длину ленточки подтачивают на 1,5...2 мм (так же, как у сверла).

Развертка - осевой режущий инструмент - предназначена для предварительной и окончательной обработки отверстий с точностью, соответствующей 6... 11-му квалитетам, и шероховатостью поверхности Ra 2,5 ...0,32 мкм.

Основные элементы развертки даны на рис. 2.26, а. Развертки подразделяются:

• по типу обрабатываемых поверхностей - на цилиндрические и конические;
• способу применения - на ручные и машинные;
• методу крепления на станке - на хвостовые и насадные;
• инструментальному материалу режущей части - на быстрорежущие и оснащенные твердым сплавом;
• конструктивным признакам - на цельные, изготовленные из одного инструментального материала; составные неразъемные со сварными хвостовиками; составные неразъемные с припаянными пластинками из твердого сплава и составные разъемные с вставными ножами.

Конструкция регулируемых разверток позволяет восстанавливать их диаметр при переточках, что увеличивает срок работы инструмента.

Стандартные развертки имеют прямые канавки, т.е. угол наклона канавок ω = 0°. Для уменьшения шероховатости обработанной поверхности, а также для развертывания отверстий с пазами применяют развертки с винтовыми канавками, имеющими наклон, обратный направлению рабочего вращения. Для разверток с винтовыми канавками угол ω приведен в табл 2.14.

Таблица 2.14. Угол наклона ω для разверток с винтовыми канавками

Угол конуса заборной части φ развертки (рис. 2.26, б) выбирают по табл. 2.15.

Таблица 2.15. Угол конуса заборной части разверток

Задний угол α (рис. 2.26, в) берется равным 15°, большие величины а принимают для разверток малых размеров. Задний угол на калибрующей части равен 0°.

Рис. 2.26. Развертка:
а - элементы развертки: t 1 - рабочая часть; t 2 - режущая часть; t 3 - калибрующая часть; t 4 - шейка; t 5 - хвостовик; е - квадрат; 1 - направляющий конус; 2 - цилиндрическая часть; 2φ - угол заборного конуса; б - элементы режущей части развертки: 1 - 2 - поверхность направляющего конуса; 2 - 3 - режущая часть; φ - угол главной режущей кромки; в - зубья развертки в поперечном сечении: 1 - режущая часть; 2 - калибрующая часть; 3 - ленточка; 4 - угол спинки; α - задний угол; γ - передний угол; г - элементы резания разверткой и обозначение поверхностей на обрабатываемой детали: t - глубина резания; а - толщина стружки; b - ширина стружки; S 0 - подача на оборот; d - диаметр развернутой поверхности; 1 - развернутая поверхность; 2 - поверхность резания; 3 - развертываемая поверхность

Для чистовых разверток при резании хрупких металлов передний угол γ равен 0° (см. рис. 2.26, в), для черновых - γ = 8°, у котельных разверток γ= 12... 15°, у разверток с пластинами из твердых сплавов γ берется от 0 до -5°.

Метчики предназначены для образования резьбы в отверстиях. Рассмотрим метчики, образующие профиль резьбы путем снятия стружки и установленные на сверлильных, токарно-револьверных и других станках. Конструктивные элементы и профиль резьбы метчика показаны на рис. 2.27.

Рис. 2.27. Конструктивные элементы и профиль резьбы метчика:
а - основные части: l 1 - режущая часть; l 2 - направляющая часть; l - рабочая часть; 1 - центровые отверстия; 2 - канавки; 3 - сердцевина; 4 - зуб; 2φ - угол конуса режущей части; φ - угол конуса; б - профиль резьбы: 1 - вершина резьбы; 2 - профиль резьбы; 3 - основание резьбы; Р - шаг резьбы; ψ - угол резьбы; t - глубина резьбы; d 1 - внутренний диаметр; d ср - средний диаметр; d 0 - наружный диаметр; d 2 - диаметр сердцевины; φ - угол конуса

Стружечные канавки, пересекая резьбовые витки, образуют зубья метчика; каждый зуб представляет собой многониточный резьбовой резец. Резцы режущей части имеют главные кромки, которые располагаются на конусе, и вспомогательные кромки, которые являются частью резьбового профиля.

Число резцов z 1 режущей части определяется по формуле

где l 1 - длина режущей части, мм; z - число зубьев метчика; Р - шаг резьбы, мм.

Направляющая часть l 2 в резании не участвует, а служит для самоподачи (ввинчивания) метчика и является резервом при переточках.

Для уменьшения трения и устранения защемления резьбовых витков на направляющей части метчика резьбу выполняют с обратной конусностью, т.е. диаметры d, d ср и d 1 измеренные у хвостовика, на 0,02...0,005 мм меньше одноименных диаметров на режущей части (рис. 2.27, б). Для облегчения входа метчика в отверстие под резьбу диаметр d 2 переднего торца метчика на 0,1... 0,3 мм меньше внутреннего диаметра резьбы d 1

Величину угла в плане φ рассчитывают по формуле

tgφ = (d - d 1)/(2l 1).

Углы зубьев режущей l 1 и направляющей l 2 частей метчика (см. рис. 2.27, а) показаны на рис. 2.28. По способу получения задних поверхностей метчики относятся к затылованному инструменту.

Рис. 2.28. Углы зубьев режущей и направляющей частей метчика:
1 - направляющая часть; 2 - режущая часть; γ - передний угол; η - задний угол; α - задний угол; К - величина падения затылка

Задний угол а режущей части измеряют в плоскости, перпендикулярной оси вращения метчика, между касательными к окружности и задней поверхности.

Метчики из быстрорежущей стали изготовляют со шлифованным профилем резьбы, метчики из углеродистой стали делают без шлифования профиля резьбы.

Передние углы режущей и направляющей частей измеряют в плоскости, перпендикулярной оси вращения метчика между касательной к передней поверхности и прямой, проходящей через ось вращения и рассматриваемую точку кромки метчика.

Б.И. Черпаков, Т.А. Альперович. "Металлорежущие станки".

В арсенале как домашнего, так и профессионального мастера должно быть множество различных инструментов. Сверла незаменимы для осуществления целого спектра работ. Сегодня их существует множество разновидностей. Однако сверло спиральное получило наибольшее распространение. Это объясняется рядом его особенностей и функций. Устройство этого инструмента, а также сфера его применения заслуживают особого внимания.

Общие сведения

Сверло представляет собой режущий элемент инструмента, который делает отверстия в различных материалах. Их существует множество разновидностей. Подбирают тип фрезы, исходя из особенностей и условий работы. По своим характеристикам сверла для перфоратора, дрели должны быть тверже, чем материал.

Назначение сверл разное. Они могут применяться для обработки металла, дерева, бетона, стекла, кафеля. У каждого инструмента в зависимости от назначения существуют свои особенности.

Наибольшего распространения сегодня получило сверло спиральное. Его еще называют винтовым. Оно имеет цилиндрическую форму и имеет ряд конструктивных особенностей.

Устройство сверла

Сверло спиральное имеет три основных элемента. Это рабочая часть, хвостовик и шейка фрезы. В первом отделе находятся две спиральные винтовые канавки. Это режущий элемент. Также они хорошо отводят стружку с рабочего места. Если техника обладает такой возможностью, именно по этим канавкам подается смазочный материал в область сверления.

Рабочая часть состоит из режущего и калибровочного отдела. Последнюю еще называют ленточкой. Это узкая полоса, которая продолжает поверхность канавки на фрезе. Режущий отдел состоит из двух главных и двух вспомогательных кромок. Они расположены вдоль цилиндра фрезы по спирали. Также к этой части относят поперечную кромку. Она имеет конусообразную форму и расположена на конце сверла.

Чтобы надежно закрепиться в станке или ручном инструменте, фреза обладает хвостовиком. Он может обладать лапкой для изъятия сверла из гнезда или поводок. Последний обеспечивает передачу крутящего момента от патрона инструмента.

Шейка нужна для выхода когда осуществляется шлифовка рабочей части.

Особенности изделия

Сверла для перфоратора, станка, которые имеют спиральную форму, сегодня наиболее популярны. Это объясняется их особенными характеристиками. Они хорошо направлены в отверстии, а также имеют большой запас под переточку. Из-за особенностей конструкции такая фреза хорошо отводит стружку и легко подает смазывающие материалы к рабочей поверхности. Эти особенности делают представленную разновидность сверл очень популярной.

Для правильного обозначения геометрических параметров существуют свои обозначения. Диаметр сверла при этом может быть самым разным. Однако обозначения остаются одни и те же. Угол кончика при вершине именуется как 2φ. Наклон канавок обозначается буквой ω, а концевой поперечной кромки - ψ. Передний угол на чертежах именуется как γ, а задний - α.

Все вместе эти показатели называются геометрией сверла. Она отражает положение канавок, режущих кромок, а также их углы наклона.

Разновидности инструмента

Берет во внимание такой важный показатель, как форма хвостовика. Она может быть следующих разновидностей:

1. Фреза с цилиндрическим хвостовиком (ГОСТ 2034-80).
2. Сверла с коническим хвостовиком (ГОСТ 10903).
3. Инструмент с коническим хвостовиком (ГОСТ 22736).

Чтобы мастер имел возможность выполнить все поставленные перед ним задачи, сверло выпускают различных типов. В первом варианте фреза крепится в трехкулачковом патроне или другом предназначенном приспособлении.

Сверло спиральное с цилиндрическим хвостовиком может быть изготовлено в коротком, среднем и длинном исполнении. Такой инструмент имеет 3 класса точности: повышенная (А1), нормальная (В1) и нормальная (В). Они могут изготавливаться как сварным, так и цельным способом. Хвостовик не должен иметь кольцевые трещины, непровар или поверхностные раковины.

Конические разновидности крепятся непосредственно в шпинделе оборудования иди переходной втулке (если размер не совпадает).

Конический хвостовик

При изготовлении фрезы с коническим хвостовиком представленного типа используют несколько разных стандартов. Сверло спиральное (ГОСТ 10903) применим для изделий нормальной длины. К этой группе также относится еще несколько стандартов, которые используют в процессе изготовления длинных, удлиненных фрез. Эти инструменты могут выпускаться с шейкой или без нее. Причем ее размер никак не регламентируется.

Фреза с коническим хвостовиком (ГОСТ 22736) регламентирует выпуск изделий диаметром 10-30 мм, которые имеют Они могут быть выполнены в укороченном или нормальном виде. для этих изделий может быть повышенным (А) и нормальным (В).

Сверла с коническим хвостовиком диаметром более 6 мм изготавливаются сварным способом. Для более узких сечений допускается применять цельный тип изготовления.

Сверла для металла

Помимо разбивки фрез по принципу формы хвостовика, существует классификация относительно материала обработки. Фреза может быть предназначена для металла, бетона, существует также сверло по дереву. Спиральное рабочее место применимо для всех разновидностей материала. Разница заключается только в конструкции инструмента.

В зависимости от типа металла подбирают Они применимы для легированных, нелегированных сталей, чугуна, сплавов, цветных металлов. Иногда их применяют для обработки твердых пластмасс. От толщины и твердости рабочей зоны зависит долговечность использования изделия. Это универсальный тип инструмента. Сверло по металлу может полноценно просверлить отверстие даже в древесине.

Если инструмент медленно погружается и сильно нагревает материал, требуется производить его заточку. Если его диаметр не превышает 12 мм, процедура проводится вручную. Но для большего размера фрезы применяется для заточки специальное оборудование.

Сверло по бетону

Одним из самых трудных в обработке материалов является бетон. Он требует применения инструмента с особыми наварными пластинами из твердого сплава. Их принято называть победитовыми. Сегодня любые твердосплавные насадки именуют таким образом.

Такой инструмент в процессе обработки материала оставляет отверстия диаметром больше, чем само сверло. Это связано с его биением. Если применяется дрель, хвостовик сверла может быть цилиндрическим. Для перфоратора применяют другой тип крепления. Он называется SDS. Их существует несколько типов. Такая система позволяет быстро менять насадки в перфораторе и прочей технике.

Точить такие сверла возможно. Однако следует следить, чтобы инструмент не перегрелся. В противном случае может отвалиться твердосплавная пластина.

Сверло по дереву

Подходящее спиральное изготавливают из обычной высокопрочной стали. Такой материал не выдвигает серьезных требований к материалу фрезы, его форме. Это самое обыкновенное сверло. Довольно просто можно завинтить в мягкую древесину или ДСП обычный саморез. Для этого не потребуется применять сверло. Однако существуют такие ситуации, где без него не обойтись.

Если требуется сделать отверстие до 600 мм глубиной, следует применять винтовые разновидности фрезы. Их диаметр может быть от 8 до 25 мм. Длина их может быть разная. Это удобно, если нужно сделать несквозное или сквозное отверстие. Если требуется, используют удлинитель.

При проведении высверливания бурав после нескольких оборотов достают из материала, очищают от стружки. Затем продолжают работу. Их длина может составлять 300, 460 и 600 мм.

Ознакомившись с основными характеристиками и способом применения такого инструмента, как сверло спиральное, каждый может подобрать для себя правильную разновидность. Это очень популярный тип фрез. Их неповторимые качества, широкий спектр применения делают их очень востребованными.