Процедура выбора режущего инструмента для обработки отверстий

Режущие инструменты выбираются в соответствии с заданным маршрутом обработки отверстия, т. е. согласно последовательности выполнения переходов. Диаметры режущих инструментов для обработки отверстий на сверлильных станках с ЧПУ ориентировочно можно назначать согласно табл. 1.3.

Таблица 1.3

Инструмент для обработки отверстий на сверлильных станках с ЧПУ

Если известны глубины резания t, то необходимые диаметры инструментов для каждого перехода, начиная с последнего, рассчитываются по формуле:

di = Di+1 - 2ti+1 (1.7)

Для перехода «зенкования» диаметр инструмента di определяется по формуле

di = D0 + 2f (1.8)

где D0 – диаметр отверстия в предшествующем переходе или в заго-

товке, мм; f – величина фаски, мм.

Длины инструментов выбирают в зависимости от условий обработки, технических требований, предъявляемых к детали и ее конструктивных особенностей. После выбора рассчитанных значений диаметров и длин инструмент назначается по действующим стандартам [8]. Из полученного набора инструментов для обработки всех отверстий детали исключают одинаковые. При наличии в наборе инструментов одного назначения и близких размеров рассматривают возможность выполнения соответствующих переходов одним инструментом.

Рекомендации по выбору марки инструментального материала в зависимости от обрабатываемого материала приведены в общемашиностроительных нормативах [5,6]. Для повышения надежности работы инструмента в неблагоприятных условиях (труднообрабатываемый материал, литье низкого качества) в этих нормативах предусмотрено использование различного конструктивного оформления режущей части, а также инструментов с износостойкими покрытиями [4].

С целью повышения точности обработки гладких отверстий на станках с ЧПУ можно принять во внимание рекомендации:

1. Для повышения точности диаметрального размера и снижения шероховатости поверхности отверстия целесообразно применять комбинированные осевые инструменты, такие как сверло-зенкер, развертка-раскатка, однолезвийная развертка, режуще-деформирующий инструмент и т. п.

2. При использовании инструментов для раскатывания, алмазного выглаживания и образования регулярного микрорельефа достигается резкое снижение шероховатости поверхности отверстия.

3. Использование плавающих, качающихся, плавающе-качающихся патронов и оправок или плавающих разверток, плавающих расточных блоков и т. п. позволяет сохранить ранее достигнутый малый допуск параллельности и перпендикулярности оси при повышении точности формы, размера и снижении шероховатости отверстия.

С развитием инструмента для обработки коротких отверстий последовательность процесса сверления и подготовка к нему претерпевают существенные изменения. Современный инструмент позволяет засверливаться в сплошной материал и не нуждается в предварительной зацентровке отверстий. Достигается высокое качество поверхности и, зачастую, отпадает необходимость в последующей чистовой обработке отверстия. В некотором смысле сверление можно сравнить с операциями точения и фрезерования, но при сверлении уделяется большее значение эвакуации стружки. Обработка в ограниченном пространстве отверстия накладывает определенные требования в отношении контроля за стружкообразованием. Большинство деталей имеют неглубокие отверстия, поэтому необходимо увеличивать скорость их обработки, наряду с повышением качества и степени надежности обработки.

Отверстия либо обрабатываются в сплошном материале, либо доводятся уже существующие. Большинство деталей имеют по крайней мере одно отверстие, и в зависимости от его функционального назначения существует ряд ограничений при обработке. Основные факторы, характеризующие операцию сверления:

• диаметр отверстия;

• глубина отверстия;

• точность и качество поверхности;

• обрабатываемый материал;

• условия обработки;

• надежность обработки;

• производительность.

Образование стружки с формой и размерами, позволяющими легко удалять ее из отверстия, является первоочередным вопросом при рассмотрении любой операции сверления. Без удовлетворительной эвакуации стружки работа сверла станет невозможной, вследствие забивания стружечных канавок и закупоривания сверла внутри отверстия. Высокопроизводительная обработка отверстий современными сверлами возможна только при обеспечении беспрепятственного отвода стружки посредством использования достаточного количества охлаждающей жидкости.

Большинство коротких сверл имеет две стружечные канавки для эвакуации стружки (рис. 1.35). Современное оборудование и инструмент позволяют осуществлять подвод СОЖ по внутренним каналам в сверле, через которые она поступает непосредственно в зону резания, уменьшая действие сил трения и вымывая стружку из отверстия.

Рис. 1.35. Каналы подачи СОЖ в сверле

Стружкообразование зависит от типа обрабатываемого материала, геометрии инструмента, режимов резания и, в некоторой степени, от выбранной охлаждающей жидкости. Обычно мелкая стружка образуется при увеличении подачи и/или уменьшении скорости резания. Длина и форма стружки считаются удовлетворительными, если они позволяют гарантированно удалять ее из отверстия.

Поскольку скорость резания уменьшается от периферии к центру, вершина сверла не будет участвовать в резании. На вершине сверла передний угол отрицательный и скорость резания равна нулю, а это означает, что она будет просто давить материал, что повлечет за собой появление пластической деформации. В свою очередь, это приведет к увеличению осевой силы резания. Если оборудование не имеет достаточной мощности и жесткости, появляется биение шпинделя и в результате форма отверстия может получиться овальной. Применение современных сверл со сменными пластинами позволяет вести обработку с высокими скоростями и большими объемами образующейся стружки, которая вымывается из отверстия потоками охлаждающей жидкости, подающейся под определенным давлением по внутренним каналам. Необходимые давление (МПа) и объем (л/мин) СОЖ зависят от диаметра отверстия, а также от условий обработки и типа материала заготовки. При внутреннем подводе СОЖ для вращающегося сверла ее давление должно быть выше, по сравнению со сверлом невращающимся, из-за влияния центробежной силы. В этом случае рекомендуется компенсировать недостаток давления дополнительным объемом жидкости. Определенные потери давления при прохождении по трубопроводам должны также учитываться для невращающегося сверла и при наружном подводе СОЖ.

Необходимо проверить давление и расход СОЖ, причем последний не должен быть меньше рекомендованного значения, а резервуар для СОЖ должен вмещать достаточное количество жидкости. Расход СОЖ проверяется на выходе из сверла, т.е. там, где его величину необходимо обеспечить. Минимальные значения расхода и давления СОЖ рекомендуются в соответствии с типом и диаметром сверла. Для выбора сверла необходимо:

1. Определить диаметр, глубину и требования по качеству поверхности отверстия (принимаются во внимание вопросы надежности обработки).

2. Выбрать тип сверла (выбрать сверло для черновой или чистовой обработки, в соответствии с обрабатываемым материалом и требованиями к качеству отверстия, и обеспечивающее максимальную экономичность обработки).

3. Выбрать марку сплава и геометрию (при использовании сверл со сменными пластинами, пластины должны быть выбраны отдельно, в соответствии с диаметром сверла, геометрией и сплавом, предназначенными для обработки данного материала; для цельных сверл и сверл с напаянным твердым сплавом достаточно выбрать марку твердого сплава).

4. Выбрать тип хвостовика (выбрать тот тип, который подходит для используемого оборудования).