2. Лабораторная работа

КИНЕМАТИКА И ГЕОМЕТРИЯ ПРИ ОБРАБОТКЕ ОТВЕРСТИЙ. ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ОТВЕРСТИЙ.

Цель, Практическое ознакомление с основными типами и геометрическими параметрами сверл, зенкеров и разверток.

Содержание

I.Ознакомление с основными типами сверл, зенкеров и разверток и принципом их работы.

2. Ознакомление с устройством измерительных приборов и с приемами измерений.

3. Измерение конструктивных и геометрических параметров сверл, зенкеров и разверток,

4. Составление рабочих чертежей инструментов.

2.1. Конструктивные и геометрические параметры сверл

Сверла предназначены для получения отверстий в сплошном материале, для рассверливания на больший размер уже имеющихся отверстий, а также для засверливания конусных углублений в сплошном материале. Сверлением обеспечивается 12-11-й квалитет точности и шероховатость обработанной поверхности R_z = 80 - 20 мкм.

Наибольшее распространение в промышленности получили спиральные сверла (рис. 2.1а) из быстрорежущей стали с цилиндрическим хвостовиком (диаметры от 0,1 до 20 мм) и коническим хвостовиком /диаметры от 6 до 80мм/. Для повышения скорости резания сверла оснащают твердым сплавом. Существуют монолитные твердосплавные сверла, сверла с припаянными твердосплавными коронками и пластинками. Для глубокого сверления /глубина отверстия больше пяти диаметров/ применяют шнековые сверла с крутой винтовой спиралью 60°.Они применяются для получения отверстий небольшого диаметра и точности. Для сквозных отверстий диаметром более 70мм используются сверла для кольцевого сверления, а для отверстий повышенной точности с малым уводом оси - ружейные и пушечные сверла/рис.2.1 б/.

Спиральное сверло состоит из рабочей части l₁ /рис.2.1 а/ шейки l₃ .хвостовика l₄ с лапкой l₅ .Непосредственно работу резания выполняет режущая часть l₂ .Остальной участок l₂’ рабочей части служит для вывода стружки, направления сверла в работе и резерва для переточки. Иногда эта часть называется калибрующей. Хвостовик l₄ служит для закрепления сверла в коническом гнезде шпинделя станка или в гнезде переходной втулки. Цилиндрические хвостовики закрепляются в специальных цанговых или трехкулачковых самоцентрирующихся патронах. Момент резания передается силами трения, возникающими на поверхности хвостовика. Лапка l₅ служит для выбивания сверла из гнезда шпинделя станка или переходной втулки, а шейка l₃ - для выхода шлифовального крута при шлифовании хвостовика и рабочей части. Рабочая часть сверла состоит из двух перьев /зубьев/ 4, двух винтовых канавок 2 и сердцевины 1, диаметр которой d_с в сторону хвостовика несколько увеличивается для повышения прочности и жесткости сверла.

Каждое перо, сверла представляет собой режущий клин и имеет переднюю поверхность 9, главную 8 и вспомогательную 5 задние поверхности. Последнюю называют ленточкой. Для уменьшения трения диаметр спинки пера 7 меньше диаметра сверла D. У сверла различают две главные режущие кромки 3, две вспомогательные режущие кромки 10 и поперечную режущую кромку 6.

В статике основной плоскостью является осевая плоскость сверла, проходящая через точку стыка главной и вспомогательной режущих кромок, т.к. она перпендикулярна вектору скорости резания в этой точке. Плоскостью резания является плоскость, перпендикулярная к основной плоскости и проходящая через главную режущую кромку.

Рисунок 2.1 – Инструменты для обработки отверстий

Передний угол  - угол между касательной к передней поверхности в рассматриваемой точке режущей кромки и нормалью в той же точке к поверхности вращения режущей кромки вокруг оси сверла и рассматривается в плоскости N -N перпендикулярной режущей кромке /рис. 2.1а/. В каждой точке режущей кромки угол  переменный. Наибольшее значение имеет на периферии сверла, а наименьший - у вершины.

Задний угол  - угол между касательной к задней поверхности в рассматриваемой точке режущей кромки и касательной в той же точке окружности ее вращения вокруг оси сверла и рассматривается в плоскости М - М, направленной по касательной к цилиндрической поверхности, на которой лежит рассматриваемая точка режущей кромки. Как и угол , угол  переменный в каждой точке режущей кромки, но наибольшее значение имеет у сердцевины, а наименьшее - на периферии. Угол наклона винтовой канавки  - угол между осью сверла и развернутой винтовой линией кромки ленточки, или иначе - угол, между направлением оси сверла и касательной к ленточке.

Угол наклона поперечной кромки  - острый угол между проекциями" поперечной и главной режущих кромок на плоскость, перпендикулярную оси сверла.

Угол при вершине сверла 2 - угол между главными режущими кромками.

Вспомогательный угол в плане ₁ - угол между вспомогательной режущей кромкой и плоскостью, параллельной оси сверла.

2.2. Конструктивные и геометрические параметры зенкеров и разверток

Зенкеры предназначены для обработки: а/ цилиндрических или конических отверстий, предварительно просверленных, прошитых или отлитых; б/ цилиндрических и конических углублений, например под головки винтов /зенковки/; в/плоских и фасонных торцовых поверхностей /цековки/ с точностью 11 - 9 - го квалитетов и шероховатостью Rz =2,0 мкм.

Развертками производится окончательная обработка предварительно просверленных и расточенных резцом или зенкером цилиндрических и конических отверстий с точностью до 7-го квалитета и с шероховатостью до R_z = 0,60 мкм.

В связи с тем, что главным отличием процессов зенкерования и развертывания /рис.2.2/ от сверления является меньшая толщина снимаемого слоя отрабатываемого материала, зенкеры и развертки имеют большее количество зубьев и меньшее значение угла 2. Зенкеры обычно имеют три зуба, а развертки не менее 6. Другие конструктивные и геометрические элементы сверл, зенкеров и разверток сходны.

Зенкеры и развертки подразделяются на группы /рис.2.1в,г/: а/по форме обрабатываемой поверхности цилиндрические, конические и торцовые / только зенкеры /; б/по способу крепления на станке: хвостовые /D < 32мм/ и насадные /D > 25мм/; в/ по конструкции рабочей части: цельные и сборные; г/ по способу обеспечения размеров: с постоянным размером и регулируемые; д/ no роду режущего материала: быстрорежущие и твердосплавные; е/ по способу применения /только развертки/: машинные и ручные.

2.3. Методика выполнения работы

В связи с тем, что большинство конструктивных и геометрических элементов сверл, зенкеров и разверток сходно между собой, ниже приведена методика их определения для спирального сверла. У других инструментов они определяются аналогично.

Диаметры сверла D и D_к рабочей части измеряются микрометром или штангенциркулем.

Толщина сердцевины d_с сверла измеряется микрометром со специальными вставками или кронциркулем.

Длина сверла L, длина рабочей части l₁ размеры хвостовика и ширина ленточки "с" измеряются масштабной линейкой.

Размеры конусного хвостовика характеризуются системой и номером по табл. 2.1.

Таблица 2.1.

№ конуса Морзе	0	1	2	3	4	5	6
D1	9,212	18,240	17,980	24,051	31,542	44,731	63,760
L4’	59,5	65,5	78,5	98,0	123,0	155,5	217,5

Рисунок 2.2 – Схема сверления (а) и зенкерования (б) на сверлильных станках и развертывания (в) на токарных станках

Рисунок 2.3 Рисунок 2.4

Измерение угла при вершине 2 (рис. 2.3) и угла наклона поперечной кромки  (рис. 2.4) универсальным угломером

Рисунок 2.5 – Схема измерения заднего угла контактным методом

Угол наклона винтовой канавки  определяется по развертке винтовой ленточки сверла на плоскость. Развертка производится прокатыванием сверла через копировальную бумагу. Угол  измеряется между линией, отпечатавшейся от развертки винтовой ленточки, и прямой перпендикулярной торцу развертки и параллельной оси сверла, транспортиром или универсальным угломером или определяется по формуле

(2.1)

где a и b - катеты произвольно взятого прямоугольного треугольника в мм.

Угол при вершине сверла 2 и угол наклона поперечной режущей кромки  измеряются универсальным угломером /рис.2.3. и 2.4/ Вспомогательный угол в плане ₁ определяется из выражения 2.2

(2.2)

где l₂’ - длина калибрующей части сверла, мм

D, D_k – мм /см. выше/

Передний угол заточки _х в рассматриваемой точке режущей кромки определяется из выражения

(2.3)

где r_x - радиус окружности, на которой расположена рассматриваемая точка режущей кромки, мм;

R - радиус сверла, мм;

Задней угол _х определяется с помощью специального приспособления /рис. 2.5/, состоящего из делительной головки /I/ с патроном /2/.Рядом установлен индикатор часового типа /4/ на штативе /5/.

Порядок измерения угла _х

• установить диапазон диаметров на главной задней поверхности сверла, для которых будут определены значения угла _х;

• настроить измерительный штифт индикатора на требуемые диаметры задней поверхности сверла;

• подвести измерительный штифт индикатора до контакта с задней поверхностью сверла и установить стрелку индикатора на "0";

• повернуть сверло на некоторый угол _х;

• отметить показание К индикатора, соответствующее углу поворота _х

Величина заднего угла _х определяется из выражения

(2.4)

Результаты измерений и вычислений для углов _х и _х для трех-четырех точек режущей кромки сверла заносятся в таблицу 2.2.

Таблица 2.2

№п/п	Диаметр dx, мм	Задний угол х				Передний угол х
		Угол поворота сверла х	Показания индикатора, К, мм	tgx	x
1 2 3 4 5

2.4. Порядок выполнения работы

1.Ознакомиться с основными конструкциями сверл, зенкеров и разверток и принципом их работы

2. Измерить конструктивные и геометрические параметры заданного инструмента.

З.Для четырех точек режущей кромки рассчитать значения углов  и  по формулам 2.3 и 2.4. и заполнить табл.2.2.

4.Построить графики зависимостей _х = f(d_x), _х = f(d_x)

5. Выполнить рабочий чертеж измеренного инструмента с изображением двух проекций: фронтальной и вида сбоку и двух сечений: перпендикулярно одной из главных режущих кромок и параллельно продольной оси инструмента.

Необходимо также указать материал режущей и хвостовой части, шероховатость поверхностей, обозначить место сварки или пайки и другие ТУ на инструмент.

6. Оформить отчет по работе.

2.5.Содержание отчета и его форма

Отчет оформляется в специальной тетради грамотно и аккуратно. Все записи должны быть выполнены чернилами, а чертежи и схемы - карандашом. Отчет представляется на проверку и подпись преподавателю по окончании работы и при сдаче зачета. Отчет должен содержать следующие разделы: 1. Название, цель и содержание работы. 2. Схемы сверления, зенкерования и развертывания с указанием поверхностей на заготовках и инструментах, координатных плоскостей, векторов скорости резания и подачи.

3 Эскизы измерительных приборов, их характеристики и схемы измерений углов.

4. Таблица конструктивных и геометрических параметров инструмента для обработки отверстий /см.табл. 2.3/

5. Рабочий чертеж измеренного инструмента с изображением необходимых проекций, сечений и видов, с указанием конструктивных и геометрических параметров, марок материалов, шероховатости поверхности и других техусловий.

Таблица 2.3

Обратный конус
углы	
	
	2
Форма хвостовика
Длина, мм	Поперечного лезвия
	Лапки l5
	Хвостовика l4
	Режущей части, l2
	Калибрующей части, l’2
	Рабочей части, l1
Диаметр сердцевины, мм	У хвостовика
	У вершины
Диаметр инструмента	DК
	D
Материал	хвостовика
	Рабочей части
Наименование инструмента
№ п/п			1 2 3

6. Схемы измерения углов , .

7. Таблица 2.2. Определение углов  и .

8. Расчеты углов  и  для четырех точек режущей кромки, а также углов ₁ и .

9.Графики зависимостей _х = f(d_x), _х = f(d_x).

10. Фамилия, И.О. и подпись выполнившего работу, дата выполнения.

Литература

1. Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов. М.: Машиностроение, 1975, С 11-52.

2. Вульф A.M. Резание металлов. Л.: Машиностроение, 1973. С. 35-73.

3. Грановский Г.Г., Грановский В.Г. Резание металлов. М., Высш. школа, 1985 .