Материал режущей части сверла

В основном, сверла делают из быстрорежущих сталей. Твердосплавные сверла делают для обработки конструкционных сталей высокой твердости (45. 56 HRC). Исходя из твердости обрабатываемого материала–229НВ, принимаем решение о применении сверла из быстрорежущей стали Р18ГОСТ 10903 – 77. Крепежную часть сверла изготовим из стали 40Х (ГОСТ454 – 74).

Назначение размеров сверла

Для обработки отверстия Ø20,9 мм выбираем сверло спиральное с коническим хвостовиком по ГОСТ10903-77: d = 23 мм; L = 243 мм; l=145мм.Конус Морзе – № 2.

Сверло нормальной точности диаметром d=23 мм,класса точности В: Сверло 2301-0072 ГОСТ 10903-77.

Рис. 2.1 Конструкция спирального сверла

l – рабочая часть, включающая в себя режущую и направляющую части;l₁— режущая часть, имеющая главные режущие кромки 3;l₂– направляющая часть, имеющая ленточки 5 и стружечные винтовые канавки — служит длянаправления сверла в отверстие;l₃– крепежная часть (состоит из шейки 7, хвостовика 8, лапки 9); 1 – передняя поверхность; 2 – главная задняя поверхность; 3 – главная режущая кромка; 4 – поперечная кромка (перемычка) – определяет жесткость и прочность сверла и отрицательно сказывается на процессе сверления из-за отрицательного переднего угла наданной кромке; 5 – ленточка, часть которой (длиной ) служит вспомогательной режущей кромкой (6).

Назначение геометрических параметров режущей части сверла

В зависимости от обрабатываемого материала выбираем форму заточки сверла: двойная с подточкой поперечной кромки и ленточки ДПЛ.

Рис. 2.2 Геометрические параметры спирального сверла

2j — двойной угол в плане при вершине — это угол, заключенный между проекциями главных режущих кромок на плоскость, проходящую через ось сверла параллельно главным режущим кромкам ( =118-120 о );

w — угол наклона винтовой канавки – это угол между касательной к винтовой канавке и осью сверла (w=18-30°);

y — угол наклона поперечной кромки – это угол между проекциями главной режущей кромки и поперечной кромки на плоскость перпендикулярную оси сверла (y=50 — 55°).

Рис.2.3 Элементы режима резания и геометрии срезаемого слоя

Назначение глубины резания

Учитывая, что шероховатость обработанной поверхности R_z20, принимаем решение обработку производить, снимая припуск за один проход. Глубину резания принимаем t = 0,45 мм.

Назначение величины подачи

По карте 52 [ 5 ] определяем величину подачи при обработки стали с пределом прочностиσ_В= 700МПа,сверлом D=23 мм. Для обработки отверстия, полученного после штамповки устанавливаем подачу по группе 3, равную 0,4-0,5 мм/об. Принимаем имеющееся значение подачи на станке, равное 0,48 мм/об.

Определяем скорость резания

По карте 53 [ 5 ] определяем скорость резания для стали 65Гс пределом прочностиσ_В= 700МПа,с коэффициентом обрабатываемостиК_uv= 1. При рассверливании отверстия D = 23 мм сверлом из стали Р18 с подачей S = 0,48 мм/обвеличина скорости резания V = 24,5 м/мин.

Число оборотов шпинделя в минуту определим по формуле:

n = = = 339 об/мин.

Принимаем ближайшее имеющееся на станке число оборотов, равное 353об/мин. При этом условии фактическая скорость резания составит

V = = = 25 м/мин.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Сверло́ — режущий инструмент, предназначенный для сверления отверстий в различных материалах. Свёрла могут также применяться для рассверливания, то есть увеличения уже имеющихся, предварительно просверленных отверстий, и засверливания, то есть получения несквозных углублений.

Содержание

Классификация свёрл [ править | править код ]

По конструкции рабочей части бывают:

• Спиральные (винтовые) — это самые распространённые свёрла, с диаметром сверла от 0,1 до 80 мм и длиной рабочей части до 275 мм широко применяются для сверления различных материалов.

• Конструкции Жирова — на режущей части имеются три конуса с углами при вершине: 2φ=116…118°; 2φ₀=70°; 2φ₀ ‘ =55°. Тем самым длина режущей кромки увеличивается, и условия отвода тепла улучшаются. В перемычке прорезается паз шириной и глубиной 0,15D. Перемычка подтачивается под углом 25° к оси сверла на участке 1/3 длины режущей кромки. В результате образуется положительный угол γ≈5°.

Плоские (перовые; жарг.пёрки) — используются при сверлении отверстий больших диаметров и глубин. Режущая часть имеет вид пластины (лопатки), которая крепится в державке или борштанге или выполняется заодно с хвостовиком.

Свёрла Форстнера — усовершенствованная версия перового, с дополнительными резцами-фрезами.

Для глубокого сверления (L≥5D) — удлинённые винтовые свёрла с двумя винтовыми каналами для внутреннего подвода охлаждающей жидкости. Винтовые каналы проходят через тело сверла или через трубки, впаянные в канавки, профрезерованные на спинке сверла.

Конструкции Юдовина и Масарновского — отличаются большим углом наклона и формой винтовой канавки (ω=50…65°). Нет необходимости частого вывода сверла из отверстия для удаления стружки, за счет чего повышается производительность.

Одностороннего резания — применяются для выполнения точных отверстий за счёт наличия направляющей (опорной) поверхности (режущие кромки расположены по одну сторону от оси сверла).

Пушечные — представляют собой стержень, у которого передний конец срезан наполовину и образует канал для отвода стружки. Для направления сверла предварительно должно быть просверлено отверстие на глубину 0,5…0,8D.

Ружейные — применяются для сверления отверстий большой глубины. Изготовляются из трубки, обжимая которую, получают прямую канавку для отвода стружки с углом 110…120° и полость для подвода охлаждающей жидкости.

Пустотелые (также кольцевые, корончатые) — свёрла, превращающие в стружку только узкую кольцевую часть материала.

Центровочные — применяют для сверления центровых отверстий в деталях.

Ступенчатые — для сверления одним сверлом отверстий разного диаметра в листовых материалах.

• с цилиндрическим хвостовиком (ГОСТ 10902-77, DIN 338)
• с коническим хвостовиком (ГОСТ 10903-77 (конус Морзе), DIN 345)
• с трёх-, четырёх- и шестигранным хвостовиком
• SDS, SDS+ и др.

По способу изготовления бывают:

• Цельные — спиральные свёрла из быстрорежущей стали марок Р9, Р18, Р9К15, Р6М5, Р6М5К5, либо из твёрдого сплава.
• Сварные — спиральные свёрла диаметром более 20 мм часто изготовляют сварными (хвостовую часть из углеродистой, а рабочую часть из быстрорежущей стали).
• Оснащённые твердосплавными пластинами — бывают с прямыми, косыми и винтовыми канавками (в том числе с ω=60° для глубокого сверления).
• Со сменными твердосплавными пластинами — также называются корпусными (оправку, к которой крепятся пластины, называют корпусом). В основном используются для сверления отверстий от 12 мм и более.
• Со сменными твердосплавными головками — альтернатива корпусным сверлам.

По назначению [ править | править код ]

По форме обрабатываемых отверстий бывают:

По обрабатываемому материалу бывают:

• Универсальные
• Для обработки металлов и сплавов
• Для обработки бетона, кирпича, камня — имеет наконечник из твёрдого сплава, предназначенный для бурения твёрдых материалов (кирпич, бетон) с ударно-вращательным сверлением. Свёрла, предназначенные для обычной дрели, имеют цилиндрический хвостовик. Хвостовик бура для перфораторов имеет различную конфигурацию: цилиндрический хвостовик, SDS-plus, SDS-top, SDS-max и т. д.
• Для обработки стекла, керамики
• Для обработки дерева

Элементы спирального сверла [ править | править код ]

Спиральное сверло представляет собой цилиндрический стержень, рабочая часть которого снабжена двумя (реже четырьмя) винтовыми спиральными канавками, предназначенными для отвода стружки и образования режущих элементов — ленточек.

• Рабочая часть

• Режущая часть имеет две главные режущие кромки, образованные пересечением передних винтовых поверхностей канавок, по которым сходит стружка, с задними поверхностями, а также поперечную режущую кромку (перемычку), образованную пересечением задних поверхностей.
• Направляющая часть имеет две вспомогательные режущие кромки, образованные пересечением передних поверхностей с поверхностью ленточки (узкая полоска на цилиндрической поверхности сверла, расположенная вдоль винтовой канавки и обеспечивающая направление сверла при резании, а также уменьшение трения боковой поверхности о стенки отверстия).

Хвостовик — для закрепления сверла на станке или в ручном инструменте.

Поводок для передачи крутящего момента сверлу или лапка для выбивания сверла из конусного гнезда.

Шейка, обеспечивающая выход круга при шлифовании рабочей части сверла.

Углы сверла [ править | править код ]

• Угол при вершине 2φ — угол между главными режущими кромками сверла. С уменьшением 2φ увеличивается длина режущей кромки сверла, что приводит к улучшению условий теплоотвода, и, таким образом, к повышению стойкости сверла. Но при малом 2φ снижается прочность сверла, поэтому его значение зависит от обрабатываемого материала. Для мягких металлов 2φ=80…90°. Для сталей и чугунов 2φ=116…118°. Для очень твёрдых металлов 2φ=130…140°.
• Угол наклона винтовой канавки ω — угол между осью сверла и касательной к винтовой линии ленточки. Чем больше наклон канавок, тем лучше отводится стружка, но меньше жёсткость сверла и прочность режущих кромок, так как на длине рабочей части сверла увеличивается объём канавки. Значение угла наклона зависит от обрабатываемого материала и диаметра сверла (чем меньше диаметр, тем меньше ω).
• Передний угол γ определяется в плоскости, перпендикулярной режущей кромке, причём его значение меняется. Наибольшее значение он имеет у наружной поверхности сверла, наименьшее — у поперечной кромки.
• Задний угол α определяется в плоскости, параллельной оси сверла. Его значения так же, как и переднего угла, изменяются. Только наибольшее значение он имеет у поперечной кромки, а наименьшее — у наружной поверхности сверла.
• Угол наклона поперечной кромки ψ расположен между проекциями главной и поперечной режущих кромок на плоскость, перпендикулярную оси сверла. У стандартных свёрл ψ=50…55°.

Переменные значения углов γ и α создают неодинаковые условия резания в различных точках режущей кромки.

Углы сверла в процессе резания [ править | править код ]

Углы сверла в процессе резания отличаются от углов в статике, так же, как и у резцов. Плоскость резания в кинематике получается повёрнутой относительно плоскости резания в статике на угол μ, и действительные углы в процессе резания будут следующими:

Переходный конус сверла [ править | править код ]

В зависимости от назначения и применения сверло с коническим хвостовиком Морзе имеет т. н. универсальные переходные втулки, которые, в свою очередь, обеспечивают удобное соединение и удобную работу на любом сверлильном, фрезерном, токарном и расточном оборудовании. Переходники со вставленным сверлом отделяют с помощью клина, ударами молотка. Для этого существует специальный технологический паз.

Рис. 1 Части сверла

Основные части сверла.Режущая часть (рис.1). Калибрующая (направляющая, транспортирующая) часть. Эти две части образуют рабочую часть сверла. Соединительная часть (шейка). Хвостовая часть.

Рабочая частьсовместно с режущей и калибрующей частями образует две винтовые канавки и два зуба (пера), обеспечивающих процесс резания.

Калибрующая частьсверла, предназначенная для удаления стружки из зоны резания. Калибрующая часть по всей своей длине имеет ленточку и совместно с ней служит для направления сверла в отверстии.

Шейкау сверл служит для выхода шлифовального круга, а также для маркировки сверл.

Хвостовая частьбывает цилиндрической или конической с конусом Морзе. На конце хвостовой части имеется поводок или лапка.

Конструктивные элементы сверла

Сверло имеет сложную конструкцию и характеризуется диаметром и длиной сверла, шириной и высотой ленточки, диаметром спинки, центральным углом канавки, шириной зуба (пера) и диаметром (толщиной) сердцевины.

Диаметр сверла (d).Выбор диаметра сверла зависит от технологического процесса получения данного отверстия.

Ленточка сверла.Обеспечивает направление сверла в процессе резания, уменьшает трение об поверхность отверстия и уменьшает теплообразование.

Ширина ленточки бывает от0,2–2мм в зависимости от диаметра сверла. Ширину ленточки выбирают:

при обработке легких сплавов равной

при обработке других материалов

Высота ленточки обычно составляет 0,025dмм.

Для уменьшения трения при работе на ленточках делают утонение по направлению к хвостовику, т.е. обратную конусность по диаметру на каждые 100 мм длины. Для быстрорежущих сверл обратная конусность по диаметру составляет 0,03-0,12 мм. Для твердосплавных сверл – 0,1-0,12 мм.

Сердцевина сверлавлияет на прочность и жесткость, характеризуется диаметром сердцевины –d_о. Величина диаметра сердцевины выбирается в зависимости от диаметра сверла. Для повышения жесткости и прочности сверла его сердцевина утолщается к хвостовику на 1,4-1,8 мм на каждые 100 мм длины.

Перемычка сверла оказывает влияние на процесс резания.

Режущие элементы сверла. Рабочая часть сверла (см. рис.) имеет шесть лезвий (режущих кромок). Двеглавные режущие кромки(1-2, 1’-2’). Двевспомогательных кромки(1-3, 1’-3’) расположенных на калибрующей части и служащие для направления сверла в процессе работы. Двепоперечные кромки(0-2, 0-2’) образующие перемычку. Все 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’).

Геометрические параметры сверла

Угол при вершине сверла — 2.Для быстрорежущих сверл 118-120 о , для твердосплавных 130-140 о . Угол влияет на производительность и стойкость сверла, на силы резания, длину режущей кромки и элементы сечения стружки.

Угол наклона винтовых канавок сверла оказывает влияние на прочность, жесткость сверла и стружкоотвод.

Рекомендуется для хрупких материалов =10-16 о , для обработки материалов средней прочности и вязкости —=25-35 о , для обработки вязких материалов —=35-45 о .

Угол наклона винтовой канавки в данном сечении _х определяется по формуле

где r– радиус сверла;

r_х– радиус сверла в рассматриваемой точке.

Шаг винтовых канавок р.

где D– диаметр сверла.

Для упрочнения инструмента диаметр Кувеличивается к хвостовику сверла на 1,4 – 1,8 мм на 100 мм длины.

Диаметр спинки зуба сверлаqвыбирают по зависимостиq= (0,99…0,98)D.

Профиль стружечных канавок.

Угол стружечной канавкиθпри обработке легких сплавов равен 116 о , других материалов 90…93 о .

Радиусы дуг, образующих профиль винтовой канавки сверла принимаются равнымиR_к=(0,75…0,9)D, r_к=(0,22…0,28)D, а центры дуг лежат на прямой, проходящей через центр поперечного сечения сверла.

Ширина пера.Различают ширину пера в нормальном к оси сечениюВ_ои в сечении, нормальном направлению стружечной канавкиВ, которую указывают на чертеже инструмента. Ширину пераВ_оопределяют в нормальном к оси сверла сечении по формуле:

Передний угол главных режущих кромок .Угол является величиной переменной, наибольшее его значении на периферии сверла, а наименьшее – в центре. Угол может быть определен в нормальномN—N(_N)сечении. Максимальное значение находится по формуле

Передние углы на поперечной режущей кромкеимеют большие отрицательные значения (могут достигать -60 о ). Меняются по длине кромки. Наибольшее значение в центре сверла.

Это приводит к следующему: режущая кромка не режет, а вдавливается в металл. На это тратится 65% осевой силы резания и 15% крутящего момента. Для уменьшения осевой силы уменьшают угол при вершине сверла, при этом крутящий момент возрастает и улучшаются его режущие свойства.

Задний угол главных режущих кромок —образуется на режущей части сверла на главных и поперечных режущих кромках. Является переменным и измеряется в нормальном и цилиндрическом сечениях.

Минимальное значение принимает на периферии сверла, максимальное – в центре. Эпюра углов показана на рисунке. Для сверл из быстрорежущих сталей принимается =8-15 о . Для твердосплавных=4-6 о .

Изменение передних и задних углов в процессе резания. В процессе резания передние и задние углы меняются и отличаются от углов заточки. Их называют кинематическими или действительными углами резания. Наибольшее значение при сверлении имеет кинематический задний угол.

Кинематический задний угол _кизменяется вдоль главной режущей кромки сверла. Зависит от подачи и радиуса рассматриваемой точки режущего лезвия. Для обеспечения достаточного значения заднего угла в процессе резания его делают переменным вдоль режущей кромки. На периферии 8-14 о , а у сердцевины 20-25 о в зависимости от диаметра сверла.

Формы задней поверхности сверл.Различают одноплоскостные и двухплоскостные формы задней поверхности.

Оформление зад­ней поверхности по плоскости. Это наи­более простой одноплоскостной способ заточки сверл, при нем необходи­мо иметь задние углы не менее 20 — 25°. При этом способе заточки значения зад­него углаи угла наклона поперечной кромки зависят от угла при вершине сверла2 и заднего угла на периферии.

Недостатком таких сверл является прямолинейная поперечная кромка, кото­рая при работе без кондуктора не обеспе­чивает правильного центрирования сверла.

Кдвухплоскостной форме задней поверх­ности сверл относится коническая, цилиндрическая и винтовая форма задней поверхности.

Такая форма задней поверх­ности позволяет получить независимые значения заднего угла на периферии , угла при вершине2 и угла наклона поперечной кромки.

Коническая форма задней поверхности сверлаявляется участком конической по­верхности.

Для образования задних углов вершина конуса смещается относительно оси сверла на вели­чину Н, равную или больше радиуса пере­мычки, и ось конуса наклонена к продоль­ной оси сверла под углом.

Ци­линдрическая форма задней поверхности сверла является участком цилиндрической поверхности. Этот метод применяют редко.

Винтовая форма задней поверхности сверлаявляется развертывающейся винто­вой поверхностью. Она позволяет полу­чить рациональное распределение значений задних углови более выпуклую поперечную кромку сверла, что улучшает самоцентрирование сверла при работе.

У таких сверл увеличиваются значения задних углов на поперечной режущей кромке, что приво­дит к уменьшению осевых нагрузок. Большим преимуществом винтовой заточки является возможность автоматизации процесса заточки.