Процесс сверления металла. Сверление и развертывание

Сверлением называется образование снятием стружки отверстий в сплошном материале с помощью режущего инструмента – сверла . Сверление применяют для получения отверстий не высокой степени точности, и для получения отверстий под нарезание резьбы, зенкерование и развёртывания.
Сверление применяется:
для получения неответственных отверстий невысокой степени точности и значительной шероховатости, например под крепёжные болты, заклёпки, шпильки и т.д.;
для получения отверстий под нарезание резьбы, развёртывания и зенкерование.
Сверление можно получить отверстие с точностью по 10-му, в отдельных случаях – по 11-му квалитету и шероховатостью поверхности Rz 320…80.
Свёрла бывают различных видов и изготовляются из быстрорежущих, легированных и углеродистых сталей, а также оснащаются пластинками из твёрдых сплавов.
Сверло имеет две режущих кромки. Для обработки металлов различной твёрдости, применяют свёрла с различным углом наклона винтовой канавки. Для сверления стали пользуются свёрлами с углом наклона канавки 18…30 градусов, для сверления лёгких и вязких металлов – 40…45 градусов, при обработки алюминия, дюралюминия и электрона – 45 градусов.
Хвостовики у спиральных свёрл могут быть коническими и цилиндрическими. Конические хвостовики имеют свёрла диаметром 6…80мм. Эти хвостовики образуются конусом Морзе.
Шейка сверла, соединяющая рабочую часть с хвостовиком, имеет меньший диаметр, чем диаметр рабочей части.
Свёрла бывают оснащённые пластинками из твёрдых сплавов, с винтовыми, прямыми и косыми канавками, а также с отверстиями для подвода охлаждающей жидкости, твёрдосплавных монолитов, комбинированных, центровочных и перовых свёрл. Эти свёрла изготовляют из инструментальных углеродистых сталей У10, У12, У10А и У12А, а чаще – из быстрорежущей стали Р6М5.
Чтобы повысить стойкость режущего инструмента и получить чистую поверхность отверстия, при сверлении металлов и сплавов пользуются охлаждающей жидкостью (см. ниже).

Основные сведения о техниках выполнения типовых слесарных операций.
Данный модуль посвящен изучению техник выполнения основных слесарных операций, которые встречаются в практической работе слесаря. Семь учебных разделов модуля содержат информацию о методиках проведения основных операций с металлом.В разделе 3 рассматриваются основные сведения о техниках обработки отверстий.

Смотреть:
Раздел 3.Основные сведения о техниках обработки отверстий.

Сверление – это технологический процесс, предполагающий использование спиральных или других сверл. В результате применения этого режущего инструмента в заготовках или полуфабрикатах появляются отверстия заданного диаметра и требуемой глубины.

Во время сверления происходит образование стружки, которая представляет собой частицы металла, отделенные режущим инструментом.

При сверлении непосредственный процесс резания осуществляется с помощью комбинации двух движений режущего инструмента. Он перемещается по отношению к обрабатываемой детали поступательно вдоль оси вращения, на рабочей подаче.

Сверление на сегодняшний день является самым распространенным технологическим процессом, при помощи которого получают отверстия.

В общем объеме операций по механической обработке различных элементов конструкций, сверлению принадлежит довольно значительная доля. Дело в том, что в подавляющем большинстве деталей самых разнообразных машин и механизмов их конструкторами предусматривается наличие крепежных и посадочных отверстий.

Те отверстия, которые получают при помощи технологического процесса сверления, используются для того, чтобы через них соединять детали винтами, болтами, заклепками, шпильками и т.п., а также для того, чтобы производить в них нарезку резьбы.

Если внимательно посмотреть на детали различных машин и механизмов, то выяснится, что в них наличествует по большей части два типа отверстий: сквозные и глухие. Первые, как нетрудно догадаться, проходят через всю толщу детали, а вторые заглубляются только на определенное расстояние.

Когда сверлятся сквозные отверстия, то режущий инструмент, в момент выхода перемычки сверла, сопротивление процессу резания снижается, а значит необходимо существенно уменьшить усилие подачи, иначе сверло может опуститься чрезмерно резко, «захватить » с собой значительный слой материала, заклинить и сломаться.

Риск, что произойдет именно так, особенно велик при сверлении тонких деталей, отверстий, которые располагаются друг по отношению к другу под прямым углом, а также прерывистых отверстий. Именно по этой причине сверление сквозных отверстий происходит следующим образом: если технологический процесс предусматривает высокую скорость подачи, то перед выходом сверла из отверстия она существенно уменьшается. В тех случаях, когда подача режущего инструмента осуществляется вручную, она производится плавно и осторожно.

Есть свои особенности и при сверлении глухих отверстий . Заключаются они в том, каким именно образом определяется, на какую именно глубину должно погружаться сверло. С точки зрения технологии, глухие отверстия сверлятся одним из трех основных способов:

1) В тех случаях, когда оборудование, на котором происходит сверление глухого отверстия, имеет функцию остановки подачи режущего инструмента по достижении им определенной глубины, то задействуется именно она. При этом просто выставляется то значение глубины, на которую следует произвести сверление.

2) В тех случаях, когда оборудование не располагает такого рода функционалом, то для зажима режущего инструмента чаще всего используют патроны, которые оснащены регулируемыми упорами. Именно по ним и выставляется необходимая глубина сверления.

3) В тех случаях, когда не требуется достижения высокой точности глубины сверления, а патрона с упором нет в наличии, то изготавливают специальное приспособление, которое имеет форму втулки определенной длины и устанавливается на сверле в качестве упора. Еще проще просто сделать на режущем инструменте метку (скажем, с помощью мела или карандаша), и сверло погружается в материал только до нее.

Рассверливание представляет собой технологическую операцию, производимую для увеличения диаметра ранее просверленных отверстий до определенной величины. Оно производится с помощью сверла большего диаметра.

В тех случаях, когда мощности оборудования недостаточно для сверления отверстий большого диаметра, то эта операция происходит в несколько этапов. Именно тогда чаще всего и используется рассверливание. Обычно оно производится тогда, когда диаметр итогового отверстия превышает 25 миллиметров.

Сначала засверливается отверстие сверлом, диаметр которого равен половине толщины перемычки второго сверла, которое впоследствии и используется для рассверливания. Это необходимо для того, чтобы существенно снизить осевое давление на режущий инструмент. Что касается режимов резания, то при рассверливании они в большинстве случаев бывают такими же, что и при сверлении.

Сверление представляет собой технологический процесс, для которого используется специальный режущий инструмент. С его помощью создаются другие поверхности деталей, имеющие предварительно заданные размеры, форму и качество.

Сверление является одним из самых распрост­раненных методов получения отверстия резанием. Режущим инструментом здесь служит сверло, ко­торое дает возможность получать отверстия как в сплошном материале (сверление), так и увеличи­вать диаметр уже просверленного отверстия (рас­сверливание).

Сверление применяется для получения отверстий невысокой степени точности и невысокого класса ше­роховатости, например под крепежные болты, зак­лепки, шпильки и т. д., а также для получения от­верстий под нарезание резьбы, развертывание и зен - керование.

Сверлением отверстий диаметром до 10 мм дос­тигается 4-й класс точности и 1-3-й классы шеро­ховатости, а при больших диаметрах отверстия - 5-й класс точности. Для обеспечения более высокой точ­ности и шероховатости поверхности отверстие под­вергается дополнительной обработке - зенкерованию и развертыванию.

При сверлении обрабатываемую деталь закреп­ляют на столе сверлильного станка прихватами, в тисках, на призмах и т. п., а сверлу сообщают два совместных движения (рис. 93) - вращательное по стрелке V и поступательное (направленное вдоль оси сверла) по стрелке 5. Вращательное движение сверла называется главным (рабочим) движе­нием, или движением резания. Поступательное дви­
жение вдоль оси сверла называ­ется движением подачи.

Сверление применяется при выполнении мно­гих слесарных ра­бот. Оно выполня­ется на привод­ных сверлильных и вруч­ную - ручными дрелями, с помо­щью механизиро­ванного инстру­мента - элек­трическими и Рис. 93. Работа сверла при сверлении пневматически­ми дрелями, а также электроискровым и ультразвуковым методами.

Итак, вы приобрели массивную доску для покрытия пола, теперь следует ознакомиться с способами ее укладки на пол. Ведь правильно уложенная массивная доска обеспечит вам красивый и надежный пол на долгое …

Какой должна быть ванная комната для ребенка? В первую очередь, безопасной, интересной и оригинальной. На это следует ориентироваться, выбирая не только мебель и аксессуары, но и сантехнику для детского санузла. …

На что обратить внимание при оформлении кухни? Привычная обстановка кухни может надоедать. Тогда появляется желание изменить ее. Для этого приобретаются кухни Киев, но мебели недостаточно. Необходимо правильно оформить окно, подобрать …

Сверлением называется операция по выполнению отверстий в сплошном металле режущим инструментом - сверлом. Увеличение предварительно просверленного в детали отверстия с помощью сверла или зенкера называется рассверливанием.

При сверлении обрабатываемую деталь надежно закрепляют в станочных тисках, в специальном приспособлении, в кондукторе или планками на столе сверлильного станка, а сверлу сообщают два совместных движения (рис. 63, а) - вращательное по стрелке 1 и поступательное (направленное вдоль оси сверла) по стрелке 2. В результате этих двух, происходящих совместно движений (вращение сверла и подача его в металл) и совершается операция сверления. Вращательное движение сверла называется главным (рабочим) движением, или движением резания. Поступательное движение вдоль оси сверла называется движением подачи.

Сверление применяется при выполнении значительной части медницких и жестяницких работ. Оно выполняется ручными пневматическими и электрическими сверлильными машинами, а также на сверлильных станках.

Сверление сквозных и глухих отверстий диаметром до 80 мм на сверлильных станках выполняют с точностью пятого класса. Шероховатость обработанной поверхности отверстий - третьего-четвертого класса.

Выбор режимов резания при сверлении заключается в определении такой подачи скорости резания, чтобы процесс обработки детали был наиболее производительным и экономичным.

Теоретический расчет элементов режима резания производится в следующем порядке.

1. Выбирают подачу в зависимости от характера обработки, требуемого качества обработанной поверхности, прочности сверла и других технологических и механических факторов.

Подача, выбранная по справочным таблицам, корректируется по паспортным данным сверлильного станка (берется ближайшая меньшая).

2. Подсчитывают скорость резания в зависимости от обрабатываемого материала, материала режущей части сверла, диаметра сверла, подачи, стойкости сверла, глубины просверливаемого отверстия, формы заточки сверла и охлаждения по формуле
υ=[СυDzυ]/ K м/мин,
где Сυ - постоянный коэффициент, характеризующий обрабатываемый материал, материал инструмента и условия обработки;
D-диаметр сверла, мм;
Т - стойкость сверла, мин;
S-подача, мм/об;
К - общий поправочный коэффициент, учитывающий конкретные условия обработки (обрабатываемый материал Кmυ, глубину сверления Klυ, материал режущей части сверла Кuυ и др.) K=Kmυ·Klυ·Kuυ...;
m, zυ, yυ - показатели степеней (по справочнику).

3. По найденной скорости резания подсчитывают число оборотов n:
n=1000υu/πD об мин,
где D - диаметр сверла, мм;
υu - скорость резания, м/мин; π - постоянная величина, равная 3,14. Полученное число оборотов корректируется по паспортным данным станка (принимается ближайшее меньшее или ближайшее большее, если оно не более чем на 5% расчетного).

4. Определяют действительную скорость резания υd, с которой будет производиться обработка;
υd = πDnd/1000 м/мин,
где nd - скорректированное по паспорту станка число оборотов.

5. Проверяются выбранные элементы режима резания по прочности слабого звена механизма главного движения и мощности электродвигателя станка.

Сверление отверстий по разметке (рис. 63, б) применяется при обработке единичных деталей. При сверлении отверстий по разметке важным является центровка сверла. Сверло устанавливают так, чтобы ось шпинделя станка, ось сверла и центр отверстия, намеченный керном, точно совпадали.

Сверление отверстий по шаблону (рис. 63, в) применяется при серийном изготовлении деталей. Для сверления отверстия по шаблону в пакет соединяют по 3-4 заготовки деталей, сверху заготовок накладывают шаблон, а затем их стягивают струбцинами.

Сверление отверстия через кондуктор (рис. 63, г) применяют при серийном изготовлении деталей, в которых требуется точно выдержать расстояние между центрами отверстий. Точность расположения отверстий гарантируется направлением сверла через закаленные втулки кондуктора.

Применение шаблонов и кондукторов позволяет сверлить отверстия без предварительной разметки.

Различного диаметра и глубины, или многогранные отверстия различного сечения и глубины.

Назначение сверления

Сверление - необходимая операция для получения отверстий в различных материалах при их обработке, целью которой является:

• Изготовление отверстий под нарезание резьбы, зенкерование , развёртывание или растачивание.
• Изготовление отверстий (технологических) для размещения в них электрических кабелей, анкерных болтов, крепёжных элементов и др.
• Отделение (отрезка) заготовок из листов материала.
• Ослабление разрушаемых конструкций.
• Закладка заряда взрывчатого вещества при добыче природного камня.

Станки и инструменты для выполнения сверления

Сверление цилиндрических отверстий, а также сверление многогранных (треугольных, квадратных, пяти- и шестигранных, овальных) отверстий выполняют с помощью специальных режущих инструментов - свёрл . Свёрла в зависимости от свойств обрабатываемого материала изготавливаются нужных типоразмеров из следующих материалов:

• Углеродистые стали (У8, У9, У10, У12 и др): Сверление и рассверливание дерева, пластмасс, мягких металлов.
• Низколегированные стали (Х, В1,9ХС,9ХВГ и др): Сверление и рассверливание дерева, пластмасс, мягких металлов. Повышенная по сравнению с углеродистыми теплостойкость (до 250 °C) и скорость резания.
• Быстрорежущие стали (Р9, Р18, Р6М5, Р9К5 и др): Сверление всех конструкционных материалов в незакалённом состоянии. Теплостойкость до 650 °C.
• Свёрла, оснащенные твёрдым сплавом , (ВК3, ВК8, Т5К10, Т15К6 и др): Сверление на повышенных скоростях незакалённых сталей и цветных металлов. Теплостойкость до 950 °C. Могут быть цельными, с напайными пластинами, либо со сменными пластинами (крепятся винтами)
• Свёрла, оснащённые боразоном : Сверление закалённых сталей и белого чугуна , стекла , керамики , цветных металлов.
• Свёрла, оснащённые алмазом : Сверление твёрдых материалов, стекла, керамики, камней.

Операции сверления производятся на следующих станках:

• Вертикально-сверлильные станки
• Горизонтально-сверлильные станки : Сверление - основная операция.
• Вертикально-расточные станки: Сверление - вспомогательная операция.
• Горизонтально-расточные станки: Сверление - вспомогательная операция.
• Вертикально-фрезерные станки: Сверление - вспомогательная операция.
• Горизонтально-фрезерные станки: Сверление - вспомогательная операция.
• Универсально-фрезерные станки: Сверление - вспомогательная операция.
• Токарные станки: Сверло неподвижно, а обрабатываемая заготовка вращается.
• Токарно-затыловочные станки: Сверление - вспомогательная операция. Сверло неподвижно.
• Токарно-револьверные станки : Сверление - вспомогательная операция. Сверло может быть неподвижно (статический блок) или вращаться (приводной блок)

И на ручном оборудовании:

• Механические дрели : Сверление с использованием мускульной силы человека.
• Электрические дрели: Сверление на монтаже переносным электроинструментом (в том числе ударно-поворотное сверление).

Для облегчения процессов резания материалов применяют следующие меры:

• Охлаждение: Смазочно-охлаждающие жидкости и газы(вода , эмульсии, олеиновая кислота , углекислый газ, графит и др.)
• Ультразвук : Ультразвуковые вибрации сверла увеличивают производительность и дробление стружки.
• Подогрев: Подогревом ослабляют твёрдость труднообрабатываемых материалов.
• Удар : При ударно-поворотном сверлении (бурении) камня, бетона .

Виды сверления

• Сверление цилиндрических отверстий.
• Сверление многогранных и овальных отверстий.
• Рассверливание цилиндрических отверстий (увеличение диаметра).
• Центровка: высверливание небольшого количества материала для позиционирования другого сверла (например, при глубоком сверлении) или для фиксирования детали задним центром.
• Глубокое сверление: Сверление на глубину 5 и более диаметров отверстия. Часто требует специальных технических решений.

Охлаждение при сверлении

Большой проблемой при сверлении является сильный разогрев сверла и обрабатываемого материала из-за трения. В месте сверления температура может достигать нескольких сотен градусов Цельсия.

При сильном разогреве материал может начать гореть или плавиться. Многие стали при сильном разогреве теряют твердость, в результате режущие кромки стальных свёрл быстрее изнашиваются, из-за чего трение только усиливается, что в итоге приводит к быстрому выходу свёрл из строя и резкому снижению эффективности сверления. Аналогично, при использовании твердосплавного сверла или сверла со сменными пластинами, твердый сплав при перегреве теряет твердость, и начинается пластическая деформация режущей кромки, что является нежелательным типом износа.

Для борьбы с разогревом применяют охлаждение с помощью охлаждающих эмульсий или смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ). При сверлении на станке часто возможно организовать подачу жидкости непосредственно к месту сверления. Подача охлаждающей жидкости также может осуществляться через каналы в самом сверле, если это позволяет станок. Такие каналы делаются во многих цельных сверлах и во всех корпусных. Внутренняя подача СОЖ необходима при сверлении глубоких отверстий (глубиной 10 и более диаметров). При этом важно не столько охлаждение, сколько удаление стружки. Давление СОЖ вымывает стружку из зоны резания, что позволяет избежать её пакетирования или повторного резания. Если в таком случае невозможно организовать подачу СОЖ, то приходится осуществлять сверление с периодическими выводами сверла для удаления стружки. Такой метод крайне непроизводителен.

При сверлении ручным инструментом сверление время от времени прерывают и окунают сверло в ёмкость с жидкостью.

Литература

• Металлорежущие инструменты. Учебник (гриф УМО). Томск: Изд-во Томского ун-та. 2003. 392 с. (250 экз.).
• Кожевников Д. В., Кирсанов С. В. Резание материалов. Учебник (гриф УМО). М.: Машиностроение. 2007. 304 с. (2000 экз.).

См. также

Ссылки