Какие виды сверл применяют для глубокого сверления?

Что такое, и для чего предназначено пушечное сверло

Пушечное сверло — это режущий инструмент преимущественно цилиндрической формы с переменным по длине сечением. Оно является инструментом однорезцового вида.

Для отведения отработанной стружки от обрабатываемой детали на поверхности такого сверла имеется выемка с сечением в форме буквы V. Данная проточка выполнена по внешней поверхности сверла.

В общем случае, при помощи пушечного сверла возможно получить отверстия с диаметром в диапазоне от 0,5 миллиметров до 10 сантиметров. Специальное отверстие для подвода смазывающе-охлаждающей жидкости обычно отсутствует. Сверление производят на малой частоте вращения металлообрабатывающего агрегата.

В рабочей части пушечное сверло имеет форму полукруга. Плоская поверхность полукруглого стержня является передней поверхностью сверла. Под прямым углом к оси сверла на торце стержня образуется режущая кромка. Задний торец инструмента имеет плоскую наклонную под углом 10-20 градусов форму.

Для обеспечения более точного направления опорная поверхность пушечного сверла имеет цилиндрическую форму. На опорной поверхности выполняются лыски под 35-40 градусов, а также обратный конус 0,04-0,05 миллиметров на 10 сантиметров длины. Эти мероприятия способствуют уменьшению трения инструмента о внутренние стенки обрабатываемой детали.

Для удаления стружки, образовавшейся в процессе резания, приходится регулярно выводить сверло из детали. Геометрия сверла способствует тяжелым условиям работы инструмента, что уменьшает его долговечность и снижает точность процесса резания.

Отметим, что в современной металлообработке есть более точные и производительные способы получения глубоких отверстий. Обработка детали пушечным сверлом считается устаревшим и малоэффективным методом глубокого сверления.

Электрохимическая прошивка отверстий малого диаметра

Электрохимическим способом, используя схемы, показанные на рис. 16, получают отверстия малого диаметра.

Рис. 16. Схемы электрохимической прошивки отверстий малого диаметра: а — трубчатым электродом; б — струйная с электродом, размещенным в непроводящей (кварцевой) трубке; в — струйная с кварцевой трубкой, имеющей капиллярный конец; г — струйная для системы отверстий; 1 — катод-инструмент; 2 — заготовка; 3 — изоляционное покрытие; 4 — стеклянная трубка

При электрохимической прошивке трубчатым электродом-инструментом (рис. 16а) последний выполняется в виде металлической трубки (обычно из Nb, Ti или нержавеющей стали) с изолированной боковой поверхностью. Для обеспечения эффективного удаления продуктов электрохимических реакций из межэлектродного промежутка используется прокачка электролита через тело электрода. Обработка ведется при плотности тока 60…140 А/см2, относительно больших значениях межэлектродного зазора (0,1…0,3) и давлении электролита на входе 0,5…10 МПа. В ряде случаев для повышения стабильности процесса на выходе электролита искусственно создают гидросопротивление его потоку.

Достоинствами электрохимической прошивки являются отсутствие механических и термических воздействий, что дает возможность получить хорошее качество поверхности и практически избежать износа ЭИ, заусенцев и острых кромок.

К недостаткам относится наводораживание поверхностного слоя отверстия, низкая скорость обработки (0,5…4,0 мм/мин) и нестабильность протекания процесса вследствие неблагоприятных условий эвакуации продуктов электрохимической реакции. Требуется применение качественных кислостойких покрытий, обладающих хорошей адгезией к поверхности электрода инструмента. Последнее является наиболее существенным техническим ограничением в использовании электрохимической прошивки для получения отверстий диаметром менее 0,5 мм.

При электрохимической струйной прошивке (рис. 16б, в) катод, выполненный из благородного металла (Au , Pt), размещается в кварцевой или сапфировой трубке. Такая конструкция ЭИ исключает возможность короткого замыкания, а при наличии вытянутого капиллярного конца дает возможность получать отверстия до 0,1…0,2 мм.

К основным недостаткам электрохимической струйной прошивки следует отнести: низкую скорость подачи ЭИ (не более 4 мм/мин); необходимость применения высоких рабочих напряжений (400–1200 В) и давления прокачки (до 10 МПа); использование агрессивных кислотных электролитов (15…30% водные растворы HСl, H2SO4, HNO3); хрупкость и засорение капиллярных частей кварцевых трубок.

Системы отверстий малого диаметра могут быть получены по схеме, показанной на рис. 16г. Обработка выполняется ламинарными струями электролита, формируемыми при подаче электролита под давлением через титановый катод-инструмент.

Технические показатели рассмотренных способов прошивки отверстий приведены в табл. 4.
Таблица 4

Известен способ электрохимической перфорации тонкостенных деталей по трафарету. В основном им получают отверстия в фольгах, тонкостенных трубах и т. п. Электрохимическое перфорирование позволяет получать сетки толщиной 5…200 мкм с шагом отверстий не менее 0,2 мм при минимальном диаметре отверстий 0,05 мм.

Виды сверл для глубоко сверления

В сегодняшней технологии металлообработки применяют несколько типов сверл для глубокого сверления деталей.

Рассмотрим основные их типы:

• Пушечные сверла. Характеристики данного типа сверл были рассмотрены выше. В последнее время выпускается инструмент с несколько измененной формой по отношению к традиционной. Это позволяет повысить производительность процесса и качество обрабатываемых деталей. Есть смысл применять пушечные сверла при обработке отверстий небольшого диаметра. Длина отверстий обычно не более 40 диаметров. Точность по IT9, а чистота поверхности составляет 0,09 – 3,5 мкм.
• Ружейное сверло, выполненное как единое целое. Их еще называют монолитные сверла, поскольку они выполнены цельно из твердосплавного материала. Для подвода смазывающе-охлаждающей жидкости внутри сверла имеется специальный проход. Стружка и СОЖ отводятся от детали через наружную винтовую канавку. Их применяют для сверления отверстий до 100 миллиметров. Глубина – до 100хD. Инструмент получил такое название, поскольку раньше его применяли для обработки стволов огнестрельных орудий.
• Ружейное сверло, выполненные по технологии фиксации режущих пластин из твердого сплава методом пайки. Как и другие сверла этого типа обеспечивают высокую точность размеров с минимальным отклонением оси сверления.
• Ружейное сверло, имеющее дополнительные режущие пластины. Такие сверла делают процесс резания более производительным.
• Спиральные сверла с цилиндрическим хвостовиком. Производятся согласно требованиям ГОСТ 886-77. Они имеют удлиненную режущую часть, которая может быть выполнена цельно из быстрорежущей стали либо иметь твердосплавные пластины. Подвод СОЖ может быть как изнутри, так и снаружи. Хвостовик может также иметь цилиндрическую форму.
• Перовые сверла. Их используют для сверления неглубоких отверстий ступенчатой формы.
• Эжекторные сверла. Используют для сверления глубоких отверстий в металлообрабатывающих аппаратах с размещением режущего инструмента в горизонтальной плоскости.

Pereosnastka.ru

Классификация сверл для глубокого сверления

Категория:

Глубокое сверление

Классификация сверл для глубокого сверления

Из всей системы СПИД — станок, приспособление, инструмент и деталь — при глубоком сверлении в наиболее тяжелых условиях работает инструмент — сверло. Замкнутый объем и многочисленные функции, выполнение которых должна обеспечивать конструкция инструмента и форсированные режимы, заставляют работать корпус сверла, его режущие и направляющие элементы с высокими напряжениями. Этим можно объяснить обилие всевозможных конструкций сверл, имеющих часто оригинальные элементы. Авторы этих сверл, каждый по-своему и не всегда достаточно обоснованно, пытаются решать проблемы, не решенные еще исследователями и конструкторами.

Существующие сверла для глубокого сверления можно разделить на две группы: 1) сверла для сплошного сверления и 2) сверла для кольцевого сверления.

Сплошное и кольцевое сверление известны уже давно. Хотя метод кольцевого сверления следует считать прогрессивнее, сплошное сверление в промышленности распространено больше. В нашей стране кольцевое сверление применяется, начиная с диаметров сверления dc >80 мм. Однако следует ожидать, что этот метод будет постепенно вытеснять сплошное сверление и при меньших диаметрах сверления. Об этом свидетельствуют многочисленные попытки применения кольцевых сверл даже для диаметров сверления меньших 30 мм. Причиной недостаточного внедрения в производственную практику кольцевого сверления является меньшая его надежность и большая сложность осуществления.

Сверла для глубокого сверления можно также разделить на две большие группы по способу их базирования во время сверления.

Базирование инструмента при глубоком сверлении весьма существенно, так как сверло в этом случае может иметь опору только на поверхность отверстия, которое оно само образует. Причем по отношению к сверлу базирование может быть постоянным (определенным) или может периодически меняться. При постоянном базировании силы сопротивления, возникающие во время сверления в поперечной плоскости сверла, действуют все время в одном направлении по отношению к сверлу (рис. 1, а). При неопределенном базировании эти силы либо отсутствуют вообще, либо меняют в работе свое направление относительно инструмента (рис. 1, б и в).

Это важное положение будет в дальнейшем рассмотрено более подробно. Сейчас отметим только, что при определенном базировании на инструмент действует поперечная сила R, которая постоянно прижимает инструмент к поверхности просверленного отверстия. Если же инструмент не имеет определенности базирования, то переменная по направлению поперечная сила R в процессе сверления будет его раскачивать. В этом случае, особенно при форсированном режиме работы, инструмент не обеспечивает необходимого качества сверления. Однако, несмотря на это, в дальнейшем будет показано, что эти инструменты можно успешно использовать, введя дополнительные устройства, повышающие надежность их работы.

На небольшом участке режущей кромки влечет значительные потери твердого сплава. При делении же ширины реза несколькими резцами поврежденный участок сменной режущей кромки можно легко восстановить заменой вышедшего из строя резца. К достоинствам метода деления ширины реза следует отнести также легкость получения конструкций инструментов, имеющих постоянное (определенное) базирование.

Рис. 1. Действие сил в плоскости, перпендикулярной оси сверла: а — сила постоянная по величине и направлению (R = const; = 0); б — сила не постоянная как по величине, так и по направлению R; в — сила R = 0

В соответствии с загрузкой режущих кромок сверла, как и многие другие режущие инструменты, можно также разделить на две группы. При этом различают метод деления ширины реза и метод деления подачи.

При сверлении по методу деления ширины реза имеют в виду число автономных режущих кромок (число зубьев инструмента), необходимых для перекрытия всей ширины реза В. Этот метод следует считать прогрессивным направлением в конструировании сверл, так как перекрытие одной режущей кромкой всей ширины резания, особенно при сплошном сверлении отверстий диаметром выше 40 мм, затруднительно. Режущие кромки обычно составляются из твердосплавных пластин, ширина которых ограничена. Несмотря на то, что стандартом предусматриваются тонкие пластины большой ширины в производственных условиях они не всегда имеются.

Применение широких пластин оказывается в большинстве случаев экономически нецелесообразным, так как любое незначительное выкрашивание твердого сплава или повышенный износ пластины.

Ниже приводятся формулы для определения подачи на один зуб и величины превышения для применяемых на практике инструментов.

Из-за трудности заточки сверла с превышениями режущих кромок встречаются весьма редко. Иногда инструментальщики, желая получить инструмент, работающий методом деления подачи и обладающий определенностью базирования, все же пытаются применять подобные сверла.

Следующим признаком классификации сверл может быть способ отвода стружки: внутренний или наружных. Оба эти способа имеют свои положительные и отрицательные стороны. Наиболее распространенным является внутренний отвод стружки, несмотря на то, что осуществление его довольно сложно — требуется маслоприемник. Этот способ обеспечивает высокое качество просверленных отверстий, так как отходящая стружка не царапает поверхности отверстия и не заклинивается между направляющими инструмента и заготовкой. Кроме того, эти сверла имеют несколько меньший износ направляющих. Поэтому процесс сверления глубоких отверстий средних диаметров при внутреннем отводе стружки протекает более надежно.

Сверла для отверстий диаметров dc

Рис. 2. Графики распределения подачи на режущие кромки инструментов за один оборот заготовок

Рис. 3. Классификация сверл глубокого сверления. На рисунке приняты следующие условные обозначения: 1 — сверла, работающие методом деления ширины реза; 2 — сверла, работающие методом деления подачи; 3 — сверла, работающие комбинированным методом (сверла 2 и 3-й групп должны иметь число режущих кромок г. > 2)

Классифицировать сверла можно также и по различным конструктивным элементам. Наиболее существенными из них являются конструкции резцов и направляющих сверл и конструкции элементов присоединения сверл к стеблям.

У малых сверл режущие кромки и направляющие напайные, твердосплавные. Реже применяются прессованные и спеченные метал-локерамические сверла, присоединенные к стеблю методом пайки. Сверла из быстрорежущей и инструментальной стали для обычного сверления также изготовляются цельными — в виде насадок к стеблям.

У сверл для сверления отверстий dc>40 мм чаще всего резцы и направляющие сменные. В большинстве случаев пластины твердого сплава припаиваются к державкам резцов и колодкам направляющих. Реже применяются сверла с механическим креплением твердосплавных пластин лезвий и направляющих.

В нашей стране при обработке глубоких отверстий часто применялись сверла и другие инструменты с наружными хвостовиками для присоединения к стеблям. В этом случае на хвостовиках нарезалась многоходовая резьба. Однако опыт эксплуатации этих инструментов послужил основанием предложить для присоединения инструментов к стеблям внутреннюю пологую одноходовую резьбу.

Для присоединения крупных инструментов к стеблям резьба непригодна, так как имеет тенденцию к заклиниванию на стебле. Поэтому в таких случаях обычно применяют торцевое присоединение винтами и торцевыми шпонками или штифтами.

Схема классификации сверл для глубокого сверления приведена на рис. 3.

Читать далее:

Сверла средних диаметров, обладающие определенностью базирования

Статьи по теме:

pereosnastka.ru

Важные особенности сверления глубоких отверстий

Глубокое сверление отверстий в металле является специфическим процессом металлообработки и требует соответствующего подхода. Эту операцию следует выполнять на специально предназначенных для этого станках для глубокого сверления.

Важной особенностью процесса является точная центровка инструмента и исключение отклонения сверла по оси. Необходимо исключить биение инструмента. Чтобы получить отверстие с точными размерами и качественной поверхностью важно обеспечить место обработки достаточным количеством СОЖ.

Канавки для отвода стружки должны быть гладкими, чтобы обеспечить своевременный отвод стружки из зоны обработки.

Сверление глухих отверстий отличается в сторону усложнения тем, что в процессе работы нужно постоянно контролировать глубину отверстия. Для глубоких отверстий это вызывает некоторую сложность.

Выбор инструмента для глубокого отверстия

В первую очередь инструмент для глубокого резания должен соответствовать агрегату, на котором вы собираетесь производить операции резания. Хвостовик должен соответствовать патрону станка или автомата. Причем сверла для глубокого сверления должны обязательно устанавливаться на специально предназначенные для этих операций агрегаты.

Если при обработке нужно жестко исключить отклонение оси при сохранении высокой точности, лучше использовать цельное твердосплавное ружейное сверло.

Если обрабатываемый материал при обработке распускается на длинную стружку, следует применять инструмент со стружечными канавками с высокой чистотой поверхности. При работе с алюминиевыми сплавами используйте инструмент с одним лезвием и заточкой режущей кромки под 180 градусов.

В остальном следует выбирать инструмент в зависимости от длины и диаметра необходимого отверстия.

Основные этапы сверления глубоких отверстий

Сверление глубоких отверстий в металле обычно выполняют в такой последовательности:

1. Производится сверление в детали подготовительного отверстия с немного меньшим диаметром с допуском Н8.
2. Основной обрабатывающий инструмент запускают на низких оборотах и медленно перемещают к торцу детали.
3. Постепенно выводят инструмент на необходимые по технологии обороты и начинают подвод смазывающе-охлаждающей жидкости.
4. Производят сверление детали на необходимую глубину. При этом инструмент не уводят из отверстия.
5. Если по технологии используется инструмент значительной длины, то первую четверть реза выполняют на сниженной частоте вращения. Остальную часть отверстия вырезают на номинальной частоте вращения.
6. При достижении необходимого значения глубины прекращают подачу смазочно-
7. охлаждающей жидкости к инструменту.
8. Затем сверло быстро отводят из зоны сверления и останавливают работу агрегата.

Данная технология является стандартной и может отличаться в зависимости от применяемого инструмента и металлообрабатывающих аппаратов.

Сверлим отверстие в каленой стали

Распространение вопроса, как просверлить каленую сталь можно связать с тем, что при применении обычной технологии инструмент быстро затупляется и приходит в непригодность. Именно поэтому нужно уделить внимание особенностям сверления каленого сплава. Среди особенностей технологии отметим следующие моменты:

1. Нужно правильно подготовить каленую заготовку.
2. В некоторых случаях требуется специальный инструмент.
3. Применяется охлаждающая жидкость.

При необходимости можно изготовить сверло для закаленной стали своими руками, для чего требуется определенное оборудование и навыки. Однако, в большинстве случаев применяется покупной варианты исполнения, так как оно лучше справится с задачей при резании каленой стали.

Процесс сверления каленой стали