Зенкеры

Зенкеры – это осевые многолезвийные режущие инструменты, ко­торые применяются для промежуточной или окончательной обработки отверстий, полученных предварительно сверлением, литьем, ковкой или штамповкой, с целью повышения их точности до JT11… JT10 и умень­шения шероховатости обработанной поверхности до Ra 40…10 мкм.

Зенкеры получили широкое распространение в массовом и крупно­серийном производствах. По сравнению с расточными резцами они, являясь мерными инструментами, не требуют настройки на размер, что обеспечивает сокращение вспомогательного времени и повышает точ­ность отверстий.

Кинематика рабочих движений зенкеров подобна сверлам. Однако по сравнению с последними зенкеры обеспечивают большие производи­тельность обработки отверстий и точность, так как снимают меньшие припуски (t=1,5…4,0 мм, d = 18…80 мм), имеют большее число режу­щих кромок (z = 3…4) и направляющих ленточек. Из-за малой глубины стружечных канавок они имеют большую, чем сверла, жесткость, а от­сутствие поперечной кромки позволяет вести обработку с более высо­кими подачами.

Типы зенкеров
Рис.1. Типы зенкеров: а – цилиндрический зенкер; б, в, г – зенковки

Зенкеры классифицируют по следующим признакам:

а)  вид обработки – цилиндрические зенкеры (применяются для уве­личения диаметра отверстий (рис. 1, а), зенковки (применяются для обработки цилиндрических или конических углублений под головки болтов, винтов, а также для снятия фасок (рис. 1, б, в), подрезки тор­цов бобышек и приливов на корпусных деталях (рис. 1, г);

б)  способ крепления зенкера – хвостовые (с цилиндрическим и ко­ническим хвостовиками (d = 10…40 мм, z = 3) и насадные (d = 32…80 мм, z = 4);

в)   конструкция зенкера – цельные, сборные (со вставными ножами, d=40…120мм) и регулируемые по диаметру; г) вид режущего материала – быстрорежущие и твердосплавные.

Сверла для сверления глубоких отверстий

К глубоким отверстиям обычно относят отверстия, глубина которых превышает 5d. Однако уже при h > 3d в случае сверления отверстий спиральными сверлами наблюдаются трудности с подводом СОЖ в зо­ну резания и удалением стружки из отверстия, что приводит к сниже­нию стойкости инструмента. Поэтому на практике применение инстру­ментов для сверления глубоких отверстий обычно начинается с глубин, больших 3d.

Основные трудности при сверлении глубоких отверстий заключа­ются:

1) в сложных условиях подвода СОЖ в зону резания и отвода стружки;

2) в уводе осей отверстий;

3) в погрешностях размера и формы отверстий в радиальном и продольном сечениях.

Улучшить условия отвода стружки из отверстий при использовании спиральных сверл можно за счет увеличения угла наклона канавок до 40…60° и обеспечения надежного дробления стружки. В противном случае приходится периодически выводить сверло из отверстия для ос­вобождения инструмента от стружки, что значительно снижает произ­водительность, хотя при этом увод оси отверстия несколько уменьшает­ся. Лучшие результаты дает использование внутреннего напорного под­вода СОЖ в зону резания, которое обеспечивает не только надежный отвод стружки из отверстия, но и отвод тепла из зоны резания, благодаря чему повышается стойкость сверл. Причем эффективность СОЖ будет тем выше, чем выше скорость ее протекания через зону резания, которая определяется давлением и количеством (расходом) подаваемой жидкости.

На практике при сверлении отверстий глубиной до 20d на универ­сальном оборудовании часто используют спиральные сверла удли­ненной серии или с нормальной длиной режущей части и длинным хвостовиком (рис. 1, а), равным глубине отверстия. В этом случае для освобождения сверла от стружки в процессе сверления применяется автоматический ввод-вывод инструмента из отверстия.

Спиральные сверла для глубокого сверления
Рис. 1. Спиральные сверла для глубокого сверления: а – четырехленточное с длинным хвостовиком; б – шнековое; в – с внутренним напорным охлаждением

С целью уменьшения увода оси отверстий у таких сверл рекоменду­ется вышлифовывать на спинках четыре ленточки и увеличивать на­сколько возможно диаметр сердцевины (рис. 1, а). Некоторые фирмы выпускают такие сверла с увеличенным объемом канавок и большим углом их наклона к оси инструмента, доходящим до ω = 40°.

Для улучшения отвода стружки без вывода сверла из отверстия были предложены шнековые сверла (рис. 1, б), которые применяются чаще всего для сверления отверстий глубиной до (30…40)d в деталях из чугуна и других хрупких металлов. Для сверления отверстий в сталях шнековые сверла применяются значительно реже и при этом наблюдается повы­шенный увод сверла. В отличие от стандартных спиральных сверл, они имеют большой угол наклона винтовых канавок ω = 60°, увеличенный диаметр сердцевины d0=(0,30…0,35)d. Полированные канавки имеют в осевом сечении прямолинейный треугольный профиль с рабочей сторо­ной, перпендикулярной к оси сверла. Направляющие ленточки шнекового сверла примерно в 2 раза уже, чем у стандартных спиральных сверл. Так как угол ω у них очень большой, то для формирования рабочего клина с нормальным углом заострения необходима подточка по передней по­верхности под углом γ = 12…18°. Задний угол при плоскостной заточке α = 12…15°. При этом заточка сверла существенно усложняется.

Для обеспечения надежного стружкодробления без вывода сверл из отверстия при одновременном повышении стойкости применяют также спиральные быстрорежущие сверла с каналами для внутреннего подво­да СОЖ. В нашей стране такие сверла изготавливаются диаметром от 10 до 30 мм (рис. 1, в). Их недостаток – повышенная трудоемкость изго­товления, необходимость иметь для подвода СОЖ специальные патро­ны и насосные станции, а также ограждения от сходящей стружки и брызг СОЖ.

Увод сверл с двумя симметрично расположенными главными ре­жущими кромками происходит из-за малой жесткости консольно закре­пляемых инструментов, неизбежных погрешностей заточки режущих кромок, при наличии разнотвердости заготовок по сечению и т.д.

Самым эффективным способом, позволяющим свести до минимума увод и повысить точность отверстий, является способ базирования ре­жущей части инструмента с опорой на обработанную поверхность. С этой целью предусматривается такое расположение режущих кромок, когда заведомо создается неуравновешенная радиальная составляющая силы резания, прижимающая опорные направляющие корпуса к по­верхности отверстия, которые обработаны впередиидущими режущими кромками (рис. 2). При этом засверливание должно производиться по кондукторной втулке или по предварительно подготовленному в заго­товке отверстию глубиной (0,5…1,0)d.

Схема сил, действующих в плоскости, перпендикулярной к оси сверла с определенностью базирования
Рис. 2. Схема сил, действующих в плоскости, перпендикулярной к оси сверла с определенностью базирования: 1, 2 – твердосплавные направляющие пластины; 3 – твердосплав­ная режущая пластина

Инструменты, работающие по такому принципу, называются инструментами с определенностью базирования или инструментами од­ностороннего резания. К ним относятся пушечные и ружейные сверла, сверлильные головки БТА и эжекторные сверла. Они могут быть с одной или несколькими режущими кромками, но в любом случае сум­марная радиальная составляющая сил резания и трения R для осуществ­ления принципа определенности базирования должна быть направлена строго к опорной поверхности и расположена между направляющими пластинами.

На увод оси отверстия, даже при использовании инструментов с определенностью базирования, значительное влияние также оказывает кинематика движения заготовки и сверла, особенно заметное при боль­ших глубинах отверстий. Так, на рис. 3 приведены данные по уводу оси для трех схем сверления: 1) заготовка вращается, а сверло соверша­ет движение подачи; 2) заготовка и сверло вращаются в противополож­ных направлениях; 3) заготовка неподвижна, вращается сверло. Наи­лучшим является второй вариант, но к нему близок и первый. Худшие результаты дает третья схема, которая применяется в случаях сверления несимметричных заготовок с большой массой (например, корпусные детали).

Увод оси отверстия в зависимости от схемы сверления
Рис. 3. Увод оси отверстия в зависимости от схемы сверления: 1 – заготовка вращается, сверло неподвиж­но; 2 – заготовка и сверло вращаются в противопо­ложных направлениях; 3 – заготовка неподвижна, сверло вращается

Исторически первой и наиболее простой конструкцией сверла глу­бокого сверления являются пушечные сверла, название которых гово­рит об области их первоначального применения. Такое сверло (рис. 4, а) представляет собой стержень большой длины, равной глу­бине обрабатываемого отверстия, срезанный в рабочей части примерно до половины диаметра и заточенный с торца с задним углом α. Во из­бежание заедания сверла в отверстии передняя грань расположена выше оси инструмента на величину 0,2…0,5 мм. Сверло имеет одну главную режущую кромку, перпендикулярную к оси. С другой стороны от оси сверла по торцу делают срез под углом 10°, отступив от оси на расстоя­ние 0,5 мм. Со стороны вспомогательной режущей кромки на наружной поверхности срезают лыску под углом 30° с оставлением цилиндриче­ской ленточки шириной f = 0,5 мм. У пушечного сверла передний угол γ = 0°, а задний α = 8…10°. Для снижения осевой составляющей силы резания передняя поверхность пушечного сверла выполняется по ра­диусу R с очень небольшим занижением около оси инструмента. В процессе сверления радиальная односторонне направленная нагрузка вос­принимается цилиндрической поверхностью сверла, опирающейся на стенку обработанного отверстия.

Сверла для сверления глубоких отверстий
Рис. 4. Сверла для сверления глубоких отверстий: а – пушечное (d = 3…36 мм); б – ружейное (d = 1…30 мм)

Пушечное сверло работает в тяжелых условиях. При этом не обес­печивается непрерывный отвод стружки, в связи с чем приходится свер­ло периодически выводить из отверстия. Из-за низкой поперечной же­сткости и большой ширины срезаемого слоя оно склонно к вибрациям, поэтому работает с малыми подачами. Такие сверла в настоящее время применяются редко, только в условиях единичного и мелкосерийного производств.

Ружейные сверла (рис. 4, б) в отличие от пушечных, имеют внутренний канал для подвода СОЖ и прямую (иногда винтовую) ка­навку для наружного отвода пульпы (смесь стружки и СОЖ). Они при­меняются для сверления отверстий глубиной (5…100)d и диаметром 1…30 мм. Первоначально ружейные сверла использовали для сверления стволов огнестрельного оружия. В настоящее время ружейные сверла получили широкое распространение во всех отраслях машиностроения, главным образом для сверления глубоких отверстий на специальных станках в условиях крупносерийного и массового производств. Благо­даря оснащению твердым сплавом и внутренней подаче СОЖ они обес­печивают высокую производительность при сверлении отверстий с ми­нимальным уводом оси при высокой точности (H8…H9) и низкой ше­роховатости поверхности отверстий (Ra 0,32…1,25 мкм).

Типовая конструкция ружейного сверла состоит из режущего твер­досплавного наконечника 1 (рис. 4, б) с отверстием для подвода СОЖ, трубчатого стебля 2 из стали типа 30ХМА с V-образной канавкой для отвода стружки, полученной методом холодной пластической де­формации, и цилиндрического хвостовика 3 для крепления на станке. Ружейные сверла диаметром менее 2 мм ряд зарубежных фирм изготав­ливает цельными твердосплавными.

Геометрические параметры режущей части ружейного сверла пока­заны на рис.4, б. Главная режущая кромка для снижения радиальной нагрузки ломаная, состоит из двух полукромок с углами в плане φ1 = 30° и φ2 = 20°. Для восприятия суммарной радиальной нагрузки у сверл ма­лых диаметров имеется опорная цилиндрическая поверхность, а у сверл d > 10 мм – две опорные направляющие, между которыми должен про­ходить вектор радиальной составляющей сил резания и трения.

Для снижения сил трения и во избежание защемления сверла в от­верстии предусматривается обратная конусность по диаметру режущей части (наконечника) в пределах 0,6…0,10 мм на 100 мм длины. На вспомогательной режущей кромке оставляется цилиндрическая ленточ­ка шириной f=0,1…0,5мм.

При заточке ружейного сверла (рис. 4, б) необходимо контроли­ровать размер m, который, во избежание врезания торцев, направляю­щих в дно отверстия, должен быть не меньше двух – трех значений по­дачи сверла на один оборот. На переднем торце трубчатого стебля фре­зеруется паз, в который припаивается твердосплавный наконечник. С противоположного конца стебель впаивается в цилиндрический хвосто­вик, имеющий диаметр на 6…10 мм больший, чем диаметр стебля.

Технические требования к изготовлению ружейных сверл весьма жесткие. Так. рабочая часть шлифуется с допуском по h5 или h6, а хво­стовик – по h6. Радиальное биение наконечника относительно хвосто­вика не более 0,01…0,02мм. При настройке операции необходимо обеспечить соосность шпинделя и сверла в пределах 0,01 мм, а соос­ность кондукторной втулки и шпинделя станка – в пределах 0,005 мм.

Так как твердосплавные направляющие выглаживают поверхность отверстия. СОЖ должна быть только на масляной основе с противоза­дирными присадками (S, Cl, P). Применение эмульсий на водной основе приводит к затиранию направляющих и возникновению вибраций.

Давление и расход СОЖ зависят от диаметра сверла. Так, например, при малых диаметрах сверл давление СОЖ достигает 9…10 МПа.

К числу недостатков ружейных сверл можно отнести малые попе­речную и крутильную жесткости из-за ослабленного канавкой стебля. По этой причине приходится снижать подачу, а следовательно, и произ­водительность процесса сверления.

Сверла и сверлильные головки БТА отличаются тем, что при малых диаметрах сверления (рис. 5, а) твердосплавные режущие и направляющие пластины напаиваются непосредственно на трубчатый стебель, а при больших диаметрах – на головки (рис. 5, б… д), навин­чиваемые на стебель.

Сверлильные головки БТА
Рис. 5. Сверлильные головки БТА: а – однокромочное сверло с напайной Т-образной твердосплавной пластиной (d = 6…18 мм); б – однокромочная напайная головка (d=18…30 мм); в – однокромочная головка с механическим креплением режущих и направляющих пластин (d = 18…65 мм); г – многокромочная напайная головка БТА (d = 18…65 мм); д – многокромочная головка с механическим креп­лением режущих и направляющих пластин (d > 65 мм)

Головки изготавливают различными по конструктивному исполне­нию: однокромочными (рис. 5, б, в), многокромочными (рис. 5.г,д), перетачиваемыми, неперетачиваемыми, с напайными или сменными (d>20мм) режущими и направляющими пластинами.

В отличие от ружейных сверл, сверла и головки БТА имеют толсто­стенный стебель кольцевого сечения и работают с наружной подачей СОЖ между стенками стебля и обработанного отверстия и с внутрен­ним отводом СОЖ и стружки через отверстия в головке и стебле. Пода­ча СОЖ производится с помощью специальных маслоприемников, ко­торые устанавливаются на специальных станках для обработки глубо­ких отверстий, обеспечивающих торцевое уплотнение между заготов­кой и кондукторной втулкой.

Достоинства сверл БТА состоят в том, что благодаря высокой жест­кости трубчатого стебля подача, по сравнению с ружейными сверлами увеличивается примерно в 2…4 раза, а стружка, удаляемая из зоны ре­зания по внутреннему каналу, не портит обработанную поверхность.

К недостаткам сверл БТА следует отнести трудности с надежным удалением стружки через относительно небольшое по сечению входное отверстие в режущей части, при закупоривании которого процесс свер­ления становится невозможным.

Для хорошего дробления стружки на напайных твердосплавных пластинах затачиваются стружкодробящие уступы, а на механически закрепляемых твердосплавных СМП предусматриваются сферические мелкие лунки, получаемые в процессе изготовления пластин. Хорошее деление стружки по ширине и увеличение площади сечения входных отверстий обеспечивают многокромочные головки фирмы «Sandvik Coromant» (Швеция). При этом за счет разности нагрузки на пластины, расположенные с обеих сторон оси головки, обеспечивается принцип одностороннего резания, так как в этом случае равнодействующая ради­альных составляющих сил резания и трения проходит между двумя на­правляющими и прижимает головку к обработанной поверхности отвер­стия.

В головках с механическим креплением твердосплавных пластин удается избежать недостатков метода пайки, указанных выше, трудоем­кой по исполнению заточки и обеспечить быстросменность пластин.

Сложные по конструкции корпуса головок БТА изготавливают ме­тодом точного литья с последующей нарезкой ленточной резьбы на хво­стовой части. У сверл крупных диаметров корпуса изготавливают фре­зерованием и точением на станках с ЧПУ. При сверлении отверстий малых диаметров (d = 6…20 мм) применяются опытные конструкции сверл БТА, выполненные путем врезания и пайки Т-образных твердо­сплавных пластин в стальной трубчатый стебель (рис. 5, а). Однако в этом случае трудности с удалением стружки возрастают еще в большей степени. Гарантированная глубина сверления отверстий сверлами БТА при горизонтальном положении заготовки достигает 100d, а при верти­кальном – 50d.

Схема работы эжекторного сверла
Рис. 6. Схема работы эжекторного сверла: 1 – режущая головка; 2 – кондукторная втулка; 3 – цанга; 4 – зажимной патрон; 5 – сопла эжектора; 6 – тонкостенная труба; 7 – стебель; 8 – заготовка

Режущие головки эжекторных сверл по конструкции подобны го­ловкам БТА (рис. 6). Некоторые отличия между ними объясняются способами подвода СОЖ и отвода пульпы (смесь стружки и СОЖ), суть которых состоит в том, что подвод осуществляется между стенками стебля 7 и тонкостенной трубы 6, вставленной внутри стебля, и далее через отверстия в корпусе головки в зону резания. В хвостовой части тонкостенной трубы прорезаны С-образные пазы, исполняющие роль сопла 5 эжектора, отсасывающего пульпу через внутреннюю полость этой трубы. Таким образом, подаваемая через специальный патрон СОЖ делится на два потока: рабочий, идущий в зону резания, и вспомо­гательный, идущий на слив и составляющий примерно 1/3 от общего количества СОЖ. Именно этот вспомогательный поток и создает разряжение во внутренней трубе. Под действием атмосферного давления рабочий поток, пройдя через зону резания, вместе со стружкой всасывает­ся в зону пониженного давления и уходит на слив. Благодаря такому устройству эжекторные сверла могут использоваться на универсальных станках. При этом не требуются специальные маслоприемники, а пода­ча и отвод СОЖ осуществляются с помощью специальных патронов 4, устанавливаемых в шпинделе сверлильного станка или задней бабке токарного станка.

Эжекторные сверла d = 18…65 мм чаще всего оснащают напайными твердосплавными пластинами, а d = 65.185 мм и более – механически закрепляемыми СМП. Максимальная глубина отверстий, полученных эжекторными сверлами, достигает 4000 мм.

Сверла и головки для кольцевого сверления. При сплошном сверлении отверстий диаметром свыше 50 мм образуется большой объ­ем стружки, требующий значительных затрат мощностей и инструмен­тальных материалов. Усилия резания при этом резко возрастают. Чтобы избежать этого, используют способ кольцевого сверления, заключаю­щийся в прорезании кольцевой канавки в заготовке с оставлением не­тронутой сердцевины, которая в дальнейшем может быть использована в качестве заготовки деталей. За счет снижения силовой нагрузки на сверло можно значительно увеличить подачу, а следовательно, и произ­водительность процесса сверления.

Кольцевые сверла
Рис. 7. Кольцевые сверла: а – с механическим креплением режущих и направляющих пластин; б – для неглубоких отверстий, оснащенные СМП; в – оснащенные СМП головки одностороннего резания с внутренним отводом стружки для сверления глубоких отверстий

Простейшая конструкция кольцевого сверла в виде пустотелой тру­бы, на торце которой закреплены режущие ножи (z = 3…12), представ­лена на рис. 7, а. Над ножами прорезаны канавки для отвода сходя­щей стружки. Через отверстия в корпусе инструмента в зону резания под давлением подается СОЖ, которая удаляет стружку через зазор ме­жду сверлом и наружной стенкой кольцевой канавки, образуемой в за­готовке. Для облегчения транспортировки стружки предусмотрено ее деление по ширине за счет специальной заточки ножей. Для более ус­тойчивого положения сверла в отверстии на корпусе головки крепятся направляющие планки из твердой пластмассы, например из полиамида.

Для дробления стружки обычно на передних поверхностях режущих кромок затачивают уступы. Однако более надежное дробление стружки достигается в случае применения кинематического метода с наложени­ем колебаний на движение подачи сверла.

Известны и другие конструкции кольцевых сверл, в том числе ос­нащенные твердосплавными СМП, закрепляемыми винтами. Такие сверла применяются для сверления как неглубоких (рис. 7, б), так и глубоких (рис. 7, в) отверстий. В последнем случае для уменьшения увода оси отверстия используется принцип одностороннего резания. При сверлении неглубоких отверстий диаметром 60…110 мм, глубиной 2,5d применяют внутренний подвод СОЖ и наружный отвод стружки.

При сверлении глубоких отверстий диаметром 120…250 мм и более и глубиной 100d применяют внутренний отвод стружки через отверстия в корпусе головки и стебле сверла. Для крепления пластин в сверлах больших диаметров используют промежуточные вставки. Такие сверла, кроме режущих пластин, имеют также опорные твердосплавные на­правляющие пластины.

Твердосплавные сверла

Несмотря на то, что использование твердых сплавов обеспечивает двух-, четырехкратное повышение производительности, удельный вес твердосплавных сверл в общем объеме их применения составляет не более 10%. Это объясняется неблагоприятными условиями работы твердых сплавов при сверлении: нежестким (консольным) креплением сверл; большими осевыми нагрузками; переменной величиной скорости резания, уменьшающейся до нуля на поперечной режущей кромке; большой шириной срезаемой стружки; опасностью появления вибраций и пакетирования стружки в канавках сверла; малыми числами оборотов и недостаточными мощностью, жесткостью и точностью сверлильных станков.

Более широкое распространение твердосплавные сверла получили при сверлении чугунов, цветных металлов и неметаллических материа­лов (мрамор, кирпич, пластмассы и т.п.). При сверлении сталей часто наблюдается выкрашивание режущих кромок, особенно в виде разру­шения поперечной режущей кромки.

Повышение жесткости сверл, использование внутреннего напорного охлаждения и другие усовершенствования позволяют получать хорошие результаты при сверлении труднообрабатываемых сталей и сплавов, т.е. там, где быстрорежущие сверла имеют очень низкую стойкость.

Для оснащения сверл используют твердые сплавы марок ВК8, ВК10М, ВК15М, обладающие наибольшей прочностью.

Повышение прочности и жесткости сверл обеспечивают за счет максимально возможного сокращения длины рабочей части инструмен­та, хотя при этом приходится сокращать запас на переточку. С этой же целью увеличивают диаметр сердцевины сверл до d0 = (0,25…0,35)d и выполняют подточку поперечной режущей кромки.

Твердосплавные сверла
Рис. 1. Твердосплавные сверла: а – цельные; б – с напайными пластинами; в – с корон­ками; г – с механическим креплением СМП

Мелкоразмерные сверла (d = 2…6 мм) изготавливают цельными твердосплавными или составными, когда хвостовик изготавливается из стали (рис. 1, а), а рабочая часть – из твердого сплава. Сверла d = 10…30 мм оснащают напайными пластинами или коронками из твер­дого сплава (рис. 1, б, в). При этом корпус сверла изготавливается из стали 9ХС или Р6М5. На корпусах таких сверл направляющие ленточки обычно не делают, так как при высоких скоростях резания, допускае­мых твердым сплавом, они быстро выходят из строя и не выполняют роли направляющих сверла.

Обратная конусность предусматривается только на твердосплавной режущей части с созданием вспомогательных углов в плане φ1=25…30′. Диаметр корпуса сверла занижается на 0,2…0,3 мм по сравне­нию с диаметром конца твердосплавной части.

Геометрические параметры режущей части: угол при вершине 2φ=120…140°, угол наклона стружечных канавок ω = 0…20°, заточка двух- или трехплоскостная с задним углом на главных режущих кром­ках α= 7…9°. Передний угол на твердосплавных пластинах γ = 8°, а на коронках с винтовыми канавками переменный, как у быстрорежущих сверл, зависящий от угла ω. Хвостовик конический или чаще всего ци­линдрический, как более технологичный.

Для снижения осевого усилия применяется подточка поперечной режущей кромки с сокращением ее длины до (0,10…0,15)d. Так как мес­та пайки пластины и коронки расположено близко от зоны резания, то иногда в процессе сверления наблюдаются случаи отпаивания и разру­шения твердосплавной части. Этого можно избежать, если использовать подачу СОЖ через внутренние каналы в корпусе сверла, так как СОЖ снижает температуру резания, интенсивность износа режущих кромок и обеспечивает надежный вывод стружки из отверстия. Такие сверла можно с успехом использовать даже при сверлении труднообрабаты­ваемых сталей.

Наибольшую надежность имеют сверла с напайными твердо­сплавными коронками и каналами для внутреннего подвода СОЖ, выпускаемые рядом зарубежных фирм. В этом случае длина коронок принимается равной (1…2)d, угол при вершине 2φ = 140°, угол наклона винтовых канавок ω = 20°. заточка двух- или трехплоскостная с подточ­кой поперечной режущей кромки. хвостовик цилиндрический с допус­ком по h6 и лыской для крепления винтом в специальном патроне.

В последние годы широкое применение нашли сверла, оснащенные неперетачиваемыми пластинами с механическим креплением на корпу­се (рис. 1, г). Они используются для сверления отверстий глубиной L = (3…4)d и диаметром d = 20…60 мм. При этом для повышения на­дежности сверл в их корпусах выполнены отверстия для подвода СОЖ в зону резания. Стружечные канавки чаще всего делают прямыми, как более технологичные. У сверл небольших диаметров стружечные ка­навки могут быть и винтовыми с углом наклона ω = 20°.

Применяемые в сверлах твердосплавные СМП позитивного типа с α>0 в форме параллелограмма, ромба, прямоугольника или неправиль­ного треугольника с шестью режущими кромками и центральным от­верстием конической формы для крепления винтом. Вдоль режущих кромок на пластинках при прессовании делают уступы или мелкие сфе­рические лунки, обеспечивающие надежное дробление стружки. Пластины располагаются с обеих сторон относительно оси сверла таким образом, что делят припуск по ширине с перекрытием в средней части. Одна из пластин обрабатывает центральную часть отвер­стия, а другая – периферийную. Поперечная режущая кромка у таких сверл отсутствует, а хвостовик делается цилиндрическим даже у сверл больших диаметров.

Методы заточки спиральных сверл

Технологически наиболее простой является заточка по одной или двум плоскостям. Однако при одноплоскостной заточке (рис. 1, а), чтобы концы перьев сверла не контактировали с обработанной поверхностью, приходится принимать большие значения задних углов α = 20…250, что резко ослабляет режу­щий клин. Поэтому такой метод нашел применение только при заточке сверл малых диаметров (d < 3 мм), когда ширина перьев мала.

Методы заточки спиральных сверл
Рис. 1. Методы заточки спиральных сверл: а – одноплоскостная; б – двухплоскостная; в, г – коническая; д, е – винтовая

Двухплоскостная заточка (рис. 1, б) отличается тем, что часть задней поверхности, прилегающая к главной режущей кромке, затачи­вается с оптимальными задними углами, а конец пера – под значительно большими углами. Это обеспечивает большую прочность режущих клиньев, более благоприятную картину изменения передних углов на поперечной режущей кромке, образуемой при пересечении главных задних поверхностей перьев, и лучшие условия засверливания. Недос­татками этого метода заточки является прерывистость при заточке каж­дого пера и, как следствие, возможность осевого биения режущих кро­мок. Этот метод нашел широкое применение при заточке на универ­сально-заточных или специальных станках твердосплавных сверл.

Весьма распространенным методом заточки быстрорежущих сверл, особенно больших диаметров, является заточка по конической по­верхности (рис. 1, в). которая производится на специальных или уни­версально-заточных станках с использованием особых приспособлений (рис. 1, г). Хотя этот метод заточки прост в исполнении и обеспечива­ет благоприятную картину изменения угла α по режущим кромкам, главными его недостатками являются прерывистость процесса заточки и наличие больших отрицательных углов на поперечной режущей кромке. Величина угла α регулируется смещением k оси сверла.

Наибольшее применение в серийном производстве сверл нашла за­точка по винтовой поверхности (рис. 1, д). осуществляемая на спе­циальных станках в автоматическом или полуавтоматическом режиме. Благодаря специальной кинематике движения шлифовального круга (рис. 1, е) заточка осуществляется при непрерывном вращении сверла и обеспечивает наилучшую симметричность главных режущих кромок и лучшую геометрию поперечной кромки.

Спиральные сверла

Спиральные или, правильнее, винтовые, сверла были впервые пока­заны на Всемирной торговой выставке в 1867 г. американской фирмой Морзе. До настоящего времени основные особенности их конструкции сохранились практически неизменными.

Из всех известных конструкций сверл спиральные сверла нашли наи­большее применение благодаря следующим достоинствам:

1) хороший отвод стружки из обрабатываемого отверстия из-за наличия винтовых канавок;

2) положительные передние углы на большей длине главных режущих кромок;

3) большой запас на переточку, которая производится по задним поверхностям и может выполняться вручную или на специ­альных заточных станках, в том числе станках-автоматах;

4) хорошее направление сверла в отверстии из-за наличия калибрующих ленточек на наружной поверхности калибрующей части инструмента.

Производство спиральных сверл осуществляется в специализиро­ванных цехах или заводах в условиях крупносерийного или массового производства. Поэтому, несмотря на сложное конструктивное исполне­ние, себестоимость этих сверл невелика.

Основные конструктивные элементы и геометрические параметры спиральных сверл показаны на рис. 1. На конической режущей части с углом 2φ при вершине расположены две главные режущие кромки – линии пересечения винтовых передних и задних поверхностей. Форма задних поверхностей определяется методом заточки. В результате пере­сечения двух задних поверхностей образуется поперечная режущая кромка, наклоненная к главной режущей кромке под углом φ . Эта кромка располагается на сердцевине сверла с условным диаметром d0=(0.15…0.25)d, где d – диаметр сверла. Две вспомогательные режущие кромки лежат на пересечении передних поверхностей и цилиндриче­ских калибрующих ленточек, направляющих сверло в отверстии и обра­зующих калибрующую часть сверла. Угол наклона вспомогательных кромок к оси сверла ω определяет в основном величину передних углов γ на главных режущих кромках, которые, как будет показано ниже, пе­ременны по величине в разных точках этих кромок.

Спиральное сверло
Рис. 1. Спиральное сверло

Во избежание защемления сверла в отверстии предусматривается уменьшение его диаметра к хво­стовику – обратная конусность, равная 0,03…0,12 мм на 100мм длины рабочей части. У сердцевины сверла с целью повышения его прочности и жесткости предусматривается прямая конусность, т.е. увеличение ее диаметра в направлении к хвостовику, равное 1,4…1,7 мм на 100 мм длины.

Режущая и калибрующая части сверла составляют его рабочую часть, по длине которой сверла делятся на короткую, среднюю и длин­ную серии. Стандартные спиральные сверла изготавливают диаметром 0,1…80 мм с допусками по h8…h9. За рабочей частью сверла следует шейка, которая используется для нанесения маркировки сверла: диамет­ра, материала режущей части, товарного знака завода-изготовителя.

Хвостовики бывают двух типов: конические (типа Морзе) с лапкой на конце для сверл d = 6…80 мм и цилиндрические – для сверл d = 0,1…20 мм. У сверл d>8 мм хвостовики делают из конструкционной стали 45 или 40Х, свариваемой с рабочей частью. Для увеличения силы трения в месте крепления сверла в патроне и возможности правки сверл по длине хвостовики термически не обрабатывают. Лапки сверл для упрочнения закаливают, так как они используются для выбивания сверл из отверстия шпинделя станка или из переходной втулки.