Глава 10. СВЕРЛЕНИЕ

Сущность сверления состоит в резании резцами, расположен­ными по торцу цилиндрического тела инструмента (сверла) и опи­сывающими при работе в древесине винтовые поверхности. Техно­логическое назначение процесса — получение отверстий или гнезд круглого сечения. У сверла различают хвостовую часть (для крепле­ния в патроне) и рабочую. Рабочая часть включает в себя режущую и направляющую части. Последняя имеет две направляющие лен­точки (фаски) 5 (рис. 37, а), которыми сверло центрируется в от­верстии, и две винтовые стружечные канавки 1 для транспортиров­ки стружки из отверстия.

Имеются две основные формы заточки режущей части сверл — коническая и с направляющим центром и подрезателями. При ко­нической заточке режущая часть сверла (см. рис. 37, а) имеет два режущих лезвия 4, передние поверхности 6, представляющие со­бой винтовые поверхности канавок; задние поверхности 2 обычно являются частями конических поверхностей с осями, пересекаю­щими ось сверла под некоторым углом (этим обеспечивается по­ложительный задний угол резцов). В результате пересечения задних поверхностей образуется лезвие 3, называемое перемычкой.

Главное лезвие резца с конической заточкой срезает со дна от­верстия слой, размер которого вдоль оси сверла равен подаче на один резец S_z, толщина а =S_z sinφ, ширина b = R/sinφ, где 2φ — угол сверла при вершине (85°).

Боковую поверхность отверстия формирует вспомогательная ре­жущая кромка, образованная пересечением передней поверхности и ленточки. Условия работы бокового лезвия при поперечном свер­лении будут особенно неудовлетворительными: почти половину пути за оборот сверла оно будет осуществлять продольно-торцовое реза­ние против волокна, дающее при прочих равных условиях самое низкое качество обработки. Поэтому сверла с конической заточкой используют только при продольном сверлении вдоль волокон.

Сверло для поперечного сверления (рис. 37, б) имеет главные режущие кромки 1, расположенные в плоскости, перпендикулярной оси вращения, направляющий центр 2 и подрезатели 3. Главная кромка срезает слой толщиной а ≈ S_z, предварительно отделенный от боко­вой поверхности отверстия впереди идущим подрезателем. Направ­ляющий центр, ось которого совпадает с осью сверла, обеспечивает дополнительное (к ленточкам) центрирование сверла. В итоге в слож­ных условиях поперечного сверления получаются точные по форме и размерам отверстия с минимальными неровностями поверхности.

Скорость резания при сверлении зависит от радиуса рассматри­ваемой точки лезвия: v₁ для точки в сечении I—I, отстоящем от оси вращения на r₁ и v₂ для точки в сечении II—II на расстоянии r₂ (v₁ < v₂). Но отсюда следует, что угол движения φ_д будет менять­ся, достигая наибольшего значения вблизи оси сверла (φ_д1 > φ_д2). Угол движения необходимо учитывать, выбирая номинальные углы. Так, номинальный задний угол должен быть равен α = α_р + φ_д, где α_р — минимальное рабочее значение заднего угла.

Номинальные передние углы в сечениях /—/ и //—// различны, так как угол наклона винтовой канавки непрерывно уменьшается для точек лезвия, приближающихся к оси сверла: γ_I< у_II. Номи­нальные углы резания при сверлении составляют: α = 20...25°; β = 20...25°; δ = 40...50°.

Шероховатость поверхности, полученной сверлением, харак­теризуется высотой неровностей R_mmax = 320...60 мкм для подачи на один оборот сверла S₀ = 2,2...0,7 мм при сверлении мягкой древесины и 0,5...0,1 мм при сверлении твердой древесины.

Показателями силового взаимодействия сверла с заготовкой являются крутящий момент и осевая сила. Крутящий момент М_кр определяется как произведение касательной цикловой силы F_xnна радиус сверла. В свою очередь, сила F_xц — это сумма средних сил на z лезвиях сверла, приведенных к радиусу сверла R:

Примечание: Сверла острые, сосна, глубина сверления t ≤ 5D

Зенкеры по принципу работы являются сверлильным инстру­ментом, применяемым для частичного рассверливания отверстий (например, для выбора углубления под головку винта) или фор­мирования фасонных выемок в деталях. Конструкции сверл и зен­керов показаны на рис. 37, в—ж.

Сверла спиральные с центром и подрезателями (стальные по ГОСТ 22053—76 и твердосплавные по ТУ 2-035-631—78, ТУ 2-035-962—84) имеют типоразмеры с диаметром сверления 4... 32 мм и длиной сверла 60…200 мм. Сверла цилиндрические спиральные с конической заточ­кой для сверления вдоль волокон (стальные по ГОСТ 22057—76) изго­тавливают короткие (длиной 45... 145 мм при диаметре 2... 12 мм) и длинные (длина 130...210 мм при диаметре 5...20 мм).

Сверла чашечные для высверливания сучков (стальные и твердо­сплавные по ТУ 2-035-594—77, ТУ 2-035-787—80 и др.) имеют диа­метры 15... 40 мм и длину 60... 150 мм. Сверла цилиндрические пусто­телые с выталкивателями для обработки пробок (по ТУ 2-035-862—82) выпускаются диаметром 20...45 мм. Зенкеры цилиндрические и конические, комбинированные со спиральными сверлами, при диа­метрах сверла 3... 12 мм образуют углубления диаметром 8...22 мм. Материал сверл и зенкеров — стали Х6ВФ (HRC₃ 55...57), Р6М5 (HRC₃ 57...60), твердые сплавы ВК6, ВК8, ВК15.

Особенности сверления древесных материалов.Производитель­ное и качественное сверление ДСтП обеспечивается использова­нием сверл с направляющим центром и подрезателями. Это соот­ветствует требованиям к конструкции сверл для древесины, так как при сверлении в пласть ДСтП условия работы сверла близки к условиям сверления древесины поперек волокон.

Предпочтительны следующие угловые параметры сверл: α ≈ 18...25°, δ = 45...60°. Частота вращения сверла рекомендуется в пределах 2500...3500 мин^-1. Плотные плиты нужно обрабатывать сверлами из быстрорежущих сталей или с пластинами из твердо­го сплава.

Качество сверления определяется свойствами ДСтП (плотно­стью и количеством связующего) и режимом сверления (толщи­ной срезаемого слоя, подачей на резец).

Показатели качества, удовлетворяющие технологическим тре­бованиям, получаются при соблюдении следующих величин пода­чи на резец S_z = 0,15...0,5 мм для сверления плит плотностью ме­нее 700 кг/м³ с содержанием связующего менее 8 %; 0,25...0,75 мм для сверления плит плотностью более 700 кг/м³ с содержанием связующего более 8 %.

При сверлении отверстий под шканты (круглые вставные шипы) в древесно-стружечных плитах плотностью 650...750 кг/м³ S_z = 0,7...0,8 мм.

Древесно-волокнистые плиты (ДВП) также часто обрабаты­вают сверлением. Основные проблемы сверления твердых ДВП: быстрое затупление инструмента и дефект обработки в виде зна­чительного поднятия волокон вокруг высверленного отверстия.

Для сверления ДВП целесообразно использовать твердосплав­ные спиральные сверла с конической заточкой режущей части (угол при вершине 2ср = 170°), частота вращения при сверлении 3000...4000 мин^-1.