Сверление, зенкование и зенкерование отверстий

Тема: Сверление, зенкование и зенкерование отверстий

Задачи урока изучить способы сверление, зенкование и зенкерование отверстий.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ (ОТВЕТИТЬ ПИСЬМЕННО В ТЕТРАДИ)

1. Что такое сверление и какими инструментами оно производится?
2. Как устроено спиральное сверло? Перовое сверло?
3. Какое назначение имеют канавки на поверхности спирального сверла?

4. Какие виды движений осуществляются при сверлении?

5. Перечислите причины поломок сверла во время работы.
6. Что предпринимают, если во время работы сверло увело в сторону?
7. Что такое зенкование и что такое зенкерование?

Сверлением называется выполнение в изделии или материале круглого отверстия с использованием специального режущего инструмента – сверла, которое в процессе сверления одновременно имеет вращательное и поступательное движение вдоль оси просверливаемого отверстия. Сверление применяется в первую очередь при выполнении отверстий в деталях, соединяемых при сборке.

При работе на сверлильном станке сверло выполняет вращательное и поступательное движение; при этом обрабатываемая деталь неподвижна. Обработка деталей на токарном станке, автомате или револьверном станке выполняется при вращении детали, а инструмент совершает только поступательное движение.

В зависимости от требуемой степени точности используют следующие виды обработки: сверление, рассверливание, зенкерование, развертывание, расточку, зенкование, зацентровывание.

На сверлильных станках можно выполнять следующие операции: сверление, рассверливание на больший диаметр ранее просверленного отверстия, зенкерование, развертывание, торцевание, цекование, зенкование, нарезание резьб.

Для выполнения операции сверления используются сверла с коническим или цилиндрическим хвостовиком, конусные переходные втулки, клинья для выбивания сверла, сверлильные самоцентрирующие патроны двух– и трехщековые, рукоятки для крепления сверл в патронах, быстрозажимные патроны, патроны пружинные с автоматическим отключением сверла, машинные тиски, коробки, призмы, прихваты, угольники, ручные тиски, наклонные столы, а также разного вида приспособления, ручные и механические сверлильные станки и дрели.

Различают сверлильные станки с ручным и механическим приводом. К ручным сверлильным станкам с ручным приводом относятся: коловороты, дрели, сверлильные трещотки и ручные сверлильные верстачные станки. К ручным сверлильным станкам с механическим приводом относятся электрические и пневматические дрели, позволяющие при использовании специальных хвостовиков сверлить отверстия в труднодоступных местах.

К сверлильным станкам с механическим приводом относятся вертикально-сверлильные, радиально-сверлильные, горизонтально-расточные и специальные сверлильные станки. Вертикально-сверлильные станки могут иметь устройства для применения многошпиндельных головок. Специальные сверлильные станки могут быть агрегатными, многопозиционными и многошпиндельными.

Вертикально-сверлильный станок отличается от других сверлильных станков тем, что имеет станину с вертикальным расположением направляющих, по которой может перемещаться стол станка. Кроме того, он имеет механизм подачи, насос для подачи охлаждающей жидкости, а также коробки скоростей для получения разных частот вращения сверлильного шпинделя станка.

На вертикально-сверлильных станках (в зависимости от типа) можно сверлить отверстия сверлами диаметром до 75 мм, на верстачных сверлильных станках – сверлами диаметром до 15 мм, на настольных сверлильных станках – сверлами диаметром до 6 мм. Ручными электрическими сверлильными дрелями (в зависимости от типа) можно сверлить отверстия диаметром до 25 мм, ручными пневматическими сверлильными машинами – сверлами диаметром до 6 мм.

Сверлильные трещотки используют для сверления отверстий в труднодоступных местах в стальных конструкциях. Ручной привод, обеспечиваемый колебательным движением рычага трещотки, создает вращение сверла и его подачу вдоль оси отверстия.

Недостатком сверления трещоткой является малая производительность и большая трудоемкость процесса.

Сверло – это режущий инструмент, которым выполняют цилиндрические отверстия (рис. 1).

Рис. 1. Сверла:

а – спиральные; б – перовые

По конструктивному оформлению режущей части сверла делятся на перовые, с прямыми канавками, спиральные с винтовыми канавками, для глубокого сверления, центровочные и специальные.

Спиральные сверла в зависимости от их выполнения делятся на скрученные, фрезерованные, литые (для больших диаметров), с пластинками из сплавов карбидов металлов и сварные.

Сверла изготавливают из инструментальной углеродистой стали У10А, У12А, легированной стали 9ХС или из быстрорежущей стали Р18, Р9, РЭМ. Часто используются сверла, облицованные пластинками из сплавов карбидов вольфрама и титана.

Спиральное сверло состоит из хвостовика и рабочей части, которая делится на направляющую и режущую части. Между направляющей частью и хвостовиком находится шейка.

Хвостовик – это часть сверла цилиндрической или конусной формы (сверла по дереву имеют четырехгранный конический хвостовик), которая служит для закрепления сверла при конической форме в конических переходных втулках с конусом Морзе, а при цилиндрической – в двух-или трехкулачковом сверлильном патроне. Концевые втулки и сверлильный патрон закрепляются в отверстии шпинделя. Конусные хвостовики заканчиваются лапкой, которая служит для выбивания сверла из шпинделя или конусной переходной втулки. Цилиндрический хвостовик заканчивается поводком. Для сверления отверстий сверлильными трещотками или ручными коловоротами чаще всего используются сверла с квадратными хвостовиками. Сверла с цилиндрическим хвостовиком обычно имеют малые диаметры (до 20–30 мм).

Рабочая часть сверла состоит из направляющей и режущей частей.

Направляющая часть сверла – это часть, находящаяся между шейкой и режущей частью. Она служит для направления сверла вдоль оси отверстия. Направляющая часть имеет винтовые канавки для отвода стружки и стержень сверла. На наружной винтовой поверхности направляющей части сверла имеется ленточка.

Режущая часть спирального сверла состоит из двух режущих граней, соединенных третьей гранью – так называемой поперечной перемычкой.

Ленточкой называется узкий поясок вдоль винтовой канавки, плавно сбегающий к хвостовику. Цель ленточки – принять на себя часть трения сверла о стенки отверстия, появляющегося во время вхождения инструмента в материал. Диаметр сверла измеряется по расстоянию между ленточками.

Процесс резания металла режущей кромкой осуществляется путем врезания ее в металл под действием вращения сверла и его осевой подачи. Величина угла режущей кромки определяется углом наклона винтовой линии и задним углом заточки сверла. Величина необходимого усилия подачи и сила резания определяются величиной переднего и заднего углов резания и величиной поперечной кромки. Уменьшить необходимое усилие подачи при сверлении можно за счет подточки поперечной кромки (перемычки) и выбора для данного материала оптимального угла резания.

Если сверло плохо сверлит, его следует заточить. Заточку можно выполнять вручную или машинным способом. Правильная заточка сверла дает возможность получать необходимые углы, удлиняет срок службы сверла, уменьшает усилия, а также дает возможность получать правильно выполненные отверстия.

Подбор необходимых для данного материала углов резания и заточка на специальных заточных станках для сверл обеспечивают получение правильных углов заточки и положение поперечной кромки в центре сверла. После заточки можно проверить углы заточки с помощью угломера или шаблона.

Перовые сверла (рис.  1, б) обычно изготавливаются из углеродистой инструментальной стали У10А или У12А. В этих сверлах различают следующие элементы: двусторонняя режущая часть с углом 116°, односторонняя – с углом 90–120°, направляющая часть с углом 100–110°, конусная рабочая часть, шейка и хвостовик.

Двусторонняя режущая часть обеспечивает рабочее движение при вращении сверла в обе стороны. Односторонняя режущая часть обеспечивает работу сверла только в одном направлении.

Недостатком этих сверл является отсутствие направляющей и изменение диаметра при каждой заточке. Применяются для отверстий малого диаметра, которые не требуют высокой точности исполнения.

Перовые сверла с удлиненной направляющей частью обеспечивают лучшее направление и более точный размер отверстия, дают возможность получать одинаковый диаметр до тех пор, пока не сошлифу-ется направляющая часть. Однако эти сверла малопроизводительны.

Перед сверлением необходимо соответствующим образом подготовить материал (разметить и обозначить места сверления), инструмент и сверлильный станок. После закрепления и проверки установки детали на столе сверлильного станка или в другом приспособлении, а также после закрепления сверла в шпинделе станка приступают к сверлению согласно инструкции и требованиям безопасности труда. Нельзя забывать об охлаждении сверла.

В процессе сверления могут иметь место различные дефекты: поломка сверла, выкрашивание режущих кромок, отклонение сверла от оси отверстия и т. д.

Дефекты сверления

Зенкерованием называется процесс обработки зенкерами цилиндрических необработанных отверстий, полученных литьем, ковкой или штамповкой или предварительно просверленных отверстий с целью увеличения диаметра, улучшения чистоты их поверхности, повышения точности (уменьшения конусности, овальности, разбивки).

Зенкерование является либо окончательной обработкой отверстия, либо промежуточной операцией перед развертыванием отверстия, поэтому при зенкеровании оставляют еще небольшие припуски для окончательной отделки отверстия разверткой (так же, как и при сверлении оставляют припуск под зенкерование).

Зенкерование обеспечивает точность обработки отверстий в пределах 3—5-го классов точности, шероховатость обработанной поверхности в пределах 4—6-го классов.

Зенкерование — операция более производительная, чем сверление, так как при равных (примерно) скоростях резания подача при зенкеровании допускается в 2,5—3 раза больше, чем при сверлении.

Зенкер так же, как и сверло, совершает вращательное движение вокруг оси и поступательное вдоль оси отверстия. Он обычно состоит из рабочей части, шейки и хвостовика.

Зенкеры изготовляют из быстрорежущей стали Р18, легированной стали 9ХС или инструментальной углеродистой стали У12А.

По конструкции зенкеры бывают цилиндрические и конические.

Цилиндрические зенкеры применяют для более точной обработки отверстий в заготовках, полученных отливкой, штамповкой, а также после сверления.

Цилиндрические зенкеры бывают цельные (рис. 1, а, б), насадные (рис. 1, в) и со вставной твердосплавной пластинкой (рис. 1, г). Рис. 183. Виды зенкеров (а, б, в г), примеры Примеры применения ци-оораоотки (о, е, ж) линдрических зенкеров приведены на рис. 1, д, е, ж.

Рис. 1. Виды зенкеров (а, б, в г), примеры обработки (д, е, ж)

По количеству зубьев (перьев) зенкеры бывают трехперые и четырехперые. Цельный зенкер имеет три или четыре режущие кромки, а насадные — четыре режущие кромки.

Для обработки отверстий диаметром 12—35 мм применяют зенкеры цельной конструкции, а для обработки отверстий диаметром в пределах 24—100 мм — насадные зенкеры.

Сменные зенкеры соединяются с оправкой при помощи выступа на оправке и выреза в зенкере или же закрепляются винтом.

Для снятия фасок у отверстий, получения конических и цилиндрических углублений под головки винтов и заклепок и т. п. применяют зенкование.

Зенковки цилиндрические (рис. 2, а) применяют для обработки гнезд с плоским дном. Для достижения соосности с точно обработанными отверстиями зенковки имеют направляющую цапфу.

Рис. 2. Зенковки:
а — цилиндрическая, б — коническая, в — торцовая (цековка)

Зенковки конические (рис. 2, б) применяют для обработки конусных гнезд центровых отверстий. Конусная часть зенковки может быть заточена под углом 60; 90 и 120°.

Цекование производится цековками для зачистки торцовых поверхностей. Цековки обычно выполняются в виде насадных головок, имеющих четыре торцовых зубца. Цековками производят обработку бобышек под шайбы, упорные кольца, гайки (рис. 2, в).

Зенкерование выполняют на сверлильных станках. Крепление зенкеров ничем не отличается от крепления сверл.

Скорость резания при зенкеровании и зенковании должна быть примерно в полтора раза меньше, чем при сверлении сверлом такого же диаметра.

При зенковании стружку следует удалять сильной струей сжатого воздуха или воды, или опрокидывая деталь, если она не тяжелая. При зенковании деталей из стали, меди, латуни, дюралюминия применяют охлаждение мыльной эмульсией.

Для получения правильного и чистого отверстия припуски на зенкерование должны составлять: для зенкеров диаметром до 25 мм — 1 мм, для зенкеров диаметром от 26 до 35 мм — 1,5 мм, для зенкерования зенкерами диаметром от 35 до 45 мм — 2 мм.

При зенковании и зенкеровании необходимо соблюдать те же правила техники безопасности, что и при сверлении.