книги / Инструментальное оснащение технологических процессов металлообработки

5.1.2. Выбор геометрии и инструментального материала сверла

Недостатки геометрии обычных сверл (негативные воздействия высоких скоростей подач, неэффективность резания при наличии поперечной кромки, изменение переднего и заднего углов сверла в процессе сверления и ряд других недостатков) были преодолены путем использования сверл со сменными пластинами. Поскольку пластины выбираются отдельно, в соответствии с диаметром сверла, то их геометрия и инструментальный материал должны быть выбраны в зависимости от обрабатываемого материала.

Современная геометрия пластин и параметры движения инструмента и заготовки при сверлении сверлами с механическим креплением пластин позволяют устранить эти недостатки.

В качестве примера можно рассмотреть геометрию периферийных и центральных пластин, предлагаемую для сверл Coro

Drill 880, Coromant U и T-MAX U [17].

Втабл.5.3 произведено сопоставление марок твердого сплава

сизносостойкими покрытиями, выпускаемых отечественными и зарубежными изготовителями для сверления, соответственно в табл.5.4 представлены марки твердых сплавов без покрытия.

101

Таблица 5 . 3

Марки твёрдых сплавов с покрытием для сверления

102

Окончание табл. 5 . 3

103

Окончание табл. 5 . 4

5.1.3. Назначение режимов резания при сверлении

Глубина резания (мм) при сверлении в сплошном материале определяется по формуле

t = D2 ,

где D − диаметр сверла.

Подача назначается в мм на один оборот сверла S о (мм/об). Минутная подача: Sм = S о · n (мм/мин). Этой величиной удобно

пользоваться при расчете машинного времени на обработку. Скорость резания V С является для сверления окружной скоро-

стью, рекомендованный диапазон начальных скоростей резания Vc.o и подачи S о для сверления материалов групп резания Р, М, К,

N, S, H приведен в каталогах [6 − 36], а также приведены диапазоны подач для сверл с различными диаметрами. Рекомендованы атериал центральных и периферийных пластин, диапазон скоростей резания и значения поправочного коэффициентов Kнв для обрабатываемых материалов с различной твердостью НВ. Приведе-

104

ны значения поправочных коэффициентов, учитывающих разницу между выбранным и исходным периодом стойкости инструмента

(Т м = 15 мин).

Рекомендованные значения удельной силы резания КС 0,4 (Н/ мм2) получены эмпирическим путем для всех групп резания обрабатываемых материалов. Значения КС 0,4 также приведены

вкаталогах [6 −36].

Вкачестве примера в табл. 5.5 приведены значения удельной силы резания, начальной скорости и величины подачи по ISO для группы резания Р10 [30].

Частота вращения шпинделя определяется как

n= V c 1 0 0 0 , об/мин,

πD

где V С − действительная скорость резания, V С = Vc.o Kнв. Потребная мощность резания (кВт) определяется по формуле

= D S kС0,4 VС NР 240 103 .

Рассчитанная потребная мощность резания Nр не должна превышать мощности на шпинделе Nшп станка: N р ≤ Nшп.

2. Более высокие подачи следует выбирать при хороших условиях обработки.

Мощность на шпинделе станка

Nшп = Nст η

где Nст − мощность электродвигателя станка; η − КПД станка.

Величина машинного времени на обработку рассчитывается по формуле

где L р. х − длина рабочего хода инструмента, L р. х = L р + L п + L доп ; L р − глубина обрабатываемого отверстия; L п − величина подвода, врезания и перебега инструмента при сверлении сверлами, оснащенными СМП, L п = 0; L доп − дополнительная длина хода инструмента, вызываемая в ряде случаев особенностями наладки станка и конфигурации детали.

105

Таблица 5 . 5

Начальные значения силы и скоростей резания при сверлении

Примечание. 1. При тяжелых условиях резания как для центральной пластины, так и периферийной рекомендуется твердый сплав CU45, для нормальных условий резания центральная пластина изготовляется из твердого сплава CU45, а периферийная − из сплава СМ25.

В простейших случаях L доп = 0; n ст , S ст − окончательно на-

значенные величины частоты вращения шпинделя станка и величины подачи.

Пример. Определить режимы резания при сверлении, если диаметр обрабатываемого отверстия D = 20 мм (в сплошном материале), глубина сверления L=50 мм, обрабатываемый материал сталь 45 твердостью НВ190. Требуемая стойкость 20 мин.

Последовательность решения:

1. Для сверления отверстия в стали 45 (табл.5.3, группа резания Р10) по каталогу ОАО «Московский комбинат твердых спла-

106

вов» (Sandvik МКТС) [30] применяется марка твердого сплава CU45. Для тяжелых условий резания и центральная пластина, и периферийная изготовляются из твердого сплава CU45 (см.

табл.5.5).

2.Глубина резания при сверлении отверстия в сплошном материале t = D/2 = 10 мм.

3.Для стали 45 (группа резания Р10) при сверлении отверстия

диаметром 20 мм находим значение величины подачи

0,06… 0,14 мм/об (см. табл.5.5). Принимаем подачу по паспортным данным станка 2Н125: S ст = 0,1 мм/об.

4. По табл. 5.5 соответственно (группа резания Р10) при принятой подаче S = 0,1 мм/об находим Vco = 80…150 м /мин. Принимаем среднее значение Vco = 115 м/мин.

5.Нормативное значение скорости резания приведено для твердости НВ150. Реальный материал на 40 единиц тверже, следовательно, для группы обрабатываемости Р10 поправочный коэффициент Kнв = 0,9 (см. табл.1.13).

6.Для обеспечения периода стойкости 20 мин поправочный коэффициент Кт = 0,95.

7.Поправочный коэффициент Кϕ для главного угла в плане 90° равен 1,0. Принимаем угол в плане сверла 75°, тогда Кϕ = 1,1.

8.Действительная скорость резания определяется как

Vc = 115 · 0,9 0,95 1,1 = 108,16 м/мин. 9. Частота вращения шпинделя

Принимаем ближайшее наименьшее значение по паспортным данным станка 2Н125: n ст = 1400 об/мин. Уточненная скорость

резания составит 87,92 м/мин.

10. Потребная мощность резания при сверлении определяется

как

(см. табл.5.5).

107

Рассчитанная потребная мощность резания не должна превышать мощности на шпинделе станка Nшп ,

N р ≤ Nшп .

Мощность на шпинделе станка

Nшп = Nст η= 2,8 0,8 = 2, 24 кВт,

где Nст − мощность электродвигателя станка, Nст = 2,8 кВт; η − КПД станка, η = 0,8.

8. Величина машинного времени на обработку рассчитывается по формуле

Принимаем Тм = 0,4 мин.

5.2.Зенкерование

Втехнологических процессах зенкерование, как правило, выполняет промежуточную операцию между сверлением и развертыванием. В качестве режущего инструмента используется зенкер. Зенкеры применяются для обработки предварительно просверленных, литых или штампованных отверстий и обеспечивают точ-

ность 8-го…10- го квалитета и шероховатость Rа= 6,3…3,2 мкм, а также для обработки углублений или плоскостей (под головки винтов и пр.) и называются в этих случаях зенковками или цековками.

Выбор зенкера для инструментального оснащения операции зенкерования осуществляется соответственно следующему пошаговому подходу:

1.Выбор типа зенкера.

2.Выбор геометрии и инструментального материала зенкера.

3.Назначение режимов резания при зенкеровании.

5.2.1. Выбор типа зенкера

Зенкеры классифицируют по следующим признакам: 1. По конструкции и способу крепления:

– цельные с коническим хвостовиком (ГОСТ 12489-92) изготовляются диаметрами D = 7,8…50 мм; длиной рабочей части

108

няются для обработки заготовок из чугуна и стали;

– составные с напайными твердосплавными пластинами с коническим хвостовиком (ГОСТ 323187) изготовляются диамет-

ржавеющих и жаропрочных сталей и сплавов;

– сборные, оснащенные твердосплавными пластинами (ГОСТ 21541-84), с коническим хвостовиком, диаметрами D = 30…50 мм и общей длиной L = 262…308 мм. Зенкеры насадные с диаметрами D = 50…80 мм и общей длиной L = 58…69 мм.

Рис. 5.2. Зенкер цельный твердосплавной

109

2.По виду обработки – цилиндрические, зенковки для снятия фасок и обработки конусов, зенковки для обработки цилиндрических или конических углублений под головки болтов, винтов, подрезки торцов, бобышек и приливов корпусных деталей.

В настоящее время для обработки заготовок из нержавеющих

ижаропрочных сталей и сплавов широко используются зенкеры цельные твердосплавные (рис. 5.2) и с механическим креплением сменных многогранных пластин, изготовленных из твердого сплава (рис. 5.3), позволяющие снимать большие припуски.

5.2.2.Выбор геометрии и инструментального материала зенкера

Геометрия режущей части зенкера может быть определена теми же параметрами (углами γ, λ, φ, α и др.), что и токарного резца с главной режущей кромкой АВ (рис. 5.4). Но здесь те же углы выполняют ещё и другие функции. Например, передний угол в поперечном сечении γпоп примерно равен углу ω наклона спирального зуба и влияет на выход стружки. При ω > 0 (правые винтовые зубья зенкера (см. рис. 5.4) стружка в процессе резания выходит к хвостовику. Для сквозных отверстий с высокими требо-

110