6.5.5. Методика назначения режимов резания при сверлении

При назначении наивыгоднейших режимов резания при сверле­нии необходимо учитывать положения, которые рассмотрены выше применительно к точению. Назначение режимов резания состоит из следующих этапов: 1) выбор максимальной подачи, допускаемой прочностью сверла, технологическими требованиями к качеству об­работки и кинематическими возможностями станка; 2) определение наивыгоднейшего периода стойкости сверла; 3) определение скоро­сти резания, обеспечивающей заданную стойкость; 4) подсчет часто­ты вращения по скорости резания и диаметру сверла; 5) корректиров­ка подсчитанной частоты вращения п по станку и расчет действитель­ной скорости резания; 6) расчет М_кри Р_ос; 7) проверка выбранного ре­жима по мощности станка [78].

Рассмотрим некоторые из пунктов.

Выбор подачи. При сверлении прочность РИ [70, 78] является од­ним из ограничивающих подачу факторов. В результате эксперимен­тальных исследований установлены формулы для определения по­дач, допускаемых сверлами без подточек их перемычки с двукратным

169

запасом прочности: при обработке стали с НВ = 2150 и чугуна с НВ = 1900 соответственно:

а при двойной заточке (рис. 6.36, б)

(6.59)

При этом подачи, рекомендуемые для работы, применяются не­сколько меньшими, чем получаемые расчетом. Допускаемые подачи тем больше, чем больше диаметр сверла. Для сверл одинаковых диа­метров подачи разбиваются на группы в зависимости от технологиче­ских условий. По подаче и диаметру сверла определяют осевую силу и сравнивают с осевой силой, допускаемой прочностью механизма по­дачи, приведенной в паспорте станка.

Наивыгоднейший период стойкости Т. Период стойкости опреде­ляют исходя из положений, рассмотренных выше. Поскольку с уве­личением диаметра сверла возрастает его стойкость и удорожается за­точка, период стойкости для сверл большего диаметра принимают большим [78].

Машинное (основное технологическое) время при сверлении и рассверливании опредлеляют по формуле

(6.60)

где L = l + l₁ + l₂ — длина прохода сверла в направлении подачи, мм. Величина врезания l₁ зависит от формы заточки сверла: при одинар­ной заточке (рис. 6.36, а)

Рис. 6.36. Схема для расчета машинного времени

(6.61)

170

(6.62)

где В — ширина дополнительного конуса сверла; 2φ₀ = 70...75°. При рассверливании отверстия

(6.63)

Величина перебега сверла l₂ во всех случаях 1...3 мм.

6.5.6 Типы сверл

Сверла спиральные. Конструктивные элементы спиральных сверл стандартизованы. ГОСТ регламентирует следующие основные раз­меры спиральных сверл: 1) номинальный диаметр, т. е. диаметр рабо­чей части D; 2) общая длина сверла L; 3) длина рабочей части l₁; 4) раз­меры шейки l₃ и хвостовика l₄. Стандартные спиральные сверла изго­тавливают диаметрами от 0,1 до 80 мм. В этом диапазоне ряд диамет­ров установлен исходя из необходимости получения отверстий для прохода крепежных деталей, под резьбы, зенкерование, развертыва­ние и т. д. Сверла бывают с коническим и цилиндрическим хвостови­ками, длинной, средней, короткой и удлиненной серий, правые и ле­вые, из быстрорежущих сталей, оснащенные твердыми сплавами, и монолитные твердосплавные.

Поскольку при сверлении наблюдается разбивание просверли­ваемого отверстия из-за неправильной заточки сверла, его непра­вильной установки или из-за биения шпинделя станка и ряда других причин, ГОСТ 2034—64 предусматривает сверла двух степеней точ­ности: сверла точного исполнения и сверла обычного исполнения. Отличаются эти сверла только допусками на размеры, точностью за­точки и расположением поверхностей. Например, радиальное бие­ние по ленточкам для сверл точного исполнения диаметром от 40 до 80 мм 120 мкм, а для сверл обычного исполнения в 1,5 раза больше; осевое биение режущих кромок, соответственно, составляет 50. ..200 и 120. ..300 мкм; допуски на диаметр сверла такие же, как и для основно­го вала, но с отрицательными отклонениями, т. е. в тело сверла.

Хвостовик. При диаметрах от 0,1 до 20 мм сверла изготавливают с цилиндрическим хвостовиком, при диаметрах от 6 до 80 мм — с ко­ническим, используя при этом конусы Морзе. Для сверл диаметром

171

свыше 6 мм с целью экономии быстрорежущей стали хвостовики де­лают из сталей 45 или 40Х и приваривают их к рабочей части.

Сердцевина. Размер сердцевины определяет прочность и жест­кость сверла, поэтому она должна быть наибольшей. Однако увеличе­ние сердцевины приводит к уменьшению объема стружечных кана­вок и к увеличению длины перемычки, что является одной из основ­ных причин резкого возрастания осевой силы. Для сверл диаметрами до 10 мм диаметр сердцевины принимают d= (0,20...0,25)D а для сверл диаметрами свыше 10 мм d = (0,13...0,16) D.

С целью увеличения прочности и жесткости сверла диаметр серд­цевины к хвостовику увеличивается. Величина утолщения составляет для сверл из быстрорежущей стали 1,7... 1,8 мм на каждые 100 мм дли­ны рабочей части. Это утолщение характерно для сверл средних диа­метров, но не для мелких.

Цилиндрические ленточки должны обеспечивать хорошее направ­ление сверла в обрабатываемом отверстии, поэтому ширина их долж­на быть большой. Однако увеличение ширины ленточек приводит к увеличению сил трения между ленточками и стенками отверстия. На­пример, для сверл диаметром 6 мм рекомендуются ширина ленточки 0,5 мм, а высота до 0,2 мм; для сверл диаметрами 20 и 60 мм ширина и высота ленточек соответственно 1,25; 2,6 мм и 0,55; 1,2 мм. Сверла диаметрами меньше 0,6 мм выполняются из-за трудности их изготов­ления без ленточек. С целью уменьшения трения ленточек об обрабо­танную поверхность сверла изготовляют с обратным конусом, т. е. с уменьшением диаметра сверла к хвостовику. Обратный конус состав­ляет от 0,03 до 0,08 мм на каждые 100 мм длины для сверл диаметрами до 10 мм. Для сверл диаметрами 10... 18 мм обратная конусность 0,04...0,10 мм; для сверл диаметрами свыше 18 мм — 0,05...0,12 мм. Из-за обратного конуса образуется вспомогательный угол в плане φ₁ величина которого 1...2⁰.

Форма канавки. Одним из важных конструктивных элементов сверла является канавка, форма и размеры которой должны обеспе­чить следующие условия: 1) достаточную прочность сверла, которая определяется размерами и плавностью линий перехода канавки; 2) достаточное пространство для размещения стружки; 3) правиль­ную конфигурацию режущих кромок, при которой условия резания и отвод стружки будут благоприятными.

На рабочих чертежах сверл обычно ставится не ширина канавки, а ширина пера. Обусловлено это тем, что в процессе изготовления сверла проще измерять ширину пера, а не канавки. Для сверл из быст­рорежущей стали ширина пера составляет 0,6D.

Рис. 6.38. Профиль канавочной фрезы

Рис. 6.37. Формы стружечных канавок

Размеры канавки задаются размерами фрез, которыми они изго­товляются. От формы канавки зависит форма режущих кромок а, b сверла: прямолинейные, выпуклые, вогнутые (рис. 6.37, а...в). Для получения этих форм режущих кромок используют специальные фрезы, расчет профилей которых весьма сложный. Лучшим из про­филей фрезы считается профиль, представленный на рис. 6.38; им по­лучают форму стружечной канавки, показанную на рис. 6.37, а. Этот профиль дает достаточную канавку для отвода стружки, благоприят­ную форму сечения сверла с точки зрения его термической обработ­ки, т. е. плавное изменение сечения, и также простую форму зуба ка-навочной фрезы, которая очерчена двумя радиусами и прямой.

По приближенной формуле определяют

(6.64)

где D — диаметр сверла, мм; C_R — коэффициент, учитывающий вли­яние углов 2φ и ω (в градусах); его находят так:

(6.65)

где С_п — коэффициент, учитывающий изменение диаметра перемычки:

(6.66)

здесь d — диаметр перемычки сверла, мм; С_ф — коэффициент, учи­тывающий влияние диаметра канавочной фрезы:

где Dф — диаметр канавочной фрезы.

(6.67)

173

Р адиус R_K закругления вершины фрезы определяют так:

(6.68) где С_к — коэффициент, определяемый по формуле

(6.69)

здесь ω в радианах.

Ширина профиля фрезы

(6.70)

Величина угла ω₁ = 10°. Поэтому считают, что В = Ro + R_K.

На практике используют одну фрезу для фрезерования канавок у сверл небольшого по диаметру диапазона. Все фрезы занумерованы: № 1, № 2, ...,№n. На чертеже сверла форма канавки не показывается, а указывается: фрезеровать фрезой № 1 или № 2 и т. д. [78].

Рис. 6.42. Сверло с цен­тральным охлаждением

Сверла для глубокого сверления. Из всего разнообразия режущих инструментов, при­меняемых для глубокого сверления, необ­ходимо выделить следующие.

Сверла одностороннего резания. Общий вид сверла одностороннего резания пока­зан на рис. 6.39. Оно состоит из рабочей части 1, стебля 2 и хвостови­ка 3. По конструктивным особенностям режущей части такие сверла подразделяются на пушечные (рис. 6.40) и ружейные (рис. 6.41).

Рис. 6.43. Сверло с прокатанными отверстиями для СОЖ

Пушечное сверло имеет одну главную прямую режущую кромку 1, расположенную выше поперечной оси на 0,2...0,5 мм и дальше про­дольной оси на 0,5. ..0,8 мм. Ружейное сверло имеет угловую режущую кромку а + b. Эти сверла изготавливают диаметрами 2...20 мм, они

Рис. 6.39. Сверло одностороннего резания

Рис. 6.40. Пушечное сверло

Рис. 6.44. Сверло конструкции НПИЛ

174

Рис. 6.41. Ружейное сверло

Рис. 6.45. Шнековое сверло

175

имеют каналы для подвода СОЖ; могут осна­щаться пластинами из твердых сплавов.

Сверла двустороннего резания. К ним от­носятся спиральные сверла с центральным охлаждением (рис. 6.42), прокатанными от­верстиями для внутреннего охлаждения (рис. 6.43).

Рис. 6.46. Сверла со стружкоделительными ка­навками

Сверла конструкции НПИЛ (рис. 6.44) имеют специальную форму сердцевины и специальную подточку для образования стружколомов, а также угол наклона стру­жечной канавки ω= 45°.

К сверлам двустороннего резания отно­сятся шнековые сверла (рис. 6.45), имеющие

утолщенную сердцевину, специальную подточку передних поверхно­стей и угол наклона стружечных канавок от 45 до 60° [34,48,62].

Следует подчеркнуть, что обычные спиральные сверла во всем диапазоне диаметров (0,1...80 мм) имеют углы наклона стружечных канавок от 17 до 33°.

Для получения глубоких отверстий применяют сверла со струж­коделительными канавками на задних поверхностях (рис. 6.46, а) и на передних (рис. 6.46, б). В последнем случае угол подъема стружкоделителей не должен совпадать с углом подъема винтовой линии перед­ней поверхности сверла.