Назначение, элементы конструкции и геометрические параметры спирального сверла. Параметры сверла


Сверла по металлу. Основные параметры, характеристики качества. Как выбрать сверла по металлу?

СВЕРЛА

Итак, Сверло —  режущий инструмент с вращательным движением резания и осевым движением подачи, предназначенный для выполнения отверстий в сплошном слое материала. Таково определение. Прежде всего, покупая и используя сверло необходимо знать, какой материал будет обрабатываться. Выбор для нас в качестве тестируемого продукта определил рынок – наиболее популярными являются цилиндрические цельные спиральные сверла именно по металлу.

Сверла по металлу — один из самых распространенных типов оснастки, а дрель — один из самых распространенных инструментов. Кроме этого, сверла по металлу активно применяются в различных станках, как для бытового использования, так и для профессионального. Главные параметры сверления – это точность, скорость и производительность.

 

Очень часто сверла по металлу используют и для более мягких материалов. Это логично: если оснастка справляется со сталью, то пластики, древесина и т.д. тем более не устоят. А вот обратное, не верно: сверла по пластикам, дереву и листовому металлу неприменимы по стали.

Все расматриваемые для теста сверла, изготовлены из быстрорежущей стали. Этот термин означает присутствие в стали вольфрама и молибдена, которые повышают красностойкость — свойство стали сохранять твердость при высоких температурах, которые возникают на режущей кромке при скоростях вращения и подачах, присущих электроинструменту.

 

Сверла бывают праворежущие, обычно, никто это не указывает – как стандарт понимается то, что все сверла праворежущие, тем не менее, имеются и леворежущие – такие применяются, например, для высверливания сорванных резьбовых соединений. Такие сверла по факту считаются спициализированными.

 

 

Необходимо пару слов сказать о том, из чего же делают сегодня сверла производители, какие аббревиатуры можно встретить на рынке, так же предлагаем вашему вниманию информацию о  некоторых стандартах.

 

До начала теста нам необходимо пару слов сказать о том, из чего же делают сегодня сверла производители, какие аббревиатуры можно встретить на рынке и информация о стандартах.

Главными показателями, которые в конечном счете влияют на качество сверла являются его состав (сплав, из которого оно произведено), термообработка (его твердость), заточка (влияет на производительность и скорость сверления), в некоторых случая покрытие (титановое). Отдельные производители меняют стандартную конструкцию сверла, это изменяет классическую систему резания, сверления металла и может обеспечить улучшенные результаты. В нашем тесте мы рассматривали только наиболее популярные и доступные сверла - цилиндрические цельные спиральные, по металлу.

Итак, еще несколько значимых вводных данных. HSS — High Speed Steel — инструментальная быстрорежущая сталь. Далее к ней часто добавляют некоторые буквы, которые имеют свое обоснование. Важный параметр для сверла, который возникает от технологии его производства, классность сверла, класс B – катанные, вальцованные. Именно такие, как правило, указывают HSS-R (rolled). Класс А – шлифованные, HSS-G (ground) Характеризуются высокой точностью (h8) и стабильностью. Вышлифовываются из закаленного сырья. Так же выделяют среди шлифованных – полностью шлифованные, иначе Fully Ground. Последние – наиболее профессионального уровня применения. Эти параметры можно определить даже на глаз, особенно показательно это при сравнении. Далее, можно встретить такой вариант HSS- G TIN. Эти сверла с титановым покрытием, которые реально дают увеличение производительности, долговечности до 20% от обычного, без такового покрытия. Такое покрытие могут иметь только шлифованные сверла. Следующая категория HSS-Co – эти сверла содержат кобальт, что значительно увеличивает их производительность и долговечность, даже по сравнению с титановым покрытием, не менее 15%.

Еще пара важных моментов, очень часто у нас используют обозначения и аббревиатуры из СССР. В СССР сверла класс А1 канавку сначала фрезеровали, калили, потом шлифовали, а затем делали окончательную шлифовку и доводку. Все импортные сверла класса А сейчас делают из готовой каленой заготовки вышлифовывая профиль алмазными кругами, получая сразу готовый профиль с ленточкой.

стандарты сверл, содержание элементов

Маркировки сверл. Наши и заграничные. Маркировка HSS-G имеет отношение только к материалу (Р4М3) и применяется в Германии. То же самое и маркировка HSS-R имеет отношение только к материалу (Р2М1) и применяется в Германии. Вальцованные сверла есть и из HSS-G (Р4М3) и из HSS-E (Р6М5). HSS-R (rolled) - сверла произведенные накаткой (вальцовкой). Наиболее дешевые сверла, заточка спиральная обыкновенная. HSS - группа быстрорежущих сталей. HSS-E - группа высокопроизводительных быстрорежущих сталей, легированных кобальтом. Сверла с кобальтом, как правило, имеют приставку Co или Co5 или Co8, % содержание кобальта, указывают последним. Чем он выше, тем более высокие характеристики имеет сверло. Углеродистые стали на Западе называют HCS - High 

варианты заточки сверл

Carbon Steel, то есть высокоуглеродистые стали. По поводу HSS - это не аналог Р6М5, а просто обозначение инструментальной стали, например У12 - тоже инструментальная сталь. Маркировку HSS-E как правило применяют в Германии и соответствует она Р6М5,а не Р6М5К5. А маркировка HSS-G - аналог не Р6М5, а Р4АМ3 - то же немцы маркируют. По сути, все аналоги указывают только справочно. Это разные сплавы с близкими свойствами. Это и важно! для применения. У нас в России большинство указывает и HSS-G и P6M5 - это говорит о группе сверл, которые принадлежат к одному классу. В реальности, их качественные показатели могут отличаться существенно. Наиболее правильно ориентироваться на стандарты содержания легирующих элементов.  

Заточка и углы сверл.

На рынке представлены несколько вариантов заточек сверл. Геометрия и углы описываются международными стандартами. Они определяются прежде всего тем, для каких типов материалов они предназначены, как с точки зрения состава материала, так и типа заготовки (ее конфигурации).

 

 

 

 

 

profitoolinfo.ru

инженер поможет - Выбор сверла по металлу

Начну с того, что сверла по металлу бывают из быстрорежущей стали HSS (например лучшие советские Р6М5 или Р6М5Ф8) и твердого сплава (в простонародье ПОБЕДИТ), при работе твердосплавными  сверлами обязательно охлаждение и желательны минимальные осевые вибрации. На моей памяти сверло диаметром 5 мм выдерживало прогиб оси в 0,3 мм потом разрушалось. Свела из HSS для металла  менее критичны к СОЖ и станку. Поэтому в случае применения сверла по металлу для станка с ЧПУ лучше использовать сверла из твердого сплава-они значительно тяжелее и более темные если без покрытия. Для станка без ЧПУ использовать сверла из быстрорежущего сплава. 

Геометрические параметры сверла по металлу

  Сверла по металлу

 

Влияние геометрии сверла по металлу на процесс резания

Геометрия сверла по металлу

Угол подъёма винтовой канавки сверла

При увеличении угла подъёма винтовой линии

эффективная мощность уменьшается,

уменьшается жесткость сверла.

Улучшение отвода стружки

Длина рабочей части сверла

Рабочая часть сверла способствует отводу стружки и СОЖ. Слишком длинная рабочая часть снижает жесткость конструкции, а слишком короткая ухудшает отвод стружки и может привести к поломке инструмента.

Угол при вершине сверла

Оптимальный выбор угла зависит от свойств обрабатываемого материала и влияет на значение осевой силы резания.

При уменьшении

уменьшается осевая силы резания

Обработка материала с низкой твердостью, алюминия

 При увеличении

Увеличение сопротивления осевой силе резания

Увеличение вероятности образования заусенца

Обработка заготовок с высокой твердостью

Увеличение крутящего момента

Ширина ленточки сверла

Ленточки сверл служат направляющими. Плавное сопряжение спинки зуба и ленточки снижает концентрацию напряжений, возникающих при сверлении.

При уменьшении

Уменьшение сил трения между сверлом и заготовкой

Увеличение увода сверла  

При увеличении  

Уменьшение сил трения между сверлом и заготовкой

Уменьшение увода сверла

Ширина перемычки сверла

Жесткость сверла зависит от ширины перемычки. Для эффективного центрирования при сверлении необходима достаточная ширина перемычки. В тоже время широкая перемычка увеличивает силы резания. Ширина поперечной режущей кромки более, чем на 50% определяет осевую составляющую усилия резания.

При уменьшении

Уменьшение силы резания

Уменьшение жесткости сверла

Хороший отвод стружки

При увеличении  

Увеличение силы резания

Увеличение жесткости сверла

Плохой отвод стружки

Обработка заготовок с высокой твердостью

Применение СОЖ при работе сверлом по металлу

 Применение СОЖ для сверла по металлу

•Необходимо следить за достаточной подачей СОЖ в зону резания

•Нормальное давление : 3~5 кг/см2, расход СОЖ : 2-5 л/мин

 Меры для увеличения срока эксплуатации сверла по металлу

  • Для увеличения срока эксплуатации необходимо перетачивать сверла даже при маленьких сколах или износах.
  • Общий размер срезаемого слоя при переточке по задней поверхности не должен превышать 1,5мм.
  • Наличие трещин исключает возможность заточки.
  • При заточке сверл рекомендуется применять заточные станки с ЧПУ.

 Процесс заточки сверла по металлу

 Заточка сверла по металлу

ПодготовкаОпределить необходимость переточки.Проверить наличие сколов и износа.Если скол достаточно большой, то убрать грубой заточкой.

 

Операция заточкиУстановить и закрепить заготовку в патрон.Биение патрона не должно превышать 0,02мм.

Убрать неровности при помощи шлифовального кругаОбратите внимание, что отклонение оси перемычки и оси сверла не должно превышать 0,03 - 0,08 ммОсь сверла должна быть наклонена на 343- 40= относительно касательной шлифовального круга

 Заточка сверла по металлу

Окончательная заточка производится алмазным надфилем. Первоначально необходимо обработать плоскость по всей длине режущей кромки. Затем окончательно довести при помощи алмазной пасты.

 

 

.

engcrafts.com

Недостатки конструкции и методы улучшения геометрических параметров сверла

Недостатки:

  • уменьшение переднего угла к центру сверла;

  • неблагоприятная геометрия на поперечной кромке;

  • отсутствие заднего угла на вспомогательной режущей кромке;

  • большое тепловыделение и плохой теплоотвод на периферийных участках режущей кромки, их повышенный износ.

Способы подточки спиральных сверл

(Рис.6.)

Рис. 6. Методы подточки спиральных сверл

  1. Двойная заточка режущей кромки уменьшает износ наиболее напряженного участка режущей кромки за счет уменьшения толщины срезаемого слоя на периферии и улучшения теплоотвода.

  2. Подточка поперечной кромки уменьшает ее длину, облегчается резание, повышается стойкость сверла. Рекомендуется для обработки сталей малой и средней твердости, особенно для крупных сверл.

  3. Подточка цилиндрических ленточек – создается задний угол (в = 6…80) на вспомогательной режущей кромке на небольшой длине 1,5…5 мм. Приводит к увеличению стойкости до 2…3 раз.

  4. Образование стружкоразделительных канавок на передней поверхности сверла не требует их восстановления после заточки

  5. Образование стружкоразделительных канавок на задней поверхности сверла проще в изготовлении, но канавки после переточки приходится восстанавливать. Наличие стружкоразделительных канавок дает повышение стойкости до 2 раз за счет улучшения отвода стружки. Рекомендуется при глубоком сверлении.

  6. Подточка передней поверхности проводится у сверл с малыми углами ω у центра сверла с целью увеличения переднего угла. У сверл с большими углами ω подточка передней поверхности выполняется на периферии с целью уменьшения переднего угла и увеличения прочности режущего лезвия.

    1. Перовые сверла (Рис.7.)

  • Режущая часть выполнена в виде пластины.

  • Обладают повышенной жесткостью.

  • Применяются для обработки поковок, ступенчатых и фасонных отверстий (б) и отверстий малых диаметров (меньше 1…1,5 мм).

  • Для уменьшения трения калибрующая часть имеет вспомогательный задний угол 1 = 5…100 и утонение по диаметру 0,05…0,1 мм на всю длину сверла.

  • Достоинства:

    • повышенная жесткость,

    • п

      Рис.7. Перовые сверла

      ростота конструкции.

  • большие отрицательные передние углы, требующие подточки по передней поверхности, но она снижает прочность сверла;

  • плохое направление сверла в отверстии;

  • малое число возможных переточек.

    1. Центровочные сверла

    • Предназначены для сверления центровых отверстий.

    • Изготовляют двухсторонними.

    • Относятся к комбинированным инструментам, т.к. одновременно обрабатывают несколько поверхностей.

    • Рис.8. Центровочные сверла

    1. Сверла, оснащенные твердым сплавом

    • Обеспечивают повышение производительности до двух раз по сравнению с быстрорезом.

    • Предъявляют повышенные требования к жесткости и виброустойчивости системы СПИД.

    • Длина твердосплавных сверл меньше, чем у сверл из быстрорежущей стали, что способствует повышению жесткости, кроме того, число переточек твердосплавных сверл ограничено и соответствует длине твердосплавной пластинки.

      1. Цельные

(3…20 мм).

    • Могут иметь отверстия для внутреннего подвода СОЖ.

    • Глубина сверления (2…5)D.

    • Для повышения прочности и жесткости диаметр сердцевины увеличивают до (0,22…0,3)D.

      1. Составные

Для обработки отверстий диаметром 17…30 мм.

Для повышения стойкости на длине твердосплавной пластинки делают обратную конусность 0,6…0,8 мм на 100 мм длины.

Недостаток – ослабление корпуса, напайка осуществляется в зоне резания.

      1. Сборные

Применяются на станках с ЧПУ, обладающих повышенной жесткостью.

Сокращает время на смену инструмента. Для установки головки используется специальный ключ. Для удаления использованной головки достаточно пол-оборота ключа. Само сверло остается неподвижным в станке.

Рис. Сменная твердосплавная коронка

Рис. Твердосплавные сверла со сменными пластинами

Применяются для обработки отверстий диаметром больше 12 мм.

Режущая кромка образована двумя или более пластинками, перекрывающими друг друга, поэтому она формирует практически плоское дно отверстия.

Центральная пластина располагается таким образом, чтобы ее режущая пластина находилась на оси сверла. Расположение центральной пластины с перекрытием оси сверла может привести при сверлении к поломке вершины пластинки, т.к. участок режущей кромки переходящий за ось будет работать с отрицательными задними углами (обратной стороной).

Конструкция пластины оптимизирована в зависимости от положения пластины на сверле (на периферии или в центре) и требований к обработке.

Сочетание центральной и периферийной пластин, уравновешивающее радиальные составляющие силы резания, позволяет обрабатывать точные отверстия.

Пластины изготавливаются треугольного или прямоугольного типа, позитивные, крепятся, как правило, винтом через отверстие.

Форма режущей кромки треугольной пластинки позволяет производить ступенчатую обработку, обеспечивая разделение стружки по ширине, облегчающее ее отвод из зоны резания.

studfiles.net

Назначение, элементы конструкции и геометрические параметры спирального сверла

Назначение, элементы конструкции и геометрические параметры спирального сверла

Сверла предназначены для получения отверстий в сплошном материале, для рассверливания на больший размер уже имеющихся отверстий, а также для засверливания конусных углублений в сплошном материале. Сверлением обеспечивается 12 ..11-й квалитет точности и шероховатость обработанной поверхности с Ra=80…20 мкм.

Наибольшее распространение в промышленности получили спиральные сверла из быстрорежущей стали с цилиндрическим хвостовиком (диаметры от 0,1 до 20 мм) и коническим хвостовиком (диаметры от 6 до 80 мм). Основные размеры сверл, такие, как диаметр сверла, длина рабочей части, размеры хвостовика, а также параметры точности, стандартизированы. Спиральное сверло состоит из рабочей части l1 (рис. 1.22), шейки l3 хвостовика l4 с лапкой l5 на конце. Непосредственно работу резания выполняет режущая часть /„. Остальной участок l2 рабочей части служит для вывода стружки, направления сверла в работе и резервом для переточек сверла. Поэтому часть l2 получила название направляющей части, иногда ее называют калибрующей.

Хвостовик l4 служит для закрепления сверла непосредственно в коническом гнезде шпинделя станка или в гнезде переходной втулки. Цилиндрические хвостовики закрепляются в специальных цанговых или трехкулачковых самоцентрирующихся патронах Момент резания передается силами трения, возникающими на поверхностях хвостовика. Лапка l5 предназначена для выбивания сверла из гнезда шпинделя станка или переходной втулки, а шейка l3 — для выхода шлифовального круга при шлифовании хвостовика и рабочей части.

Рабочая часть сверла состоит из двух перьев (зубьев) 4, двух винтовых канавок 2 и сердцевины 1, диаметр которой dc в сторону хвостовика несколько увеличивается для повышения прочности и жесткости сверла. Каждое перо сверла представляет собой режущий клин и имеет переднюю поверхность 9, заднюю главную поверхность 8 и заднюю вспомогательную поверхность 5, которая является частью наружной цилиндрической поверхности сверла, оставшейся после образования спинки 7, и называется круглошлифованной ленточкой. Спинка пера 7 также имеет цилиндрическую форму, но ее диаметр меньше диаметра сверла D. Занижение спинки необходимо для уменьшения трения при направлении сверла цилиндрическом поверхностью D но уже обработанной части отверстия. В результате роль направляющей поверхности выполняет узкая круглошлифованная ленточка 5.

В соответствии с рабочими поверхностями у сверла различают две главные режущие кромки 3, две вспомогательные режущие кромки 10 и поперечную режущуюкромку б на стыке двух задних поверхностей 8.

Сверла

 

В статической системе координат основной плоскостью является осевая плоскость сверла, проходящая через рассматриваемую точку главной режущей кромки, так как она перпендикулярна к вектору скорости резания в этой точке. Плоскостью резания является плоскость, перпендикулярная к основной и проходящая через главную режущую кромку. Поэтому углы заточки сверла рассматриваются и определяются так же, как и у резца, который пунктиром наложен на сверло с совмещением рабочих поверхностей, главных и вспомогательных режущих кромок (рис. 1.23).

Сверла

Как и у резца, у каждого пера сверла различают главный φ и вспомогательный φ1 углы в плане, угол наклона главной режущей кромки λ, но измеренный в проекции на плоскость, перпендикулярную оси сверла, передний угол у и задний угол в нормальной секущей плоскости. Удвоенное значение угла в плане, угол 2φ, называют углом при вершине сверла.

Особенности конструкции и условий работы сверла вносят некоторые отличия в геометрию его режущей части по сравнению с резцом, В связи с наличием поперечной кромки дополнительно появляется угол ψ положения этой кромки, зависящий от значений задних углов αN a также задний αп и сильно отрицательный передний γп углы поперечной режущей кромки (см. рис. 1.23). Задний вспомогательный угол равен нулю, так как задняя вспомогательная поверхность — часть цилиндра диаметром D. Угол φ1 предназначенный для уменьшения трения об обработанную поверхность, очень малый (1—2’) и образуется за счет обратной конусности рабочей части, т.е. за счет небольшого уменьшения диаметра сверла в сторону хвостовика. Главный задний угол а задается в плоскости О-О (см. рис. 1.23), параллельной оси и перпендикулярной к основной плоскости. Для резца он является поперечным задним углом. Поперечный передний угол резца является углом наклона со винтовой стружечной канавки сверла.

Передний и задний углы не постоянны вдоль главной режущей кромки от периферии к цен гру сверла передний угол уменьшается, а задний увеличивается. Указанный характер изменения заднего угла обеспечивается формой заточки задних поверхностей, а переднего — обусловливается способом изготовления винтовой стружечной канавки сверла. При постоянном шаге канавки угол ее наклона со, являющийся продольным передним углом сверла, при приближении к центру сверла уменьшается. В процессе работы интенсивность изменения рабочих углов несколько меньше, чем статических, так как αРx = αx — μx (см. рис. 1.23), γPx = γx+μx, a μx=arctg(S7/πDx) при приближении к оси сверла растет (см. рис. 1.23). Но тем не менее кинематические, или рабочие, углы сверла не постоянны вдоль режущей кромки, а поэтому не оптимальны, что является большим недостатком геометрии сверла.

Характер изменения статического переднего угла определяется формулой.

Сверла

Пересчет заднего угла из одной секущей плоскости в другую производится но формуле:

Сверла

Смотрите также

rezh-instrument.ru


Смотрите также