Для обработки отверстий применяют станки

Обработка отверстий: виды операций и используемый инструмент

Обработка отверстий – это целый ряд технологических операций, целью которых является доведение геометрических параметров, а также степени шероховатости внутренней поверхности предварительно выполненных отверстий до требуемых значений. Отверстия, которые обрабатываются при помощи таких технологических операций, могут быть предварительно получены в сплошном материале не только при помощи сверления, но также методом литья, продавливания и другими способами.

Обработка высверленного отверстия цилиндрическим зенкером

Конкретный способ и инструмент для обработки отверстий выбираются в соответствии с характеристиками необходимого результата. Различают три способа обработки отверстий – сверление, развертывание и зенкерование. В свою очередь эти методы подразделяются на дополнительные технологические операции, к которым относятся рассверливание, цекование и зенкование.

Чтобы понять особенности каждого из вышеперечисленных способов, стоит рассмотреть их подробнее.

Сверление

Чтобы обрабатывать отверстия, их необходимо предварительно получить, для чего можно использовать различные технологии. Наиболее распространенной из таких технологий является сверление, выполняемое с использованием режущего инструмента, который называется сверлом.

Основные части спирального сверла

При помощи сверл, устанавливаемых в специальных приспособлениях или оборудовании, в сплошном материале можно получать как сквозные, так и глухие отверстия. В зависимости от используемых приспособлений и оборудования сверление может быть:

  • ручным, выполняемым посредством механических сверлильных устройств или электро- и пневмодрелей;
  • станочным, осуществляемым на специализированном сверлильном оборудовании.

Физика сверления отверстий

Использование ручных сверлильных устройств является целесообразным в тех случаях, когда отверстия, диаметр которых не превышает 12 мм, необходимо получить в заготовках из материалов небольшой и средней твердости. К таким материалам, в частности, относятся:

  • конструкционные стали;
  • цветные металлы и сплавы;
  • сплавы из полимерных материалов.

Если в обрабатываемой детали необходимо выполнить отверстие большего диаметра, а также добиться высокой производительности данного процесса, лучше всего использовать специальные сверлильные станки, которые могут быть настольными и стационарными. Последние в свою очередь подразделяются на вертикально- и радиально-сверлильные.

Рассверливание – тип сверлильной операции – выполняется для того, чтобы увеличить диаметр отверстия, сделанного в обрабатываемой детали ранее. Рассверливание также выполняется при помощи сверл, диаметр которых соответствует требуемым характеристикам готового отверстия.

Физика рассверливания отверстий

Такой способ обработки отверстий нежелательно применять для тех из них, которые были созданы методом литья или посредством пластической деформации материала. Связано это с тем, что участки их внутренней поверхности характеризуются различной твердостью, что является причиной неравномерного распределения нагрузок на ось сверла и, соответственно, приводит к его смещению. Формирование слоя окалины на внутренней поверхности отверстия, созданного с помощью литья, а также концентрация внутренних напряжений в структуре детали, изготовленной методом ковки или штамповки, может стать причиной того, что при рассверливании таких заготовок сверло не только сместится с требуемой траектории, но и сломается.

При выполнении сверления и рассверливания можно получить поверхности, шероховатость которых будет доходить до показателя Rz 80, при этом точность параметров формируемого отверстия будет соответствовать десятому квалитету.

Зенкерование

При помощи зенкерования, выполняемого с использованием специального режущего инструмента, решаются следующие задачи, связанные с обработкой отверстий, полученных методом литья, штамповки, ковки или посредством других технологических операций:

  • приведение формы и геометрических параметров имеющегося отверстия в соответствие с требуемыми значениями;
  • повышение точности параметров предварительно просверленного отверстия вплоть до восьмого квалитета;
  • обработка цилиндрических отверстий для уменьшения степени шероховатости их внутренней поверхности, которая при использовании такой технологической операции может доходить до значения Ra 1,25.

При зенкеровании прикладывается меньшая сила реза, чем при сверлении, и отверстие получается более точное по форме и размерам

Если такой обработке необходимо подвергнуть отверстие небольшого диаметра, то ее можно выполнить на настольных сверлильных станках. Зенкерование отверстий большого диаметра, а также обработка глубоких отверстий выполняются на стационарном оборудовании, устанавливаемом на специальном фундаменте.

Ручное сверлильное оборудование для зенкерования не используется, так как его технические характеристики не позволяют обеспечить требуемую точность и шероховатость поверхности обрабатываемого отверстия. Разновидностями зенкерования являются такие технологические операции, как цекование и зенкование, при выполнении которых используются различные инструменты для обработки отверстий.

Зенкеры конусные по металлу

Специалисты дают следующие рекомендации для тех, кто планирует выполнить зенкерование.

  • Зенкерование следует проводить в процессе той же установки детали на станке, при которой осуществлялось сверление отверстия, при этом из параметров обработки меняется только тип используемого инструмента.
  • В тех случаях, когда зенкерованию подвергается необработанное отверстие в деталях корпусного типа, необходимо контролировать надежность их фиксации на рабочем столе станка.
  • Выбирая величину припуска на зенкерование, надо ориентироваться на специальные таблицы.
  • Режимы, на которых выполняется зенкерование, должны быть такими же, как и при осуществлении сверления.
  • При зенкеровании должны соблюдаться те же правила охраны труда и техники безопасности, как и при сверлении на слесарно-сверлильном оборудовании.

Зенкование и цекование

При выполнении зенкования используется специальный инструмент – зенковка. При этом обработке подвергается только верхняя часть отверстия. Применяют такую технологическую операцию в тех случаях, когда в данной части отверстия необходимо сформировать углубление для головок крепежных элементов или просто снять с нее фаску.

Чем различаются зенкование и цекование

При выполнении зенкования также придерживаются определенных правил.

  • Выполняют такую операцию только после того, как отверстие в детали будет полностью просверлено.
  • Сверление и зенкование выполняются за одну установку детали на станке.
  • Для зенкования устанавливают небольшие обороты шпинделя (не больше 100 оборотов в минуту) и применяют ручную подачу инструмента.
  • В тех случаях, когда зенкование осуществляется цилиндрическим инструментом, диаметр цапфы которого больше диаметра обрабатываемого отверстия, работу выполняют в следующей последовательности: сначала сверлится отверстие, диаметр которого равен диаметру цапфы, выполняется зенкование, затем основное отверстие рассверливается на заданный размер.

Целью такого вида обработки, как цекование, является зачистка поверхностей детали, которые будут соприкасаться с гайками, головками болтов, шайбами и стопорными кольцами. Выполняется данная операция также на станках и при помощи цековки, для установки которой на оборудование применяются оправки.

Развертывание

Процедуре развертывания подвергаются отверстия, которые предварительно были получены в детали при помощи сверления. Обработанный с использованием такой технологической операции элемент может иметь точность, степень которой доходит до шестого квалитета, а также невысокую шероховатость – до Ra 0,63. Развертки делятся на черновые и чистовые, также они могут быть ручными или машинными.

Цилиндрические ручные развертки 24Н8 0150

Рекомендации, которых следует придерживаться при выполнении данного вида обработки, заключаются в следующем.

  • Припуски в диаметре обрабатываемого отверстия выбираются по специальным таблицам.
  • При использовании ручного инструмента, который вращают только по часовой стрелке, сначала выполняют черновое, а потом чистовое развертывание.
  • Обработку стальных деталей выполняют с обязательным использованием СОЖ, чугунных – всухую.
  • Машинное развертывание проводят сразу после сверления на станке – с одной установки детали.
  • Для контроля качества результата используют специальные калибры.

Источник

Для обработки отверстий применяют станки

§ 14. Обработка отверстий. Сверлильные станки

На рис. 62 представлены основные виды инструментов для обработки отверстий — сверла, зенкеры, развертки. Режущую часть этих инструментов изготовляют из быстрорежущих сталей или оснащают пластинками твердых сплавов (инструменты диаметром более 8-10 мм). Главным движением является вращательное движение инструмента, а подачей — его поступательное перемещение вдоль оси (рис. 63).


Рис. 62. Инструменты для обработки отверстий: 1 — перовое сверло; 2 — винтовое (спиральное) сверло; 3 — центровочное сверло; 4-6 — зенкеры; 7 и 8 — развертки

Сверлами можно просверлить сквозные или глухие отверстия в сплошном материале (рис. 63, а) или увеличить диаметр уже имеющегося отверстия (диаметр d на рис. 63, б) с точностью 4-5-го класса и 3-4-го класса чистоты обработанной поверхности * .

* ( Сверлами малых диаметров можно достигнуть 5-6-го класса чистоты.)

Более точные (до 3-го класса точности) и чистые отверстия (до 6-го класса чистоты) можно получить зенкерами 4 (рис. 62). Основным назначением зенкеров является увеличение диаметров отверстий в отливках, поковках, штампованных заготовок или отверстий, полученных сверлением и предварительным растачиванием (рис. 63, в). Зенкерами 5 и 6 (рис. 62) можно получить соответственно цилиндрическое и коническое отверстия под головки винтов.

Наиболее точными инструментами для обработки отверстий являются развертки (7 и 8 на рис. 62). Они обеспечивают точность 1-3-го класса и 7-9-й класс чистоты обработанной поверхности.


Рис. 63. Виды обработки отверстий: а — сверление; б — рассверливание; в — зенкерование; г — развертывание; д — последовательность обработки отверстия 2-го класса точности

Под зенкер или развертку оставляется определенный припуск на обработку в зависимости от диаметра отверстия, требуемой точности и класса чистоты обработанной поверхности. На рис. 63, д показана последовательность обработки отверстия по 2-му классу точности (∅ 30А мм) двумя развертками с припуском на черновое развертывание 0,13 мм, а на чистовое — 0,07 мм.


Рис. 64. Части и элементы спирального сверла: 1 — режущая часть; 2 — рабочая часть; 3 — хвостовик; 4 — лапка; 5 — шейка; 6 — стружечная канавка

Процесс резания при обработке отверстий. Наибольшее применение при обработке отверстий имеют спиральные сверла (рис. 64). Винтовые стружечные канавки 6 у сверла фрезеруются на рабочей части 2 или образуются завиванием прутка соответствующего профиля. В последнем случае режущую часть приваривают к хвостовику 3, а дальнейшую обработку производят так же, как и фрезерованных сверл. У стандартных сверл угол наклона стружечных канавок ω = 20÷30°. Две главные режущие кромки 11 затачивают по углам 2φ = 90÷120° в зависимости от обрабатываемого материала и технологической необходимости.


Рис. 64. Части и элементы спирального сверла: 7 — задняя поверхность; 8 — кромка ленточки; 9 — ленточка; 10 — передняя поверхность; 11 — главная режущая кромка; 12 — поперечная режущая кромка

Передний угол у образован касательной СЕ к передней поверхности 10 в точке С главной режущей кромки 11 и линией СВ, перпендикулярной к поверхности резания (боковая поверхность усеченного конуса) в той же точке. Так как передняя поверхность сверла является винтовой поверхностью, то передний угол будет переменным по величине в различных точках главной режущей кромки. На периферии сверла (точка k) угол γ будет наибольшим (γk ≈ ω), а с приближением к вершине сверла он уменьшается, достигая у поперечной режущей кромки 12 величины, близкой к нулю. Для с сохранения примерно равного значения угла заострения β вдоль всей главной режущей кромки затачивают задние поверхности 7 сверла таким образом, чтобы задний угол α * был бы переменным по величине, так чтобы в точке K угол α = 8÷10°, а у поперечной режущей кромки α = 20÷25°. Постоянный угол β вдоль режущей кромки обеспечивает ее равно-прочность во всех точках. Поперечная режущая кромка 12, расположенная перпендикулярно оси сверла, работает в тяжелых условиях (в этом случае угол у имеет отрицательное значение, а угол резания δ>90°), поэтому требуется приложить значительную осевую силу для внедрения сверла в обрабатываемый материал.

* ( Задний угол образован касательными к задней поверхности сверла и поверхности резания в рассматриваемой точке (точка С).)

Для улучшения условий работы у сверл больших диаметров укорачивают длину поперечной режущей кромки специальной подточкой. Применяют также сверление отверстий больших диаметров последовательно двумя сверлами, причем диаметр первого сверла (меньшего) должен быть больше длины поперечного лезвия последующего (большего). Таким образом у большего сверла поперечная режущая кромка не работает, отверстие рассверливается, осевая сила, которую нужно приложить к сверлу в направлении подачи s, меньше на 50%. Для уменьшения трения сверла в процессе резания на его рабочей части имеются две ленточки 9 (шириной 0,2-2,6 мм в зависимости от диаметра сверла), на которых нет заднего угла а, так как по наружному диаметру D сверло шлифуется с небольшой обратной конусностью к хвостовику. На каждые 100 мм длины диаметр D уменьшается к хвостовику на 0,03-0,1 мм, что, не ухудшая направление сверла в отверстии, уменьшает трение ленточек с обработанной поверхностью. Хвостовик 3 может быть конусным и цилиндрическим. Инструменты с конусным хвостовиком закрепляют непосредственно в конусном отверстии шпинделя станка или посредством промежуточных (переходных) конусных втулок. Инструменты с цилиндрическим хвостовиком закрепляют в зажимных патронах. Перовые сверла 1 (рис. 62) применяют для обработки гладких и многоступенчатых отверстий на станках токарной группы (главным образом в заготовках из цветных сплавов). Центровочные сверла 3 применяют для изготовления центровых отверстий в валиках или подобных им деталях.

Для сверления отверстий в деталях из цветных сплавов и пластмасс применяют перовые и спиральные сверла из быстрорежущих сталей и оснащенные твердыми сплавами.

У быстрорежущих сверл, применяемых для сверления цветных сплавов (латунь, мягкая бронза, алюминиевые сплавы) ω = 10÷40°; 2φ = 130÷140°; у спиральных сверл для сверления отверстий в пластмассах (термореактивных) ω = 10÷20°; 2φ = 30÷80°.

Зенкеры бывают цельные и насадные. Цельный зенкер по внешнему виду сходен с винтовым сверлом, но у него отсутствует поперечная режущая кромка и z = 3÷4. Угол наклона винтовой линии стружечных канавок ω = 10÷30°. Угол режущей части зенкера φ = 30÷60° (рис. 65). В зависимости от обрабатываемого материала передний угол γ = 0÷30°. Задний угол α = 6÷15°. Так же как и у сверла, у зенкера углы γ и α переменны вдоль режущей кромки.

Развертки по характеру обработки бывают черновые (предварительные) и чистовые (окончательные). По форме обрабатываемого отверстия различают цилиндрические и конические развертки. По способу применения различают машинные и ручные развертки. По способу крепления развертки бывают цельные и насадные. Число зубьев у разверток z = 4÷14, причем для удобства измерения в процессе изготовления и эксплуатации делается четное число зубьев. Угол режущей части у ручной развертки φ = 1÷1,5°, у машинной φ = 5÷30°; передний угол γ = 0÷30°; задний угол α = 6÷12°. Наружный диаметр разверток уменьшается к хвостовику на 0,02-0,06 мм, а у зенкеров на 0,05-0,15 мм на 100 мм длины. Точность отверстия, получаемого разверткой, во многом зависит от способа ее закрепления. При жестком закреплении развертки в шпинделе сверлильного станка или в гнезде револьверной головки происходит «разбивание» отверстия, т. е. увеличение его диаметра по сравнению с диаметром развертки. Для повышения точности развертывания применяются «плавающие» и «качающиеся» державки, обеспечивающие свободную установку развертки (без перекоса) по оси обрабатываемого отверстия.


Рис. 65. Элементы режима резания и срезаемого слоя: а — при сверлении; б — при зенкеровании; в — при развертывании; а и b — соответстьенно толщина и ширина срезаемого слоя; F — площадь поперечного сечения срезаемого слоя, приходящаяся на зуб инструмента

Глубина резания при сверлении (рис. 65, а). При рассверливании, зенкеровании и развертывании (рис. 65, б и в), глубина резания

где D — наружный диаметр инструмента в мм;

d — диаметр подготовленного (исходного) отверстия в мм.

Подачей s мм/об является величина перемещения сверла, зенкера или развертки за один оборот инструмента или заготовки (если вращается заготовка) s мм/об.

Подача, приходящаяся на один зуб инструмента,

где z — число зубьев инструмента.

где D — наружный диаметр инструмента в мм;

n — число оборотов инструмента или заготовки в минуту.


Рис. 66. Схема для определения машинного времени при обработке отверстий

Машинное время при обработке отверстий (рис. 66)

где y — путь врезания инструмента в мм * ;

l — глубина (длина) обрабатываемого отверстия в мм;

Δ — величина перебега инструмента (Δ = 1÷2 мм);

n — число оборотов инструмента в минуту;

* ( Путь врезания инструмента у зависит от глубины резания и угла φ. Для стандартных сверл y ≈ 0,3D. При рассверливании, зенкеровании и развертывании величины y несколько меньше.)

Сверлильные станки. В группу сверлильных станков входят:

  1. вертикальные сверлильные одношпиндельные станки (колонные, настольные, настенные) для сверления сквозных и глухих отверстий, зенкерования, развертывания, снятия фасок в отверстиях (зенкование), нарезания резьбы метчиками;
  2. радиально-сверлильные станки для обработки отверстий в деталях крупных габаритов (корпусные детали и др.); деталь устанавливают и при необходимости закрепляют на столе станка; режущий инструмент вместе со шпиндельной коробкой может перемещаться по специальной траверсе в радиальном направлении и вместе с траверсой поворачиваться вокруг вертикальной колонны; таким образом режущий инструмент подводится к нужному месту детали для обработки отверстия (деталь неподвижна);
  3. сверлильно-расточные станки для обработки отверстий, подрезания торцов и нарезания резьбы в корпусных и других подобных деталях;
  4. координатно-расточные станки для обработки отверстий с точным межосевым расстоянием, получаемым благодаря точному установочному перемещению стола с обрабатываемой деталью или шпиндельной бабки с режущим инструментом (в соответствии с конструкцией станка);
  5. многошпиндельные сверлильные станки для одновременной обработки в детали нескольких отверстий или последовательной обработки отверстий различных диаметров. Деталь закрепляют в специальном приспособлении — кондукторе, в котором имеются направляющие втулки для режущих инструментов. На станке устанавливают столько сверл разных диаметров, сколько имеется шпинделей, благодаря чему исключается время на смену инструментов, что выгодно отличает многошпиндельные сверлильные станки от одношпиндельных. На рис. 67 представлен одношпиндельный сверлильный станок на вертикальной колонне. Колонна-станина коробчатой формы 7 прикреплена к фундаментной плите 11. К станине прикреплена коробка скоростей 4 с приводным электродвигателем 5. Коробка подач 6 помещается в шпиндельной бабке, которую при необходимости можно переместить по вертикальным направляющим станины. Стол 12, на котором устанавливается обрабатываемая деталь, перемещается поворотом рукоятки 10 по вертикали, и в нужном положении закрепляется на станине. Эти два перемещения являются установочными, обеспечивающими необходимое расстояние между обрабатываемой заготовкой и инструментом в зависимости от габаритов обрабатываемых деталей. Штурвал 9 служит для ручного подъема и опускания шпинделя 14. Рукояткой 1 производится пуск и останов станка. Рукоятки 13 и 2 соответственно предназначены для переключения скоростей и подач шпинделя. Кольцо 8 служит для включения ручной подачи шпинделя, а маховичок 3- для осуществления медленной ручной подачи.


Рис. 67. Вертикально-сверлильный станок на колонне


Рис. 68. Кинематическая схема сверлильного станка мод. 2А135

На рис. 68 дана кинематическая схема коробки скоростей 2 и коробки подач, расположенной в шпиндельной бабке 3 вертикального сверлильного станка мод. 2А135 (стол станка и фундаментная плита не показаны). На этом станке можно производить обработку отверстий с наибольшим диаметром сверла 35 мм. Коробка скоростей посредством приводного двигателя 1 и двух- трехвенцовых подвижных Олоков зубчатых колес Б1 и Б2 обеспечивает шпинделю девять чисел оборотов в пределах 68-1100 об/мин. Коробка подач, состоящая из трех- и четырехступенчатого механизмов с вытяжными шпонками, обеспечивает шпинделю 11 различных подач (одна подача дублируется) в пределах 0,115-1,6 мм/об. Включение и выключение механической подачи шпинделя V, а также его ручной подвод и отвод, производят поворотом штурвала 6. Поворотом штурвала на себя (примерно на 20°) рабочий включает муфту М2, червячное колесо соединяется с валом X и начинает его вращать. Вал X передает вращение реечному колесу 14, находящемуся в зацеплении с рейкой (m = 3,5 мм), нарезанной на гильзе 4 шпинделя. Таким образом, шпиндель V, свободно вращаясь в подшипниках в гильзе 4, вместе с ней будет иметь механическую подачу. Предохранительная муфта М1 служит для автоматического выключения подачи при сверлении на определенную глубину по упорам. Установочное перемещение шпиндельной бабки 3 по направляющим станины 5 осуществляется вращением рукоятки Р1 через червячную передачу 1-32 и реечную шестерню 18, сцепленную с рейкой (m = 2 мм), закрепленной на станине.


Рис. 69. Настольный сверлильный станок

Настольные сверлильные станки (рис. 69) устанавливают на рабочих столах или верстаках. Обрабатываемую деталь кладут на стол станка 1. Шнуром и вилкой 7 приводной электродвигатель присоединяют к электрической сети. Пусковым устройством 5 включают двигатель и через коробку скоростей 4 шпиндель и закрепленный в нем зажимной патрон 2 получают вращение. В патроне 2 зажимается сверло. Подача шпинделя ручная и осуществляется через реечную передачу поворотом рукоятки 3. При необходимости верхняя часть станка может быть поднята или опущена по вертикальной стойке 6.


Рис. 70. Вертикальный координатно-расточный станок мод. 2410: 1 — шпиндель; 2 — шпиндельная головка; 3 — стойка; 4 — продольный стол; 5 — поперечные салазки; 6 — станина; 7 — делительные столы

Настольные сверлильные станки удобны в эксплуатации и предназначены для сверления отверстий диаметром не более 10-12 мм. Станки для сверления малых отверстий (∅ 0,1-2 мм) имеют верхний предел чисел оборотов шпинделя 15 000-18 000 в минуту.

Обычные сверлильно-расточные станки применяют для растачивания различного рода отверстий в корпусах приборов средней точности. В современных точных приборах корпусные детали имеют довольно большое количество отверстий 1 и 2-го классов точности с жесткими допусками на межосевые расстояния (0,01-0,02 мм). Для растачивания таких точных деталей применяют специальные агрегатные станки и приспособления, устанавливаемые на токарных и револьверных станках. При небольших сериях приборов для растачивания точных отверстий применяют координатно-расточные станки.

На рис. 70 показан вертикальный координатно-расточный станок мод. 2410. Станок предназначен для обработки точных отверстий с жесткими допусками на параллельность осей и расстояние между ними. На станке можно производить также измерение готовых деталей и проверку координат расточенных отверстий На станине 6 расположены поперечные салазки 5 и продольный стол 4. На вертикальной стойке 3 смонтирована шпиндельная головка 2. Шпиндель 1 имеет независимую вертикальную подачу, а также может перемещаться вместе со шпиндельной головкой в вертикальном направлении. Станок оснащен универсальными делительными столами для обработки концентрично и наклонно расположенных отверстий. На станке достигается точность установки координат 0,003 мм, а точность расстояний между осями расточенных отверстий до 0,005 мм. Чистота обработанной поверхности при растачивании — 6-7-го класса. Станок имеет устройство для точного измерения заданной глубины растачивания.

Источник

Читайте также:  Станки сверлильно пазовальный станок
Оцените статью