Основные части спирального сверла и их назначение. Геометрические параметры режущей части
Или станке, предназначенный для сверления отверстий в различных материалах. Сверла изготовляются из качественных твердых сталей, что позволяет их использовать для работы с и другими металлами, бетоном или камнем.
Виды
В зависимости от предназначения сверла делятся на категории по:
- Металлу.
- Дереву.
- Камню и кирпичу.
- Стеклу и плитке.
Они отличаются между собой по форме, а также углу заточки и режущей кромке. Большинство из них являются узкоспециализированными и не могут использоваться для других целей.
По металлу
Эти сверла подходят не только для сверления металлов, но также могут использоваться для работы с пластиком и древесиной. В зависимости от формы изготовления они бывают следующих разновидностей:
- Спиральные.
- Конические.
- Корончатые.
- Ступенчатые.
Спиральные
Спиральный тип представляет собой классическую конструкцию, которая знакома практически каждому. Инструмент состоит из трех частей – режущая кромка, рабочая поверхность и хвостовик. Режущая часть имеет острую заточку, именно она врезается в металл, образовывая отверстие. Рабочая поверхность представляет собой спираль, цель которой состоит в выведении стружки из отверстия. Хвостовая часть используется для фиксации инструмента в патроне дрели или станка.
Такой тип обычно изготавливают из быстрорежущей стали марки HSS, Р18 или Р6М5. Что касается стали Р18, то она встречается довольно редко и на данный момент производством инструментов из нее занимаются только некоторые предприятия, находящиеся на территории Белоруссии. Из нее получаются очень надежные сверла, которые отлично удерживают заточку.
Конические
Такое сверло обычно можно встретить зажатым в специализированный станок. Его рабочая часть представляет собой конус, вершина которого врезается в поверхность металла, образовывая тонкое отверстие. По мере углубления в материал происходит контакт с более широкой частью конуса, что обеспечивает расширение отверстия. Благодаря использованию данной конструкции, можно обеспечить сверление за один проход. К примеру, если использовать обычное спиральное сверло, то сначала нужно сделать отверстие тонким инструментом, а потом более толстым, постепенно доводя диаметр под требуемые параметры. Конусная форма позволяет избежать подобных неудобств, но к сожалению, она не подходит для слабых дрелей.
Корончатые
Корончатая конструкция представляет собой пустотелый цилиндр, на нижнем торце которого имеются острые зазубрины, напоминающие корону. Такой инструмент позволяет делать отверстия большого диаметра, начиная от 30 мм и более. Недостаток данной конструкции заключается в невозможности установки в патрон обычной дрели. Инструмент может быть использован для сверления листового металла толщиной до 10 мм. Обычно для изготовления корончатого инструмента используется сталь HSS. Также на рынке можно встретить сверла с твердосплавными напайками или алмазным напылением. Они позволяют работать не только с металлами и сплавами, но даже с бетоном.
Ступенчатые
Ступенчатая конструкция является одним из последних изобретений в мире режущего инструмента. Она имеет универсальное применение, поскольку позволяет делать отверстия различного диаметра. Название типа связано с тем, что он представляет собой конус со ступеньками. Такое сверло может быть использовано только для работы с листовым металлом толщиной до 2 мм. Принцип действия заключается в том, что кончик инструмента врезается в материал, и когда он пробивается, то происходит контакт с более широкой частью конуса, которая просверливает углубление еще больше. Таким образом, чтобы получить требуемый диаметр нужно углубиться до нужной ступени.
По дереву
Часто для работы с деревом применяется стандартное спиральное сверло по металлу. Оно позволяет делать отверстие диаметром от 2 до 18 мм. Тем не менее, данный тип сильно ограничивает возможности деревообработки, поэтому было разработано и внедрено несколько особых типов сверл:
- Спиральные по дереву.
- Перовые.
- Винтовые.
- Кольцевые пилы.
- Балеринки.
- Форстнера.
Спиральные по дереву
Спиральные по дереву очень похожи на обычное сверло по металлу. Единственное отличие заключается в форме режущей кромки. Она напоминает трезубец. Острый зуб по центру позволяет провести точную фиксацию в месте сверления. Инструментальная сталь легко врезается в древесину. Особая конструкция позволяет получать очень качественное отверстие, без вырывания волокон, как это бывает при использовании инструмента по металлу.
Перовые
Перовое имеет плоскую конструкцию, на конце которой тоже имеется трезубец, как и в предыдущем типе. Оно обеспечивает большой диаметр сверления, при этом позволяет проводить установку в обычную дрель. Данный тип режет чистые края, без разорванных волокон древесины. Нужно отметить, что в случае сверление небольшого углубления в его центре останется бороздка от основного зуба. Такое сверло работает только на малых оборотах. Его часто используют с ручным коловоротом.
Винтовые
Винтовые сверла напоминают спиральные, но имеют более совершенную рабочую часть для отвода стружки. Они довольно длинные, поэтому позволяют делать глубокие отверстия. Их часто используют для сверления бруса и бревен. Зачастую такое сверло имеет специальную ручку, что позволяет работать даже без использования дрели, станка или коловорота. Заостренная часть инструмента напоминает шуруп, она врезается в древесину, поджимая режущую кромку к волокнам. Срез получается чистым и аккуратным, даже при работе с сырым деревом.
Кольцевые пилы
Этот инструмент представляет собой пустотелый цилиндр с пильными зубьями на торце и обычным выпирающим вперед спиральным сверлом. Он позволяет делать отверстия в досках, фанере и вагонке. Его обычно применяют для получения широких отверстий, необходимых для установки светильников. Инструмент подходит не только для древесины, но и для пенополистирола, ПВХ вагонки и сотового поликарбоната. Такие пилы для дрели могут быть использованы для врезания посадочного места при установке розетки в стене, конечно при условии, что она деревянная или из мягких блоков – пенобетон, глина и пр. Выборка центральной части может быть доделана с помощью стамески.
Балеринки
Балеринка – это регулируемое сверло по дереву. Оно позволяет делать широкие отверстия в фанере, ДСП, МДФ и OSB плитах. Его конструкция представляет собой крестовину, центр которой выполнен в виде спирального сверла. На плечах крестовины крепятся острые резцы, прорезающие листовой материал. Специальный ключ позволяет менять расстояние между резцами, тем самым регулируя диаметр получаемого отверстия.
Сверло Форстнера
Инструмент имеет цилиндрический хвостовик с двумя режущими кромками. Он применяется преимущественно в мебельном производстве. С его помощью можно сделать углубление большого диаметра для установки петлей на дверцы шкафчиков. В результате его применения получается аккуратное отверстие с плоским дном.
По бетону
Сверла по бетону также подходят для работы с камнем и кирпичом. Они бывают трех видов:
- Спиральные.
- Винтовые.
- Корончатые.
Все они имеют специальные напайки, которые вгрызаются в камень, бетон и кирпич. Напайки могут изготовляться из победитовых пластин или представлять собой кристаллы искусственного алмаза.
Спиральные
Спиральные устанавливаются в . Они имеют практически идентичную конструкцию со сверлами для металла, за исключением напаек. Лучше всего они работают с бетоном и кирпичом. Глубина отверстия обычно не превышает 80-100 мм.
Винтовые
Винтовые тоже имеют напайки. Они являются более длинными, чем спиральными. Их используют в тех случаях, когда требуется пробить глубокое отверстие. Винты обеспечивают эффективное отведение пыли, что снижает вероятность застревания. Тем не менее, стоит все же периодически вытягивать перфоратор, чтобы проверить – нет ли пыли.
Корончатые
По своей конструкции напоминают стандартную коронку для древесины. В центре имеется спиральное сверло, которое врезается в бетон, камень или кирпич, при этом основную работу по сверлению отверстия требуемой глубины выполняет коронка с напайками. Такие сверла тоже требуют ударного бурения, поэтому не подходят для обычной дрели.
По стеклу
Для сверления керамики и стекла используется всего два вида сверл – коронки и перовые. Коронки имеют алмазное напыления. Их диаметр от 13 до 80 мм. Алмазное напыление представляет собой приклеенные песчинки из искусственного минерала. Для использования коронки необходимо иметь качественную дрель или сверлильный станок. Важно, чтобы инструмент касался плавно, не создавая биения или неравномерного распределения давления.
Перовое сверло представляет собой классический стержень из металла, на конце которого установлено острое копье. Инструмент предлагается в небольшом диапазоне размеров 3-13 мм. Режущее перо выполняется из победита, в более редких случаях с других сплавов.
Для работы со стеклом нужно подойти ответственно к выбору сверлильных инструментов. В отличие от других материалов, ошибка с ним недопустима. Недостаточно ровная или неострая режущая часть может привести к трещине на стекле, керамике или кафеле, что будет непоправимым.
Геометрические параметры резца влияют на силы резания и износ режущих кромок лезвия.
Термины и определения элементов резцов приведены в ГОСТ 25751-83.
Геометрические параметры головки резца определяют положение его передних и задних поверхностей относительно основной опорной поверхности.
Угол наклона l главной режущей кромки может быть положительным, отрицательным или равным нулю.От утла l зависят форма стружки, направление ее схода по передней поверхности лезвия и упрочнение.Если главная режущая кромка совпадает с основной плоскостью, проходящей через вершину лезвия, l =0, если направлена вверх, угол l положительный, если вниз, угол l отрицательный.
Главный угол в плане j определяет соотношение между шириной и толщиной среза при постоянных значениях подачи и глубины резания. Вспомогательный угол в плане j 1 рекомендуется при жесткой системе принимать в пределах 10-15°,при нежесткой системе 20-30 о, при обработке деталей с врезанием 30-45 о.
Рис. 10 Рабочая часть резца
Переходную режущую кромку выполняют или по радиусу или в видефаски под углом jо= j/2 и длиной f =0,5...3,0 мм в зависимости от размероврезца,Задний угол на переходнойкромке a о = a.
Рис. 11 Геометрические параметры резца
Главный передний угол g уменьшает деформацию стружки и обрабатываемой поверхности,влияет на величину и направление сил резания, прочность режущей кромки, стойкость резца и качество обработанной поверхности.
Главный задний угол a выбирают взависимости от обрабатываемого материала.
Вспомогательный задний уголa 1 назначают одинаковым с принятым задним углом a . Для отрезных и прорезных рездов a 1 = l - 2°.
Радиус вершты лезвия влияетна работурезца также, как угол j 1 . С увеличением радиусаокругления повышаются качество обработанной поверхности и стойкость резца. Увеличение радиуса возможно толькопри жестких условиях работы во избежание вибраций.
Главная режущая кромка выполняет основную работу резания и теоретически должна быть острой. Практическиже всегда имеется некоторый радиус, называемый радиусом округления режущей кромки r (рис. 12). При работе с малой толщиной среза а радиус округления существенновлияет на процесс резания, так как изменяет передний угол.
Значение радиуса r зависит от зернистости инструментального материала и способа обработки передней и задней поверхностей:
r = 6...8 мкм для резцов из быстрорежущих сталей, алмазов, СТМ; r = 1,5...17 мкм для резцов с пластинами из твердого сплава и r = 30...40мкм для резпов, оснащенных минерало-керамическими пластинами.
Рис. 12. Форма режушей кромки в поперечом сечен и ее влияние на передний угол
Передняя поверхность лезвия выполняется плоской иликриволинейной. Плоскую поверхность применяют для обработки хрупких и очень твердых материалов, криволинейную - для обработки вязких,мягкихи средней твердости материалов. Передняя поверхность снабжается упрочняющей ленточкой f =0,2...1,0 мм (меньшиезначения-для малых подач). Размеры фасок, канавок зависят от режимов резания и в основном от подачи. Большей подаче соответствуют большие значения f, r .
СВЕРЛА
Сверло - осевой режущий инструмент для образования отверстий в сплошном материале и увеличения диаметра имеющегося отверстия. Сверла являются одним из самых распространенных видов инструментов. В промышленности применяют сверла: спиральные, перовые, одностороннего резания, эжекторные, кольцевого сверления, а также специальные комбинированные. Сверла изготавливают из легированной стали 9ХС, быстрорежущих сталей Р6М5 и др., и оснащенные твердым сплавом ВК6, ВК6-М, ВК8, ВКЮ-М и др.
Спиральные сверла. Спиральные сверла имеют наибольшее распространение и состоят из следующих основных частей: режущей, калибрующей или направляющей, хвостовой и соединительной. Главные режущие кромки сверла (рис. 13) прямолинейны и наклонены к оси сверла под главным углом в плане j .
Рис. 13 Спиральное сверло
Рис.14 Геометрические параметры спирального сверла
Режущая и калибрирующая части сверла составляют ее рабочую часть, на которой образованы две винтовые канавки, создающие два зуба, обеспечивающие процесс резания. На рабочей части сверла (рис. 15) имеется шесть лезвий: два главных (1 - 2 и 1" - 2"), два вспомогательных (1 - 3 и 1" - 3"), расположенных на калибрующей части сверла, которая служит для направления в процессе работы и является запасом на переточку, и два на перемычке (0 - 2 и 0 - 2"). Эти лезвия расположены на двух зубьях и имеют непрерывную пространственную режущую кромку, состоящую из пяти разнонаправленных отрезков (3 - 1 , 1 - 2, 2 - 2", 2" - 1", 1" - 3").
Рис.15 Режущие кромки спирального сверла
Для уменьшения трения об образованную поверхность отверстия и уменьшения теплообразования в процессе работы сверло на всей длине направляющей части имеет занижение по спинке с оставлением у режущей кромки ленточки шириной 0,2 - 2 мм в зависимости от диаметра сверла. Ленточки обеспечивают направление сверла в процессе резания, и только в начале, на длине, равной 0,5 значения подачи, они работают в качестве вспомогательной режущей кромки. Для уменьшения трения при работе на ленточках делают утонение по направлению к хвостовику (обратная конусность 0,03 - 0,12 мм по диаметру на 100 мм длины). Размер утонения зависит от диаметра сверла.
Спиральные сверла из быстрорежущей стали с цилиндрическим хвостовиком изготавливают диаметром от 1 до 20 мм. В зависимости от длины рабочей части сверла делят на короткую (ГОСТ 4010 - 77), среднюю (ГОСТ 10902 - 77) и длинную (ГОСТ 886 - 77 и ГОСТ 12122 -77) серии. Сверла с коническим хвостовиком изготавливают диаметром от 6 до 80 мм (ГОСТ 10903 - 77), удлиненные (ГОСТ 2092 - 77) и длинные (ГОСТ 12121 - 77). Мелкоразмерные сверла диаметром от 0,1 до 1,5 мм для увеличения прочности изготавливают с утолщенным цилиндрическим хвостовиком (ГОСТ 8034 - 76).
Быстрорежущие сверла диаметром свыше 6 - 8 мм делают сварными, хвостовики у этих сверл, а также хвостовики и корпуса у сверл, оснащенных твердым сплавом, изготавливают из стали 45, 40Х, кроме того, для корпусов сверл, оснащенных твердым сплавом, применяют сталь 9ХС и быстрорежущие стали.
Режущая часть сверла. Производительность и стойкость сверла во многом зависят от значения главного угла в плане j . Подобно главному углу в плане проходного резца, угол j сверла влияет на составляющие силы резания, длину режущей кромки и элементы сечения стружки. Обычно на чертежах сверл указывают значение угла при вершине 2 j. С увеличением угла при вершине сверла уменьшается активная длина режущей кромки и увеличивается толщина срезаемого слоя, при этом увеличиваются силы, действующие на единицу длины режущей кромки, что вызывает повышенное изнашивание сверла. При увеличении угла 2j сечение срезаемого слоя остается неизменным, степень его деформации уменьшается, суммарная составляющая силы резания, определяющая крутящий момент, падает. Суммарная осевая сила резания сверла при увеличении угла 2j возрастает. Это объясняется изменением положения относительно оси сверла плоскости N - N, перпендикулярной к режущей кромке, при этом часть сил, действующих на режущую кромку сверла, взаимно уравновешивается.
Передние углы на поперечной режущей кромке при увеличении угла 2j уменьшаются, что ухудшает внедрение этой кромки в материал заготовки и приводит к возрастанию осевых сил при сверлении, при этом возрастает опасность появления продольного изгиба сверла. Увеличение угла при вершине 2j приводит к более плавному изменению передних углов вдоль главной режущей кромки, что улучшает режущие способности сверла и облегчает отвод стружки.
Опыты показывают, что при уменьшении угла 2j от 140° до 90° осевая составляющая силы резания снижается на 40 - 50%, а крутящий момент увеличивается на 25 - 30%.
Сверло – это распространенный режущий инструмент, который используется не только для получения сквозных отверстий методом сверления, но и для увеличения размеров уже имеющихся.
Технически изделия представляют собой насадки под ручные дрели, перфораторы и различные станки.
Само сверление подразумевает выборку материала за счет вращательного движения острой режущей кромки.
Инструмент делится на огромное количество видов по своей форме и назначению.
Характеристики сверл
Главная характеристика любого сверла – его прочность, которая должна превышать этот показатель у обрабатываемого материала.
Инструмент, в зависимости от условий использования, имеет различный размер и форму.
Отличается также угол заточки режущей части, цвет и др.
Каждое изделие имеет хвостовик, тип которого должен соответствовать патрону дрели, шуруповерта или станка.
Материал
Для изготовления сверла используется различные по своим характеристикам сплавы.
При этом применяется так называемая “быстрорежущая” сталь марок P18, P9, P9K15.
Если диаметр сверла превышает 8 мм, в его изготовлении используется метод сварки, например: углеродистая сталь для хвостовика, быстрорежущая сталь для рабочей части.
Для материалов с высокими показателями твердости (в основном из металла), используются, как правило, кобальтовые сверла.
Их особенность заключается в том, что рабочая часть производится из быстрорежущей стали Р6М5К5, ВК6М с добавлением кобальта.
ПРИМЕЧАНИЕ
После буквы “К” в маркировке всегда стоит цифра, которая указывает на количество кобальта в частях.
Для сверления бетона, камня и кирпича используются твердосплавные победитовые сверла.
Наконечник такого инструмента имеет напайки из победита – сплава вольфрама (90%) и кобальта (10%), разработанного в СССР. Современных же модификаций этого сплава существует более десяти.
ВАЖНО!
Победитовый наконечник не режет материал, а крошит, так что для работы с металлом, пластиком и деревом он не подходит.
Кроме вольфрама и кобальта, в сплавах встречается хром, молибден, ванадий, а их процентное количество заложено в маркировке.
Покрытие
Чтобы продлить жизнь сверлам, их тело имеет одно из перечисленных покрытий:
Оксидная пленка – значительно повышает устойчивость к перегреву от трения.
Также защищает изделие от ржавчины.
Срок службы, естественно, возрастает.
Алмазное покрытие – самое прочное из существующих.
Применяется в основном на тех изделиях, которые используются при работе с предельно твердыми материалами, включая камень и керамогранит.
Титановое покрытие – общее название, указывающее, что в материале содержится химическое соединение титана – TiN (нитрид титана), TiAIN (титано-алюминиевый нитрид), TiCN (карбонитрид титана).
Окраска
Цвет сверла имеет большое значение.
Он свидетельствует об используемом покрытии или способе обработки:
Серый – родной цвет стали.
Говорит об отсутствии любой обработки.
Самые дешевые и недолговечные изделия имеют именно серый цвет.
Черный – цвет стали, которая была подвергнута воздействию перегретого пара при окончательной обработке.
Черные изделия намного долговечнее, чем предыдущий вариант.
Желтый – цвет стали, которая подвергалась отпуску (обработка металла с целью снять его внутреннее напряжение).
Говорит о высокой твердости стали, причем его хрупкость сильно снижена отпуском.
Золотистый – цвет нитрида титана. Яркие золотистые инструменты очень прочные, к тому же у них снижены показатели трения о заготовку.
Размеры и вес
Производители режущего инструмента предлагают впечатляющий ассортимент сверл всевозможного “калибра”, в зависимости от конструкции и предназначения.
Рассмотрим самые распространенные спиральные изделия по ГОСТу:
Короткие: 20 – 131 мм по длине, 0,3 – 20 мм в диаметре (ГОСТ 4010-77);
Удлиненные: 19 – 205 мм по длине, 0,3 – 20 мм в диаметре (ГОСТ 10902-77);
Длинные: 56 – 254 мм по длине, 1 – 20мм в диаметре (ГОСТ 886-77).
Что касается точного веса, он зависит не только от конструкции изделий, их размеров, но и от материала изготовления.
Вес обыкновенных спиральных сверл находится, как правило, в пределах от нескольких единиц, до нескольких десятков грамм.
Точность обработки
Для спиральных сверл существует такая характеристика, как класс точности:
А — повышенная точность (10 – 13 квалитетов);
В1 – нормальная точность (до 14 квалитетов);
В – нормальная точность (до 15 квалитетов).
Квалитет является характеристикой точности, которая определяет значения допусков.
Виды сверл
Изделия делятся на несколько групп по конструкции и назначению.
Это позволяет быстро подобрать инструмент под конкретные задачи.
По форме
На основании формы сверла достаточно легко определить, для какого материала его можно использовать:
Спиральное – классический инструмент.
Рабочая часть имеет два зубца, которые закручены по спирали.
Инструмент, вгрызаясь в материал, выталкивает своими канавками стружку на поверхность.
Форма наконечника полностью зависит от материала, для которого предназначен инструмент.
Как правило, диаметр изделий не превышает 80 мм.
Винтовое – модернизированный предыдущий вариант, имеющий более совершенную форму канавок, отводящих стружку.
Еще одно отличие – такие изделия больше по длине.
Перьевое – плоское по форме изделие, режущая часть изготовлена в форме острой пики, очертания которой переходят в более широкую лопатку.
Другие названия – плоское резцовое сверло, что продиктовано его формой, перовое.
У строителей именуется перкой.
Используется там, где нужно получить глубокое и одновременно широкое отверстие.
Кольцевое – для тех случаев, когда нужно высверлить отверстие с большим диаметром без предварительной подготовки.
Более известно, как коронка.
Форма инструмента напоминает пустотелый цилиндр, а на оси вращения находится центровочное спиральное сверло.
Часть, режущая материал, выполнена либо в виде зубьев, твердосплавных напаек, либо имеет напыление из алмазной крошки.
Коническое (конусное) – своей формой напоминает конус с острым наконечником.
Подходит для работы с металлом, толщина которого не превышает 0,5 см.
Всего один инструмент способен проделать разные по размеру отверстия.
Все зависит от начального и конечного диаметра конуса, а также от глубины погружения.
С противоположных боковых сторон сверла находятся специальные канавки с заточенными кромками.
Ступенчатое – разновидность конусного варианта.
Конус разделен на ступени с увеличением их диаметра, которые имеют свой размер.
Инструмент удобен тем, что позволяет в процессе работы отслеживать диаметр образуемого отверстия.
Копьевидное – формой напоминают наконечник копья, откуда и название.
Используются при работе с твердыми, но одновременно хрупкими материалами, например, стеклом и кафелем.
Балерина (балеринка) – круговое сверло, которое используется при работе с деревом и кафелем.
Все зависит от установленной режущей части.
Спроектировано таким образом, чтобы на выходе получалось идеально ровное отверстие большого диаметра.
Инструмент имеет крестообразную форму с резцами, расстояние до которых от центра может регулироваться.
Так выставляется диаметр необходимого отверстия.
Центральная часть – спиральное сверло, вокруг которого и вращаются резцы.
Сверла одностороннего резанья.
Режущие кромки находятся с одной стороны относительно оси самого инструмента.
В свою очередь делятся на пушечные (передний конец стержневидной формы наполовину срезан, что формирует отводной канал для стружки)
и ружейные (обжатая трубка с полостью, через которую подводится охлаждающая жидкость, и углом канавки до 120 градусов).
Трубчатые – аналогия коронок, но с более длинной рабочей частью.
Конструкции Форстнера – усовершенствованный вариант спирального инструмента, но с дополнительными фрезами.
Конструкции Жирова – подвид винтового инструмента, имеющий три конуса на режущей части, из-за чего ее длина увеличена.
Также конструкция дополнена перемычкой с пазом, которая подточена на треть режущей кромки.
Конструкции Юдовина и Масарновского – инструмент с большим углом канавки и особенной ее формой, что и отличает его от других видов.
Зенковочное – монолитный цилиндр, имеющий несколько режущих кромок, образующих конус.
Используется для зенковки отверстий под головки винтов.
По назначению
Инструмент делится по назначению, что и является причиной его особой формы в каждом конкретном случае.
В строительстве, в быту и на производстве используются следующие сверла:
Универсальные.
Как понятно из названия, справляются с большинством материалов.
Имеют особую заточку, которая получила соответствующее название – универсальная.
По дереву – это и спиральные, и перьевые, кольцевые и винтовые.
По древесине хорошо работают, в том числе, сверла Форстнера и балеринки.
По металлу — конические, корончатые, ступенчатые, а также классические спиральные.
По бетону – корончатые с твердосплавными напайками, ударные спиральные и винтовые.
Имеют различные хвостовики под перфораторные патроны.
Для керамики – коронки, копьевидные и балерины.
Первые производятся без зубьев.
Режущую функцию выполняет специальное алмазное напыление.
При работе по стеклу используются именно эти виды.
По пластику – специальные спиральные варианты и коронки, способные проходить материал, не ломая его.
Существует специализированный инструмент, который используется строго для выполнения конкретной задачи:
Для глубокого сверления – спиральный инструмент, имеющий сквозные каналы.
Их назначение – подача охлаждающей жидкости прямо на режущую часть.
Сюда относится ружейный и пушечный подвиды.
Одностороннего реза – инструмент, основное назначение которого заключается в создании точных отверстий.
Подвид – эжекторные сверла, разработанные под сверлильные станки.
Как ясно из названия, режущие кромки смещены к одной стороне от оси, вокруг которой происходит вращение инструмента.
Центровочное – специфический инструмент, способный в деталях проделывать исключительно центровые отверстия, но не более того.
Как выбрать сверло
Подбирая хорошее сверло для дома, следует ориентироваться на цвет изделия, его размер, производителя.
Что касается хвостовиков, то встречается один из перечисленных вариантов:
Цилиндрический (под дрели);
Конический (хвостовик Морзе);
Типа SDS (под перфораторы);
Трехгранный (под ручные дрели), четырехгранный, шестигранный (hex под шуруповерты и дрели).
Выбирая сверло для профессиональной деятельности, полезными будут:
Маркировка – сочетание букв и цифр, указывающих на такие параметры, как диаметр, твердость стали, примеси в сплаве, место производства и его технология.
ПРИМЕЧАНИЕ
Маркировка ставится на изделия, диаметр которых больше 2 мм.
Угол заточки – отличается для различных материалов и представляет собой угол между режущими кромками.
От него зависит легкость сверления и скорость.
Что нужно знать о сверлах
Хвостовик типа конус Морзе встречается, как правило, на инструментах, предназначенных для установки в патроны промышленных станков.
Так как эти хвостовики выпускаются в размерах от КМ0 до КМ7, а патрон станка рассчитан на работу с одним вариантом, поэтому выпускаются специальные наборы переходников.
Кроме монолитных, производятся сверла со съемными наконечниками (перовые сборные сверла).
Как правило, они устанавливаются на универсальные сверлильные станки с ЧПУ.
Наконечники при этом изготавливаются различной формы из твердых сплавов или порошковой стали.
Важно!
Сверла с покрытием из нитрида титана (TiN) нельзя затачивать.
В противном случае все его показатели прочности сходят на нет.
Производители сверл
Современные производители, проверенные временем:
Bosch – входит в тройку лучших брендов мира по строительному инструменту;
Ruko – хорошее соотношение цены и качества;
Зубр – производитель с хорошей ценовой политикой и долговечностью инструмента;
Haisser – мощные инструменты для промышленных потребностей.
Особое внимание уделяется сверлам советского производства, как самым надежным и долговечным.
Сегодня встретить подобный инструмент тяжело, однако, каждый профессионал знает, что инструмент с маркировкой “Сделано в СССР” всегда предпочтителен.
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.
Спиральное сверло, состоит из рабочей части 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 необходим для установки сверла в шпинделе станка. Лапка 3 служит упором при выбивании сверла из отверстия шпинделя.
Точность и шероховатость поверхности, получаемые при сверлении
Диаметр отверстия при сверлении получается несколько больше диаметра сверла. Это объясняется тем, что сверло уводит в сторону от оси отверстия даже при незначительных неправильностях, допущенных при заточке сверла и его установке на станке, а также при неравномерной твердости обрабатываемого материала.
Сверление. Основные типы сверлильных станков и их назначение. Параметры режима резания при сверлении (V, S, t, TO) и последовательность их рационального сочетания.
Сверление – основной технологический способ получения отверстий (сквозных или глухих) в сплошном металле заготовок.
Сверлильные станки предназначены для обработки заготовок осевыми инструментами (свёрла, зенкеры, развёртки, метчики).
За скорость резания (м/мин) при сверлении принимают окружную скорость точки режущей кромки, наиболее удаленной от оси сверла: v = (π*D*n)/1000, где D – наружный диаметр сверла, мм; n – частота вращения сверла, об/мин.
Подача SB (мм/об) равна осевому перемещению сверла за один оборот.
За глубину резания t (мм) при сверлении отверстий в сплошном материале принимают половину диаметра сверла: t = D/2, а при рассверливании t = (D – d)/2, где d – диаметр обрабатываемого отверстия, мм.
Параметры режима резания на фрезерных станках и последовательность определения их рационального.
РАСЧЕТ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ РЕЖИМА РЕЗАНИЯ
ПАРАМЕТРЫ РЕЗАНИЯ ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ
D – диаметр фрезы
Sz – подача на зуб
t – глубина фрезерования
Y – угол контакта
B – ширина фрезерования
Последовательность расчета рационального режима фрезерования
Зенкерование и развёртывание. Цели зенкерования и развёртывания. Шероховатость и точность отверстий в конструкционных сталях, достигаемые при зенкеровании и развёртывании.Основные части зенкера и развёртки. Параметры режима резания при сверлении и развёртывании.
Зенкерование – технологический способ обработки отверстий, полученных сверлением, литьём, штамповкой, а также обработки торцевых и конусных поверхностей.
Цель зенкерования – повысить точность и чистоту обработанных отверстий и поверхностей.
Точность растёт, а шероховатость падает за счёт:
Большого числа режущих зубьев у зенкера (3…8);
Повышенной жесткости зенкеров;
Самоцентрирования зенкеров при обработки;
Меньшей скорости резания.
Виды зенкерования:
Черновое (предварительное) снятие припуска;
Чистовое (шероховатость Ra 6,3…3,2 мкм).
Стойкость – Т=30…80 мин в зависимости от обрабатываемого материала.
Развёртывание – технологический способ завершающей обработки просверленных, зенкованных или расточенных отверстий.
Цель развёртывания – получение точных по форме и диаметру отверстий с малой шероховатостью.
Обеспечивается:
Малым припуском и последующим его снятием;
Большим числом режущих зубьев (8…20);
Малой Vрез и S;
Обильной смазкой.
Стойкость Т=40…100 мин в зависимости от обрабатываемого материала.
ТИПЫ ЗЕНКЕРОВ
а) цельный с коническим хвостовиком;
б) с вставными ножами и цельной державкой с коническим хвостовиком;
в) насадные цельные из быстрорежущих сталей;
г) насадные с пластинками твердого сплава;
д) насадные с вставными ножами;
е) для цилиндрических углублений;
ж) торцевые;
з) для обработки центровых отверстий;
и) для конических углублений
Типы разверток:
А – ручная цилиндрическая:
1 – рабочая часть; 2 – шейка; 3 – хвостовик;
Lн - направляющий конус; Lр - режущая часть;
Lк - калибрующая часть; Lоб - обратный конус.
Б – машинная цельная с коническим хвостовиком.
В – ручная регулируемая (разжимная).
Г – конические под конус Морзе.
1 – черновая; 2 – получистовая; 3 – чистовая.
Конструктивные элементы зенкера:
1 - режущая (заборная), 2 - калибрующая, 3 - рабочая части, 4 - шейка, 5 - хвостовик, 6 - ленточка
Основными конструктивными элементами развёртки являются режущая и калибрующая части, число зубьев, направление зубьев, углы резания, шаг зубьев, профиль канавки, зажимная часть.
Режущая часть.
Угол конуса φ определяет форму стружки и соотношение составляющих усилий резания. Угол φ у ручных развёрток – 1°…2°, что улучшает направление развёртки при входе и уменьшает осевую силу; у машинных при обработке стали φ = 12°…15°; при обработке хрупких материалов (чугуна) φ = 3°… 5°.
Стандартные развёртки делают с неравномерным окружным шагом с целью предупреждения появления в развёртываемом отверстии продольных рисок. Из-за неоднородности обрабатываемого материала на зубьях развёртки происходит периодическое изменение нагрузки, что ведёт к отжиму развёртки и появлению на обработанной поверхности следов в виде продольных рисок.
Калибрующая часть состоит из двух участков: цилиндрического и участка с обратной конусностью. Длина цилиндрического участка около 75% от длины калибрующей части. Цилиндрический участок калибрует отверстие, а участок с обратной конусностью служит для направления развертки в работе. Обратная конусность уменьшает трение об обработанную поверхность и снижает разбивку. Т.к. при ручном развертывании разбивка меньше, то и угол обратной конусности у ручной развёртки меньше, чем у машинной. При этом цилиндрический участок у ручных развёрток может отсутствовать.
Цилиндрическая ленточка на калибрующей части калибрует и выглаживает отверстие. Уменьшение её ширины снижает стойкость развертки, однако повышает точность обработки и снижает шероховатость, т.к. уменьшает трение. Рекомендуемая ширина ленточки f = 0,08…0,5 мм в зависимости от диаметра развёртки.
Число зубьев z ограничивается их жёсткостью. С увеличением z улучшается направление развертки (больше направляющих ленточек), повышаются точность и чистота отверстия, но снижается жесткость зуба и ухудшается отвод стружки. Z принимается чётное - для облегчения контроля диаметра развёртки.
Канавки чаще выполняют прямыми, что упрощает изготовление и контроль. Для обработки прерывистых поверхностей целесообразно применять развёртки с винтовым зубом. Направление канавок делается противоположным направлению вращения для избежания самозатягивания и заедания развёртки.
Задний угол выполняют небольшой (5°…8°) для повышения стойкости развёртки. Режущую часть затачивают до остра, а на калибрующей делают цилиндрическую ленточку для повышения размерной стойкости и улучшения направления в работе.
Передний угол принимают равным нулю.
Зенкерами обрабатывают отверстия в литых или штампованных заготовках, а также предварительно просверленные отверстия. В отличие от сверл зенкеры снабжены тремя или четырьмя главными режущими кромками и не имеют поперечной кромки. Режущая часть выполняет основную работу резания. Калибрующая часть служит для направления зенкера в отверстии и обеспечивает необходимую точность и шероховатость поверхности. По виду обрабатываемых отверстий зенкеры делят на цилиндрические, конические и торцовые. Зенкеры бывают цельные с коническим хвостовиком и насадные.
Развертками окончательно обрабатывают отверстия. По форме обрабатываемого отверстия различают цилиндрические и конические развертки. Развертки имеют 6 – 12 главных режущих кромок, расположенных на режущей части с направляющим конусом. Калибрующая часть направляет развертку в отверстии и обеспечивает необходимую точность и шероховатость поверхности. По конструкции крепления развертки делят на хвостовые и насадные.
Протягивание – назначение, преимущества и недостатки. Шероховатость и точность, обеспечиваемая при протягивании в деталях из конструкционных сталей. Основные части протяжек и прошивок. Параметры режима резания при протягивании.
Протягивание – технологический способ обработки заготовок с помощью многолезвийных инструментов: протяжек и прошивок.
Протягиванием обрабатывают сквозные отверстия и наружные поверхности разнообразных форм.
Основные преимущества:
1. Высокая производительность.
2. Высокая точность (JT 7…6).
3. Малая шероховатость (Ra= 0,16 мкм).
4. Возможность упрочнения обработанной поверхности.
Недостатки:
1. Сложность изготовления инструмента.
2. Высокая стоимость инструмента.
3. Горизонтальные протяжные станки занимают большую площадь
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАСЧЕТА РАЦИОНАЛЬНОГО РЕЖИМА РЕЗАНИЯ ПРИ ПРОТЯГИВАНИИ
КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОТЯЖЕК
Принципиальное отличие протягивания от других видов механической обработки заключается в том, что при потягивании отсутствует движение подачи (Ds). Движение подачи заложено в конструкции инструмента.
Размер каждого последующего режущего элемента протяжки больше предыдущего на величину, численно равную Sz – подачи на зуб.
Каждый зуб протяжки в отличии от зуба фрезы только один раз участвует в обработке данной заготовки.
Все протяжки работают на растяжение, так как сила прикладывается к замковой части.
Если сила прикладывается к задней части протяжки, то такой метод обработки называется прошивание, а инструмент – прошивкой.
Прошивка работает на сжатие и продольный изгиб, поэтому прошивку делают короче (200…300 мм)
ЧАСТИ И ГЕОМЕТРИЯ ПРОТЯЖКИ
ТИПЫ ПРОТЯЖНЫХ СТАНКОВ
Протяжки: по характеру обрабатываемых поверхностей протяжки делят на две основные группы: внутренние и наружные. Внутренними протяжками обрабатывают различные замкнутые поверхности, а наружными – полузамкнутые и открытые поверхности различного профиля. По форме различают круглые, шлицевые, шпоночные, многогранные и плоские протяжки. По конструкции зубьев протяжки бывают режущими, выглаживающими и деформирующими. В первом случае зубья имеют режущие кромки, в двух последних – скругленные, работающие по методу пластического деформирования. Различают также сборные протяжки со вставными ножами, оснащенными пластинками из твердого сплава.
Элементы круглой протяжки: замковая часть (хвостовик) l1 служит для закрепления протяжки в патроне тянущего устройства станка; шейка l2 – для соединения замковой части с передней направляющей частью; передняя направляющая часть l3 вместе с направляющим конусом – для центрирования обрабатываемой заготовки в начале резания. Режущая часть l4 состоит из режущих зубьев, высота которых последовательно увеличивается на толщину срезаемого слоя, и предназначена для срезания припуска. Калибрующая часть l5 состоит из калибрующих зубьев, форма и размеры которых соответствуют форме и размерам последнего режущего зуба, и предназначена для придания обработанной поверхности окончательных размеров, необходимой точности и шероховатости. Задняя направляющая часть l6 служит для направления и поддержания протяжки от провисания в момент выхода последних зубьев калибрующей части из отверстия. Для облегчения образования стружки на режущих зубьях выполняют стружкоделительные канавки.
Скорость резания при протягивании – это скорость поступательного движения v протяжки относительно заготовки. Скорость резания лимитируется условиями получения обработанной поверхности высокого качества и ограничивается технологическими возможностями протяжных станков. Обычно v = 8…15 м/мин. Подача при протягивании как самостоятельное движение инструмента или заготовки отсутствует. За величину подачи sz, определяющую толщину срезаемого слоя отдельным зубом протяжки, принимают подъем на зуб, т.е. разность размеров по высоте двух соседних зубьев протяжки; sz является одновременно и глубиной резания. Подача в основном зависит от обрабатываемого материала, конструкции протяжки и жесткости заготовки и составляет 0,01…0,2 мм/зуб.
69 На зубообрабатывающих станках выполняют обработку фасонных поверхностей различного профиля, равномерно расположенных по окружности, однако преимущественно обрабатывают фасонные поверхности эвольвентного профиля, используемые для профилирования боковых поверхностей зубьев зубчатых колес. Различают два метода получения фасонных профилей, равномерно расположенных по окружности: копирование и обкатку (огибание). Копирование – метод, основанный на профилировании, например, зубьев фасонным инструментом, профиль режущей части которого соответствует профилю впадины нарезаемого зубчатого колеса. В процессе фрезерования впадины между зубьями колеса сообщают фрезе главное вращательное движение, а заготовке – продольную подачу. По окончании фрезерования одной впадины стол отводят в исходное положение и заготовку поворачивают на 1/z части оборота (z – число зубьев нарезаемого зубчатого колеса). Концевыми фрезами нарезают зубчатые колеса больших модулей и шевронные колеса. При использовании инструмента с различным профилем режущей части можно получать детали любого фасонного профиля, равномерно расположенного по окружности. Метод копирования не обеспечивает высокой точности и имеет сравнительно низкую производительность. Обкатка – метод, основанный на зацеплении зубчатой пары: режущего инструмента и заготовки. Различные положения режущих кромок относительно формируемого профиля зубьев на заготовке получают в результате кинематически согласованных вращательных движений инструмента и заготовки на зуборезном станке. Метод обкатки обеспечивает непрерывное формообразование зубьев колеса. Нарезание зубчатых колес этим методом получило преимущественное распространение вследствие высокой производительности и значительной точности обработки. Наиболее широко применяют нарезание зубчатых колес методом обкатки на зубофрезерных, зубодолбежных и зубострогальных станках.
Червячная модульная фреза представляет собой винт с прорезанными перпендикулярно к виткам канавками. В результате этого на червяке образуются режущие зубья, расположенные по винтовой линии. Профиль зуба фрезы в нормальном сечении имеет трапецеидальную форму и представляет собой зуб рейки С задним α и передним γ углами заточки. Червячные фрезы изготовляют однозаходными и многозаходными. Чем больше число заходов, тем выше производительность фрезы, но ниже точность. Червячными модульными фрезами нарезают цилиндрические колеса с прямыми и косыми зубьями и червячные колеса. Зуборезный долбяк представляет собой зубчатое колесо, зубья которого имеют эвольвентный профиль с задним α и передним γ углами заточки. Различают два типа долбяков: прямозубые для нарезания цилиндрических колес с прямыми зубьями и косозубые для нарезания цилиндрических колее с косыми зубьями. Зубострогальный резец имеет призматическую форму с соответствующими углами заточки и прямолинейной режущей кромкой. Передний γ и задний α углы образуются при установке резца в резцедержателе станка. Эти резцы применяют попарно для нарезания конических зубчатых колес с прямыми зубьями.
Основные типы зуборезных станков: зубофрезерный станок, зубодолбёжный станок, зубостругальный станок.
70
71 ОТДЕЛОЧНАЯ ОБРАБОТКА ЗУБЬЕВ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС
В процессе нарезания зубчатых колес на поверхностях зубьев возникают погрешности профиля, появляется неточность шага зубьев и др. Для уменьшения или ликвидации погрешностей зубья дополнительно обрабатывают. Отделочную обработку для зубьев незакаленных колес называют шевингованием. Предварительно нарезанное прямозубое или косозубое колесо 2 плотно зацепляется с инструментом / (рис. 6.100, а). Скрещивание их осей обязательно. Обработка состоит в срезании (соскабливании) с поверхности зубьев очень тонких волосообразных
Рис. 6.100. Схемы отделочной обработки зубьев зубчатых колес
стружек, благодаря чему погрешности исправляются, зубчатые колеса становятся более точными, значительно сокращается шум при их работе.
Отделку проводят специальным металлическим инструментом - шевером (рис. 6.100, б). Угол скрещивания осей чаще всего составляет 10 ... 15°. При шевинговании инструмент и заготовка воспроизводят зацепление винтовой пары. Кроме этого, зубчатое колесо перемещается возвратно-поступательно и после каждого двойного хода подается в радиальном направлении
На закаленных зубчатых колесах погрешности боковых поверхностей зубьев удаляют хонтгованием (если припуск на обработку не превышает 0,01 ... 0,03 мм на толщину зуба). Процесс хонингования заключается в совместной обкатке заготовки и абразивного инструмента, имеющего форму зубчатого колеса. Оси заготовки и инструмента скрещиваются под углом 15 ... 18°.Абразивные зерна хона обрабатывают боковые стороны зубьев заготовки (рис. 6.100, д).
Хонингуемые прямозубые или косозубые цилиндрические колеса вращаются в плотном зацеплении с хоном. Зубчатое колесо кроме вращения совершает возвратно-поступательное движение вдоль оси. Направление вращения пары изменяется при каждом двойном ходе.
При изготовлении хонов в качестве абразива используют карбид кремния или электрокорунд. Необходима лишь периодическая правка хона по его наружной поверхности, чтобы поддерживать требуемый зазор (рис. 6.100, д).
Значительные погрешности зубчатых колес, возникшие после термической обработки, исправляют методом зубо-шлифовании. Этот метод отделки обеспечивает получение высокой точности с малой шероховатостью поверхности зубьев и может быть использован при обработке цилиндрических и конических зубчатых колес.
Шлифование зубьев цилиндрических колес возможно копированием и обкаткой. Эвольвентный профиль зуба воспроизводится абразивными кругами, имеющими профиль впадин обрабатываемого колеса.
Для выполнения процесса шлифования методом обкатки осуществляют не только все движения указанной пары, находящейся в зацеплении, но и движения, необходимые для процесса резания. Движения резания и деления обеспечивает специальное устройство зубошлифовальных станков.
Результаты, получаемые при обработке зубчатых колес зубошлифованием, могут быть улучшены зубопритиркой. С ее помощью можно получать поверхности высокого качества, увеличивать плавность хода и долговечность работы зубчатой пары. Такой метод отделки применяют для закаленных зубчатых колес.
Притиры выполняют в виде зубчатых колес. В зацеплении в результате давления между зубьями притира и обрабатываемого колеса мелкозернистый абразив в смеси с маслом внедряется в более мягкую поверхность притира. При зубопритирке происходит искусственное изнашивание материала колеса в соответствии с профилем зуба притира.
В ходе обработки притир и колесо, находящиеся в зацеплении, совершают воз-
вратно-поступательное движение. Наибольшее распространение получили схемы обработки тремя притирами. Максимальный припуск, удаляемый притиркой, не должен превышать 0,05 мм.
ХОНИНГОВАНИЕ
Хонингование применяют для получения поверхностей высокой точности и малой шероховатости, а также для создания специфического микропрофиля обработанной поверхности в виде сетки. Такой профиль необходим для удержания смазочного материала при работе машины (например, двигателя внутреннего сгорания) на поверхности ее деталей.
Поверхность неподвижной заготовки обрабатывают мелкозернистыми абразивными брусками, которые закрепляют в хонинговальной головке (хоне). Бруски вращаются и одновременно перемещаются возвратно-поступательно вдоль оси обрабатываемого цилиндрического отверстия (рис. 6.94, а). Соотношение скоростей указанных движений составляет 1,5 ... 10 и определяет условия резания.
При сочетании движений на обрабатываемой поверхности появляется сетка микроскопических винтовых царапин - следов перемещения абразивных зерен. Угол 0 пересечения этих следов зависит от соотношения скоростей.
Абразивные бруски всегда контактируют с обрабатываемой поверхностью, так как могут раздвигаться в радиальных направлениях механическими, гидравлическими или пневматическими устройствами. Давление брусков должно контролироваться. Хонингованием исправляют погрешности формы от предыдущей обработки
в виде отклонений от круглости, цилиндричности и т.п., если общая толщина снимаемого слоя не превышает 0,01 ... 0,2 мм. Погрешности расположения оси отверстия (например, отклонения от прямолинейности) этим методом уменьшаются менее интенсивно, так как режущий инструмент самоустанавливается по отверстию.
Различают предварительное и чистовое хонингование. Предварительное хонингование используют для исправления погрешностей предыдущей обработки, а чистовое для получения малой шероховатости поверхности.
Хонинговальные бруски изготовляют из электрокорунда или карбида кремния, как правило, на керамической связке. Все шире применяют алмазное хонингование.
Хонингование проводят при обильном охлаждении зоны резания смазочно-охлаждающими жидкостями - керосином, смесью керосина (80 ... 90 %) и веретенного масла (10 ... 20 %), а также водно-мыльными эмульсиями.
Наибольшее распространение хонингование получило в автотракторной и авиационной промышленности. Система ЧПУ позволяет встроить процесс хонингования в гибкое производство (рис. 6.95).
5. ПРИТИРКА ПОВЕРХНОСТЕЙ
Поверхности деталей машин, обработанные на металлорежущих станках, всегда имеют отклонения от правильных геометрических форм и заданных размеров.
Эти отклонения могут быть устранены притиркой (абразивной доводкой). Таким методом могут быть обеспечены шероховатость поверхности до Кг = 0,05 ... 0,01 мкм, отклонения размеров и формы обработанных поверхностей до 0,05 ... 0,3 мкм. Доводка может быть осуществлена вручную и механическим способом.
По сравнению с ручной доводкой механическая абразивная доводка позволяет повысить производительность в 2 ... 6 раз, и при этом обеспечивается стабильность выходных - эксплуатационных характеристик деталей агрегатов и машин (гидравлической, пневматической и топливной аппаратуры, зубчатых колес, шариков и колец подшипников качения и др.), выходных параметров кремниевых подложек, кварцевых кристаллических элементов, керамических опор гидроприборов и др.
Доводка конических поверхностей осуществляется коническим притиром.
Процесс осуществляется с помощью притиров соответствующей геометрической формы. На притир наносят притирочную пасту или мелкий абразивный порошок со связующей жидкостью. Материал притиров должен быть, как правило, мягче обрабатываемого материала. Паста или порошок внедряется в поверхность притира и удерживается ею, но так, что при относительном движении каждое абразивное зерно может снимать весьма малую стружку. Поэтому притир можно рассматривать как очень точный абразивный инструмент.
Притир или заготовка должны совершать разнонаправленные движения. Наилучшие результаты дает процесс, в ходе которого траектории движения каждого зерна не повторяются. Процесс абразивной доводки является сложным процессом удаления припуска. Микронеровности сглаживаются за счет совокупного химико-механического воздействия на поверхность заготовки.
В качестве абразива для притирочной смеси используют порошок электрокорунда, карбидов кремния и бора, оксиды хрома и железа и др.
Материалами притиров являются серый чугун, бронза, красная медь, дерево. В качестве связующей жидкости используют машинное масло, керосин, стеарин, вазелин.
Рис. 6.93 А. Схемы взаимодействия заготовок с притирами 2, 4 через абразивную прослойку 3 при односторонней (а) и двусторонней (б) доводках незакрепленными и закрепленными зернами (в)
Физической основой абразивной доводки является абразивное разрушение материалов заготовок и притиров. Абразивные зерна при доводке самопроизвольно распределяются по поверхности притира и находятся либо в незакрепленном состоянии (в составе паст или суспензий), либо в поверхностном слое притира в закрепленном состоянии (в составе абразивного или алмазного круга).
Абразивные зерна в зависимости от степени их подвижности (закрепленности) работают по двум схемам: либо в условиях упругопластического деформирования или микрорезания при непрерывном контакте с поверхностными слоями заготовки. При доводке незакрепленными зернами доведенная поверхность приобретает кратерообраз-ный характер вследствие образования выколоток.
Для выполнения операций доводки применяют доводочные станки однодисковые или двухдисковые. Технологический процесс доводки, выбор режимов и условий процесса доводки приведены в справочной и специальной литературе.
72 . ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДА ШЛИФОВАНИЯ Шлифованием называют процессы обработки заготовок резанием режущим инструментом, рабочая часть которого содержит частицы абразивного материала. Такой режущий инструмент называют абразивным. Измельченный абразивный материал (абразивные зерна), твердость которого превышает твердость обрабатываемого материала и который способен в измельченном состоянии осуществлять обработку резанием, называют шлифовальным. Различают алмазные, эльборовые, электрокорундовые, карбидкремниевые и другие абразивные инструменты (шлифовальные круги). Абразивные зерна расположены в круге беспорядочно и удерживаются связующим материалом. Шлифовальные крути срезают стружки на очень больших скоростях - от 30 м/с и выше (порядка 125 м/с). Процесс резания каждым зерном осуществляется почти мгновенно. Обработанная поверхность представляет собой совокупность микроследов абразивных зерен и имеет малую шероховатость.
Абразивные зерна могут также оказывать на заготовку существенное силовое воздействие. Происходит поверхностное пластическое деформирование материала, искажение его кристаллической решетки. Деформирующая сила вызывает сдвиг одного слоя атомов относительно другого. Вследствие упругопластического деформирования материала обработанная поверхность упрочняется.
Тепловое и силовое воздействия на обработанную поверхность приводят к структурным превращениям, изменениям физико-механических свойств. Проводят с подачей смазки.
Шлифование применяют для чистовой и отделочной обработки деталей с высокой точностью. Для заготовок из закаленных сталей шлифование является одним из наиболее распространенных методов формообразования. С развитием малоотходной технологии доля обработки металлическим инструментом будет уменьшаться, а абразивным - увеличиваться.
3. ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ ШЛИФОВАНИЯ Формы деталей современных машин представляют собой сочетание наружных и внутренних плоских, круговых цилиндрических и круговых конических поверхностей. Другие поверхности встречаются реже. В соответствии с формами деталей машин наиболее распространены схемы шлифования, приведенные на рис. 6.79.
Для всех технологических способов шлифовальной обработки главным движением резания является вращение круга. При плоском шлифовании возвратно-поступательное перемещение заготовки необходимо для обеспечения продольной подачи (рис. 6.79, а). Для обработки поверхности на всю ширину заготовка или круг должны иметь движение поперечной подачи. Это движение происходит прерывисто (периодически) при крайних положениях заготовки в конце продольного хода. Периодически происходит и движение подачи на глубину резания. Это перемещение осуществляется также в крайних положениях заготовки, но в конце поперечного хода.
При круглом шлифовании (рис. 6.79, б) движение продольной подачи обеспечивается возвратно-поступательным перемещением заготовки. Вращение заготовки является движением круговой подачи.
В автоматизированных шлифовальных станках цикл работы станка включает периодический вывод круга из зоны шлифования, его автоматическую правку и перемещение круга к изделию на величину снятого при правке слоя абразива.
АБРАЗИВНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ
Абразивные инструменты различают по геометрической форме и размерам, роду и сорту абразивного материала, зернистости или размерам абразивных зерен, связке или виду связующего вещества, твердости, структуре или строению круга.
Зерна абразивных инструментов представляют собой искусственные или природные минералы и кристаллы. Абразивные материалы отличаются высокой твердостью, которая определяется по минералогической шкале. Зерна абразивов разделяют по крупности на группы и номера. Основная характеристика номера зернистости - количество и крупность его основной фракции. Вещество или совокупность веществ, применяемых для закрепления зерен шлифовального материала и наполнителя в абразивном инструменте, называют связкой. Наиболее широко применяют инструменты, изготовленные на керамической, бакелитовой или вулканитовой связке.
Керамическую связку приготовляют из глины," полевого шпата, кварца и других веществ путем их тонкого измельчения и смешения в определенных пропорциях. Бакелитовая связка состоит в основном из искусственной смолы - бакелита. Вулканитовая связка представляет собой искусственный каучук, подвергнутый вулканизации для превращения его в прочный, твердый эбонит. Под твердостью абразивного инструмента понимается способность связки сопротивляться вырыванию абразивных зерен с рабочей поверхности инструмента под действием внешних сил.
Для шлифования заготовок из твердых сплавов и высокотвердых материалов успешно применяют алмазные круги. Алмазный круг состоит из корпуса и алмазоносного слоя. Корпус изготовляют из алюминия, пластмасс или стали. Толщина алмазоносного слоя у большинства кругов составляет 1,5 ... 3 мм. Чаще всего для изготовления таких инструментов используют синтетические алмазы. Удельный вес их применения превышает 80 %. Созданы новые материалы, которые практически не требуют правки и сохраняют свои свойства при нагреве до 1200 °С.
На шлифовальные круги наносят обозначения, называемые маркировкой.
12. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИЯМ ОБРАБАТЫВАЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ
Для шлифования ступенчатых валов (рис. 6.90, а) предусматривают центровые отверстия, а для шлифования пустотелых валов - установочные фаски. Между шейками вала и торцами из-за непрерывного осыпания зерен круга получается переходная поверхность. В тех случаях,
когда этого нельзя допустить по условиям работы детали, предусматривают технологические канавки для выхода шлифовального круга. Если необходимо оставить переходную поверхность, то на чертеже детали указывают ее максимально возможный радиус. Следует избегать конструирования валов с большой разностью диаметров отдельных участков. Точно обработанные, например, цилиндрические поверхности необходимо разделять введением проточек поверхности которых не требуется шлифовать.
Шлифование отверстий малых диаметров связано с трудностями и должно назначаться в исключительных случаях.
Плоские поверхности деталей должны быть расположены перпендикулярно или
параллельно (рис. 6.90, в,) основанию, на котором закрепляют заготовку. Шлифуемые поверхности желательно располагать в одной плоскости.