К конструкциям деталей, обрабатываемых точением, предъявляется ряд требований, обеспечивающих их технологичность при обработке. Технологичной является конструкция детали:
- масса которой уравновешена относительно оси вращения;
- отсутствуют нежесткие валы и втулки;
- в чертеже детали используются одинаковые радиусы скруглений;
- режущий инструмент имеет свободный вход и выход из материала заготовки;
- отсутствуют фасонные поверхности, требующие изготовления фасонных резцов;
- диаметры ступеней ступенчатых валов располагаются по возрастающей степени;
- участки вала или отверстия, имеющие один и тот же размер, но разный допуск, разделены кольцевой разделительной канавкой.
Сверление – распространенный метод получения отверстий в сплошном материале.
Сверлением получают сквозные и несквозные (глухие) отверстия и обрабатывают предварительно полученные отверстия в целях увеличения их размеров, повышения точности и снижения шероховатости поверхности.
Сверление осуществляют при сочетании вращательного движения инструмента вокруг оси – главного движения и поступательного его движения вдоль оси – движения подачи. Оба движения на сверлильном станке сообщают инструменту.
Процесс резания при сверлении протекает в более сложных условиях, чем при точении. В процессе резания затруднены отвод стружки и подвод охлаждающей жидкости к режущим кромкам инструмента. При отводе стружки происходит трение ее о поверхность канавок сверла и сверла о поверхность отверстия. В результате повышаются деформация стружки и тепловыделение. На увеличение деформации стружки влияет изменение скорости резания вдоль режущей кромки, от максимального значения на периферии сверла, до нулевого значения у центра.
Режущий инструмент
Отверстия на сверлильных станках обрабатывают сверлами, зенкерами, развертками и метчиками.
1) Сверла по конструкции и назначению подразделяют на спиральные, центровочные и специальные. Наиболее распространенный для сверления и рассверливания инструмент – спиральное сверло, состоящее из рабочей части 6, шейки 2, хвостовика 4 и лапки 3.
Сверло спиральное служит для сверления отверстий в сплошном материале и рассверливания уже имеющихся отверстий.
В рабочей части сверла 6 различают режущую 1 и направляющую 5 части с винтовыми канавками. Шейка 2 соединяет рабочую часть сверла с хвостовиком. Хвостовик 4 необходим для установки сверла в шпинделе станка. Лапка 3 служит упором при выбивании сверла из отверстия шпинделя.
Сверло имеет две главные режущие кромки 11, образованные пересечением передних 10 и задних 7 поверхностей и выполняющие основную работу резания; поперечную режущую кромку 12 (перемычку) и две вспомогательные режущие кромки 9. На цилиндрической части сверла вдоль винтовой канавки расположены две узкие ленточки 8, обеспечивающие направление сверла при резании.
Вспомогательные режущие кромки снимают незначительное количество металла на поверхности уже полученного отверстия по мере углубления сверла, поскольку направляющая часть сверла выполнена с небольшой конусностью для предохранения от защемления сверла. Перемычка в основном не режет, а сминает и выдавливает металл, что приводит к увеличению усилия подачи. Ленточки служат для центрирования и направления сверла вдоль его оси.
Рекомендуемые геометрические параметры сверл приведены в справочной литературе.
2) Зенкерами обрабатывают отверстия в литых или штампованных заготовках, а также предварительно просверленные отверстия. Отличие зенкера от сверла в том, что у него отсутствует поперечная режущая кромка и он имеет не две, а три или четыре режущие кромки (зуба). Это обеспечивает получение более высокой производительности и чистоты по сравнению с рассверливанием. Режущая часть 1 выполняет основную работу резания. Калибрующая часть 5 служит для направления зенкера в отверстии и обеспечивает необходимую точность и шероховатость поверхности (2 – шейка, 3 – лапка, 4 – хвостовик, 6 – рабочая часть).
3) Развертками окончательно обрабатывают отверстия после сверления или зенкерования. По форме обрабатываемого отверстия различают цилиндрические и конические развертки. Развертки имеют 6 – 12 главных режущих кромок, расположенных на режущей части 1 с направляющим конусом. Калибрующая часть 2 направляет развертку в отверстии и обеспечивает высокую точность размера и малую шероховатость поверхности.
По конструкции крепления развертки делят на хвостовые и насадные.
4) Метчики применяют для нарезания внутренних резьб. Метчик представляет собой винт с прорезанными прямыми или винтовыми канавками, образующими режущие кромки. Рабочая часть метчика имеет режущую 1 и калибрующую 2 части. Профиль резьбы метчика должен соответствовать профилю нарезаемой резьбы. Метчик закрепляют в специальном патроне.
Протягивание – высокопроизводительный метод обработки внутренних и наружных поверхностей, обеспечивающий высокую точность формы и размеров обрабатываемой поверхности. Протягивают многолезвийным режущим инструментом – протяжкой – при его поступательном движении относительно неподвижной заготовки (главное движение).
Метод протягивания заключается в том, что каждый зуб протяжки срезает с обрабатываемой поверхности стружку небольшой толщины. Это возможно потому, что размер каждого последующего зуба протяжки больше предыдущего. Обработанная поверхность характеризуется малой шероховатостью.
Протягивание является одним из наиболее высокопроизводительных процессов обработки деталей машин резанием, так как в работе одновременно находится большое количество зубьев инструмента. Для некоторых видов отверстий, например шлицевых, протягивание является единственным методом формообразования.
Протяжки
При протягивании используется сложный дорогостоящий инструмент – протяжки. Они представляют собой сложный многолезвийный инструмент с необходимым числом зубьев, формообразующих периметр обрабатываемой поверхности с рядом последовательно выступающих одно над другим лезвий в направлении, перпендикулярном направлению скорости главного движения.
По характеру обрабатываемых поверхностей протяжки делят на две основные группы: внутренние и наружные. Внутренними протяжками обрабатывают различные замкнутые поверхности, а наружными – полузамкнутые и открытые поверхности различного профиля. Протягивание наружных поверхностей в ряде случаев успешно заменяет строгание, фрезерование и даже шлифование.
По форме различают круглые, шлицевые, шпоночные, многогранные и плоские протяжки. Из всех разновидностей чаще всего применяют протяжки для обработки круглых отверстий. Внутренняя круглая протяжка предназначена для протягивания цилиндрических отверстий после сверления, растачивания или зенкерования.
По конструкции зубьев протяжки бывают режущими, выглаживающими и деформирующими. В первом случае зубья имеют режущие кромки, в двух последних – скругленные, работающие по методу пластического деформирования. Различают также сборные протяжки со вставными ножами, оснащенными пластинками из твердого сплава.
Разновидность протяжки – прошивка – отличается отсутствием хвостовика и шейки и при обработке проталкивается через отверстие. Прошивка работает на сжатие, протяжка – на растяжение. Прошивкой обрабатываются короткие отверстия различного сечения.