Сверло

 

 

 

Содержание

 

Введение……………………………………………………………………………………………………………………………….…….3

Глава 1. Сверло………………………………………………………………………………………………………………………….4

1.1 Описание конструкции  сверла…………………………………………………………………………………………4

1.2 Геометрия режущего инструмента……………………………………………………………………………….10

1.2.1 Схема углов и плоскостей…………………………………………………………………………………………….10

1.2.2 Определение углов………………………………………………………………………………………………………….11

1.2.3 Методы улучшения  геометрии рабочей части сверла………………………………………….13

Глава 2. Проектирование режущего инструмента………………………………………………………….14

2.1 Исходные данные………………………………………………………………………………………………………………..14

2.2 Расчет конструкции…………………………………………………………………………………………………………14

2.3 Проверка на прочность и жесткость………………………………………………………………………….19

2.4 Расчёт виброустойчивости сверла………………………………………………………………………………20

2.5 Повышения основных свойств материала инструмента технологическими средствами………………………………………………………………………………………………………………………………………………21

Библиографический список……………………………………………………………………………………………………24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Современные мировые тенденции развития промышленности характеризуются значительным увеличением масштабов создания, освоения и внедрения в производство новой высокоэффективной техники, обеспечивающей рост производительности труда, улучшение качества выпускаемой продукции, повышение ее конкурентоспособности. Это обеспечивается за счет усложнения узлов и деталей, использования новых конструкционных материалов, что вызывает необходимость совершенствования методов обработки, конструкции станков, режущих инструментов и методов их проектирования. Поставленные задачи являются особенно актуальными для машиностроения и, в частности, для металлообрабатывающей промышленности. Среди процессов формирования деталей в металлообработке место механической обработки и, в частности, обработки резанием, по-прежнему остается главным.

Проектирование металлорежущих инструментов в условиях инструментального производства машиностроительного предприятия сложилось в определенную систему. Одним из главных принципов построения системы является принцип преемственности конструкций. Сущность его состоит в том, что новый инструмент является результатом усовершенствования и доработки ряда основных элементов базовой конструкции. В практике получили распространение два подхода к выбору базовой конструкции. Если инструмент проектируется в условиях действующего технологического процесса, то в качестве базовой берут конструкцию инструмента, работающего в данный момент на операции в механическом цехе. Если инструмент проектируется на этапе запуска нового изделия,  то в качестве базовой берут одну из стандартных конструкций.

Проектирование инструмента начинают с изучения исходных данных, к которым относятся: чертёж детали, операционная технологическая карта, наладка на операцию, сменное задание, материалы научно-технической литературы и др. В случае проектирования инструмента для действующего техпроцесса к исходным данным следует добавить производственные научно-исследовательские материалы и критические замечания рабочего, мастера и технолога механического цеха по работе базовой конструкции.

Изучение исходных данных проводится в форме анализа по схеме: недостаток базовой конструкции - причина - предложения по устранению недостатка.

На основе анализа формулируются требования к инструменту. Основными требованиями к режущим инструментам являются: точность размеров и формы детали, качество обработанной поверхности, прочность; технологичность конструкции и др.

Глава 1. Сверло

1.1 Описание конструкции сверла

Спиральное сверло известно немногим более ста лет (1863г.), как режущий инструмент имеет достаточно сложную конструкцию.

Сверла представляют собой режущий инструмент, имеющий спиральную форму и предназначенный для получения отверстий. Спиральное сверло (рисунок 1) ,  состоит из рабочей части 1 и хвостовика 2, который может быть цилиндрическим (с поводком или без поводка) или коническим. На хвостовике вблизи рабочей части имеется шейка 3. Режущая часть 4 сверла имеет две главные 5, две вспомогательные 6 и одну поперечную 7 режущие кромки.

Главные режущие кромки наклонены к оси сверла и образуют между собой угол в плаще 2φ. отвод стружки осуществляется по винтовым (спиральным) стружечным канавкам 8, разделенным сердцевиной 9. На каждом пере 10 сверла имеется ленточка 11, участок которой длиной z выполняет функции вспомогательных режущих кромок. Ленточка служит также для направления сверла во время работы. Передние поверхности сверла 12 – участки канавок, прилегающие к режущим кромка, а осевые передние углы равны углам наклона канавок в данной точке. Задние поверхности 13 образуются заточкой, обеспечивают требуемые значения задних углов α и спад затылка и могут быть плоскими, коническими, цилиндрическими, винтовыми.[2]

Задние поверхности перьев, пересекаясь между собой, определяют форму и размеры поперечной режущей кромки и угол φ ее наклона к режущим кромкам.

Рисунок 1. Описание конструкции сверла

Главные режущие кромки сверла должны быть прямолинейными. Это условие обеспечивается за счет придания канавкам на участке, являющемся передней гранью, определенного профиля (этот способ используют на большинстве стандартных быстрорежущих и цельнотвердосплавных сверл) либо за счет заточки сверла по передней и задней поверхностям.[4]

Таблица 1. Основные виды спиральных сверл.

НАИМЕНОВАНИЕ ВИДА СВЕРЛА	№ ГОСТ	Диапазон диаметров d, мм
Сверла спиральные с цилиндрическим хвостовиком. Длинная серия.	886-77	1.00-20.00
Сверла спиральные удлиненные с коническим хвостовиком.	2092-77	6.00-30.00
Сверла спиральные с цилиндрическим хвостовиком, Короткая серия.	4010-77	0.50-20.00
Сверла спиральные с цилиндрическим хвостовиком. Средняя серия.	10902-77	0.25 - 20.00
Сверла спиральные с коническим хвостовиком.	10903-77	5.00-80.00
Сверла спиральные длинные с коническим хвостовиком	12121-77	6.00-30.00
Сверла спиральные с коротким цилиндрическим хвостовиком. Длинная серия.	12122-77	1.00-9.50
Сверла спиральные малоразмерные с утолщенным цилиндрическим хвостовиком.	8034-77	0.100-1.500
Сверла спиральные с цилиндрическим хвостовиком, оснащенные пластинами из твердого сплава.	22735-77	5.00-16.00
Сверла спиральные с коническим хвостовиком, оснащенные пластинами из твердого сплава.	22736-77	10.00-30.00
Сверла спиральные цельные твердосплавные укороченные.	17273-71	1.50-6.50
Сверла спиральные цельные твердосплавные. Короткая серия.	17274-71	1.00-12.00
Сверла спиральные цельные твердосплавные, средняя серия.	17275-71	3.00-12.00
Сверла спиральные цельные твердосплавные с коническим хвостовиком.	17276-71	6.00- 12.00

Примечание. Признак «цельные» относится к рабочей части сверла.

 

Сверла из быстрорежущей стали диаметром d=6...80 мм по ГОСТ 2034-80Е и ГОСТ 10903-77 выполняют с коническим хвостовиком. Сверла с пластинами из твердого сплава ВК и сверла с внутренним подводом СОЖ по ГОСТ 6647-64 предназначены для сверления трудно обрабатываемых материалов. Такие сверла имеют в зубьях (перьях) прокатанные отверстия соединенные в хвостовике. Их закрепляют в специальных патронах обеспечивающих подвод СОЖ под давлением 12 МПа, непосредственно к режущим кромкам сверла.

Применяются перовые сверла представляющие собой заостренную пластину с весьма несовершенной формой режущей части. Эти сверла применяются для обработки отверстий малого диаметра d=0,2...1 мм, большого диаметра d>80 мм и при ремонте. Применяют составные перовые сверла в виде пластин закрепленных в державке. Обработка отверстий в стали, чугунах, легких сплавах и дереве при глубине l>10d проводят шнековыми сверлами с углом w=50...65°.

Глубокие отверстия с осью имеющей малое отклонение от прямолинейности получают сверлами однокромочного резания с вершиной смещенной относительно оси. Сверление начинают после установки сверла в частично просверленное отверстие, либо кондукторную втулку. По отверстию в рабочей части подается СОТС, которая, устремляясь на обратном пути по канавке на сверле, удаляет стружку.[7]

Рисунок 2. Конструкции сверл (а-з), геометрически параметры режущей части (и) и формы заточки (к)

Обработку центровых отверстий проводят центровыми комбинированными сверлами по ГОСТ 14952-75 двух видов: без предохранительной фаски и с предохранительной фаской 120°. Центровые сверла из твердых сплавов имеют более технологичный дугообразный профиль режущей кромки.

Применяются также одно и двухкромочные сверла, в которых стружка удаляется по центральному отверстию. Сквозные отверстия диаметром d>80 мм получают сверлами кольцевого сверления - трансирующие сверла. Ими вырезается только кольцевая полость, а в центре остается стержень пригодный для использования в качестве заготовок.

Для того чтобы сверло резало, его твердость должна быть выше твердости обрабатываемого материала. Кроме того сверло должен обладать достаточной температуростойкостью и износостойкостью.[4]

Температуростойкость — способность инструмента сохранять свою твердость и режущие качества при высоких температурах возникающих при резании.

Износостойкость инструмента означает изменение формы и размера инструмента в процессе резания.

Сверла изготовляют из углеродистой инструментальной стали, легированной инструментальной стали, быстрорежущей стали, твердых сплавов и минерало-керамических сплавов.

Сверло, изготовленное из твердых сплавов, работает при высоких скоростях резания. Они имеют высокую температуростойкость (до 1200°) и износостойкость. Твердые сплавы получают на специальных заводах методом спекания порошков некоторых металлов и сплавов. Наиболее распространены марки твердых сплавов ВК-6, ВК-8, Т-5К10, Т-15К6 и другие (в которых В означает — вольфрам, К — кобальт, Т — титан).

В последнее время для изготовления сверил применяются минерало-керамические сплавы, обладающие высокими режущими качествами и дешевизной. Основой этих сплавов служит глинозем, спекаемый с различными добавками.

Быстрорежущая сталь Р9К5 («быстрорез») – инструментальная сталь с высоким содержанием легирующих элементов (W, Cr, Mo, V, и иногда Co), которая используется для обработки высокопрочных, нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов.

 

Таблица 2. Химический состав в % материала Р9К5 ГОСТ   19265 - 73

C (углерод)	Si (кремний)	Mn (марганец)	Ni (никель)	S (сера)	P (фосфор)	Cr (хром)	Mo (молибден)	W (вольфрам)	V (ванадий)	Co (кобальт)	Cu (медь)
0.9 - 1	0.2 - 0.5	0.2 - 0.5	до   0.6	до 0.03	до 0.03	3.8 - 4.4	до   1	9 - 10	2.3 - 2.7	5 - 6	до 0.25

 

Сталь Р9К5 относиться к разряду низко-вольфрамовых быстрорежущих сталей. Количество вольфрама в ней понижено в 2 раза по сравнению со сталью Р18, а количество ванадия повышено, что делает эту сталь по режущим свойствам, при обработке конструкционных углеродистых сталей, равноценной стали Р18.[4]

Быстрорежущие стали, обладают высокими показателями красностойкости или теплостойкости, износостойкости и твердости. Эти показатели достигаются за счет присутствия значительной доли вольфрама и сложного процесса термообработки. Сталь имеет пониженную склонность к перегреву при закалке, пониженную вязкость, повышенное сопротивление износу, пониженную шлифуемость.