Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
ФГАОУ ВПО «УрФУ» имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»
ОТЧЕТ
По учебной практике
Студент гр. МЗ-210106с Преподаватель
Гарипов Э. Р. Галкин М. Г.
Екатеринбург
2013
Оглавление
Токарная обработка 3
Сверлильные станки 10
Организация рабочего места, техника безопасности 21
Токарная обработка (точение)
– наиболее распространенный метод изготовления деталей типа тел вращения (валов, дисков, осей, пальцев, цапф, фланцев, колец, втулок, гаек, муфт и др.) на токарных станках. На них можно производить обтачивание и растачивание цилиндрических, конических, шаровых и профильных поверхностей этих деталей, подрезание торцов, вытачивание канавок, нарезание наружных и внутренних резьб, накатывание рифлений, сверление, зенкерование, развертывание отверстий и другие виды токарных работ. Иными словами обработка на токарных станках представляет собой изменение формы и размеров заготовки путем снятия припуска. Станок сообщает заготовке вращение, а режущему инструменту – движение относительно нее. Благодаря различным движениям заготовки и резца происходит процесс резания.
Обрабатываемость материалов резанием зависит: от их химического состава, структуры, механических и физических свойств. При черновом точении обрабатываемость оценивают скоростью инструмента при соответствующей скорости и силе резания, а при чистовой – шероховатостью поверхности, точностью обработки и стойкостью инструмента.
Обрабатываемость металлов определяют методами, основанными на оценке изменений стойкости режущего инструмента при различных скоростях резания. Допустимую скорость резания как критерий оценки обрабатываемости применяют наиболее часто, так как скорость резания оказывает весьма существенное влияние на производительность, а следовательно, и на себестоимость обработки. Считается, что лучшую обрабатываемость имеет тот металл, который при прочих равных условиях, допускает более высокую скорость резания. На токарных станках обрабатывают такие конструкционные материалы, как чугун, сталь, цветные металлы и их сплавы, пластмассы.
Сущность обработки металлов резанием
Для осуществления процесса резания необходимы два движения: главное движение и движение подачи.
Главное движение, определяющее скорость резания в токарных станках, - вращательное , оно сообщается, как правило, заготовке.
Движение подачи сообщается инструменту и может выполняться по прямолинейной и криволинейной траекториям.
На обрабатываемой детали 1 различают три вида поверхности:
Схема положения поверхности обрабатываемой детали к плоскости резца
Обрабатываемой поверхностью а называется поверхность заготовки на участке, который подлежит обработке на данной операции.
Обработанной поверхностью в называется поверхность, которая получается после обработки, т.е. после снятия стружки.
Поверхностью резания б называется поверхность, образуемая на обрабатываемой детали режущей кромкой резца. Она является переходной между обрабатываемой и обработанной поверхностями.
Плоскостью резания д называется поверхность, касательная к поверхности резания и проходящая через режущую кромку резца.
Основной плоскостью г называется плоскость, параллельная продольной и поперечной подачам и перпендикулярная к плоскости резания.
3. Режущий инструмент
При работе на токарных станках используют различные режущие инструменты: резцы, сверла, развертки, метчики, плашки, фасонный инструмент и др.
Геометрические параметры режущего инструмента
Резец (рис.1) представляет собой стержень прямоугольного (иногда круглого) сечения и состоит из рабочей части и корпуса . Рабочая часть резца является режущей частью, на которой находится лезвие инструмента. Корпус резца служит для установки и крепления инструмента на станке.
Рабочая часть резца имеет переднюю поверхность, главную и вспомогательную задние поверхности, главную и вспомогательную режущие кромки, вершину лезвия и радиус скругления режущей кромки.
Передней поверхностью называется поверхность лезвия, контактирующая при резании со стружкой.
Задними поверхностями называются поверхности лезвия, контактирующие при резании с поверхностями заготовки. Одна из них называется главной поверхностью и расположена в направлении подачи резца, а другая – вспомогательной задней поверхностью.
Режущая кромка лезвия образуется пересечением передней и задней поверхностей лезвия. Одна из них называется главной режущей кромкой, так как формирует большую сторону сечения срезаемого слоя, а другая – вспомогательной режущей кромкой, так как формирует меньшую сторону сечения срезаемого слоя. Вспомогательных режущих кромок может быть одна или две.
Вершина лезвия резца называется участок режущей кромки в месте пересечения двух его задних поверхностей. Вершина резца в плане может быть острее ой и закругленной.
Рабочая часть резца имеет главные углы, углы в плане и угол наклона главной режущей кромки. К главным углам относят задний угол, угол заострения, передний угол и угол резания.
Главные углы резца находятся в главной секущей плоскости перпендикулярной к главной режущей кромке, плоскости резания и основной плоскости. Рабочая часть резца представляет собой клин, форма которого характеризуется углом между передней и главной задней поверхностями резца. Этот угол называется углом заострения и обозначается β.
Задним углом α называется угол в секущей плоскости между задней поверхностью лезвия и плоскостью резания.
Задним вспомогательным углом α1 называется угол между задней вспомогательной поверхностью резания и плоскостью резания.
Передним углом γ называется угол в секущей плоскости между передней поверхностью лезвия и основной плоскостью.
Углом резания δ называется угол между передней поверхностью резца и плоскостью резания.
Главным углом в плане φ называется угол в основной плоскости между плоскостью резания и рабочей плоскостью.
Вспомогательным углом в плане φ1 называется угол между вспомогательной режущей кромкой и направлением подачи.
Углом λ наклона главной режущей кромки называется угол в плоскости резания между режущей кромкой и основной плоскостью. В зависимости от направления наклона режущей кромки угол λ может быть положительным, отрицательным или равным нулю. Резцы, у которых вершина является низшей точкой режущей кромки, угол λ положительный .
Если режущие кромки расположены параллельно основной плоскости, то λ=0 .Резцы, у которых вершина является высшей точкой режущей кромки, то угол λ отрицательный. При λ=0 стружка сходит в виде прямой спирали в направлении, перпендикулярном режущей кромке (рис.5,е). Ее отвод в этом случае обычно затруднен. Для облегчения отвода стружки целесообразно, чтобы она имела форму винтовой спирали. Стружка получает такую форму, если главная режущая кромка резца будет положительной или отрицательной.
Задний угол α служит для уменьшения трения между задней поверхностью резца и обрабатываемой деталью. С уменьшением трения уменьшается нагрев резца, который при этом меньше изнашивается. Однако, если задний угол увеличить, резец быстро разрушается. Главным фактором, от которого зависит величина заднего угла, является подача резца. С ее уменьшением изнашивания резца по задней поверхности возрастает, а с ее увеличением – уменьшается. Поэтому при чистовой обработке, которую обычно ведут с малой подачей резца, нужно применять резцы с большим задним углом, а при обдирочных работах – с меньшим.
С увеличением переднего угла γ облегчается врезание резца в металл, улучшается сход стружки, уменьшаются сила резания и расход мощности, улучшается качество обработанной поверхности. Вместе с тем увеличение переднего угла приводит к понижению прочности режущей кромки , увеличению изнашивания резца вследствие выкрашивания режущей кромки и ухудшению отвода теплоты из зоны резания. Поэтому при обработке твердых и хрупких металлов для облегчения отвода стружки следует применять резцы с большим передним углом. У резцов, оснащенных твердосплавными пластинами, передний угол выбирают меньшим, чем у резцов из быстрорежущей стали.
Главный угол в плане φ определяет толщину a и ширину b среза (рис.6). Ширина среза равна рабочей длине главной режущей кромки, а толщина среза a – величине подачи S. При одних и тех же подачах и глубине резания с уменьшением угла φ толщина среза уменьшается, а ширина его увеличивается. Уменьшение главного угла в плане φ приводит к увеличению силы резания. При уменьшении угла φ особенно сильно возрастает радиальная сила, что при обработке недостаточно жестких деталей может вызвать их прогибание и сильные вибрации детали и резца.
Вспомогательный угол в плане φ1 уменьшает трение вспомогательной задней поверхности резца по обработанной поверхности. Однако при его увеличении уменьшается угол при вершине, вследствие чего ухудшаются условия теплоотвода, уменьшается продолжительность работы резца до затупления (стойкость) и ухудшается качество обработанной поверхности. С уменьшением угла φ1 улучшается качество обработанной поверхности, но увеличивается отжим резца от обрабатываемой детали, и при недостаточно жестких деталях возможно возникновение вибрации.
Для нормальной работы резца необходимы правильная его установка и надежное крепление. Резец должен быть правильно установлен относительно центров станка и надежно закреплен. Точная установка вершины резца относительно центров способствует уменьшению изнашивания резца, повышению точности и качества обработанной поверхности. Происходит это потому, что действительные углы резания зависят от положения резца относительно обрабатываемой детали.
При обработке конусов (особенно с большой конусностью) необходимо устанавливать проходные резцы перпендикулярно к образующей конуса.
Если вершина резца расположена выше линии центров, то передний угол γ1 увеличивается , а задний угол α1 уменьшается, при этом угол резания δ1 тоже уменьшается , так как δ=90°- γ. Такая установка резца благоприятно сказывается на условиях резания, но может привести к возникновению вибрации, снижению точности и шероховатости обработанной поверхности, а иногда и поломке резца.
Если вершина резца находится ниже линии центров, то происходит обратное. При этом передний угол уменьшается, причем он может стать меньше 0°, а задний угол увеличивается (угол резания тоже увеличивается). При такой установке возможен прогиб детали. При всех установках резца относительно линии центров углов заострения β остается постоянным.
4. Кинематика и узлы токарного станка
Движение в токарном станке осуществляется посредством передач, последовательно соединенных между собой. Передачей называется устройство, передающее движение с одного вала на другой, преобразующее вращательное движение в поступательное или поступательное во вращательное.
Механизм передачи движения токарно-винторезного станка.
Наиболее простая передача – ременная, передающая движение посредством двух шкивов и ремня, охватывающего шкивы. Ременные передачи бывают плоскоременные и клиноременные. Клиноременные передачи по сравнению с плоскоременными могут передавать большую мощность и более надежны в работе.
Зубчатую передачу широко используют в токарном станке. Посредством такой передачи обеспечивается постоянство передаточного отношения. Зубчатые колеса (шестерни) бывают цилиндрические и конические. Цилиндрические колеса а применяют для передачи вращения между валами, расположенными параллельно; конические колеса – для валов, расположенных перпендикулярно друг к другу. Зубчатые колеса характеризуются числом зубьев, шагом колеса и модулем.
Червячная передача б состоит из червячного колеса 1 и червяка 2. Червяк представляет собой винт с трапецеидальной нарезкой, а зубья червячного колеса имеют вогнутую криволинейную форму. Такую передачу применяют для передачи вращения между валами, оси которых расположены под углом 90º.
Винтовую передачу в применяют для преобразования вращательного движения в поступательное. Примером винтовой пары может служить механизм движения суппорта станка, когда вращательное движение винта преобразуется в поступательное движение гайки. Винтовые пары используют и для ускоренного перемещения суппорта. В этом случае винт имеет многозаходную нарезку.
Реечная передача г служит для преобразования вращательного движение в поступательное и применяется для ручного перемещения суппорта.
Для получения на токарном станке детали требуемой формы и размера необходимо сообщить детали и резцу согласованные друг с другом движения. Эти движения можно разделить на главное и вспомогательные.
Главное движение – это движение резания (вращение шпинделя определяет скорость резания) и движение подачи (перемещение резца и суппорта определяет подачу резания).
Вспомогательные движения: установочное движение – это суммарное движение вращения детали и перемещения инструмента (определяет исходное положение детали и инструмента к началу обработки), движения управления станком в процессе резания, движения для закрепления заготовок и их снятия со станка. Вспомогательные движения на токарных универсальных станках выполняются вручную, на автоматах – с помощью механизмов станка автоматически в определенные промежутки времени в соответствии с циклограммой обработки детали.
Кинематической парой называют устройство, передающее движение с одного вала на другой или преобразующее движение из одного вида в другой.
Кинематической цепью называют совокупность соединенных между собой кинематических пар от источника движения до конечного рабочего органа станка, которому необходимо передать движение.
Как правило, источником движения в токарном станке является электродвигатель.
Кинематической схемой называют изображение кинематических пар в кинематической цепи.
Токарно-винторезный станок 16К20
Станки токарной группы имеют однотипную компоновку узлов. Рассмотрим основные узлы токарных станков на примере токарно-винторезного станка 16К20. Его основными узлами являются: станина 1, передняя бабка 9, задняя бабка 19, коробка подач 6, фартук 30 и суппорт 23.
Станина является основанием станка и служит для крепления на ней основных узлов. Наиболее ответственной частью станины являются направляющие, на которых перемещается каретка суппорта и задняя бабка. На переднем конце станины закреплена передняя бабка. Направляющие имеют форму призмы и плоскости, которые пришабрены для повышения их точности.
Назначение передней бабки – закрепить заготовку и передать ей вращательное движение.
Наиболее ответственной частью передней бабки является шпиндель – основной вал коробки подач, служащий для передачи вращения заготовке. Для приведения шпинделя во вращение, а также для изменения его частоты вращения в корпусе передней бабки имеется коробка подач. Она расположена внутри чугунного корпуса передней бабки и состоит из зубчатых колес, валов и др.
Принцип работы коробки скоростей одинаков во всех конструкциях токарно-винторезных станков вплоть до станков нового поколения с ЧПУ. Коробка скоростей передает вращение от электродвигателя.
Суппорт предназначен для крепления и перемещения резца в процессе резания.
Задняя бабка предназначена для поддержания второго конца заготовки и придания ей определенного положения при обработке в центрах. Заднюю бабку часто используют для установки в ней сверл, зенкеров и разверток.
На верхней плоскости каретки суппорта установлен резцедержатель или резцовая головка, в которой винтами крепится резец.
Сверлильные станки
ВВЕДЕНИЕ
Сверлильные станки – многочисленная группа металлорежущих станков, предназначенных для получения сквозных и глухих отверстий в сплошном материале, для чистовой обработки (зенкерования, развёртывания) отверстий, образованных в заготовке каким-либо другим способом, для нарезания внутренних резьб, для зенкования торцовых поверхностей.
Применяя специальные приспособления и инструменты, можно выполнять различного рода операции, такие как растачивание отверстий, вырезание отверстий большого диаметра в листовом материале («трепанирование»), притирание точных отверстий и т. д.
В зависимости от области применения различают универсальные и специальные сверлильные станки. Находят широкое применение и специализированные сверлильные станки для крупносерийного и массового производства, которые создаются на базе универсальных станков путем оснащения их многошпиндельными сверлильными и резьбонарезными головками и автоматизации цикла работы.
На сверлильно-фрезерных станках можно выполнять фрезерование, наклонное торцевое фрезерование, шлифовку поверхности, горизонтальное фрезерование и другие операции. Для выполнения подобных операций используют сверла, зенкеры, развертки, метчики и другие инструменты.
Спектр применения сверлильных станков велик. Они используют в механических, сборочных, ремонтных и инструментальных цехах машиностроительных заводов и в предприятиях малого бизнеса.
Расточные станки — металлорежущие станки для сверления, зенкерования, развертывания, растачивания, нарезания резьбы, обтачивания цилиндрических поверхностей и торцов, фрезерования.
Наиболее распространены универсальные горизонтально-расточные станки. Для выполнения ряда операций используют алмазно-расточные станки, а также координатно-расточные станки.
Глава 1. Сверлильные станки
Рабочими формообразующими движениями при обработке на сверлильных стайках являются главное вращательное движение и поступательное движение подачи шпинделя вдоль его оси. Эти движения сообщаются шпинделем режущему инструменту. Обрабатываемая заготовка при обработке неподвижна.
По технологическому назначению сверлильные станки делят на универсальные (вертикально-сверлильные, радиально-сверлильные, многошпиндельные) и специализированные (горизонтально-сверлильные для глубокого сверления, центровальные для получения центровых отверстий в торцах заготовок валов, станки для обработки отверстий в коленчатых и кулачковых валах, шатунах, фильерах и т. д.). Специализированные станки применяют в условиях серийного и массового производств.
Вертикально-сверлильные станки составляют основную часть парка сверлильных станков и выпускаются двух конструктивных разновидностей: на колонне (основной и наиболее распространенный тип) и настольные, устанавливаемые на верстаке и предназначенные для обработки отверстий малого диаметра.
На рис. 1.1 показан вертикально-сверлильный станок модели 2HI35. На фундаментной плите 4смонтирована колонна 3,коробчатой формы, на передней стороне которой имеются вертикальные направляющие для наладочного перемещения шпиндельной бабки 1 и стола 6. Внутри колонны размещен противовес для уравновешивания шпиндельной бабки. Внутри бабки находятся коробка скоростей и коробка подач станка. Шпиндель 7 с режущим инструментом вращается в подшипниках гильзы 8 с зубчатой рейкой; в процессе обработки с помощью реечной передачи гильзе вместе со шпинделем механически или вручную штурвалом 9 сообщается движение осевой подачи. Стол 6 с Т-образными пазами, на котором устанавливают приспособления и заготовку, при наладке перемещают по направляющим колонны вручную с помощью винтового механизма вращением рукоятки 5. В плите расположен бак для СОЖ. которая подается в зону обработки помпой 2.
Инструменты с коническим хвостовиком устанавливаются непосредственно в конические отверстия шпинделя станка и удерживаются в нем силой трения. Когда номера конусов Морзе у инструмента и у шпинделя не совпадают, применяют переходные конусные втулки, надеваемые на хвостовики. Инструменты малого диаметра с цилиндрическим хвостовиком крепятся в сверлильных патронах, вставляемых в шпиндель. В условиях серийного производства с целью повышения производительности для установки инструментов применяют револьверные и многошпиндельные головки.
Рис. 1.1 Одношпиндельный вертикально-сверлильный станок модели 2Н135
Заготовки сравнительно больших размеров в единичном производстве крепятся непосредственно к столу станка при помощи болтов и прихватов. Мелкие заготовки закрепляются в машинных тисках. В серийном и массовом производствах для установки и закрепления обрабатываемых заготовок применяют сверлильные приспособления — кондукторы, снабженные закаленными кондукторными втулками, дающими направление инструменту. При использовании кондукторов отпадает необходимость предварительной разметки заготовок под сверление.
Настольно-сверлильные станки выпускаются с наибольшим условным диаметром сверления в стали 3, 6 и 12 мм, а станки на колонне — с диаметром сверления 18, 25, 35, 50 и 75 мм.
На вертикально-сверлильных станках для совмещения осей обрабатываемого отверстия и режущего инструмента заготовку вместе с приспособлением приходится перемещать по столу станка вручную. Это затрудняет обработку крупных, тяжелых заготовок; их гораздо удобнее обрабатывать нарадиально-сверлильных станках, на которых совмещение осей отверстий и инструмента производится перемещением шпинделя станка относительно неподвижной заготовки.
На рис. 1.2 показан радиально-сверлильный станок общего назначения. На плите 1 закреплена тумба 2 с неподвижной колонной 3, на которой смонтирована поворотная траверса (рукав) 5. По направляющим траверсы перемещается бабка б со шпинделем 7. В шпиндельной бабке размещены коробка скоростей, коробка подач и органы управления. Установку шпинделя в горизонтальной плоскости осуществляют в полярных координатах радиальным перемещением бабки и поворотом траверсы. Винтом 4 траверса перемещается вдоль колонны и может быть закреплена на любой высоте в зависимости от высоты заготовки. Заготовка устанавливается либо на съемном столе 8, либо непосредственно на плите /. В некоторых моделях радиально-сверлильных станков шпиндельную бабку выполняют поворотной в вертикальной плоскости, что позволяет обрабатывать отверстия с осями, расположенными под углом.
Рис. 1.1 Одношпиндельный радиально-сверлильный станок общего назначения
Для тяжелого машиностроения выпускаются переносные радиально-сверлильные станки, устанавливаемые непосредственно на громоздких заготовках, а также станки, перемещаемые относительно заготовки по рельсам.
Радиально-сверлильные стенки выпускаются с наибольшим диаметром сверления в стали — 25, 35, 50, 75 и 100 мм.
С целью сокращения машинного времени в условиях серийного производства одношпиндельные вертикально- и радиально-сверлильные станки оснащаются многошпиндельными сверлильными головками, позволяющими сверлить одновременно несколько отверстий. На рис. 1.3, а приведена схема сверлильной головки с постоянным расположением шпинделей. Корпус 3 головки крепится к шпиндельной гильзе станка. Вращение от шпинделя станка через конус 1 и центральное зубчатое колесоz1 через промежуточные зубчатые колеса z2 передается на колеса z3, жестко закрепленные на шпинделях 2 головки. Промежуточные колеса обеспечивают однонаправленное вращение шпинделя станка и шпинделей головки.
В случае малого расстояния между осями шпинделей применяют бесшестеренные сверлильные головки (рис. 1.3, б). Конус 1головки снабжен кривошипом 5, который соединен с поводковой плитой 2,поддерживаемой кривошипом 3. С плитой 2 соединены также рабочие шпиндели 4 с кривошипами такого же радиуса. Вращение от шпинделя станка через конус 1 передается на кривошип, сообщающий поводковой плите круговое поступательное движение. От поводковой плиты приводятся во вращение с одинаковой частотой шпиндели 4.
Рис. 1.3. Многошпиндельные сверлильные головки
При необходимости одновременного сверления большого числа (до 200 и более) отверстий в условиях крупносерийного и массового производств применяют многошпиндельные сверлильные станки. Такой станок отличается от одношпиндельного главным образом наличием сверлильной головки колокольного типа с переставными шпинделями (рис. 1.3, в), допускающем переналадку при смене обрабатываемой заготовки.. Рабочие шпиндели 2 размещены в ползунах 1, которые можно перемещать в радиальном направлении и по окружности относительно опорной плоскости корпуса 8головки. Передача вращения на переставные шпиндели обеспечивается телескопическими валиками 5 суниверсальными шарнирами 4.
Существуют также многошпиндедьные сверлильные станки, представляющие собой как бы совокупность нескольких (2—4) одношпиндельных станков с общей станиной и столом. Такие станки предназначены для последовательной обработки отверстий (сверления, зенкерования, развертывания и т. п.) постоянно установленными инструментами в заготовке, передвигаемой по плоскости стола от одного шпинделя к другому.
Обработку деталей класса валов на токарных и круглошлифовальных станках производят с установкой их на центры станка центровыми отверстиями. Операцию обработки центровых отверстий (центровку заготовок) в условиях серийного и массового производства выполняют на центральных ифрезерно-центровочных станках. В первом случае производится только центровка заготовок, а во втором перед центровкой фрезеруются торцы заготовки. Обработка на фрезерно-центровочных станках предпочтительнее, поскольку предварительное фрезерование торцов облегчает работу центровочных сверл; кроме того благодаря тому, что фрезерование торцов и сверление центровочных отверстий производится с одной установки, обеспечивается строгая перпендикулярность осей отверстий торцам.
Рис. 1.4. Схема работы фреэерно-центровочного полуавтомата
На рис. 1.4 приведена схема работы двухпозиционного фрезерно-центровочного полуавтомата. Заготовка 4, закрепленная в призмах 5 на столе 1 станка, поступает сначала на позицию /, где ее торцы с подачей стола фрезеруются двумя фрезерными головками 3. После этого стол переносит заготовку в позицию //, где двумя центровыми сверлами 2 производится зацентровка обоих ее торцов.
Глава 2. Обработка заготовок на сверлильных станках
2.1 Характеристика метода сверления
Сверление — распространенный метод получения отверстий в сплошном материале. Сверлением получают сквозные и несквозные (глухие) отверстия и обрабатывают предварительно полученные отверстия с целью увеличения их размеров, повышения точности и снижения шероховатости поверхности.
Сверление осуществляют при сочетании вращательного движения инструмента вокруг оси — главного движения и поступательного его движения вдоль оси — движения подачи. Оба движения на сверлильном станке сообщают инструменту.
Процесс резания при сверлении протекает в более сложных условиях, чем при точении. В процессе резания затруднен отвод стружки и подвод охлаждающей жидкости к режущим лезвиям инструмента. При отводе стружки происходит трение ее о поверхность канавок сверла и сверла о поверхность отверстия. В результате повышаются деформация стружки и тепловыделение. На увеличение деформации стружки влияет изменение скорости резания вдоль режущего лезвия от максимального значения на периферии сверла до нулевого значения у центра.
2.2 Режим резания. Силы резания.
2.2.1 Режим резания
За скорость резания (в м/мин) при сверлении принимают окружную скорость точки режущего лезвия, наиболее удаленной от оси сверла:
,
где D — наружный диаметр сверла, мм; п — частота вращения сверла, об/мин.
Подача sB (мм/об) равна величине осевого перемещения сверла за один оборот.
За глубину резания t (в мм) при сверлении отверстий в сплошном материале принимают половину диаметра сверла:
,
В процессе резания сверло испытывает сопротивление со стороны обрабатываемого материала. Равнодействующую сил сопротивления, приложенную в некоторой точке А режущего лезвия, можно разложить на три составляющие силы Рх, Ру и Рг (рис. 2.3.1).
Составляющая Рх направлена вдоль оси сверла. В этом же направлении действуют сила Рп на поперечное лезвие и сила трения Рл ленточки об обработанную поверхность. Суммарная всех указанных сил, действующих на сверло вдоль оси X, называется осевой силой, или силой подачи Ро. Радиальные силы PY, равные по величине, но противоположно направленные, взаимно уравновешиваются.
Исследованиями установлено, что сила, действующая на поперечное режущее лезвие Рп, весьма значительна и составляет 50 – 55 %, на главные режущие лезвия - 40 – 45% и на ленточки – около 3% осевой силы Ро.
Рис. 2.2.2.1 Силы, действующие
на сверло
Крутящий момент, преодолеваемый шпинделем сверлильного станка, в основном (80—90%) создается силой Pz.
В расчетах для определения осевой силы Ро (в Н) и крутящего момента Мк (в Н*м) используют эмпирические формулы:
Po = Cp*Dxp*sl’p*Kp;
Mk = Cm* Dxm*sym*Km,
где Ср и См — постоянные коэффициенты, характеризующие обрабатываемый материал и условия резания; xv, yр, хм, ум — показатели степеней; Kp и Кч — поправочные коэффициенты на измененные условия резания.
Коэффициенты и показатели степеней приведены в справочных материалах.
Осевая сила и крутящий момент являются исходными для расчета сверла и узлов станка на прочность, а также для определения эффективной мощности. Эффективная мощность (в кВт), затрачиваемая на резание при сверлении,
Ne =
По мощности Ne определяют мощность электродвигателя станка:
= ,
где η – КПД механизмов передач станка.
2.3 Режущий инструмент
Отверстия на сверлильных станках обрабатывают сверлами, зенкерами, развертками и метчиками.
Сверла. По конструкции и назначению сверла подразделяют на спиральные, центровые и специальные. Наиболее распространенным инструментом для сверления и рассверливания является спиральное сверло (рис. 2.3.1, а), которое состоит из четырех частей: рабочей 6, шейки 2, хвостовика 4 и лапки 3.
В рабочей части 6 различают режущую 1 и направляющую 5 части с винтовыми канавками. Шейка 2 соединяет рабочую часть сверла с хвостовиком. Хвостовик 4 служит для установки сверла в шпинделе станка. Лапка 3 является упором при выбивании сверла из отверстия шпинделя.
Рис. 2.3.1 Части (а), элементы и углы (б) спирального сверла
Элементы рабочей части спирального сверла показаны на рис. 2.3.1, б. Сверло имеет два главных режущих лезвия 11, образованных пересечением передних 10 и задних 7 поверхностей и выполняющих основную работу резания; поперечное режущее лезвие 12 (перемычку) и два вспомогательных режущих лезвия 9. На цилиндрической части сверла вдоль винтовой канавки расположены две узкие ленточки 8,обеспечивающие направление сверла при резании.
К геометрическим параметрам режущей части сверла относятся передний угол γ, задний угол α, угол при вершине сверла 2φ, угол наклона поперечного режущего лезвия ψ и угол наклона винтовой канавки ω.
Передний угол γ измеряют в главной секущей плоскости //—//, перпендикулярной к главному режущему лезвию. В разных точках режущего лезвия передний угол различен; наибольший у наружной поверхности сверла, где он практически равен углу наклона винтовой канавки ω, наименьший у поперечного режущего лезвия.
Задний угол α измеряют в плоскости /—/, параллельной оси сверла. У наружной поверхности сверла α = 8 - 12°; по мере приближения к оси сверла задний угол возрастает до 20—25°.
Угол при вершине сверла 2 φ измеряется между главными режущими лезвиями и имеет различную величину в зависимости от обрабатываемого материала. У стандартных сверл, применяемых при обработке разных материалов, 2φ = 90 - 118°; при сверлении сталей средней твердости 2φ = 116 - 120°.
а при рассверливании
,
где d — диаметр обрабатываемого отверстия, мм.
Рис. 2.2.1.1 Схемы сверления (а) и рассверливания (б)
2.2.2 Силы резания
Угол наклона поперечного режущего лезвия ψ измеряется между проекциями главного и поперечного режущего лезвий на плоскость, перпендикулярную к оси сверла. У стандартных сверл ψ = 50 - 55°.
Угол наклона винтовой канавки ω измеряют по наружному диаметру. Обычно ω = 18 - 30°.
Стандартные спиральные сверла выпускают диаметром 0,1 — 80 мм.
Сверла для глубокого сверления. При сверлении глубоких отверстий (L > 5D) применяют специальные сверла. На рис. VI.64, а показано однолезвийное сверло с напаянной пластинкой из твердого сплава для сверления глубоких отверстий диаметром 30—80 мм. Сверло оснащено одной твердосплавной режущей пластинкой 1 и двумя направляющими пластинками 2. Охлаждающая жидкость подается в зону резания и вымывает стружку через внутренний канал 3 сверла.
Рис. 2.3.2 Сверла для глубокого сверления
Сквозные отверстия диаметром более 100 мм сверлят кольцевыми сверлами (рис. 2.3.2, б).Сверло состоит из полого корпуса 5 с винтовыми канавками. На его торцовой части, закреплены режущие пластинки 4 (резцы), ширина которых больше толщины стенок корпуса. Режущие лезвия пластинок выступают со стороны торца, наружного и внутреннего диаметров корпуса. Число пластинок 4—8, в зависимости от диаметра сверла. Таким сверлом вырезается кольцевая канавка шириной, равной ширине пластинок.
Охлаждающую жидкость подают через внутреннюю полость сверла, а стружку отводят по винтовым канавкам.
Зенкеры (рис. 2.3.3, а - в). Этим инструментом обрабатывают отверстия в литых или штампованных заготовках, а также предварительно просверленные отверстия. В отличие от сверл они снабжены тремя или четырьмя главными режущими лезвиями и не имеют поперечного лезвия, что повышает их прочность и жесткость. Режущая (или заборная) часть 1 выполняет основную работу резания. Калибрующая часть 5 служит для направления зенкера в отверстии и обеспечивает необходимую точность и шероховатость поверхности (2 — шейка, 3 — лапка, 4 — хвостовик, 6 — рабочая часть).
По виду обрабатываемых отверстий зенкеры делят на цилиндрические (рис. 2.3.3, а), конические (рис. 2.3.3, б) и торцовые (рис. 2.3.3, в). Зенкеры бывают цельные с коническим хвостовиком (рис. 2.3.3,а, б) и насадные (рис. 2.3.3, в). Первые изготовляют диаметром до 32 мм, вторые — до 100 мм.
Рис. VI.65. Инструменты для обработки отверстий на сверлильных станках:
а—в — зенкеры; г—е — развертки; ж — метчик
Развертки. Этим инструментом окончательно обрабатывают отверстия. По форме обрабатываемого отверстия различают цилиндрические (рис. 2.3.3, г) и конические (рис. 2.3.3, д)развертки. Развертки имеют 6—12 главных режущих лезвий, расположенных на режущей части 7 с направляющим конусом. Калибрующая часть 8 направляет развертку в отверстии и обеспечивает необходимую точность и шероховатость поверхности.
По способу применения различают машинные и ручные развертки. По конструкции крепления развертки делят на хвостовые и насадные. На рис. 2.3.3, е показана машинная насадная развертка с механическим креплением режущих пластинок в ее корпусе.
Метчики. Их применяют для нарезания внутренних резьб. Метчик (рис. 2.3.3, ж) представляет собой винт с прорезанными прямыми или спиральными канавками, образующими режущие лезвия, и состоит из рабочей и хвостовой частей. Рабочая часть метчика имеет режущую (заборную) 9 и калибрующую 10 части. Заборная часть производит основную работу резания, а калибрующая зачищает нарезаемую резьбу. Хвостовая часть метчика служит для закрепления метчика в патроне. Профиль резьбы метчика должен соответствовать профилю нарезаемой резьбы. Различают гаечные, машинные и ручные метчики.
2.4 Приспособления для обработки заготовок на сверлильных станках
При обработке на сверлильных станках применяют различные приспособления для установки и закрепления заготовок на столах станков (рис. 2.4.1).
Рис. 2.4.1 Приспособления для закрепления заготовок на сверлильных станках
Заготовки закрепляют прижимными планками (рис. 2.4.1, а) или в машинных тисках. При сверлении сквозных отверстий заготовку устанавливают на подкладки, что обеспечивает свободный выход сверла из отверстия. При обработке отверстий, параллельных или расположенных под углом к установочной плоскости, используют угольники: простые (рис. VI.66, б) и универсальные (рис. 2.4.1, в).Заготовки, имеющие цилиндрические части, закрепляют в трех- или четырехкулачковых патронах, которые крепят на столе станка. При сверлении отверстий в цилиндрических заготовках их устанавливают на призме и закрепляют струбциной (рис. 2.4.1, г). Для сверления нескольких точно расположенных отверстий в заготовках, обрабатываемых большими партиями, широко используют специальные приспособления — кондукторы (рис. 2.4.1, д). Они имеют направляющие втулки 2,обеспечивающие определенное положение режущего инструмента относительно обрабатываемой заготовки 1, закрепляемой в кондукторе. Необходимость в разметке при использовании кондукторов отпадает.
Режущий инструмент в шпинделе сверлильного станка закрепляют с помощью вспомогательного инструмента: переходных втулок, сверлильных патронов и оправок.
Рис. 2.4.2. Схемы закрепления инструмента в шпинделе станка
Режущие инструменты с коническим хвостовиком закрепляют непосредственно в шпинделе сверлильного станка (рис. 2.4.2, а). Если размер конуса хвостовика инструмента меньше размера конического отверстия шпинделя, то применяют переходные конические втулки (рис 2.4.2, б). Инструменты с цилиндрическим хвостовиком закрепляют в двух-, трехкулачковых или цанговых патронах. Закрепление режущего инструмента в цанговом патроне показано на рис. 2.4.2, в. На резьбовую часть корпуса патрона 1 навинчивается втулка 2, в которой находится разрезная цанга 3.Цилиндрический хвостовик инструмента 4 вставляют в отверстие цанги и закрепляют вращением втулки 2 по часовой стрелке.