Устройство и геометрические параметры сверла, зенкера и развертки

Части и элементы спирального сверла.

Рис.21. Части и элементы спирального сверла.

1 — рабочая часть; 2 — режущая часть; 3 — направляющая часть; 4 — шейка;

5 — хвостовик; 6 — лапка

Режущая часть — часть сверла, заточенная на конус. Рабочая часть — часть сверла, снабженная двумя спиральными канавками. Направляющая часть — часть сверла, которая обеспечивает направление сверла в процессе резания. Хвостовик — часть сверла, служащая для закрепления сверла.

Рис.22. Основные элементы рабочей части сверла

1 — передняя поверхность; 2 — задняя поверхность; 3 — режущая кромка;

4 — ленточка; 5 — поперечная кромка

Передняя поверхность — винтовая поверхность канавки, по которой сходит стружка. Задняя поверхность — поверхность, обращенная к поверхности резания.Режущая кромка — линия, образованная пересечением передней и задней поверхностей; режущих кромок у сверла две. Ленточка — узкая полоска на цилиндрической поверхности сверла, расположенная вдоль винтовой канавки; обеспечивает сверлу направление при резании. Поперечная кромка — линия, образованная в результате пересечения обеих задних поверхностей.

Геометрия спирального сверла.

Геометрические параметры спирального сверла показаны на рис. 23.

Рис.23. Геометрия спирального сверла.

Угол 2φ (удвоенный угол в плане) между режущими кромками колеблется в широких пределах в зависимости от обрабатываемого материала. Угол наклона винтовой канавки ω определяет величину переднего угла и колеблется от 100 до 45° в зависимости от обрабатываемого материала.

Угол ψ — угол наклона поперечной режущей кромки измеряется между проекциями поперечной и главной режущей кромок на плоскость, перпендикулярную оси сверла.

Для определения геометрических параметров режущих кромок их рассматривают

1) в плоскости NN, перпендикулярной к режущей кромке;

2) в плоскости ОО, параллельной оси сверла. Передний угол γ рассматривается в плоскости NN.

Угол наклона винтовой канавки ω и задний угол α рассматриваются в

Элементы резания при сверлении.

Скоростью резания при сверлении называется окружная скорость вращения наиболее удаленной от оси сверла точки режущей кромки.

Подачей при сверлении называется перемещение сверла вдоль оси за один его оборот. Величина подачи измеряется в миллиметрах на один оборот

сверла и обозначается S мм/об . Т.к. сверло имеет две главные режущие кромки,

то подача, приходящаяся на каждую из них Sz= S/2.

Как и при точении, подачу можно измерять и в мм. за 1мин. (минутная подача)

Рис.24. Элементы резания при сверлении.

a— толщина среза в мм., измеряемая в направлении, перпендикулярном к режущей кромке;

b — ширина среза в мм., измеряемая вдоль режущей кромки;

t — глубина резания — расстояние от обрабатываемой поверхности отверстия до оси сверла t = D/2.

Фрезерование.

Фрезерование — один из высокопроизводительных и распространённых способов обработки металлов резанием.

Фреза представляет собой инструмент, имеющий несколько зубьев, причём каждый из них можно рассматривать как резец.

Рис.25 Режущая часть фрезы.

При фрезерование главное (вращательное) движение осуществляет фреза, а движение подачи — заготовка. Фрезерованием производится обработка плоскостей, пазов, фасонных поверхностей, разрезка металлов.

Геометрия фрез.

Фреза состоит из корпуса (тела) и режущих зубьев. Она представляет собой многозубный режущий инструмент в виде тела вращения, на образующейповерхности или на торце которого расположены режущие кромки. Различают углы главной режущей кромки зуба в плоскости, нормальной к режущей комке, и углы в плоскости, нормальной к оси фрезы.

В плоскости А-А, нормальной к режущей кромке, находятся главный передний угол у и нормальный задний угол αn . В плоскости Б-Б, нормальной к оси фрезы, находятся главный задний угол α и поперечный или радиальный передний угол γ’.

Основное назначение переднего угла γ — уменьшение работы пластической деформации и работы трения по передней поверхности в процессе резания и обеспечение наивыгоднейшей стойкости режущего инструмента.

Главный задний угол α измеряется в плоскости Б-Б, перпендикулярной к оси фрезы.

Назначение заднего угла:

1. в создании условий беспрепятственного перемещения задней поверхности зуба относительно поверхности резания;

2. в уменьшении работы трения по задней поверхности зуба.

Устройство и геометрические параметры сверла, зенкера и развертки

Отверстия на сверлильных станках обрабатывают сверлами, зенкерами и развертками.

Сверла по конструкции и назначению подразделяют на спиральные, центровочные и специальные. Наиболее распространенный для сверления и рассверливания инструмент — спиральное сверло (рис. 6.40, а), состоящее из рабочей части 6, шейки 2, хвостовика 4 и лапки 3.

В рабочей части 6 различают режущую часть 1 и направляющую часть 5 с винтовыми канавками. Шейка 2 соединяет рабочую часть сверла с хвостовиком. Хвостовик 4 необходим для установки сверла в шпинделе станка. Лапка 3 является упором при выбивании сверла из отверстия шпинделя.

Элементы рабочей части и геометрические параметры спирального сверла показаны на рис. 6.40, б. Сверло имеет две главные режущие кромки 11, образованные пересечением передних 10 и задних 7 поверхностей лезвия и выполняющие основную работу резания; поперечную режущую кромку 12 (перемычку) и две вспомогательные режущие кромки 9. На цилиндрической части сверла вдоль винтовой канавки расположены две узкие ленточки 8, обеспечивающие направление сверла при резании.

Геометрические параметры сверла определяют условия его работы. Передний угол γ измеряют в главной секущей плоскости II – II, перпендикулярной к главной кромке. Задний угол α измеряют в плоскости I – I, параллельной оси сверла. У наружной поверхности сверла = 8–12; по мере приближения к оси сверла задний угол возрастает до 20–25. Передний и задний углы в различных точках главной режущей кромки различны. У наружной поверхности сверла передний угол γ наибольший, а задний угол α наименьший; ближе к оси – наоборот. Угол при вершине сверла 2φ измеряют между главными режущими кромками; его значение различно в зависимости от обрабатываемого материала, обычно = 90–118°; при сверлении сталей средней твердости = 116–120°. Угол наклона поперечной режущей кромки ψ измеряют между проекциями главной и поперечной режущих кромок на плоскость, перпендикулярную к оси сверла. У стандартных сверл = 50–55°. Угол наклона винтовой канавки ω измеряют по наружному диаметру. Обычно = 18–30°. С увеличением угла ω увеличивается передний угол γ; при этом облегчается процесс резания и улучшается выход стружки.

Для глубоких отверстий (длина отверстия больше пяти диаметров) применяют специальные сверла. На рис. 6.40, в показано однокромочное сверло для сверления глубоких отверстий диаметром 30-8- мм. Сверло имеет твердосплавную режущую пластину 1 и две направляющие пластинки 2. Смазочно-охлаждающая жидкость подается в зону резания и вымывает стружку через внутренний канал 3 сверла.

Сквозные отверстия диаметром более 100 мм сверлят кольцевыми сверлами (рис. 6.40, г). Сверло состоит из полого корпуса 5 с винтовыми канавками. На его торцевой части закреплены режущие пластинки 4 (резцы), ширина которых больше толщины стенок корпуса. Режущие кромки пластинок выступают со стороны торца наружного и внутреннего диаметров корпуса. Число пластинок 4-8 в зависимости от диаметра сверла. Таким сверлом вырезается кольцевая канавка шириной, равной ширине пластинок. Смазочно-охлаждающую жидкость подают через внутреннюю полость сверла, а стружка отводится по винтовым канавкам.

Типы сверл и их устройство

. Сверло является инструментом, с помощью которого получают отверстия или увеличивают диаметр ранее просверленного отверстия.

На рис. 54 показаны различные типы сверл: перовые (рис. 54, г), двухкромочные (рис. 54, ж), спиральные (рис. 54,а и б), ружейное (рис. 54, д), для кольцевого сверления (рис. 54, з), центровочные (рис. 54, и), шнековые (рис. 54, к).

Рис. 54. Виды сверл: а, б — спиральные, в—с прямыми канавками, г — перовое, д — ружейное, е — однокромочное с внутренним отводом стружки, ж – двухкромочное, з – для кольцевого сверления, и – центровочное, к – шнековые.

На сверлильных станках сверло совершает вращательное (главное) движение и продольное (движение подачи) вдоль оси отверстия, заготовка неподвижна (рис. 64.а).

При работе на токарных станках вращательное (главное движение) совершает обрабатываемая деталь, а поступательное движение вдоль оси отверстия (движение подачи) совершает сверло (рис.64.б).

Рис. 64. Схемы сверления, зенкерования и развертывания

Диаметр просверленного отверстия можно увеличить сверлом большего диаметра. Такие операции называются рассверливанием (рис.64.в).

При сверлении обеспечиваются сравнительно невысокая точность и качество поверхности.

Для получения отверстий более высокой точности и чистоты поверхности после сверления на том же станке выполняются зенкерование и развертывание.

Зенкерование – обработка предварительно полученных отверстий для придания им более правильной геометрической формы, повышения точности и снижения шероховатости. Многолезвийный режущим инструментом – зенкером, который имеет более жесткую рабочую часть, число зубьев не менее трех (рис. 64.г).

Развертывание – окончательная обработка цилиндрического или конического отверстия разверткой в целях получения высокой точности и низкой шероховатости. Развертки – многолезвийный инструмент, срезающий очень тонкие слои с обрабатываемой поверхности (рис. 64.д).

Схемы сверления, зенкерования и развертывания представлены на рисунке 64.

Зенкерами

(рис. 6.41) 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 1 выполняет основную работу резания. Калибрующая часть 5 служит для направления зенкера в отверстии и обеспечивает необходимые точность и шероховатость поверхности (2-шейка, 3- лапка, 4- хвостовик, 6 – рабочая часть).

По виду обрабатываемых отверстий зенкеры делят на цилиндрические (рис. 6.41, а), конические (рис. 6.41, б) и торцевые (рис. 6.41, в). Зенкеры бывают цельные с коническим хвостовиком (рис. 6.41, а, б) и насадные (рис. 6.41, в).

Развертками

окончательно обрабатывают отверстия. По форме обрабатываемого отверстия различают цилиндрические (рис. 6.41, г) и конические (рис. 6.41, д) развертки. Развертки имеют 6-12 главных режущих кромок, расположенных на режущей части 7 с направляющим конусом. Калибрующая часть 8 направляет развертку в отверстии и обеспечивает необходимые точность и шероховатость поверхности.

По конструкции закрепления развертки делят на хвостовые и насадные. На рис. 6.41, е показана машинная насадная развертка с механическим креплением режущих пластинок в ее корпусе.

Рис. Развертка

Рис. 60. Типы разверток

Рис. 61. Машинные регулируемые развертки

Отверстия на сверлильных станках обрабатывают сверлами, зенкерами и развертками.

Сверла по конструкции и назначению подразделяют на спиральные, центровочные и специальные. Наиболее распространенный для сверления и рассверливания инструмент — спиральное сверло (рис. 6.40, а), состоящее из рабочей части 6, шейки 2, хвостовика 4 и лапки 3.

В рабочей части 6 различают режущую часть 1 и направляющую часть 5 с винтовыми канавками. Шейка 2 соединяет рабочую часть сверла с хвостовиком. Хвостовик 4 необходим для установки сверла в шпинделе станка. Лапка 3 является упором при выбивании сверла из отверстия шпинделя.

Элементы рабочей части и геометрические параметры спирального сверла показаны на рис. 6.40, б. Сверло имеет две главные режущие кромки 11, образованные пересечением передних 10 и задних 7 поверхностей лезвия и выполняющие основную работу резания; поперечную режущую кромку 12 (перемычку) и две вспомогательные режущие кромки 9. На цилиндрической части сверла вдоль винтовой канавки расположены две узкие ленточки 8, обеспечивающие направление сверла при резании.

Геометрические параметры сверла определяют условия его работы. Передний угол γ измеряют в главной секущей плоскости II – II, перпендикулярной к главной кромке. Задний угол α измеряют в плоскости I – I, параллельной оси сверла. У наружной поверхности сверла = 8–12; по мере приближения к оси сверла задний угол возрастает до 20–25. Передний и задний углы в различных точках главной режущей кромки различны. У наружной поверхности сверла передний угол γ наибольший, а задний угол α наименьший; ближе к оси – наоборот. Угол при вершине сверла 2φ измеряют между главными режущими кромками; его значение различно в зависимости от обрабатываемого материала, обычно = 90–118°; при сверлении сталей средней твердости = 116–120°. Угол наклона поперечной режущей кромки ψ измеряют между проекциями главной и поперечной режущих кромок на плоскость, перпендикулярную к оси сверла. У стандартных сверл = 50–55°. Угол наклона винтовой канавки ω измеряют по наружному диаметру. Обычно = 18–30°. С увеличением угла ω увеличивается передний угол γ; при этом облегчается процесс резания и улучшается выход стружки.

Для глубоких отверстий (длина отверстия больше пяти диаметров) применяют специальные сверла. На рис. 6.40, в показано однокромочное сверло для сверления глубоких отверстий диаметром 30-8- мм. Сверло имеет твердосплавную режущую пластину 1 и две направляющие пластинки 2. Смазочно-охлаждающая жидкость подается в зону резания и вымывает стружку через внутренний канал 3 сверла.

Сквозные отверстия диаметром более 100 мм сверлят кольцевыми сверлами (рис. 6.40, г). Сверло состоит из полого корпуса 5 с винтовыми канавками. На его торцевой части закреплены режущие пластинки 4 (резцы), ширина которых больше толщины стенок корпуса. Режущие кромки пластинок выступают со стороны торца наружного и внутреннего диаметров корпуса. Число пластинок 4-8 в зависимости от диаметра сверла. Таким сверлом вырезается кольцевая канавка шириной, равной ширине пластинок. Смазочно-охлаждающую жидкость подают через внутреннюю полость сверла, а стружка отводится по винтовым канавкам.

Типы сверл и их устройство

. Сверло является инструментом, с помощью которого получают отверстия или увеличивают диаметр ранее просверленного отверстия.

На рис. 54 показаны различные типы сверл: перовые (рис. 54, г), двухкромочные (рис. 54, ж), спиральные (рис. 54,а и б), ружейное (рис. 54, д), для кольцевого сверления (рис. 54, з), центровочные (рис. 54, и), шнековые (рис. 54, к).

Рис. 54. Виды сверл: а, б — спиральные, в—с прямыми канавками, г — перовое, д — ружейное, е — однокромочное с внутренним отводом стружки, ж – двухкромочное, з – для кольцевого сверления, и – центровочное, к – шнековые.

На сверлильных станках сверло совершает вращательное (главное) движение и продольное (движение подачи) вдоль оси отверстия, заготовка неподвижна (рис. 64.а).

При работе на токарных станках вращательное (главное движение) совершает обрабатываемая деталь, а поступательное движение вдоль оси отверстия (движение подачи) совершает сверло (рис.64.б).

Рис. 64. Схемы сверления, зенкерования и развертывания

Диаметр просверленного отверстия можно увеличить сверлом большего диаметра. Такие операции называются рассверливанием (рис.64.в).

При сверлении обеспечиваются сравнительно невысокая точность и качество поверхности.

Для получения отверстий более высокой точности и чистоты поверхности после сверления на том же станке выполняются зенкерование и развертывание.

Зенкерование – обработка предварительно полученных отверстий для придания им более правильной геометрической формы, повышения точности и снижения шероховатости. Многолезвийный режущим инструментом – зенкером, который имеет более жесткую рабочую часть, число зубьев не менее трех (рис. 64.г).

Развертывание – окончательная обработка цилиндрического или конического отверстия разверткой в целях получения высокой точности и низкой шероховатости. Развертки – многолезвийный инструмент, срезающий очень тонкие слои с обрабатываемой поверхности (рис. 64.д).

Схемы сверления, зенкерования и развертывания представлены на рисунке 64.

Зенкерами

(рис. 6.41) 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 1 выполняет основную работу резания. Калибрующая часть 5 служит для направления зенкера в отверстии и обеспечивает необходимые точность и шероховатость поверхности (2-шейка, 3- лапка, 4- хвостовик, 6 – рабочая часть).

По виду обрабатываемых отверстий зенкеры делят на цилиндрические (рис. 6.41, а), конические (рис. 6.41, б) и торцевые (рис. 6.41, в). Зенкеры бывают цельные с коническим хвостовиком (рис. 6.41, а, б) и насадные (рис. 6.41, в).

Развертками

окончательно обрабатывают отверстия. По форме обрабатываемого отверстия различают цилиндрические (рис. 6.41, г) и конические (рис. 6.41, д) развертки. Развертки имеют 6-12 главных режущих кромок, расположенных на режущей части 7 с направляющим конусом. Калибрующая часть 8 направляет развертку в отверстии и обеспечивает необходимые точность и шероховатость поверхности.

По конструкции закрепления развертки делят на хвостовые и насадные. На рис. 6.41, е показана машинная насадная развертка с механическим креплением режущих пластинок в ее корпусе.

Рис. Развертка

Рис. 60. Типы разверток

Рис. 61. Машинные регулируемые развертки

Спиральные сверла с цилиндрическими и коническими хвостовиками: ГОСТ 10902-77 и 10903-77

К самым универсальным и, соответственно, популярным инструментам, используемым для выполнения отверстий в различных материалах, относятся сверла спирального типа. Регламентируют спиральные сверла ГОСТ 10902-77 и ГОСТ 10903-77. Руководствуясь положениями данных нормативных документов, а также параметрами отверстия, которое требуется создать, выбрать подходящий инструмент довольно легко.

Сверла спиральные по металлу

Особенности конструкции и основные характеристики

Конструкция спиральных сверл, которые часто называют винтовыми, состоит из следующих элементов.

На рабочей части есть две канавки, расположенные по винтовой линии. Они выполняют одновременно несколько функций: формируют режущую часть, отводят создаваемую в зоне обработки стружку, обеспечивают подачу СОЖ в область сверления.

При помощи этого конструктивного элемента инструмент фиксируется в патроне используемого оборудования. Хвостовик может изготавливаться со специальной лапкой, облегчающей извлечение инструмента из гнезда конусной формы, или поводком, который участвует в передаче крутящего момента от патрона.

Этот технологический элемент отвечает за выход абразивного круга при его использовании для шлифовки инструмента.

Основные части сверла

Рабочую часть сверла спирального с цилиндрическим или коническим хвостовиком составляют несколько конструктивных элементов.

Данный элемент выглядит как узкая полоска, продолжающая канавку на рабочей части. Эта направляющая часть имеет другое распространенное название – «ленточка».

Эту часть составляют пять режущих кромок: 2 главных, 2 вспомогательных, которые располагаются по спирали вдоль оси сверла, и 1 поперечная, находящаяся на конце инструмента и имеющая форму конуса. Все они формируются благодаря пересечениям поверхностей канавок. Так, главные режущие кромки – это пересечение передней поверхности канавки инструмента с задней, вспомогательные – передней поверхности канавки с поверхностью калибровочной части, поперечные – пересечение задних поверхностей ленточек.

Элементы рабочей части сверла

Высокая популярность спиральных сверл связана со следующими их достоинствами.

1. Инструменты данного типа отличаются большим запасом под переточку режущей части.
2. Сверла спиральные с цилиндрическим или коническим хвостовиком отличаются лучшей стабильностью своего положения в процессе сверления.
3. За счет особенностей своей конструкции такие инструменты обеспечивают своевременный отвод стружки из зоны обработки.

Основные параметры сверл спиральных с цилиндрическим и коническим хвостовиками, требования к которым оговаривают ГОСТ 10902 и ГОСТ 10903-77, перечислены в таблице.

Таблица 1. Обозначение основных параметров сверл

Геометрические параметры режущей части сверла

Значения всех вышеуказанных параметров определяются задачами, для решения которых планируется использовать инструмент.

Спиральные сверла применяются не только для обработки металла, но и для выполнения отверстий в других материалах, таких как бетон и древесина. Существуют также инструменты универсального назначения. Сверла, используемые для обработки различных материалов, отличаются друг от друга как формой и конструкцией, так и своими геометрическими параметрами, приведенными в соответствующих ГОСТах.

В зависимости от конфигурации зажимаемой в патроне части выделяют сверла:

• с цилиндрическим хвостовиком;
• с коническим хвостовиком.

Для фиксации на оборудовании спиральных сверл с коническими хвостовиками, как указывает ГОСТ 10903-77, используются универсальные переходные втулки, посадочные отверстия в которых выполнены по типу «конус Морзе». Соответствующие ГОСТу инструменты данного типа можно применять для оснащения любого оборудования.

Виды сверл по металлу

Основная классификация сверлильного инструмента проводится по конструктивному признаку, т. к. он напрямую связан с назначением конкретного вида сверла по металлу. Кроме того, внутри конструктивных типов выделяют разновидности по типу материала, для обработки которого предназначен данный инструмент (т. н. группы резания). Строгой классификации для них не существует, но обычно по виду рабочей части выделяют следующие типы:

• спиральные;
• перовые;
• центровочные;
• специальные.

Среди специальных сверл самой большой группой является инструмент для глубокого сверления в заготовках из металла. Отдельные подгруппы также составляют изделия для сверления отверстий больших диаметров и ступенчатых цилиндрических профилей. Бывает так, что современный сборный инструмент имеет настолько сложную или инновационную конструкцию, что его относят сразу к нескольким типам.

Спиральная форма

Традиционным широко распространенным видом сверлильного инструмента являются спиральные сверла, у которых формирование цилиндрического отверстия в металле осуществляется двумя симметричными режущими кромками. При этом отвод образующейся стружки проходит по спиральным канавкам, начальная часть которых является передними поверхностями, образующими эти кромки. По своей конструкции эти изделия могут быть монолитными или сборными, с заменяемой головкой или механическим креплением режущих пластин. Для снижения трения и повышения скорости отвода стружки спиральную часть полируют и покрывают износостойкими материалами.

Ступенчатая форма

Ступенчатые сверла используют для получения отверстий небольшой глубины с фиксированной геометрией ступеней. Такой инструмент позволяет за один проход сформировать от двух и более цилиндрических поверхностей и чаще всего используется при автоматизированной обработке. По своей конструкции современные ступенчатые сверла, как правило, представляют монолитный блок, повторяющий конфигурацию будущего отверстия, с рядами режущих пластин и прямыми канавками. Первые сверлят в металле заготовки начальное отверстие, а следующие за ними являются рассверливающими. Самая большая проблема данного инструмента — это отвод стружки в процессе обработки. Поэтому их применение ограничено узкоспециализированными областями.

Корончатые сверла

Корончатым сверлом называют пустотелый инструмент с кольцевым расположением шести или двенадцати режущих поверхностей и соответствующим им числом стружкоотводящих канавок. Он применяется для сквозного сверления в металле отверстий больших диаметров. В процессе работы режущие кромки прорезают только кольцо вокруг середины будущего отверстия, а центральная часть металла просто выпадает (или выбивается) после прохода насквозь. Этот инструмент относят к сверлильному, скорее, по устоявшейся традиции, т. к. по своему принципу работы он гораздо ближе к фрезам.

Шнековые сверла

При сверлении отверстий в металле на глубины, кратные 30÷40 диаметрам, применяют удлиненные сверла специальной конструкции со спиральной канавкой в виде шнека. Такое решение намного улучшает стружкоудаление и позволяет производить непрерывное сверление металла на полную глубину отверстия без периодического вывода инструмента. Сверла шнековые отличаются от обычных спиральных большими углами наклона канавок (до 65°) и их треугольным профилем. Кроме того, у них увеличенный диаметр сердцевины и специальная заточка передней поверхности.

Перовые сверла

Перовые сверла используются для получения отверстий в металле, покрытом литейной коркой и окалиной. Конструктивно это самый простой сверлильный инструмент, т. к. имеет прямые канавки и режущую часть в виде пластины. Его недостатки являются прямым следствием простоты конструкции и невысокой стоимости. В процессе сверления металла у перовых сверл плохо отводится стружка, и они имеют склонность к уходу от оси отверстия. Выступающая вперед пластина снижает прочность всего изделия, что не позволяет работать на больших подачах, а также требует частой переточки. Это узкоспециализированный инструмент повышенной жесткости, который применяют при работе с отливками и поковками.

Сверла с хвостовиками цилиндрической формы

Сверла спиральные с цилиндрическим хвостовиком в соответствии с требованиями нормативного документа могут выпускаться в нескольких сериях: короткой, средней и длинной. Пользуясь соответствующим ГОСТом на сверла, можно оптимально подбирать инструмент для решения определенных технологических задач.

Цилиндрические спиральные сверла, согласно ГОСТу, изготавливают с центровочным отверстием или без него. Инструменты средней и длинной серий, в соответствии с ГОСТом, могут иметь в своей конструкции шейку, облегчающую их шлифовку. Специальных требований к размерам такого элемента нет.

Ознакомиться с требованиями ГОСТ к спиральным сверлам с цилиндрическим хвостовиком можно, скачав документ в формате pdf по ссылке ниже.

Сверла по металлу с цилиндрическим хвостовиком

Левые и правые спиральные инструменты, относящиеся к короткой серии и имеющие диаметр от 0,5 до 40 мм, изготавливаются по ГОСТу 4010-77. Производство правых и левых цилиндрических сверл средней серии, диаметр которых находится в интервале 0,25–20 мм, регламентирует ГОСТ 10902-77. Спиральные сверла длинной серии выпускаются в диапазоне диаметров 1–31,5 мм. Нормативным документом, в котором оговариваются требования к изделиям данной серии, является ГОСТ 886-77.

Сверла с цилиндрическим хвостовиком длинной серии производят преимущественно с правым направлением спирали. ГОСТ допускает изготовление изделий данной серии и в другом конструктивном исполнении по договоренности с заказчиком. Длина спиральных инструментов с цилиндрическим хвостовиком всех серий указана в приведенной ниже таблице.

Таблица 2. Длина спиральных сверл с цилиндрическим хвостовиком

Технические требования к производству спиральных сверл всех вышеперечисленных серий оговариваются ГОСТом 2034-80. Согласно положениям этого нормативного документа, изделия данной серии, которые используются для сверления заготовок из ковкого и серого чугуна, углеродистых (конструкционных и инструментальных) и легированных сталей, а также конструкционных сталей обычной обрабатываемости и автоматных, изготавливаются из быстрорежущих стальных сплавов. Инструменты данной серии могут относиться к одному из трех классов точности:

• А1 (повышенной);
• В1 и В (нормальной).

Цилиндрические хвостовики могут иметь разные исполнения

ГОСТ допускает, что сверла данной серии могут быть произведены не из быстрорежущей стали, а из легированного стального сплава марки 9ХС, при этом их хвостовики могут быть сделаны из стали марки 45 или 40Х. По своей конструкции такие сверла могут быть как цельными, так и сварными. При использовании сварки в местах соединений исключается наличие непроваренных участков, пустот и кольцевых трещин.

Сверла с коническими хвостовиками

Современная промышленность выпускает различные типы сверл, хвостовик которых имеет коническую форму. Соответственно, требования, предъявляемые к таким инструментам, регламентируются разными ГОСТами. Унификация различных типов сверл позволяет оптимально подбирать их для решения определенных технологических задач. Нормативными документами, в соответствии с требованиями которых производятся спиральные инструменты с коническими хвостовиками, являются:

• ГОСТ 10903-77 (для изделий нормальной длины);
• ГОСТ 12121-77 (для длинной серии);
• ГОСТ 2092-77 (для удлиненной серии);
• ГОСТ 22736-77 (для изделий с твердосплавными пластинами).

Сверла по металлу с конусным хвостовиком для глубокого сверления

Ознакомиться с требованиями ГОСТ к спиральным сверлам с коническим хвостовиком можно, скачав документ в формате pdf по ссылке ниже.

Спиральные сверла нормальной длины, на которые распространяет требования ГОСТ 10903-77, могут выпускаться в диапазоне диаметров 5–80 мм. Хвостовики таких сверл в зависимости от диаметра последних имеют нормальную или усиленную конструкцию. С усиленным хвостовиком изготавливают спиральные сверла диаметром от 12 до 76 мм. Их посадочная конусная часть соответствует стандарту Морзе – от 1 до 6.

Диаметр длинных сверл, согласно ГОСТу, может находиться в интервале 5–20 мм, при этом обработка, выполняемая с их помощью, осуществляется через кондукторные втулки. Хвостовик таких сверл выполняется по стандарту Морзе от 1 до 4. Спиральная часть длинных сверл и инструментов нормальной длины имеет правое направление, но по договоренности с производителем может выпускаться и с левым направлением.

Конусы Морзе с лапкой

Удлиненные сверла с коническим хвостовиком производятся с диаметрами 6–30 мм. Конусный хвостовик таких сверл должен соответствовать стандарту Морзе от 1 до 3.

Сверла с коническим хвостовиком, на металлический стержень которых напаяны твердосплавные пластины типа ВК, могут выпускаться с диаметром от 10 до 30 мм, в укороченном и нормальном вариантах.

Длина спиральных инструментов с коническим хвостовиком всех серий представлена в приведенной ниже таблице.

Таблица 3. Длина спиральных сверл с коническим хвостовиком

Материалы изготовления основной части таких сверл – быстрорежущая сталь, стальной сплав марки 9ХС либо стали других марок, в составе которых не должно быть кобальта, а количество вольфрама не должно превышать 6%.

И в заключение небольшой видео-обзор сверл по металлу от различных производителей с испытанием данной продукции на практике.

Таблица размеров сверл по металлу

Государственные стандарты, правила изготовления спиральных и центровочных сверл по металлу, включают в себя таблицы размерных рядов для разных исполнений и направлений вращения спирали. Каждому типоразмеру соответствует уникальное цифровое кодовое обозначение. К примеру, если диаметр сверла с цилиндрическим хвостовиком равен 3.1 мм, оно имеет исполнение N1 и правую спираль, то его общая длина должна составлять 65 мм, длина рабочей части — 36 мм, а кодовое обозначение такого изделия будет 2300-7517. Таблицы размеров для сверл по металлу с коническим хвостовиком включают в себя диапазон диаметров от 5 до 80 мм, а для инструмента с цилиндрическим хвостовиком — от 0.25 до 20 мм. При этом для тонких сверл диаметром до 1 мм предусмотрено только исполнение N1 c правой спиралью.

Конструктивные элементы и геометрия спирального сверла

Спиральное сверло состоит из рабочей части 1,

шейки /3 и хвостовика /4, имеющего на конце лапку /5 (рис. 6.30). Рабочая часть в свою очередь разделяется на режущую /2 и калибрующую / 2. Рабочая часть включает следующие элементы: шлифованные ленточки (вспомогательные режущие кромки)
1,
поперечную режущую кромку
2,
канавки
3,
две главные режущие кромки
4,
передние 7 и задние
5
поверхности, два зуба (пера)
6
сверла.

Рис. 6.30. Конструктивные элементы спирального сверла

Хвостовик сверла может быть как коническим, так и цилиндрическим с поводком.

В первом случае крутящий момент передается из-за сил трения между коническими поверхностями хвостовика сверла и посадочного отверстия шпинделя, а во втором — посредством поводка. Лапка необходима для выбивания сверла из шпинделя станка и передачи крутящего момента в начале резания, когда еще отсутствует осевая сила и силы трения малы. Шейка предназначена для выхода шлифовального круга при изготовлении сверла. Калибрующая часть обеспечивает направление сверла в просверливаемом отверстии и является резервом для образования режущей части при его переточках.

Режущие свойства сверла определяются геометрическими параметрами и материалом его рабочей части. Угол наклона винтовой канавки со — это угол, заключенный между осью сверла и развернутой винтовой линией стружечной канавки (рис. 6.31, б).

Величина его непостоянна: чем ближе к оси сверла, тем меньше угол со. Определяют его так:

Рис. 6.31. Геометрические параметры спирального сверла

где D —

диаметр сверла на периферии;
Dx —
диаметр сверла, соответствующий текущей точке Л»; со — угол наклона винтовой канавки, измеренный в сечении, параллельном оси сверла; для сверл диаметрами 0,25. 80 мм из быстрорежущей стали угол со назначается в зависимости от их диаметра в пределах от 17 до 34° (для меньших диаметров угол меньше).

Угол наклона поперечной режущей кромки (перемычки) у заключен между проекциями поперечной и одной из главных режущих кромок на плоскость, перпендикулярную оси сверла. Обычно j/ = 50. 55° (рис. 6.31, а).

Угол резания у перемычки больше 90°, поэтому металл не режется, а скоблится.

Угол при вершине 2ср (рис. 6.31, а)

заключен между проекциями главных режущих кромок на плоскость, проходящую через ось сверла (основную плоскость). Величина этого угла зависит от свойств обрабатываемого материала и лежит в пределах 80. 140°. Для сверления пластичных материалов принимают большие значения угла 2ф, чем для хрупких. Например, для обработки стали и чугуна 2ср = 116. 120°, для алюминия 2ф = 80, для труднообрабатываемых материалов 2ф = 140°.

Вспомогательный угол в плане ф1 образуется из-за выполнения рабочей части сверла с обратной конусностью. Величина его составляет 1.. .2°. Вспомогательные задние углы оц на ленточках равны нулю.

Угол наклона главной режущей кромки X

определяется так же, как и для резцов общего назначения.

Передним углом у называется угол между касательной к передней поверхности сверла в рассматриваемой точке и нормалью в той же точке к поверхности вращения, образованной при вращении режущей кромки вокруг оси сверла (рис. 6.31, а).

В каждой точке режущей кромки в плоскости
Ш
угол у имеет различную величину, а в плоскости
ОО,
параллельной оси сверла, он равен углу наклона винтовой канавки, т. е. уо = со. Из рис. 6.31,
б
видно, что

где Я—шаг винтовой канавки сверла; Я = const.

Разделив одно уравнение на другое, получают

Для сравнения формулы для определения действительного переднего угла в нормальном сечении N—N:

1) для резца tg уп = tg у ? sin = имеем tg со = tg у • sin ф. Отсюда

Аналогично, для текущей точки X

Совместное решение уравнений (6.35) и (6.37) дает

Анализ последней формулы показывает, что наибольшее значение передний угол имеет у периферии сверла. Поскольку в осевом сечении углы у и со равны между собой, для точек режущей кромки, лежащих ближе к центру, передний угол уо меньший, чем для периферийных.

Задний угол а — это угол, заключенный между касательной к задней поверхности пера в рассматриваемой точке режущей кромки и касательной к окружности ее вращения вокруг оси сверла (рис. 6.31, а).

Измеряется он в плоскости
00,
параллельной оси сверла и касательной к цилиндрической поверхности, на которой лежит данная точка режущей кромки. В статическом состоянии (по аналогии со значением переднего угла) задний угол а, измеренный в нормальной плоскости,

В процессе резания значение заднего угла уменьшается, так как действительной траекторией точки, лежащей на главной режущей кромке, будет не окружность, а винтовая линия с шагом, равным величине подачи. Поверхность же резания представляет собой винтовую поверхность. Поэтому действительный задний угол ад определяется между касательными к этой винтовой и задней поверхностям в рассматриваемой точке. По своей величине он будет меньше значения а на величину угла ц (рис. 6.31, а):

С приближением к оси сверла задний угол ад уменьшается, причем для точек режущей кромки, лежащих ближе к оси сверла, например для точки X,

уменьшение главного заднего угла будет более интенсивным, чем для периферийной. Чтобы обеспечить достаточную величину заднего угла в процессе резания у точек режущей кромки, расположенных ближе к оси сверла, задняя поверхность затачивается так, что на периферии угол а имеет минимальное значение, а по мере приближения к сердцевине он увеличивается. Такая заточка обеспечивается конструкцией и кинематикой заточных станков.

Поскольку у периферии сверла передний угол у сверла больший, а задний меньший, а у центра наоборот, угол заострения остается для всех точек режущего лезвия примерно одинаковым. Фактический передний угол изменяется от 30° до нуля и даже отрицательного значения его у перемычки. Задний угол у периферии 6. 8°, а у перемычки 25. 35 0 .

Геометрические параметры режущей части сверла

Геометрия сверла характеризуется следующими основными уг­лами: передним углом γ,

задним углом α, углом наклона винтовой канавки ω, углом наклона поперечной кромки
Ψ и
углом при вершине сверла 2φ, которые представлены на рис. 3.

Задний угол α образован касательной к задней поверхности в рассматриваемой точке и касательной в той же точке к окружности вращения этой точки вокруг оси сверла. Этот угол измеряется в плоскости I — I, направленной по касательной к цилиндрической поверх­ности, на которой лежит рассматриваемая точка режущей кромки.

Рис.

2.Основные элементы режущей части сверла.

1 — главные режущие кромки; 2 — передняя поверхност; 3 – главная задняя поверхность; 4 — поперечная режущая кромка; 5 –вспомогательная режущая кромка; 6 — вспомогательная задняя поверхность; 7 — канавка зуб сверла; 8 -зуб; 9 -спинка зуба.

Величина заднего угла изменяется вдоль режущих кромок, причем на периферии сверла задний угол минимальный, а в центре — максималь­ный.

Рис. 3. Геометрические параметры режущей части сверла

Передний угол γ рассматривается в плоскости II — П.

Передним углом называется угол между касательной к передней поверхности в рассматриваемой точке вращения и режущей кромки вокруг оси сверла (поверхности резания). Так как передняя поверх­ность сверла является винтовой, то величина передних углов для раз­личных точек режущего лезвия сверла непостоянна. Наибольшее зна­чение имеет передний угол для периферийной точки режущей кром­ки, наименьшее — в точках, лежащих ближе к центру сверла.

В таблице 7 приведены углы свёрл при вершине в зависимости от твердости обрабатываемого материала.

Таблица 7 — Углы при вершине свёрл

Угол наклона поперечной кромки равен 550

ТИПЫ СВЕРЛ

По конструкции и назначению сверла делят на перовые, пушеч­ные, ружейные, спиральные, центровочные.

Различные типы сверл показаны на рис. 4.

Ружейные и пушечные сверла применяют для сверления глубо­ких отверстий (L

1> 5D),центровочные сверла применяют для цен­трования отверстий в торцах заготовок. Сверла для кольцевого сверления используют при обработке отверстийбольших диаметров (свыше 75-80 мм).

Отличительной особенностью сверления является постоянная глубина резания t для заданного сверла, а именно:

t=

где D – диаметр сверла в мм.

Рис. 4.Типы специальных сверл:

а- центровочное; б- шнековое; в- ружейное; г- кольцевого сверления.

При рассверливании:

t=

где D

b
—
диаметр рассверливаемого отверстия в мм.

Каждая главная режущая кромка испытывает действие равнодей­ствующей силы Р,

приведенной к точке
А
(рис. 5).

Для упрощения исследований и расчетов при сверлении раскла­дываем силу Р на три составляющие: PZ, Py, Px.

Равнодействующая сила (осевая) Р0

равна сумме сил, действую­щих вдоль сверла

P0=2Px+Pn

где Р

n
—
сила, действующая на поперечную кромку (составляет около 50
%
общего усилия подачи);
Р0
— осевая сила или сила подачи. При условии симметричности заточки режущих кромок радиаль­ные силы
Ру
взаимно уравновешиваются.

Пара тангенциальных сил резания Р

zи силы трения по ленточкам сверла, трения на поперечной кромке и силы трения стружки о сверло и обрабатываемую поверхность провоцируют возникновение сум­марного крутящего момента.

Риc. 5. Схема действия сил на сверло

Экспериментальные исследования показывают, что 80 % общего момента сопротивления резанию приходится на долю режущих кро­мок, 8 % — на поперечную кромку, 12 % — на трение стружки о сверло и стенки отверстия и сверло своими ленточками об обработанную по­верхность.

Осевая сила Р0

и крутящий момент Мкрпри сверлении рассчиты­ваются по следующим эмпирическим формулам:

P0=СрDнxрSур,

Мкр=СмDхмнSум,

где Ср, См — коэффициенты, учитывающие свойства обрабатываемого материала и условия резания;

Хр, Ур, Хм, Ум — показатели, учитывающие степень влияния диа­метра сверла Dн и подачи S

на силу
Р0
и момент
Mкр
соответствен­но.

Для учета конкретных особенностей процесса в данные формулы могутбыть введены дополнительные поправочные коэффициенты.

Экспериментальные исследования силовых зависимостей процес­са сверления в данной работе проводятся для стали 40.

Эффективная мощность резания при сверлении определяется по формуле:

Nсв=

где Мкр — крутящий момент в н.м.;

n — частота вращения инструмента в об/мин.

Спиральные сверла

Наиболее употребительный режущий инструмент для образования отверстий в сплошном материале — спиральное сверло. По всей длине рабочей части сверла (рис. 121, а) делаются две винтовые канавки. Материал, оставшийся между канавками, называется сердцевиной сверла.

Передние поверхности (рис. 121, б) винтовых канавок, пересекаясь с затылочными поверхностями сверла, образуют его режщие кромки. Передняя поверхность канавки сверла, поднимаясь вверх, как бы отходит назад, вследствие чего образуется передний угол у. Величина этого угла непостоянная, так как передняя поверхность отходит назад больше в точках режущих кромок, расположенных вблизи от боковой поверхности сверла, и меньше в точках, близких к его оси. У стандартных сверл диаметром 10 мм и больше этот угол у боковой поверхности сверла равен 30°, а у оси сверла уменьшается до 1—4°. Задний угол а боковой поверхности сверла делается равным 8—14° с постепенным увеличением до 20—26° вблизи от оси сверла. Большие из указанных значений а относятся к малым, а меньшие — к большим диаметрам сверл.

Рис. 121. Спиральное сверло и его элементы

Угол А между режущими кромками сверла называется углом при вершине. Величина этого угла у сверл, используемых при обработке стали, принимается 116—118°, при обработке чугуна и твердой бронзы 90—100°, латуни, дуралюмина и силумина 140°. Если сверло предназначается для обработки различных материалов, угол при вершине его делается равным 116—118°.

Поперечная кромка спирального сверла не режет, а скоблит материал. Чем больше диаметр сверла, тем длиннее эта кромка и, как следствие, тем хуже >словия работы сверла. Ввиду этого у сверл больших диаметров длину поперечной кромки несколько уменьшают, делая с двух сторон подточки (рис. 121, в) вдоль сердцевины сверла. Угол α1 подъема поперечной кромки сверла при правильной его заточке должен быть около 55°.

Режущие кромки сверла должны быть прямолинейными, одинаковой длины и должны быть расположены под равными углами к оси сверла. При невыполнении этих условий сверло во время работы уводит в сторону, а высверлит аемое им отверстие получается больше диаметра сверла.

Для уменьшения трения сверла о боковые стенки высверливаемого отверстия часть материала наружной поверхности рабочей части сверла снимается так, чтобы получились ленточки (рис. 121, б). С этой же целью диаметр у вершины сверла делается несколько большим, чем у хвостовика. Это уменьшение диаметра сверла незначительно (всего 0,04—0,10 мм на каждые 100 мм длины сверла) и осуществляется за счет толщины ленточки; поэтому уменьшение диаметра отверстия, получающееся по мере износа рабочей части сверла, практического значения не имеет

Хвостовик (рис. 121, а) служит для закрепления спирального сверла и может быть коническим или цилиндрическим.

Спиральные сверла изготовляются из инструментальной углеродистой стали марки У12А и из быстрорежущей стали. Применяются также сверла, оснащенные пластинками из металлокерамических сплавов.

Заточка сверл. Заточка спиральных сверл на хорошо организованных заводах производится на специальных станках, обслуживаемых рабочими-заточниками. Если же заточку сверла производит сам токарь, он должен очень тщательно следить за тем, чтобы выполнялись указанные выше требования, предъявляемые к режущим кромкам сверла, углам наклона режущей и подъема поперечной кромок.

Правильность заточки спиральных сверл проверяется посредством шаблона (рис. 122, а). Проверка прямолинейности режущих кромок, равномерности длины их и углов, которые они образуют с осью сверла, показана на рис. 122, б Проверка положения поперечной кромки сверла изображена на рис. 122, в, а угла заострения его — на рис. 122, г.

Рис. 122. Шаблон для проверки правильности заточки спиральных сверл и его применение