Обработка металла

Токарная обработка

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

7.1. Сверление и рассверливание

Наиболее  распространенным  методом получения отверстий в сплошном материале является сверление. Движение резания при сверлении — вращательное, движение подачи — поступательное. Перед началом работы проверяют совпадение вершин переднего и заднего центров станка. Заготовку устанавливают в патрон и проверяют,   чтобы   ее   биение   (эксцентричность) относительно оси вращения не превышала припуска, снимаемого при наружном обтачивании. Проверяют также биение торца заготовки, в котором будет обрабатываться   отверстие,   и   выверяют  заготовку   по торцу.   Перпендикулярность  торца   к  оси вращения   можно   обеспечить   подрезкой, при этом в центре заготовки можно выполнить углубление для нужного направления сверла и предотвращения его увода и поломки.

Для обработки штучных заготовок устанавливают трехкулачковый патрон и производят расточку сырых кулачков, а для обработки деталей из прутка зажимную цангу и соответствующие размеру прутка вкладыши, подающую цангу и направляющую втулку. Сверла с коническими хвостовиками устанавливают непосредственно в конусное отверстие пиноли задней бабки. Если размеры конусов не совпадают, то сверла устанавливают посредством переходных втулок (7.1).

Для крепления сверл с цилиндрическими  хвостовиками   (диаметром  до   16 мм) применяют сверлильные кулачковые  патроны   (7.2),   которые   устанавливают в пиноли задней бабки/ Сверло закрепляется кулачками 5,~Т<бторые могут сводиться  и   разводиться,( перемещаясь  в  пазах корпуса 2. На концах кулачков выполнены рейки,   которые   находятся   в  зацеплении с резьбой, имеющейся на внутренней поверхности кольца 4. От ключа 5 приводится во вращение втулка 3 с кольцом'/, по резьбе которого кулачки 6 перемещаются вверх  или  вниз  в  радиальном  направлении. Для установки в пиноли задней бабки патроны имеют конические хвостовики /. Перед сверлением  отверстий  заднюю бабку  перемещают  по станине  на  такое расстояние от обрабатываемой заготовки, чтобы сверление можно было производить на требуемую  глубину при  минимальном выдвижении   пиноли   из   корпуса   задней бабки. Сверление начинают при вращающейся заготовке. Сверло плавно (без удара)  подводят вручную (вращением маховика   задней   бабки)   к   торцу   заготовки и   производят   сверление   на   небольшую глубину. Затем отводят Инструмент, останавливают   заготовку   и   проверяют   точность   центрирования   отверстия.   Чтобы сверло не сместилось, в начале сверления производят зацентровку заготовки коротким  спиральным  сверлом  большого диаметра    или    специальным    центровочным сверлом  с  углом  при   вершине 90°.   При этом в начале сверления поперечная кромка   сверла   не   работает,   что   уменьшает смещение сверла относительно оси вращения заготовки. Для замены сверла маховик задней бабки поворачивают до тех пор, пока пиноль не займет в корпусе бабки крайнее правое положение, в результате чего сверло выталкивается винтом из пиноли. Затем в пиноль устанавливают нужное сверло. При сверлении отверстия, глубина которого больше его диаметра, сверло периодически выводят из отверстия и очищают его канавки и отверстие заготовки от накопившейся стружки.

Для уменьшения трения сверла о стенки отверстия подводят охлаждающую , жидкость, особенно при обработке стальных и алюминиевых заготовок. Чугунные, латунные и бронзовые заготовки можно сверлить без -охлаждения. Применение СОЖ позволяет повысить скорость резания в 1,4—1,5 раза. В качестве СОЖ рекомендуется применять раствор эмульсии (для сталей), компаундированные масла (для легированных сталей), раствор эмульсии и керосин (для чугуна и алюминиевых сплавов). Если на станке охлаждение не предусмотрено, то инструмент охлаждают смесью машинного масла с керосином. Применение СОЖ позволяет снизить осевую и тангенциальную силу резания при сверлении сталей на 10— 35 %, чугуна и цветных сплавов на 10— 18 %, алюминиевых сплавов на 30—40 %.

При сверлении напроход в момент выхода сверла из заготовки необходимо резко снизить подачу сверла. При выходе сверла из заготовки срезаемый слой металла неравномерно нагружают режущие кромки сверла, что может привести к поломке сверла. Поломка сверла происходит также из-за увеличения подачи и малой скорости резания, поэтому следует работать с возможно большими допустимыми скоростями резания и с возможно меньшими подачами.

Просверленное отверстие имеет минимальные погрешности, если ось сверла совпадает с осью вращения шпинделя станка, сверло правильно заточено и жестко закреплено. У правильно заточенного сверла работают обе режущие кромки и стружка сходит по двум спиральным канавкам.

Размеры отверстия при сверлении получаются больше заданных в следующих случаях: режущие кромки сверла имеют разную длину, хотя и заточены под одинаковыми углами; режущие кромки имеют разную длину и заточены под разными углами; режущие кромки имеют равную длину, но заточены под разными углами. При неправильно заточенном и затупленном сверле получается косое отверстие с низким качеством поверхности. Затупленные сверла служат причиной образования заусенцев у выходной части отверстия.

Неодинаковая длина режущих кромок и несимметричная их заточка, а также эксцентричное расположение перемычки и различная ширина ленточек при сверлении вызывают по мере углубления сверла в заготовку неравномерное действие на ленточку радиальных составляющих сил резания, увеличение сил трения, защемление сверла в отверстии и, следовательно, его поломку.

Если глубина отверстий превышает пять диаметров, то такие отверстия принято называть глубокими. При сверлении глубоких отверстий применяют длинные спиральные сверла с обычными геометрическими параметрами. При сверлении детали периодически выводят сверло из глубокого отверстия для охлаждения его. и удаления накопившейся в канавках стружки. Для повышения производительности применяют сверла с принудительным отводом стружки, который осуществляется жидкостью (реже воздухом), подводимой в зону резания под давлением. С увеличением глубины сверления ухудшаются условия работы сверла, отвод теплоты, повышается трение стружки о стенки канавок сверла, затрудняется подвод СОЖ к режущим кромкам сверла и др. Поэтому при глубине сверления более трех диаметров отверстия скорость резания уменьшают.

Спиральные сверла изготовляют из сталей: углеродистой марки У12А, легированной марки 9ХС, быстрорежущей марки Р6М5, а также из твердых сплавов марок ВК6М, ВК8 и ВК15 и др.

Для сверл из быстрорежущей стали скорость резания y = 25-f-35 м/мин. Причем большие значения принимают при увеличении диаметра сверла и уменьшении подачи.

При ручной подаче сверла трудно обеспечить ее постоянное (стабильное) значение.  Для  стабилизации  подачи   используют различные устройства. Механическую подачу сверла осуществляют суппортом токарного станка. В резцедержателе станка устанавливают сверло 1 (7.3, а) с помощью прокладок 2 и 3 так, чтобы ось сверла находилась на линии центров. Если сверло 1 с коническим хвостовиком (7.3, б), то применяют державку 2 с соответствующим коническим отверстием (гнездом). После выверки осей сверла и центров сверло подводят вручную к торцу заготовки и начинают сверление, а затем после зацентровки включают механическую подачу суппорта. Перед выходом сверла из заготовки механическую подачу значительно

уменьшают или отключают и заканчивают сверление ручной подачей.

При сверлении отверстий диаметром 5—30 мм в стальных деталях автоматические подачи равны 0,1—0,3 мм/об, а в чугунных — 0,2—0,6 мм/об, что составляет примерно 0,02—0,03 диаметра сверла. Скорость резания при работе сверлами из быстрорежущей стали равна 30— 35 м/мин и в 2—3 раза больше при работе твердосплавными сверлами.

Резание при сверлении по сравнению с точением имеет ряд отличительных особенностей. Спиральное сверло является многолезвийным инструментом и совершает работу резания пятью режущими кромками (двумя главными, двумя вспомогательными и поперечной). На каждую точку А на режущей кромке сверла (7.4) действует сила Р, которая может быть разложена на составляющие силы Рх, Ру и Pz по осям X, Y и Z.

Силы Ру на режущих кромках направлены навстречу друг другу и при симметричной заточке равны по величине, причем действие их уравновешивается и равно нулю. Осевая сила Ро, действующая вдоль сверла, Ро = 2Рх + Рт + 2Рл, где Рпк — сила, действующая на поперечную кромку сверла, Рл — сила трения ленточки сверла о стенки отверстия.

Основную работу сверления выполняют две режущие кромки, а поперечная кромка (угол резания ее более 90°) под действием осевой силы резания Ро сминает металл с силой Рпк-хО,5Ро-

Для повышения эффективности работы спиральных сверл производят подточку поперечной кромки, изменение угла при вершине, подточку ленточки, двойную заточку и др.

Сверление сверлами повышенной жесткости (при большой глубине сверления) с утолщенной сердцевиной сопровождается большими осевыми усилиями. Для снижения осевых усилий применяют различные формы подточки поперечной режущей кромки (7.5, а—д). Следует стремиться к возможно большей симметрии заточки. Асимметричная заточка инструмента вызывает разбивку отверстия и ускоренное изнашивание режущих кромок. Подточка поперечной кромки увеличивает передний угол на участках вблизи

поперечной кромки и уменьшает ее длину, а также снижает деформации металла заготовки и повышает стойкость сверла в 1,5—2 раза.

Стандартные сверла имеют угол при вершине 118°, однако для обработки более твердых материалов (и более глубоких отверстий) рекомендуется применять сверла с углом при вершине 135°. Увеличение угла при вершине приводит к образованию более толстых и узких стружек при той же подаче на оборот. Это облегчает сверление материалов, склонных упрочняться при обработке. Сверление мягких цветных металлов, пластмасс и мягкого чугуна осуществляют сверлами с углами при вершине 60—90е. Уменьшение угла при вершине приводит к образованию более тонких стружек и уменьшению абразивного изнашивания по уголкам.

При двойной заточке сверла образуется вторая режущая кромка шириной В = 0,2£>       и       углом       2фО = 7Оч-75°.

В зависимости от диаметра сверла ширина второй режущей кромки может составлять В = 25ч-15мм. В некоторых случаях производят заточку режущей кромки по радиусу. Двойная (ступенчатая) или радиусная заточка повышает стойкость сверла при сверлении стали в 2—3 раза, а при сверлении чугуна — в 3—6 раз. Это объясняется тем, что при такой заточке режущие кромки сверла удлиняются и уголки у ленточек получаются более массивными, чем улучшается отвод теплоты.

Для уменьшения трения ленточки сверла о стенки отверстия производят подточку ленточки на длине / = (2-r-3)S, где S — ширина ленточки (/=1,5-=-4 мм). Подточка ленточки снижает трение сверла о стенки отверстия, повышает его стойкость и позволяет повысить скорость резания. Двойную заточку сверла с подточкой ленточки и перемычки применяют при сверлении заготовок с предварительно снятой коркой (сталь с св>500 МПа).

При сверлении отверстий большого диаметра (свыше 25—30 мм) усилие подачи может оказаться чрезмерно большим. В таких случаях отверстие сверлят в несколько приемов, т. е. рассверливают его (7.6).

Сначала сверлят отверстие малого диаметра, при этом диаметр сверла должен быть больше поперечной кромки большего сверла, обычно диаметр меньшего сверла равен половине большего. Режимы резания при рассверливании обычно те же, что и при сверлении.

7.2. Зенкерование. Развертывание

Зенкерование. Зенкерованием обрабатывают отверстия, предварительно штампованные, литые или просверленные (7.7). Припуск под зенкерование (после сверления) равен 0,5—3 мм на сторону. Зенкеры выбирают в зависимости от обрабатываемого материала, вида обрабатываемого отверстия (сквозное, ступенчатое, глухое), диаметра отверстия и заданной точности. Отверстие, обработанное зенкером, получается более точным, чем обработанное сверлом. Зенкер имеет три и более режущие кромки, он прочнее сверла, поэтому сечение стружки при зенкеровании получается тоньше, а подача в 2,5— 3 раза больше, чем при сверлении.

Зенкерование может быть как предварительным (перед развертыванием),так и окончательным. Зенкерование применяют также для обработки углублений и торцовых поверхностей.

Для уменьшения увода зенкера от оси отверстия (особенно при обработке литых или  штампованных  глубоких   отверстий)

предварительно растачивают (резцом) его до диаметра, равного диаметру зенкера на глубину, примерно равную половине длины рабочей части зенкера.

Для обработки высокопрочных материалов (св>750 МПа) применяют зенкеры, оснащенные пластинками из твердого сплава. При работе твердосплавными зенкерами скорость резания в 2—3 раза больше, чем зенкерами из быстрорежущей стали. При обработке материалов высокой прочности и отливок по корке скорость резания твердосплавных зенкеров следует уменьшать на 20—30 %.

Развертывание. Развертывание применяют в тех случаях, когда необходимо получить точность и качество поверхности выше, чем это может быть достигнуто зенкером. Развертка имеет больше режущих кромок, чем зенкер, поэтому при развертывании уменьшается сечение стружки и повышается точность отверстия. Отверстия диаметром до 10 мм развертывают после сверления, отверстия большего диаметра перед развертыванием обрабатывают, а торец подрезают. Припуск под развертывание равен 0,15—0,5 мм для черновых разверток и 0,05—0,25 мм для чистовых разверток (7.7, б).

При работе чистовыми развертками на токарных станках применяют качающиеся оправки, которые компенсируют несовпадение оси отверстия с осью развертки. Чтобы обеспечить высокое качество обработки, сверление, зенкерование (или растачивание) и развертывание отверстия производят за одну установку заготовки на станке.

Подача при развертывании стальных деталей равна 0,5—2 мм/об, чугуна — 1 — 4 мм/об. Скорость резания при развертывании 6—16 м/мин. Чем больше диаметр обрабатываемого отверстия, тем меньше должна быть скорость резания при одинаковой подаче; при увеличении подачи скорость резания снижают.

7.3. Растачивание

Растачивают отверстия на токарных станках, если диаметр отверстия по размеру нельзя обработать зенкером или сверлом на данном станке, а также если отверстие имеет неравномерный припуск или непрямолинейную образующую.

Токарные расточные резцы для обработки сквозных и глухих отверстий показаны на 7.8. У токарных расточных стержневых резцов (7.9, а—г) консольная часть выполняется круглой, а стержень, служащий для его крепления,—квадратным (12X12, 16X16, 20Х Х20, 25X25 мм). Для этих резцов наименьший диаметр растачиваемого отверстия равен 30—65 мм.

Для повышения виброустойчивости режущую кромку резцов выполняют по оси стержня (см. 7.9, в и г) и крепят в специальных державках (7.10).

Форма передней поверхности и все углы у расточных резцов, за исключением заднего, такие же, как и у проходных для наружного точения. Задний угол а^12° при растачивании отверстий диаметром более 50 мм и а>12° при растачивании отверстий диаметром менее 50 мм. Значение углов резания у расточных резцов можно   изменять  установкой   расточного

резца выше или ниже относительно продольной оси детали.

При установке резца выше линии продольной оси детали его вершина будет отжиматься под давлением стружки, причем размер отверстия будет меньше заданного, но его можно довести до нужного размера последующими рабочими ходами.. Поэтому при чистовом растачивании режущую кромку резца следует устанавливать выше оси центров станка на 0,01 — 0,03 диаметра отверстия, при установке ниже центра резец тоже отжимается, но при этом возможно искажение формы отверстия и увеличение диаметра растачиваемого отверстия.

Расточный резец имеет меньшее сечение державки и больший вылет (чем резец для наружного точения), что вызывает отжим резца и способствует возникновению вибраций; поэтому при растачивании, как правило, снимают стружку меньшего сечения и снижают скорость резания.

При черновом растачивании стали глубина резания достигает 3 мм; продольная подача 0,08—0,2 мм/об, а скорость резания 25 м/мин для быстрорежущих резцов и 50—100 м/мин для твердосплавных резцов. При чистовом растачивании стали глубина резания не превышает 1 мм, продольная подача —0,05—0,1 мм/об, а скорость резания — 40—80 м/мин для быстрорежущих резцов и 150—200 м/мин для твердосплавных резцов.