+7 (911) 986-8249
Санкт-Петербург, п. Горелово, ул. Заречная, д. 2

"ПРОМКОР" ООО

токарные и фрезерные работы по металлу

Методы сверления металлов и сплавов

Сверление — самый простой и эффективный метод получения отверстий в каком-либо сплошном материале. Резание при данном типе механообработки происходит за счёт вращательного движения, а углубление в материал — за счёт движения поступательного. Несмотря на кажущуюся простоту процесса, он имеет массу нюансов. Именно о них и пойдёт речь в данном материале.

Подготовка к работе

Прежде чем приступить к работе, необходимо проверить, совпадают ли одна с другой вершины заднего и переднего центров станка. После этого заготовку, в которой будет производиться отверстие, устанавливают в патрон и проверяют, есть ли биение относительно оси её вращения (эксцентричность). Если таковое и имеет место, оно ни в коем случае не должно превышать припуск, получаемый при наружном обтачивании.

Когда эксцентричность проверена, заготовку выверяют по торцу. Перпендикулярности торца заготовки к оси её вращения можно добиться, слегка подрезав торец. В центре заготовки при этом можно образовать небольшое углубление в нужном направлении. Это поможет застраховать сверло, которым будет производиться механообработка, от преждевременной поломки и увода.

Установка сверла

Свёрла, имеющие конический хвостик, устанавливают в отверстие пиноли конусообразной формы. Если размеры конусов не совпадают, прибегают к применению переходных втулок.

Свёрла с цилиндрическим хвостиком, не превышающие 16 мм в диаметре, помещают в кулачковые сверлильные патроны (рис. 1), монтируемые в пиноли задней бабки.

Кулачковый сверлильный патрон

Рис.1 — Кулачковый сверлильный патрон

Закрепление сверла осуществляется кулачками (6), способными перемещаться в пазах корпуса (2). На концах этих кулачков имеются рейки, вступающие в зацепление с расположенной на внутренней поверхности кольца (4) резьбой. Втулка (3) и кольцо (4) приводятся во вращение через коническую передачу от ключа (5). Кулачки (6) перемещаются по резьбе кольца (4) вниз либо вверх и одновременно с этим в радиальном направлении. Чтобы патрон мог быть установлен в пиноль задней бабки, он снабжён коническими хвостовиками (1).

Начало сверления

Прежде чем приступить к механообработке, заднюю бабку подводят к обрабатываемой заготовке таким образом, чтобы сверление на нужную глубину можно было осуществлять, выдвигая пиноль из корпуса на минимальное расстояние. Непосредственно перед началом сверления металлическая заготовка приводится во вращение. Крайне важно при ручном подводе сверла вращать маховик задней бабки очень плавно, чтобы не произвести удара. После того как сверло соприкоснулось с деталью, её немного надсверливают. Вслед за этим инструмент отводят, заготовку останавливают и проверяют точность расположения проделанного углубления.

Центровка

Чтобы дополнительно застраховать производящее механообработку сверло от смещения, рабочие часто прибегают к процедуре предварительной центровки. Она проводится специальным сверлом крупного диаметра и малой длины. Иногда прибегают также к применению центровочного сверла с 90° углом при вершине. За счёт этого в начале сверления нагрузка с поперечной кромки снимается, заставляя её бездействовать. Это существенно снижает риск смещения сверла относительно изготавливаемой детали.

Замена сверла

Чтобы произвести замену сверла, маховик задней бабки вращают до тех пор, пока пиноль не займёт крайне правое положение. Вслед за этим сверло выталкивается из пиноли винтом, после чего заменяется на другое сверло нужного диаметра.

Охлаждение и смазка

При изготовлении деталей высокой сложности часто приходится осуществлять сверление на достаточно большую глубину. По мере углубления сверла в металл значительно ухудшаются и условия его работы. Увеличивается количество стружки и её трение о стенки инструмента. Ухудшается теплоотвод. В таких случаях может помочь смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ).

Если в качестве материала при изготовлении деталей используется алюминий или сталь, использование СОЖ является обязательным. В противном случае сверло может попросту сломаться. При механообработке латунных, чугунных и бронзовых заготовок вполне можно обойтись без охлаждения.

Использование смазочно-охлаждающей жидкости позволяет повысить скорость сверления в среднем в полтора раза. На роль СОЖ хорошо подходят компаундные масла (при механообработке легированных сталей), раствор эмульсии (при изготовлении деталей из конструкционных сталей), смесь эмульсии и керосина.

Применяя смазочно-охлаждающую жидкость при механообработке, можно добиться снижения тангенциальной и осевой сил резания на:

  • 15% при сверлении чугуна;
  • 25% в случае сверления сталей;
  • 35% при сверлении алюминия.

Сверление на проход

Существует один нюанс, который необходимо учитывать при сквозном сверлении. В момент выхода (когда сверло выходит из противоположной стороны заготовки) необходимо сразу же снизить подачу сверла. В противном случае может произойти его поломка.

Чтобы сверло прослужило вам как можно дольше, рекомендуется производить механообработку при как можно большей скорости вращения, максимально снизив при этом подачу. Немаловажную роль играет также правильная заточка инструмента и жёсткость его закрепления. Если сверло надёжно закреплено и хорошо заточено, а ось его вращения точно совпадает с осью шпинделя станка, обе режущие кромки инструмента включаются в работу, а стружка беспрепятственно покидает рабочее отверстие по двум канавкам. Если же режущие кромки сверла неправильно заточены или имеют разную длину, отверстие может получиться намного больше заданного. Если получившееся отверстие имеет шероховатую внутреннюю поверхность, это говорит о недостаточной заточке сверла.

Несмотря на свою эффективность, даже смазочно-охлаждающая жидкость не способна гарантировать качественную и беспроблемную металлообработку. Кроме того, с увеличением глубины сверления затрудняется и подвод СОЖ к режущим кромкам. Отсюда правило: если глубина сверления превышает диаметр обрабатываемого отверстия в три раза, уменьшите скорость сверления.

Для сверления глубоких отверстий применяют свёрла спирального типа, изготовленные из особых типов стали (их часто называют инструментальными сталями). К таковым относятся:

  • легированная 9ХС;
  • углеродистая У12А;
  • быстрорежущая Р6М5;
  • твёрдые сплавы ВК10М, ВК8М и ВК6М.

Резание, осуществляемое путём сверления, имеет ряд особенностей по сравнению с резанием, осуществляемым поступательными движениями. Сверло — многолезвийный инструмент, и резание производится одновременно пятью его режущими кромками (поперечной, двумя основными и двумя вспомогательными). Силы, воздействующие на сверло при производимой им механообработке, показаны на рисунке 2.

Силы, воздействующие на сверло в процессе механообработки

Рис. 2 — Силы, воздействующие на сверло в процессе механообработки

Сила P действует на каждую точку А режущей кромки. Данная сила при этом может быть разложена на три составляющие силы, действующие в трёх различных плоскостях — Рг, Ру и Рг. Силы Py при этом взаимно уравновешивают друг друга, так как находятся друг напротив друга. При симметричной заточке их действие на сверло сводится к нулю. Что до осевой силы, то она рассчитывается по формуле Po=2Рx+Pп.к+2Pл, где Pл — сила трения сверла о стенки проделываемого отверстия, а Pп.к — сила, воздействующая на кромку сверла.

При механообработке путём сверления основная работа ложится на две режущие кромки сверла и на две дополнительные. По мере их износа, для поддержания высокой эффективности работы установки, крутящий момент требуется постепенно повышать. Так, например, при износе задней поверхности сверла всего на 1 мм крутящий момент должен быть увеличен на 70-80%.

Чтобы механообработка, производимая спиральными свёрлами, была более быстрой и эффективной, рабочие часто прибегают к таким простым и легко осуществимым способам, как:

  • предварительное рассверливание отверстий;
  • двойная заточка;
  • изменение вершинного угла;
  • подточка поперечной кромки.

Одним из наиболее распространённых методов увеличения эффективности сверления является изменение угла при вершине. Угол стандартного сверла составляет 118°, однако для механообработки более твёрдых материалов более предпочтительным является угол при вершине 135°. Что касается форм заточки данного инструмента, то они показаны на рисунке ниже.

Формы заточки сверла при механообработке металла

Рис. 3 — Формы заточки сверла при механообработке металла

  1. нормальная форма заточки сверла;
  2. нормальная форма заточки с дополнительной подточкой перемычки;
  3. нормальная форма заточки с подточкой ленточки и перемычки;
  4. двойная форма заточки сверла с дополнительной подточкой перемычки;
  5. двойная форма заточки с подточкой ленточки и перемычки.

Рассверливание

Посредством рассверливания можно получить более точные отверстия за счёт уменьшения увода сверла от оси заготовки. Если при изготовлении детали возникает необходимость в сверлении отверстий диаметром свыше 25 мм, усилие, прилагаемое при подаче, может оказаться чрезмерно большим. В таких случаях инженеры предлагают производить сверление не за один раз, а в несколько приёмов. Другими словами, отверстие рассверливают.

Режимы резания при рассверливании ничем не отличаются от таковых при сверлении. На рисунке 4 обозначены элементы резания при обыкновенном сверлении (а) и рассверливании (б).

Элементы резания при сверлении и рассверливании

Рис. 4 — Элементы резания при сверлении и рассверливании

  • a — толщина срезаемого слоя;
  • b — ширина срезаемого слоя;
  • Sz — подача приходится только на одну кромку сверла;
  • n — вращение сверла;
  • t — припуск;
  • — диаметр предварительного отверстия;
  • D — диаметр основного отверстия.