Сверление отверстий является одной из наиболее распространенных операций в слесарных работах. Отверстия без последующего растачивания или развертывания сверлят в деталях, соединяемых между собой болтами, винтами, заклепками или другими крепежными деталями, не требующими точной посадки.
Инструментом для сверления служит сверло, которому сообщается одновременно два движения: вращательное и поступательное. С помощью сверла могут быть получены окончательно обработанные отверстия точностью не выше 5-го класса с чистотой поверхности не выше 4-го класса. Сверла бывают разных типов. Наиболее распространенным типом сверл являются спиральные сверла. Сверло состоит из рабочей части и хвостовика, который служит для закрепления сверла в патроне или шпинделе станка. Хвостовики могут быть как цилиндрические, так и конусные.
Чтобы уменьшить трение сверла об обрабатываемый материал, на сверлах делают уменьшенный диаметр направляющих кромок (обратный конус) в пределах 0,03-0,08 мм на 100 мм длины сверла.
Спиральное сверло имеет спиральные канавки, служащие для отвода стружки и об-разующие передние углы; задние углы сверла, образуются при заточке задних поверхностей I вершины сверла, они являются переменными, увеличиваясь от пери-ферии к центру сверла. Угол при вершине све-рла затачивается на 116-120°. Кроме угла 116-120°, сверло может иметь дополнительный угол 70-80°, вследствие чего улучшаются условия образования стружки и тепло- отвода из зоны резания. Двойную заточку! рекомендуется производить у сверл диаметром свыше 10 мм.
Схематично показана заточка сверл на заточном станке. После заточки сверла подвергаются контролю. Специальным шаблоном проверяются одновременно угол при вершине длина режущих кромок. Правильная заготовка, кроме повы-шения стойкости сверла, исключает «разбивание» отверстий.
Заточка сверл от руки требует навыка от слесарей, так как не всегда удается, заточить режущие кромки абсолютно одинаково. Заточенное сверло, имеющее неодинаковые длины режущих кромок, будет сверлить отверстие большего диаметра, так как сверло будет отклоняться от первоначального направления, т. е. уводить отверстие от заданной оси.
Стойкость спирального сверла зависит от материала сверла, скорости резания, подачи и обрабатываемого материала детали. Износ сверла больше всего наблюдается по задней поверхности и по ленточкам, так как на периферии сверла режущая кромка имеет большую окружную скорость.
При появлении признаков затупления сверло необходимо перетачивать. Для обработки деталей из жаропрочных сталей и других труднообрабатываемых материалов применяют цельные твердосплавные сверла (для получения отверстий небольших диаметров), а также сверла с напайками из твердого сплава.
Зенкерование применяется для рассверливания предварительно обработанных отверстий, а также для обработки торцовых и фасонных поверхностей при помощи режущего инструмента, называемого зенкером. Зенкерование обеспечивает точность обработки отверстий в пределах 3-5-го классов точности и чистоту в пределах 4-6-го классов.
Зенкеры в большинстве случаев бывают трех- или четырехзубые. Они могут иметь направляющую часть и торцовые зубья, расположенные под углом 90° к направляющей, что даст возможность обрабатывать торцовые поверхности и цилиндрические гнезда.
Зенкеры бывают двух типов: зенкер № 1 - для предварительного зенкерования отверстий с исполнительными размерами меньше номинального размера обрабатываемого отверстия, что дает гарантию оставления припуска под развертку; зенкер № 2-для окончательной обработки отверстий по 4 и 6-му классам точности.
Зенкеры изготовляются со следующими углами: передний угол 5-10°; задний угол 6 градусов.
Зенкеры, образующие конические, цилиндрические и плоские поверхности, прилегающие к основному отверстию и расположенные концентрично с ним, называются зенковками.
Конические зенковки применяются для изготовления конических отверстий: цилиндрические зенковки с направляющей применяются для образования углублений под цилиндрические головки винтов.
Развертывание применяют для получения точного размера отверстий (в основном 2-й класс точности) и улучшения чистоты поверхности (7-9-го классов).
Развертывание отверстий, являющееся процессом чистовой обработки, производится развертками на сверлильном станке или вручную. По форме развертываемого отверстия развертки бывают цилиндрические, конические и комбинированные. Развертки могут иметь прямые и винтовые канавки (для прерывистых отверстий).
Развертка состоит из рабочей части (заборной и калибрующей), хвостовика, при помощи которого она крепится к станку, и шейки, соединяющей рабочую часть и хвостовик. На калибрующей части развертки имеется цилиндрическая ленточка, которая создает направление инструменту и сглаживает обработанную поверхность.
Допустимая ширина этой ленточки находится в пределах 0,1-0,3 мм. Широко применяются прямозубые развертки с переменным шагом зубьев.
Развертка должна иметь передний угол около 0°, а для разверток со вставными пластинками из твердого сплава рекомендуется давать отрицательный передний угол от -3 до -5°; это улучшает качество обрабатываемой поверхности. Задний угол принимается до 8°. Угол заборной части разверток: у машинных - 5-15°; у ручных - 1-3°.
В процессе развертывания отверстия снятие припуска производится заборной (конусной) частью развертки, а цилиндрическая часть ее производит калибрование отверстия.
Обрабатывать отверстия большого диаметра и высокого класса точности необходимо в следующей последовательности. После сверления отверстие растачивают зенкером, снимая припуск, равный 1,5-3 мм. Растачивание отверстия зенкером устраняет увод отверстия, по отношению к оси. Затем производят развертывание одной или двумя развертками, в зависимости от требуемой точности диаметра отверстия. Отверстия 1 и 2-го классов точности рекомендуется развертывать не менее чем двумя развертками, оставив припуск на окончательное или чистовое развертывание не более 0,05 мм на диаметр.
Припуск на развертывание отверстия зависит от величины диаметра отверстия. Так, например, для отверстия диаметром до 5 мм следует оставлять припуск на диаметр 0,1 мм, для отверстия диаметром до 10 мм - 0,12 мм и для отверстия диаметром свыше 10 мм - 0,15-0,3 мм.
Режимы резания при обработке отверстий. Основными элементами режима резания при сверлении являются глубина резания, подача и скорость резания.
Подача при развертывании зависит от обрабатываемого материала и диаметра развертки. Так, например, для развертывания отверстия диаметром 5 мм при обработке стали 45 рекомендуется применять подачу 0,3 мм/об, для развертывания отверстия диаметром 20 мм при обработке этой же стали - 0,5 мм/об, для диаметра 60 мм - 0,6 мм/об. При развертывании отверстий в деталях из латуни, алюминия и мягкой бронзы для диаметра 10 мм рекомендуется применять подачу 0,6 мм/об, для диаметра 30 мм - 1,3 мм/об, для диаметра 60 мм - 2,2 мм/об.
Скоростью резания называется окружная скорость наиболее удаленной от центра сверла точки режущей кромки.
При сверлении или развертывании отверстий важно правильно выбрать скорость резания, при которой инструмент будет работать нормально, т. е. наиболее эффективно.
Режим резания необходимо выбирать таким, чтобы сохранить инструмент от. преждевременного износа с учетом максимальной производительности.
Режимы резания для сверл из быстрорежущей стали можно выбирать. Более точно режимы резания должны выбираться по специальным справочникам.
Найденное число оборотов и значение подачи сопоставляют с фактическим числом оборотов шпинделя станка. На каждом станке имеется таблица оборотов шпинделя и подач, которая прикреплена к станку.
Для уменьшения трения и нагрева инструмента при сверлении применяют охлаждающую жидкость. Кроме этого, обильное охлаждение облегчает удаление стружки из отверстия. Для нормального охлаждения необходимо к месту сверления подать не менее 10 л охлаждающей жидкости в минуту.
При сверлении различных металлов и сплавов рекомендуется применять охлаждающие жидкости, приведенные ниже. Охлаждающая жидкость. Эмульсия или смесь минерального и жирных масел (касторовое, сурепное).
Если во время работы режущая кромка сверла быстро затупляется, то это признак того, что скорость резания выбрана слишком большой и ее надо уменьшить. При выкрашивании режущих кромок следует уменьшить величину подачи.
Для предупреждения затупления и поломки сверла при выходе из отверстия рекомендуется уменьшить подачу в момент выхода сверла. Для получения отверстий высокого класса точности, развертки в шпинделе станка крепят на специальных качающихся оправках, которые дают возможность развертке
занимать требуемое положение в отверстии. Этим устраняется «разбивание» отверстия.
Для получения высокой чистоты обработки отверстия развертку следует смазывать растительным маслом.
Скорость резания при развертывании отверстий в деталях из стали принимается равной 5-10 мм/мин, подача - 0,3-1,3 мм/об.
При сверлении отверстия диаметром более 25 мм рекомендуется производить предварительную обработку сверлом диаметром 8-12 мм, а затем рассверлить отверстие до требуемого диаметра.
Разделение обработки отверстия на два перехода -сверление и рассверливание - способствует получению более точного по диаметру отверстия, а также уменьшает износ инструмента.
При сверлении глубокого отверстия необходимо своевременно удалять стружку из отверстия и спиральных канавок сверла. Для этого периодически выводят сверло из отверстия, чем облегчают условия сверления и улучшают чистоту обрабатываемого отверстия.
При сверлении деталей из твердых материалов, как уже указывалось выше, применяют сверла, оснащенные пластинками из твердого сплава, или цельные твердосплавные сверла. Наиболее эффективны эти сверла при обработке деталей из чугуна, закаленной или высоко- прочной стали, а также специальных труднообрабатываемых материалов и пластмасс.
Инструмент и механизмы для обработки отверстий. Сверление осуществляется переносными приспособлениями и на станках.
Ручная дрель применяется для сверления отверстий диаметром до 2 мм. Кроме ручных дрелей, для сверления отверстий •применяются пневматические и электрические дрели.
Пневматическая дрель приводится в действие сжатым воздухом под давлением 4-6 кг/см2, который подается по резиновому шлангу. При нажатии на курок сжатый воздух поступает в камеру, приводит во вращение ротор, который через редуктор передает вращение шпинделю. Пневматические дрели могут быть роторного или поршневого типа и выпускаются как для прямого сверления, так и для сверления под углом. Производительность пневматических дрелей в 3-4 раза выше производительности обычных ручных дрелей.
Электрическая дрель состоит из небольшого электродвигателя и зубчатой передачи, помещенных в корпусе. Электрические дрели применяются, когда невозможно поместить деталь на сверлильный станок.
В зависимости от мощности электродвигателя электрические дрели делятся на легкие, средние и тяжелые. Легкими электродрелями можно сверлить отверстия диаметром 0,2-6 мм, средними - до 25 мм и тяжелыми - до 70 мм.
Электрические дрели могут работать на постоянном или переменном токе нормальной частоты (50 пер/сек) или на токе повышенной частоты (обычно 200 пер/сек). Электрические дрели небольших размеров иногда применяют в виде сверлильной головки с гибким валом.
Электрические дрели тяжелого и среднего типа имеют на корпусе две ручки для удержания и направления их при Работе; дрели легкого типа выпускаются цилиндрической формы выемкой в торце для удержания их одной рукой.
Ток от сети подводится через розетку кабелем из трех проводов, из которых один предназначен для заземления корпуса электродрели. Электродрели с гибким валом применяют для сверления отверстий в местах, куда затруднен доступ обычной электродрелью.
При необходимости сверления отверстий в громоздких деталях или в местах, недоступных для сверления на стационарных станках, применяются воздушные (пневматические) или ручные электрические машинки.
В пневматических машинках шпиндель приводится во вращение сжатым воздухом. При этом число оборотов сверла достигает 12 000 в минуту и более. В настоящее время выпускается много типов электросверлильных машинок различной мощности и веса от 1,2 до 35 кг. Поршневые пневматические машинки выпускаются двух-, трех- и четырехцилиндровые. По весу они тяжелее роторных при одной и той же мощности и менее производительны.
Угловые пневматические машинки применяются в тех случаях, когда обычной сверлильной машинкой нельзя выполнить ту или иную операцию в узких плоходоступных местах.
В практике слесарной обработки и сборки требуется производить сверление, зенкерование, развертывание или нарезание резьбы мелких отверстий. В этих случаях используют настольный сверлильный станок, а при отсутствии его -обычную сверлильную машинку, закрепленную в специальной стойке. Стойки эти бывают различной конструкции. Стойка позволяет перемещать сверлильную машинку вместе с крон-. штейном, к которому она прикреплена. При сверлении или обработке отверстий в крупных деталях сверлильные пневматические или электрические дрели подвешиваются на поворотных направляющих.
При сверлении отверстий в труднодоступных местах иногда применяют удлиненные сверла (к нормальному сверлу приваривают при помощи электросварки или припаивают твердым припоем удлинительный стержень). Для сверл малого диаметра, в связи с тем что они быстро выходят из строя, применяют специальные насадки (удлинители).
Для механизации резьбонарезных работ применяются специальные электродрели, отличающиеся от обычных электросверлильных машинок тем, что они имеют реверсивные устройства, т. е. шпиндель станка может получать и правое и левое вращение (при их переключении); причем обороты шпинделя (при нарезании резьбы) меньше, чем в обычных сверлильных машинках, а обратное вращение, служащее для вывертывания метчика, имеет обороты в 2-3 раза больше, чем при рабочем вращении.
При нарезании резьбы в труднодоступных местах пользуются специальными торцовыми воротками. Для предохранения метчика от поломки применяют специальные патроны, которые при увеличении крутящего момента выше установленного предела, выключают вращение шпинделя или обеспечивают его проворачивание относительно метчика.