Спиральные сверла и элементы резания

Не разобранное
Alexsandrs
1 630
19-11-2017, 23:38
0

Элементы и углы спирального сверла

Э л е м е н т ы с п и р а л ь н о г о с в е р л а.

Основными элементами спирального сверла (рис. 1, а) являются:

Рис. 1. а — общий вид сверла

- рабочая часть, осуществляющая резание и обеспечивающая правильное направление сверла в образуемом им отверстии;

- шейка, соединяющая рабочую часть с хвостовиком;

- хвостовик, цилиндрический или конический, служащий для установки сверла в шпиндель станка (непосредственно или при помощи крепежного устройства);

- поводок (лапка), предотвращающий проворачивание сверла и служащий упором при выбивании сверл с коническим хвостовиком.

Рабочая часть сверла представляет собой цилиндр, прорезанный двумя диаметрально противоположными винтовыми канавками.

Режущая часть сверла состоит из двух главных режущих кромок 1 (рис. 2, б) и одной поперечной режущей кромки 6.

Рис. 2. б — элементы рабочей части сверла

Поверхности 2 винтовых канавок, примыкающие к главным режущим кромкам, являются передними поверхностями спирального сверла, по которым сходит срезаемая стружка, а поверхности 3, примыкающие к главным кромкам, представляют собой задние поверхности сверла.

Ширина ленточек 4 должна быть достаточной для точного направления сверла в отверстии, но не слишком большой, чтобы не вызывать чрезмерного трения сверла о стенки отверстия.

Чем больше диаметр сверла, тем шире ленточка.

Для сверл диаметром от 1 до 30 мм ее выполняют шириной от 0,2 до 1,0 мм.

Пересечение ленточек с винтовыми канавками образует две винтовые вспомогательные режущие кромки 5, слегка зачищающие обработанную поверхность.

Форма срезаемой стружки и ее отвод зависят от угла наклона винтовых канавок ω(омега).

Чтобы улучшить условия образования стружки и облегчить ее отвод, желательно угол наклона винтовых канавок иметь возможно большим, но с увеличением этого угла ослабляется режущий клин у периферии сверла и уменьшается прочность сверла.

Поэтому для сверл диаметром 10 — 22 мм предусмотрен угол наклона винтовой канавки ω=30^o ;для сверл меньших размеров этот угол тем меньше, чем меньше диаметр сверла, и для диаметра меньше 0,25 мм достигает 19^o.

Толщина b (рис. 2, б) перемычки между винтовыми канавками определяет прочность и жесткость сверла.

Увеличение толщины перемычки уменьшает опасность изгиба сверла в процессе резания, но ведет к увеличению длины поперечной режущей кромки, которая не режет, а скоблит и выдавливает металл, вызывая дополнительный расход энергии, значительное повышение сил резания, а следовательно, и дополнительный расход энергии.

Поэтому толщина перемычки со стороны режущего конца выполняется наименьшей, а непосредственно перед хвостовиком для повышения прочности сверла постепенно возрастет за счет соответственного уменьшения глубины винтовых канавок.

Для устранения заедания в отверстии и уменьшения трения наружный диаметр направляющей части сверла уменьшается по направлению к хвостовику на 0,05 — 0,1 мм на длине 100 мм (обратная конусность).

Размеры конусной поверхности хвостовика зависят от диаметра рабочей части сверла (табл. 7).

В системе Морзе рекомендуются определенные стандартные размеры конусных поверхностей. Каждому такому стандартному размеру присвоен свой номер.

У г л ы с в е р л а.

Положение передней и задней поверхностей и режущих кромок определяется соответствующими углами сверла и оказывает существенное влияние на его стойкость и производительность.

Передний угол γ (гамма) главной режущей кромки с вершиной в точке С (рис. 3) измеряется в нормальной¹ плоскости Б — Б, перпендикулярной режущей кромке.

Рис. 3. Углы спирального сверла

Он образуется касательной СМ к передней поверхности и нормалью CN к поверхности резания (поверхность резания образуется в отверстии вращением главной режущей кромки вокруг оси сверла).

Величина переднего угла в разных точках режущей кромки неодинакова: чем дальше удалена данная точка от оси сверла, тем больше величина переднего угла.

Таким образом, наибольшее значение (25 — 30^o) угол имеет у наружной поверхности сверла и наименьшее — около поперечной кромки, где он может оказаться даже отрицательным.

В этом случае передняя поверхность расположена так, как показано пунктиром — по другую сторону нормали.

Разные передние углы в разных точках режущей кромки создают и разные условия образования стружки: с увеличением переднего угла облегчается врезание режущих кромок в обрабатываемый материал, уменьшается деформация¹срезаемого слоя и улучшается сбегание образующейся стружки.

Наиболее неблагоприятны условия резания в тех точках режущей кромки, которые имеют отрицательный передний угол.

Врезание сверла в этих точках встречает значительное сопротивление, срезаемый слой подвергается большой деформации, на которую расходуется много механической энергии.

Задний угол α (альфа) определяет положение задней поверхности сверла.

Он измеряется в плоскости, касательной к цилиндрической поверхности, проведенной через данную точку С режущей кромки так, что ось ее совпадает с осью сверла.

Задний угол образуется касательной CD (сечение А — А) к задней поверхности сверла и плоскостью СЕ, перпендикулярной оси сверла.

Величина заднего угла изменяется вдоль режущей кромки.

Наименьшее значение (7,15^o ) задний угол имеет у наружной поверхности сверла, и наибольшее (20—26^o) — около поперечной режущей кромки.

Главные режущие кромки при сверлении образуют конусную поверхность резания.

Если бы задние углы этих режущих кромок были равны нулю, то задние поверхности на всем своем протяжении соприкасались бы с поверхностью резания и между ними возникло бы большое трение.

Трение тем меньше, чем больше величина заднего угла.

Указанные выше значения угла а достигаются соответствующей заточкой задних поверхностей.

Конусность режущей части сверла определяется углом 2 φ (фи) при его вершине, образуемым главными режущими кромками.

От величины угла φ зависят форма режущей кромки, передний и задний углы, прочность сверла у перемычки и силы резания.

С уменьшением угла φ удлиняется главная режущая кромка, улучшается теплоотдача, однако прочность сверла резко понижается.

Рекомендуемые значения угла 2 φ в зависимости от обрабатываемого материала приведены в табл. 8.

Рекомендуемые значения угла 2 φ при вершине, град

Значения угла 2 φ достигаются при заточке задней поверхности сверла.

Значительное отклонение от заданных в табл. 8 значений для стандартных спиральных сверл, имеющих определенный угол наклона винтовых канавок, недопустимо, так как оно приводит к нежелательному изменению переднего угла и делает главные режущие кромки криволинейными.

Передний и задний углы поперечной режущей кромки (см. рис. 2, б) определяются в нормальной плоскости, проведенной перпендикулярно поперечной режущей кромке, и являются отрицательными.

Это вызывает значительное увеличение сил резания и мощности, расходуемой при резании.

При правильной заточке сверла угол наклона поперечной режущей кромки ψ (пси) равен 55^o (рис. 2, б).

Основные виды спиральных сверл

С п и р а л ь н ы е с в е р л а с ц и л и н д р и ч е с к и м х в о с т о в и к о м.

Для сверлильных станков сверла этого вида выпускаются длинными с диаметром 2— 20 мм и короткими с диаметром 25 — 30 мм.

Рабочая часть длинных сверл в 1,25 — 1,75 раза длиннее, чем коротких того же диаметра.

Сверла из углеродистой и легированной сталей выполняются без лапки, а из быстрорежущей, имеющие диаметр больше 3 мм — с лапкой.

Шейку имеют только сверла диаметром больше 12 мм.

С п и р а л ь н ы е с в е р л а с к о н и ч е с к и м х в о с т о в и к о м.

Для сверлильных станков спиральные сверла с коническим хвостовиком выпускаются диаметром от 6,0 до 80,0 мм стандартной длины и удлиненные.

Kpoмe того, по особому заказу для тяжелых работ изготовляются сверла с усиленным коническим хвостовиком.

В и т ы е с п и р а л ь н ы е с в е р л а.

Винтовые канавки витых сверл получают не фрезерованием, как у обычных, а завиванием прокатанного стержня.

Сечение витых сверл по форме близко к сечению фрезерованных.

Витые сверла могут быть без хвостовика (рис. 4, а), с укороченным цилиндрическим хвостовиком, с лапкой (рис. 4, б), с разным шагом завивки рабочей и хвостовой части (рис. 4, в) и с запрессованным хвостовиком (рис. 4, г).

Рис. 4. Витые спиральные сверла:

а — без хвостовика, б — с укороченным хвостовиком и с лапкой, в — с разным шагом рабочей и хвостовой части, г — с запрессованным хвостовиком

Применение витых спиральных сверл уменьшает расход инструментальной стали.

Спиральные сверла, оснащенные пластинками из твердых сплавов.

В рабочем торце спирального сверла, выполненного из углеродистой инструментальной стали марки У9А или легированной стали 9ХС, прорезается прямоугольный паз, в котором припоем крепится пластинка из твердого сплава.

Рабочая часть корпуса сверла должна быть подвергнута термической обработке до твердости HRC=58 -:- 62.

Сверла рассматриваемого вида выпускаются диаметром 6,0 — 26,1 мм с коническим хвостовиком и диаметром 5,0 — 12,0 мм — с цилиндрическим (рис. 5, а).

Первые выполняются как длинными, так и укороченными, вторые — только нормальной длины.

Для повышения жесткости длина рабочей части такого сверла значительно меньше, чем сверла из быстрорежущей стали.

Предусматривается выпуск сверл диаметром от 2,5 до 5,0 мм, оснащенных твердым сплавом, с косыми канавками и цилиндрическим хвостовиком (рис. 5, б).

Длина канавок невелика, и такие сверла могут быть использованы только для сверления неглубоких отверстий.

Для устранения трения о стенки отверстия диаметр державки меньше диаметра рабочей части сверла.

Ширина ленточек на направляющей поверхности f зависит от диаметра сверла и колеблется между 0,15 и 0,30 мм.

Остальная часть направляющей затачивается под углом 3 — 5^o.

Для уменьшения трения направляющей поверхности о стенки образуемого отверстия наружный диаметр пластинки уменьшается к нерабочему концу пластинки на 0,04 — 0,05 мм.

Возможно и такая конструкция твердосплавного сверла, когда рабочая часть в виде твердосплавной головки припаяна к корпусу, выполненному как и в предыдущих случаях, из стали 9ХС.

Сверла малых диаметров (меньше 5 мм) могут быть выполнены целиком из твердого сплава (монолитные сверла).

Элементы резания при сверлении

С к о р о с т ь р е з а н и я v (скорость главного движения) представляет собой длину пути в метрах, проходимого данной точкой режущей кромки в одну минуту в направлении главного движения.

Между скоростью резания v, радиусом данной точки А режущей кромки R_а (рис. 6, а) и числом оборотов сверла и в минуту существует следующая зависимость:

Рис. 6. Элементы резания при обработке спиральными сверлами:

а — при сверлении, б — при рассверливании

Из этой зависимости следует, что при одной и той же скорости вращения сверла скорость резания v у различных точек режущей кромки неодинакова.

Она тем больше, чем дальше данная точка А расположена от оси (чем больше Rа).

Скорость резания при сверлении принято указывать для наиболее удаленной точки режущей кромки, лежащей на наружной поверхности сверла, и подсчитывать ее, пользуясь зависимостью.

где D — диаметр сверла, мм.

П о д а ч а и г л у б и н а р е з а н и я.

Подача s₀ — это перемещение сверла вдоль оси, измеряемое в миллиметрах и совершаемое за период времени, в течение которого сверло делает один оборот.

Так как при сверлении работают две режущие кромки, то подача з„приходящаяся на каждую из них (рис. 6, а).

Глубина резания при сверлении (в сплошном металле)

а при рассверливании, т. е. при увеличении диаметра ранее имевшегося отверстия (рис. 6, б),

С е ч е н и е с р е з а е м о г о с л о я.

Срезаемый каждой режущей кромкой слой имеет форму параллелограмма (на рис. 6 сечение срезаемого слоя показано перекрестной штриховкой).

Основанием этого параллелограмма служит s_z, a высотой t.

Сечение срезаемого слоя, равное площади заштрихованного параллелограмма.

f=t*s_zmm²

x¹ - нормальная плоскость — это плоскость, перпендикулярная главной режущей кромке.

x^{2 -}деформацией называется изменение формы или размера тела под влиянием действующих на него сил. Если деформация после прекращения действия силы исчезает, она называется упругой, если сохраняепся и после прекращения действия силы — остаточной (пластической). Металлы, обладающие способностью пластически деформироваться без разрушения, называются пластичными, металлы, не имеющие этой способности, называются хрупкими.

В.Барун

Обсудить на форуме