При сверлении и рассверливании отверстий обработанной поверхностью является поверхность полученного отверстия. Поверхность резания – это поверхность, образованная режущей кромкой при её движении в процессе резания.
Геометрические параметры сверла рассматриваются в следующих плоскостях:
1. Основная плоскость Pv – координатная плоскость, проведенная через рассматриваемую точку режущей кромки перпендикулярно направлению скорости главного или результирующего движения резания в этой точке (рис.2.6);
2. Плоскость резания Pn – координатная плоскость, касательная к режущей кромке в рассматриваемой точке и перпендикулярная основной плоскости (рис.2.6);
3. Главная секущая плоскость Pτ, нормальная N-N – координатная плоскость, перпендикулярная линии пересечения основной плоскости и плоскости резания (рис.2.6);
4. Рабочая плоскость Ps – плоскость, в которой расположены направления скоростей главного движения резания и движения подачи (рис.2.6);
5. Продольная плоскость О-О, совпадающая с направлением подачи (рис 2.7);
6. Осевая плоскость, плоскость проходящая через ось сверла, параллельно режущим кромкам;
7. Плоскость N1-N1 (рис.2.7), перпендикулярная к вспомогательной режущей кромке;
8. Плоскость М-М, перпендикулярная к поперечной кромке (поперечному лезвию) (рис.2.7).
Главным углом в плане j – называется угол в основной плоскости между плоскостью резания и рабочей плоскостью. От угла j зависит ширина и толщина срезаемого слоя, условие теплоотвода, прочность режущей части сверла. Величину угла j назначают в зависимости от свойств обрабатываемого материала. На практике требуется быстро определять, для каких условий работы предназначено заточенное сверло. Для этого измеряют угол между проекциями главных режущих кромок на плоскость, проходящую через ось сверла, параллельно режущим кромкам –угол между режущими кромками 2j (рис. 2.7). Измерить угол 2j можно с помощью простых угломеров. Но на ширину и толщину среза влияет не угол 2j, а угол j на каждом пере сверла. При заточке можно получить точную величину угла 2j, но разные величины углов j на перьях сверла. Условия работы на каждом пере сверла в данном случае разные. При этом ухудшаются условия резания, снижается точность и качество обработанного отверстия. Вот почему при оценке качества и заточки сверла необходимо измерять углы j на каждом из перьев.
В основной плоскости рассматриваются также вспомогательные углы в плане j1 (рис. 2.7). Чтобы избежать защемления сверла в просверленном отверстии, диаметр рабочей части сверла уменьшают по направлению к хвостовику, т. е. делают обратную конусность. Чтобы после переточек диаметр сверла изменялся незначительно, обратная конусность сверла невелика – 0,03…0,15 мм на 100 мм длины сверла.
Вспомогательным углом в плане j1 называется угол между проекцией вспомогательной режущей кромки (кромки ленточки) на основную плоскость и рабочей плоскостью. Величина его не превышает 10¢. Её можно определить по формуле:
где D и D1 – диаметры сверла в начале и в конце направляющей части;
l – длина направляющей части.
В продольной плоскости со следом О-О, совпадающей с направлением подачи, рассматриваются главный задний угол α и передний продольный угол, который для периферийной точки лезвия равен углу наклона стружечной канавки сверла γ’=ω (рис. 2.8). Задний угол α указывает на фактический зазор между задней поверхностью зуба сверла и поверхностью резания.
Передняя поверхность сверла представляет собой винтовую поверхность, состоящую из семейства винтовых линий, у которых одинаковый шаг и различный диаметр. Поэтому угол наклона этих винтовых линий различный.
Задний угол так же как и передний не одинаковый по величине для точек лезвия сверла, расположенных на разных диаметрах D1, D2, D3.
Рис. 2.8. Передние и задние углы сверла в разных точках режущей кромки
Главным передним углом g – называется угол между касательной к передней поверхности в рассматриваемой точке режущей кромки и нормалью в той же точке к поверхности резания. Главный передний угол расположен в главной секущей плоскости N-N (рис. 2.8). Передний угол на чертежах сверла не проставляют, так как положение и форму передней поверхности сверла определяет угол наклона винтовой канавки. Так как угол наклона винтовой канавки, являющейся передней поверхностью сверла, уменьшается при приближении от периферии к оси сверла, то и передний угол неодинаков для разных точек режущей кромки. Чем ближе рассматриваемая точка к оси сверла, тем меньше этот угол. На наружном диаметре передний угол находится в пределах g = 25. 30°.
Соотношение передних углов g, измеренных в главной секущей плоскости и gпрвпродольном сечении О-О, следующее:
, (2.8)
где .
Следовательно, на периферии сверла:
, (2.9)
а для любой точки режущей кромки:
(2.10)
Из формулы видно, что наибольшее значение имеет передний угол g у периферии свeрла. Аналогично изменяются также углы ωх. Угол наклона стружечных канавок ω для периферийных точек сверла назначается в зависимости от диаметра сверла и при D=0,25…80мм, соответственно ω=18…30º.
Если передний угол образуется при изготовлении сверла, то задний получают при его заточке.
Задним углом сверла aN называется угол между касательной к задней поверхности в рассматриваемой точке режущей кромки и касательной в той же точке к окружности, образованной режущей кромкой при её вращении вокруг оси сверла. Измеряется нормальный задний угол αх в главной секущей плоскости.
Траектория точек режущих кромок располагается на воображаемых цилиндрических поверхностях с осями, совпадающими с осью сверла. На этих поверхностях и рассматривают главные задние углы сверла. Таким образом, главным задним углом α является продольный задний угол.
Если сверло только вращается, то траектория точки режущей кромки – окружность. Так как сверло имеет подачу вдоль оси, то траектория точки режущей кромки – винтовая, и действительный задний угол будет меньше статического. Развернём на плоскость траекторию точки режущей кромки при отсутствии подачи и при работе подачи (рис. 2.9).
Рис. 2.9. Передний и задний углы сверла в процессе резания:
Кинематический задний угол уменьшается на угол h, αк =α-n. Величина угла h различна для разных точек режущей кромки.
; (2.11)
Чем ближе точка режущей кромки лежит к оси сверла, тем меньше диаметр воображаемой цилиндрической поверхности, по которой идёт траектория точки режущей кромки, и тем значительнее уменьшается задний угол сверла в процессе работы. Уменьшение зазора между задней поверхностью сверла и поверхностью резания (заднего угла) или отсутствие его приводит к повышенному трению и износу или же делает дальнейшую работу сверла невозможной.
Вспомогательный задний угол a1сверла измеряется в плоскости, нормальной к вспомогательной режущей кромке (кромке ленточки). Так как ленточка шлифуется по окружности, то вспомогательные задние углы сверла a1 равны нулю (рис. 2.7).
Углом наклона главной режущей кромки l– называется угол между режущей кромкой и основной плоскостью (рис. 2.7).
Пересечение главных задних плоскостей образует поперечную кромку или перемычку.
Угол наклона перемычки поперечной кромки y– угол между проекциями поперечной и главной режущей кромки на плоскость, перпендикулярную оси сверла (рис. 2.7). Величина этого угла при правильной заточке сверла y = 50..55°.
Пересекая перемычку перпендикулярными к ней секущими плоскостями М-М (рис. 2.7), можно видеть, что угол резания перемычки больше 90°, т.е. передний угол перемычки gn – отрицательный: перемычка не режет металл, а скоблит его (выдавливает). Из-за этого около 65% усилия подачи и около 15% крутящего момента приходится на перемычку. На практике применяют различные методы подточки перемычки. Даже небольшое улучшение формы перемычки значительно уменьшает силу резания и увеличивает стойкость сверла и точность обработки.
Измерение конструктивных и геометрических параметров спиральных свёрл
Диаметр свёрл измеряется обычным микрометром (рис. 2.10); диаметр сердцевины сверла – микрометром с острыми наконечниками (рис. 2.11); длина поперечной режущей кромки сверла и ширина ленточки – штангенциркулем у вершины сверла (рис. 2.12); угол наклона поперечной кромки y – универсальным угломером УМ (рис. 2.13); угол наклона винтовой канавки сверла w можно измерить с помощью угломера МИЗ (рис. 2.15), на плиту которого установлена призма. Режущую кромку в этом случае следует располагать в горизонтальной плоскости. Угол наклона винтовой канавки можно также измерить универсальным угломером, получив развёртку винтовой линии, прокатив сверло по листу бумаги. С помощью универсального угломера можно определить угол 2j (рис. 2.14), но контролировать заточку сверла таким образом нельзя, так как перья сверла могут быть заточены неодинаково, и углы j на разных перьях могут различаться, что ухудшит условия работы сверла и уменьшит его стойкость и контроль углов j относительно ленточек осуществляют с помощью специальной лупы или микроскопа. В лабораторной работе угол φ можно измерить с помощью универсаольного угломера относительно касательной к ленточке.
Рис. 2.10. Измерение диаметра сверла микрометром
Рис. 2.11. Измерение диаметра сердцевины микрометром с острыми наконечниками
Рис. 2.12. Измерение длины поперечной кромки и ширины ленточки f сверла штангенциркулем
Вспомогательный угол в плане j1, можно определить по формуле:
, 2.12
где D и D1 диаметры сверла, измеренные на расстоянии . Для упрощения значение принимают равным 100 мм.
Главный передний угол сверла g определяется в плоскости, перпендикулярной режущей кромке сверла. Данный угол в точке режущей кромки можно подсчитать по формуле:
, (2.13)
где ω – угол наклона винтовой канавки сверла;
j – угол в плане режущей кромки сверла;
D –наружный диаметр сверла;
Dx – диаметр, соответствующий рассматриваемой точке режущей кромке сверла.
Задний угол сверла a в разных точках режущей кромки можно измерить при помощи делительной головки и индикатора. Замечают показания индикатора, соответствующие повороту сверла на каждые 5°. В этом случае сверло, закрепленное в шпинделе головки, медленно поворачивается на угол η и индикатор при этом покажет величину падения затылка сверла у. Затем строят кривую заточки, задней поверхности сверла, соответствующую рассматриваемой точке режущей кромки (рис. 2.16).
Рис. 2.16. Построение кривой заточки задней поверхности сверла
К кривой проводится касательная, по наклону которой можно определить задний угол:
, (2.14)
где y – падение затылка сверла;
х – длина окружности, соответствующая углу поворота сверла.
Длину дуги окружности, соответствующую углу поворота сверла h, можно подсчитать по формуле:
, (2.15)
Задний угол сверла можно также измерить на микроскопе.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Поверхность канавки, воспринимающая давление стружки, называется передней поверхностью.
Рисунок 6.1.2.1 Работа спирального сверла (В. Леонтьев)
Линия пересечения передней и задней поверхностей образует режущую кромку, а линия пересечения задних поверхностей – поперечную кромку (ее размер составляет в среднем 0,13 диаметра сверла).
Режущие кромки соединяются между собой на сердцевине (сердцевина – тело рабочей части между канавками) короткой поперечной кромкой. Для большей прочности сверла сердцевина постепенно утолщается от поперечной кромки к концу канавок (к хвостовику).
Рисунок 6.1.2.3 измерение угла «при вершине» (В. Леонтьев)
Угол между режущими кромками – угол 2 φ при «вершине сверла» – оказывает существенное влияние на процесс резания. При его увеличении повышается прочность сверла, но одновременно резко возрастает усилие подачи. С уменьшением угла при вершине резание облегчается, но ослабляется режущая часть сверла.
Чугун и сталь
116. 118°
Стальные поковки и закаленная сталь
125°
Латунь и мягкая бронза
130. 140°
Мягкая медь
125°
Алюминий, баббит
130. 140°
Силумин
90. 100°
Магниевые сплавы
110. 120°
Эбонит, целлулоид
80. 90°
Мрамор и другие хрупкие материалы
90. 100°
Органическое стекло
70°
Пластмассы
50. 60°
Эксплуатационные качества любого режущего инструмента, в том числе и сверла, зависят от материала инструмента, его термообработки, а также от углов заточки режущей части.
Переднего угла γ (гамма), заднего угла α (альфа), угла при вершине 2ϕ (фи), угла наклона поперечной кромки сверл ψ (пси) и угла наклона винтовой канавки ω (омега) (смотри рисунок 6.1.2.2).
Передним углом γ называют угол между поверхностью резания (обработанной поверхностью) и касательной к передней поверхности.
Наличие переднего угла облегчает врезание инструмента, стружка лучше отделяется и получает возможность естественного схода.
С увеличением переднего угла улучшаются условия работы инструмента, повышается его стойкость и уменьшается усилие резания. Вместе с тем ослабляется тело режущей части инструмента, которое может легко выкрашиваться, ломаться; ухудшается отвод теплоты, что приводит к быстрому нагреву и потере твердости.
Поэтому для каждого инструмента приняты определенные значения переднего угла.
Передний угол имеет меньшее значение при обработке твердых и прочных материалов, а также при меньшей прочности инструментальной стали. В данном случае для снятия стружки требуются большие усилия и режущая часть инструмента должна быть прочнее. При обработке мягких, вязких материалов передние углы берутся больше.
Задний угол α – это угол наклона задней поверхности, образуемой касательными к задней и обрабатываемой поверхностям.
Задний угол служит для уменьшения трения задней поверхности об обрабатываемую поверхность.
При слишком малых углах α повышается трение, увеличивается сила резания, инструмент сильно нагревается, задняя поверхность быстро изнашивается. При очень больших задних углах ослабляется инструмент, ухудшается отвод теплоты.
Передние и задние углы сверла в разных точках режущей кромки имеют различное значение: для точек, расположенных ближе к наружной поверхности сверла, передний угол больше и, наоборот. Если у периферии сверла (наружный диаметр) он имеет наибольшее значение (25. 30°), то по мере приближения к вершине уменьшается до значения, близкого к нулю.
На практике передний угол задан производителем сверла, а задний угол при заточке проверяется специальным шаблоном.
Рисунок 6.1.2.4 Проверка заднего угла сверла шаблоном (В. Леонтьев)
Угол заострения β образуется пересечением передней и задней поверхностей. Значение угла заострения β зависит от выбранных значений переднего и заднего углов, поскольку α + β + γ = 90 °.
Рисунок 6.1.2.5 Угол заострения сверла ( В. Леонтьев)
Угол конуса при вершине 2φ определяет производительность и стойкость сверла. Играет роль главного угла в плане, подобно ему влияет на составляющие силы резания, длину режущей кромки и параметры сечения срезаемого слоя.
При уменьшении 2φ сила подачи снижается, а крутящий момент возрастает. Длина режущей кромки увеличивается – отвод тепла улучшается. Толщина стружки уменьшается. Снижается прочность вершины сверла. Угол 2φвыбирается экспериментально в зависимости от обрабатываемого материала.
сход стружки, с увеличением этого угла отвод стружки улучшается;
прочность и жесткость сверла, с увеличением ω жесткость на изгиб снижается, а жесткость на кручение возрастает;
величина переднего угла, с увеличением ω передний угол возрастает.
Международная организация по стандартизации ISO рекомендует три типа сверл:
тип Н для обработки хрупких материалов с ω = 10…16 0 ;
тип N для обработки материалов, дающих элементную стружку с
тип W для обработки вязких материалов (алюминий, медь и т.п.) с
Передний угол γ главных режущих кромок в рабочей плоскости 0-0 (рис.3.) для каждой точки режущей кромки равняется углу наклона винтовой канавки на диаметре рассматриваемой точки:
, где
ωА – угол наклона винтовой канавки в данном сечении.
Передний угол в главной секущей плоскости N-N
,
Как видно из формулы, передний угол зависит от угла ω и уменьшается на режущей кромке от периферии к центру. На поперечной кромке передний угол имеет отрицательные значения.
Задний угол принято рассматривать в рабочей плоскости О-О (Рис.3.).
Рис.4. Геометрия задней поверхности сверла
Способы заточки спиральных сверл
Рис. 5. Схемы заточки сверл.
Одноплоскостная (г) – наиболее простая в технологическом плане, но требует больших задних углов, дает прямолинейную поперечную кромку, не обеспечивающую правильного центрирования сверла при работе без кондуктора. Значения заднего угла и угла наклона поперечной кромки зависят от угла при вершине и заднего угла на периферии. Используют для мелких сверл диаметром до 3 мм.
Двухплоскостная (д)- устраняет возможность затирания поверхности детали. Распространена для заточки твердосплавных сверл
Коническая форма (а, б ) – обеспечивает изменение инструментальных задних углов вдоль режущей кромки, способ (б) дает более резкое изменение этих углов, поэтому он более распространен.
Винтовая форма(в) – позволяет получить более рациональное распределение значений задних углов и более выпуклую поперечную кромку сверла, что улучшает самоцентрирование сверла. Возможна автоматизация процесса заточки.
Сверление является одним из самых распространённых методов получения отверстия. Режущим инструментом служит сверло, с помощью которого получают отверстие в сплошном материале или увеличивают диаметр ранее просверленного отверстия (рассверливание). Движение резания при сверлении – вращательное, движение подачи – поступательное. Режущая часть сверла изготовляется из инструментальных сталей (Р18, P12, P6M5 и др.) и из твердых сплавов. По конструкции различают свёрла: спиральные, с прямыми канавками, перовые, для глубоких отверстий, для кольцевого сверления, центровочные и специальные комбинированные. К конструктивным элементам относятся: диаметр сверла D, угол режущей части (угол при вершине), угол наклона винтовой канавки w, геометрические параметры режущей части сверла, т.е. соответственно передний g и задний a углы и угол резания d, толщина сердцевины d (или диаметр сердцевины), толщина пера (зуба) b, ширина ленточки f, обратная конусность j1, форма режущей кромки и профиль канавки сверла, длина рабочей части lo, общая длина сверла L.
Рис. 5.9. Части и элементы спирального сверла
Диаметр сверла следует всегда брать немного меньше, чем диаметр просверливаемого отверстия, так как диаметр отверстия при сверлении увеличивается.
Как и резец, сверло имеет передний и задний углы. Передний угол – угол между касательной к передней поверхности в рассматриваемой точке режущей кромки и нормалью в той же точке к поверхности вращения режущей кромки вокруг оси сверла. Передний угол рассматривается в плоскости, перпендикулярной к режущей кромке.
Рис. 5.10. Передний и задний углы сверла
Наибольшее значение угол g имеет на периферии сверла, где в плоскости, параллельной оси сверла, он равен углу наклона винтовой канавки w. Наименьшее значение угол g имеет у вершины сверла. На поперечной кромке угол g имеет отрицательное значение, что создаёт угол резания больше 90°, а, следовательно, и тяжелые условия работы. Такое резкое изменение переднего угла вдоль всей длины режущей кромки является большим недостатком сверла, так как это вызывает более сложные условия образования стружки. На периферии сверла, где небольшая скорость резания и наибольшее тепловыделение, необходимо было бы иметь и наибольшее тело зуба сверла. Большой же передний угол уменьшает угол заострения, что приводит к более быстрому нагреву этой части сверла, а, следовательно, и к наибольшему износу.
Задний угол a – угол между касательной к задней поверхности в рассматриваемой точке режущей кромки и касательной в той же точке к окружности ее вращения вокруг оси сверла. Этот угол принято рассматривать в плоскости, касательной к цилиндрической поверхности, на которой лежит рассматриваемая точка режущей кромки.
Для точки, находящейся на периферии сверла, задний угол в нормальной плоскости Б-Б может быть определён по формуле
Действительное значение заднего угла во время работы иное по сравнению с тем углом, который мы получили при заточке и измерили в статическом состоянии. Это объясняется тем, что сверло во время работы не только вращается, но и перемещается вдоль оси. Траекторией движения точки будет не окружность (как это принимают при измерении угла), а некоторая винтовая линия, шаг которой равен подаче свёрла в миллиметрах за один его оборот. Таким образом, поверхность резания, образуемая всей режущей кромкой, представляет собой винтовую поверхность, касательная к которой и будет действительной плоскостью резания.
Рис. 5.11. Поверхности заготовки при сверлении
Действительный задний угол в процессе резания a’ заключен между этой плоскостью и плоскостью, касательной к задней поверхности сверла.
Рис. 5.12. Углы режущих кромок сверла в процессе резания
Он меньше угла, измеренного в статическом состоянии, на некоторую величину m:
Чем меньше диаметр окружности, на которой находится рассматриваемая точка режущей кромки, и чем больше подача s тем больше угол m и меньше действительный задний угол a’.
Действительный же передний угол в процессе резания g’ соответственно будет больше угла g измеренного после заточки в статическом состоянии:
Кроме переднего и заднего углов, сверло характеризуется углом наклона винтовой канавки w, углом наклона поперечной кромки y, углом при вершине 2j, углом обратной конусности j1. Угол w = 18-30°, y=55°, j1 = 2-3°, у свёрл из инструментальных сталей 2j = 60-140°.
Спиральное сверло имеет ряд особенностей, отрицательно влияющих на протекание процесса стружкообразования при сверлении:
а) уменьшение переднего утла, в различных точках режущих кромок по мере приближения рассматриваемой точки к оси сверла,
б) неблагоприятные условия резания у поперечной кромки (так как угол резания здесь больше 90°),
в) отсутствие заднего угла у ленточек сверла, что создает большое трение об обработанную поверхность.
Для облегчения процесса стружкообразования и повышения режущих свойств сверла производят двойную заточку сверла и подточку перемычки и ленточки.
Рис. 5.13. Элементы заточки и подточки спиральных свёрл
Подточка перемычки (сердцевины) производится на длине l=3-15мм.
От такой подточки уменьшается длина поперечной кромки (размер А=1,5-7,5 мм) и величина угла резания в точках режущих кромок, расположенных вблизи перемычки сверла. Для уменьшения трения ленточек об обратную поверхность (о стенки отверстия) производится подточка ленточек под углом a1=6-8° на длине l1= 1,5-4 мм, что приводит к повышению стойкости сверла.
|
следующая лекция ==>
Фрезерование против подачи и по подаче
|
Смещение вершины резца в вертикальном направлении
Дата добавления: 2017-12-05 ; просмотров: 3116 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
, (2.8)
.
, (2.9)
(2.10)
; (2.11)
, 2.12
. Для упрощения значение 
, (2.13)
, (2.14)
, (2.15)
Угол конуса при вершине 2φ определяет производительность и стойкость сверла. Играет роль главного угла в плане, подобно ему влияет на составляющие силы резания, длину режущей кромки и параметры сечения срезаемого слоя.
, где
, где
,
