CC BY
58
УДК 005.6; 621.95
ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ОТВЕРСТИЙ ПРИ СВЕРЛЕНИИ
В.В. Игнатов, О.М. Никулушкина, Е.Н. Щербаков
Представлена классификация и конструкция сверл. Приведены основные проблемы, ведущие к снижению качества выполнения отверстий в заготовках, а также пути их решения.
Ключевые слова: сверление, качество, станок, сверло, инструмент, заготовка, деталь, отверстие.
Одним из видов механической обработки металлов является сверление - выполнение отверстий разного диаметра с помощью специальных инструментов, сверл [1 - 2]. Сверление является часто встречаемым способом обработки металлов резанием, а точность и качество выполнения отверстия во многих случаях должно быть на высоком уровне, особенно в деталях ответственного назначения.
Чтобы добиться большей эффективности в работе и качественного ее выполнения, нужно подобрать инструмент, руководствуясь техническими характеристиками обрабатываемого материала, скоростными режимами и используемыми в рабочем процессе приспособлениями [3 - 4].
Сверла могут классифицироваться исходя из особенностей конструкции, функционала на центровочные, перовые, с прямыми канавками, для глубокого сверления.
Материалами для изготовления цилиндрических и других сверл являются быстрорежущие, легированные, углеродистые стали, а рабочая часть оснащается твердосплавными пластинками.
Чаще всего в производственных циклах используют спиральные сверла. Представлен широкий выбор диаметров: начиная с 0,2 до 75...80 мм.
Сверло состоит (рисунок) из следующих частей.
1. Рабочей части, представляющей собой цилиндрический стержень, в котором проделаны цилиндрические канавки. Канавки служат для удаления стружки с обрабатываемой поверхности.
2. Режущей кромки из напаянной твердосплавной пластинки, имеющей форму конуса, расположенной с двух концов, и соединенной между собой перемычкой. Угол заточки зависит от твердости обрабатываемого материала.
3. Хвостовика. Он может быть конусным и цилиндрическим, и предназначен для закрепления сверла в сверлильном патроне или шпинделе приспособления.
4. Лапки, прикрепленной к хвостовику, служащей для удаления инструмента из конуса Морзе.
Сверла для глубокого сверления имеют удлиненный стержень и сквозные каналы для охлаждающей жидкости. Используются в тех случаях, когда длина заготовки намного превышает ее диаметр. Могут быть как
402
однокромочными, так и двукромочные. Стружка отводится внутрь. Принцип работы таких сверл идентичен обычным цилиндрическим, но из-за их хрупкости выставляется меньшая подача. Обеспечивают чистоту обрабатываемого диаметра по всей длине детали.
Схема сверла
Сверло центровочное комбинированное. Его предназначение - создание в заготовках из различных материалов центровочных отверстий. Это инструмент профессионального уровня, который применяется на промышленных предприятиях и в крупных мастерских. Гарантируется абсолютная перпендикулярность отверстия относительно поверхности детали. Центровочное коническое сверло изготавливается из быстрорежущих сталей.
Сверла ступенчатые (комбинированные). Состоят из стержня и рабочей части, выполненной в виде ступенчатых конусов, где каждый из меньших плавно переходит в больший под углом в 35...45 градусов. Инструмент высокоэффективен, особенно при обработке тонких заготовок. Обеспечивают высокую скорость сверловки при хорошем качестве обработки. Используются для обработки разных материалов, даже с самой плотной структурой, причем как на промышленном оборудовании, так и на портативном. Не требуется предварительная центровка заготовки, так как сверло уже изначально жесткое, и не уводится в сторону.
Важным показателем, характеризующим качество режущего инструмента и его рабочих свойств, является окрас корпуса. Можно выделить пять оттенков нанесенного на поверхностный слой.
Сверла серого цвета имеют малое сопротивление внедрению, то есть твердость поверхности, хрупкости. Стоит такой инструмент недорого, применяются для обработки материалов с низкой твердостью. При сверловке металлов с высокой твердостью и закаленных ломаются практически сразу, не давая, порой, возможность просверлить даже одного отверстия.
Черный окрас говорит о том, что сверло в финальной фазе было обработано паром, таким образом, инструмент стал более износоустойчивым, твердым, и долговечным. Цена чуть выше, чем у первой категории, но она оправдывается качеством. Имеется возможность работы на высокой скорости.
Светло-золотистый цвет сообщает о том, что сверло закалено, потом отпущено для снятия избыточного напряжения. Кроме того, отпуск помогает уменьшить хрупкость металла и нужен для увеличения прочности и износостойкости инструмента. Сверла такого типа прочны, износоустойчивы, позволяют многократно сверлить твердые и закаленные металлы.
Сверла ярко-золотистого оттенка обладают самым высоким качеством и рабочими характеристиками. В процессе их производства используется нитрид титана, способствующий поддержанию максимального рабочего цикла инструмента на долгое время, уменьшенному трению во время механической обработки. Основным минусов является его высокая стоимость.
Темно-желтым цветом часто маркируются сверла с добавлением кобальта. Применяются в тех случаях, когда необходимо обработать твердосплавные материалы на больших скоростях резания и при высоких температурах. Особенность заточки режущей части в угле 135 градусов, что помогает добиться высокой точности и чистоты отверстий. Стоят очень дорого.
Следует отметить, что скорости резания, лежащие в диапазоне от 16...55 м/мин, являются наиболее распространенными и рекомендованными, однако при этих скоростях существует образование нароста, отделившиеся части которого могут внедряться в поверхность отверстия и снизить тем самым качество детали. Нароста можно избежать путем повышения или понижения скорости резания. Так, например, увеличение скорости до 80 м/мин (и более) позволит избежать нароста, но существует большой риск перегрева. При определенных величинах подачи и скорости резания до 6 м/мин нароста не образуется, разбивка отверстий уменьшается.
Другой значительной проблемой для выполнения качественного отверстия является его низкая точность, вызываемая рядом факторов:
- низкая точность станка;
- высокая погрешность установки инструмента;
- высокая погрешность установки заготовки;
- низкое качество инструмента.
Решить данные проблемы можно используя станки с ЧПУ, предварительно центрировав инструмент и заготовку, но данный процесс занимает много времени, станки с ЧПУ имеют высокую стоимость. Жесткость станка также играет большую роль в точности получаемого отверстия.
404
Помимо этого, возможна специальная заточка сверл, помогающая улучшить центрирование сверла при врезании. Также при создании глубоких отверстий применяются сверла повышенной жесткости с увеличенным диаметром сердцевины, а ужесточение допусков по биению режущих кромок позволяет снизить разбивку отверстий до двух раз.
Помимо этого, возможно применение специальных сверл с обособленными направляющими ленточками, которые обеспечивают более высокую точность размера самих отверстий по сравнению с обычными сверлами. У таких сверл поле рассеяния диаметральных размеров и межцентровых расстояний отверстий не превышает 0,34 мм, а у обычных сверл оно в 1,5 раза больше и равно 0,5 мм. Точность обработки отверстий сверлами с ленточками в значительней степени зависит от величины отклонения от соосности шпинделя станка и кондукторной втулки. Более высокая точность сверления по сравнению со стандартными сверлами обеспечивается при отклонении от соосности шпинделя и кондукторной втулки не более 0,15 мм.
Качество отверстия характеризуется в том числе и шероховатостью обрабатываемой поверхности, понизить которую можно различными способами:
использовать смазочно-охлаждающие жидкости и эмульсии;
использовать инструмент с большей заточкой режущих кромок;
применять сверла со специальными канавки, улучшающими выход стружки из рабочей зоны.
Таким образом, можно сделать выводы, о том, что для повышения качества отверстий, получаемых сверлением, необходимо:
1. Правильно подобрать инструмент.
2. Выбрать подачу и скорость резания, так, чтобы уменьшить образование нароста.
3. Улучшить точность позиционирования заготовки и инструмента, путем применения более точных станков с высокой жесткостью конструкции и сверл со специальной заточкой.
4. Использовать более совершенные конструкции сверлильного инструмента с высокой степенью заточки режущих кромок.
5. При сверлении использовать СОЖ.
Список литературы
1. Технологические процессы в машиностроении: учебник. В.С. Кушнер [и др.]. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2005. 572 с.
2. Григорьев С.Н., Маслов А.Р. Обработка резанием в автоматизированном производстве: учебник. М.: Машиностроение, 2009. 372 с.
3. Гречишников В. А., Коротков И.А., Схиртладзе А.Г. Проектирование режущего инструмента: учебное пособие. М.: Корвет, 2005. 227 с.
4. Скоростная обработка металлов резанием. М.: Всесоюзный про-ектно-технологический институт, 1955. 455 с.
Игнатов Владислав Владимирович, магистрант, k347266@gmail.com, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Никулушкина Ольга Михайловна, студентка, k347266@gmail.com, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Щербаков Евгений Николаевич, магистрант, k347266@gmail.com, Россия, Тула, Тульский государственный университет
WAYS TO IMPROVE HOLES WHEN DRILLING V. V. Ignatov, O.M. Nikulushkina, E.N. Shcherbakov
The article presents the classification and design of drills. The main problems leading to a decrease in the quality of holes in the workpieces, as well as ways to solve them are given.
Key words: drilling, quality, machine tool, drill, tool, workpiece, part, hole.
Ignatov Vladislav Vladimirovich, undergraduate, k34 7266@gmail. com, Russia, Tula, Tula State University,
Nikulushkina Olga Mikhaylovna, student, k347266@,gmail.com, Russia, Tula, Tula State University,
Shcherbakov Evgeniy Nikolaevich, undergraduate, k347266@gmail.com, Russia, Tula, Tula State University
