Сверла для глубокого сверления

Сверла для глубокого сверления. Пушечное сверло.

В машиностроении повсеместно применяются детали со значительной длиной и глубокими внутренними отверстиями. Такими деталями являются валы различного функционального назначения, оси, шпиндели. Для получения таких отверстий применяют глубокое сверление отверстий в металле.

Отметим, что в технологии металлообработки глубоким называют сверление, при котором длина отверстия составляет пять и более его диаметров.

Глубокое сверление может выполняться для получения как сквозных, так и глухих отверстий.

Технология глубокого сверления является довольно сложным процессом, поскольку приходится преодолевать одновременно несколько трудностей:

  1. Во-первых, возникают сложности с отведением от обрабатываемой детали металлической стружки, а также с подачей смазывающе-охлаждающей жидкости.
  2. Во-вторых, довольно сложно обеспечить подачу и центровку сверлильного инструмента с достаточной точностью.

Для выполнения работ по получению глубоких отверстий применяется специализированный инструмент для сверления отверстий. Одним из типов такого инструмента является пушечное сверло.

Сверла для глубокого сверления

  1. Виды сверл для углубленной сверловки
  2. Подбор сверла для глубокой сверловки
  3. Технология процесса
  4. Видео

Сверла для глубокого сверления – это устройства, которые используются для сверления сквозных и глухих отверстий в валах, шпинделях и других деталях, которые имеют большую длину. Они имеют низкую производительность, благодаря ним обеспечиваются полностью чистые, точные и прямолинейные отверстия. К сверлам данного типа относят ружейные, однокромочные с внутренним отводом стружки и двухкромочные с внутренним отводом стружки конструкции.

фото:сверла для глубокого сверления

Особенности углубленной сверловки

Метод глубокого сверления используется во время резания отверстий, которые имеют глубину 5хD и более. Данный метод позволяет обработать материал с наибольшей точностью, а также оптимальной прямолинейностью, благодаря нему обеспечивается хорошее качество поверхности. Это достаточно сложная и трудоемкая операция. Главным условием обработки режущим инструментом методом глубокого сверления является охлаждение под давлением.

Особенность данного метода – необходимость определения правильного направления во время начала процесса резания. Это направление проходит через специальную кондукторную втулку либо же в заранее подготовленное просверленное пилотное отверстие.

Главная трудность – нельзя свободно вращать режущий инструмент при глубоком сверлении на полных оборотах вне самой детали. А также при увеличении длины сверла для глубокого сверления создаются неблагоприятные условия образования стружки, которую трудно отводить и извлекать из отверстия во время процесса. Поэтому очень важно соблюдать увод сверла при глубоком сверлении.

Виды сверл для углубленной сверловки

Сверла для глубокого сверления бывают нескольких видов:

  1. Спиральная конструкция, которая имеет отверстие для подвода жидкости в зону резания.
  2. Ружейное устройство, которое имеет припаянные твердосплавные пластинки.
  3. Ружейное устройство, которое имеет цельную твердосплавную рабочую часть.
  4. Ружейная установка с твердосплавной пластинкой и промежуточной режущей пластинкой.
  5. Шпиндельные (перовые) приборы, которые используются для обработки отверстий в шпинделях станков.
  6. Пушечные устройства.

Спиральные инструменты – это стандартные спиральные сверла, которые имеют удлиненную рабочую часть. Они изготавливаются из таких материалов, как быстрорежущая часть и твердый сплав. Первые имеют наружный подвод СОЖ, а вторые – внутренний подвод СОЖ. Сверление ними реализуется посредством глубокого сверления, когда инструмент удаляется из отверстия, для того чтобы вывести стружку, и без этого процесса. Их производительность в 8 раз выше, чем у ружейных.

фото:спиральные длинные сверла по металлу

Ружейные и пушечные – это однорезцовые режущие инструменты, которые используются для того, чтобы получить глубокие отверстия малого диаметра и большого (от 0,5 мм до 100 мм). СОЖ подводится через корпус прибора, стружка выводится через канавку в корпусе конструкции. Ружейная установка обеспечивает лучшее направление режущей части, рабочая часть делается конической по направлению от режущей кромки к стержню.

фото:ружейные сверла по металлу

Пушечный прибор имеет твердосплавную режущую часть, стебель из закаленной стали и хвостовик из улучшенной стали.

Также существуют двустороннего резания (эжекторные и шнековые) и одностороннего резания конструкции (ружейные и пушечные) по их назначению. И третий вид – это кольцевые или трепанирующие головки.

Подбор сверла для глубокой сверловки

Сверла для глубокого сверления имеют определенные критерии выбора. Чаще всего применяются спиральные, а также перовые режущие инструменты.

На критерии выбора влияет наличие определенного специального оборудования, системы подготовки и подачи СОЖ, а также системы защиты от разбрызгивания. Применять сверла для глубокого сверления необходимо исключительно на станках глубокого сверления.

Выбирая конструкцию, необходимо определяться с нужным диаметром, общей длиной отверстия, типом хвостовика и обрабатываемым материалом. Также обращать внимание на скорость подачи.

  • Если вы собираетесь сверлить отверстие, которое имеет длину больше, чем 40d, то стоит одновременно использовать два сверла, имеющие диаметр 10х400 мм и 9,95х800 мм.
  • Если глубина 40d, то конструкция должна иметь левое направление вращения, для того чтобы она смогла зайти в пилотное отверстие.
  • В случае, когда материал имеет длинную стружку, выбирайте прибор, который имеет полированные стружечные канавки.
  • Когда вы обрабатываете алюминиевый сплав, применяйте однолезвийные конструкции, имеющие заточку угла при вершине 180 градусов.

Технология процесса

Подача СОЖ должна быть под давлением до 10 МПа. Объем охлаждающей жидкости – 20-120 л/мин. Данный показатель зависит от диаметра обрабатывающей конструкции. Точность обработки по диаметру – 7-9 квалитетов. Параметр шероховатости – 2,5-1,25 мкм. Возможное отклонение отверстия не больше, чем на 0,5 мм на каждом метре длины.

фото:глубокое сверление детали

  1. Необходимо изготовить пилотное отверстие с допуском Н8.
  2. Подвести инструмент в заданное положение на небольшом режиме.
  3. Частота вращения должна быть 200 об/мин, подача 500 мм/мин.
  4. Включить подачу СОЖ и частоту вращения.
  5. Непрерывно сверлить до полной глубины, не отводя инструмент.
  6. Если вы используете устройство, которое имеет очень большое соотношение длины к диаметру, то необходимо достигать глубины 25 мм с уменьшенным режимом резания. 75% от оптимальной скорости резания.
  7. Отключить подачу СОЖ, когда достигнете необходимой глубины.
  8. Ускоренно произвести отвод и остановить шпиндель.

Также существует способ сверления глубокого сквозного отверстия и способ обработки глубоких отверстий. Последний предполагает установку технологической бобышки на заготовке, ось которой располагается на одинаковом расстоянии от торца заготовки.

Типы сверл для глубокого сверления

В качестве сверл для глубокого сверления могут быть использованы:

  • спиральные с цилиндрическим хвостовиком, параметры которых регламентирует ГОСТ 886-77 (по своей конструкции спиральные сверла с цилиндрическим хвостовиком относятся к инструментам длинной серии, при помощи которых создают отверстия с глубиной, превышающей величину, равную 15 диаметрам);
  • ружейные, режущая часть которых полностью выполнена из твердого сплава;
  • ружейные, на режущей части которых твердосплавные пластины фиксируются при помощи пайки;
  • ружейные, оснащенные не только основными, но и промежуточными твердосплавными пластинами;
  • эжекторные, которые используются для выполнения глубокого сверления на станках с горизонтальным расположением режущего инструмента;
  • пушечные, на поверхности которых имеется V-образная канавка, предназначенная для удаления стружки (обработка при помощи сверл данного типа является устаревшим методом получения глубоких отверстий).

Сверла для глубокого сверления

Ознакомиться с требованиями ГОСТ к сверлам длинной серии можно, скачав документ в формате pdf по ссылке ниже.

Спиральные сверла с цилиндрическим хвостовиком, производимые в соответствии с требованиями, которые приводит ГОСТ 886-77, отличаются удлиненной рабочей частью. В соответствии с положениями вышеуказанного стандарта от 77-го года, такой удлиненный инструмент может полностью изготавливаться из быстрорежущей стали или оснащаться режущими пластинами, выполненными из твердого сплава.

Читайте также  Виды отверток

ГОСТ 886 от 77-го года также оговаривает, что охлаждение сверл данного типа может обеспечиваться за счет не только наружного, но и внутреннего подвода СОЖ. Спиральные сверла, как указывает ГОСТ 886-77, могут производиться не только с цилиндрическим хвостовиком, но и с хвостовиками конического типа. Сам процесс глубокого сверления, осуществляемый посредством таких сверл, может выполняться как с их периодическим извлечением из выполняемого отверстия, что необходимо для удаления из него образовавшейся стружки, так и без выполнения такой процедуры. Если сравнивать спиральные сверла с ружейными и пушечными, то при использовании первых производительность сверления повышается практически в 8 раз.

Примеры рабочих головок ружейных сверл

Пушечные и ружейные сверла относятся к инструментам однорезцового типа, при помощи которых можно создавать глубокие отверстия с диаметрами, находящимися в интервале 0,5–100 мм. Охлаждение сверл данного типа осуществляется через отверстие, выполненное в их внутренней части, а стружка, образующаяся в процессе обработки, отводится при помощи специальной канавки, выполненной на их наружной поверхности. Пушечные и ружейные сверла, оснащенные режущими твердосплавными пластинами, отличаются конической конфигурацией рабочей части, что обеспечивает лучшее направление инструмента в зону выполнения обработки.

Эжекторные сверла относятся к более современным средствам глубокого сверления. За счет отсутствия стружечных канавок на их наружной поверхности они отличаются высокой жесткостью.

Принцип работы эжекторным сверлом

Перовое сверло

Это сверло имеет достаточно простую и уже устаревшую конструкцию и на практике применяется достаточно редко.

Перьевые сверла бывают двух видов: односторонние и двухсторонние. Односторонними можно производить сверление только при вращении в одну сторону, а двусторонними – в обе.

Одним из основных недостатков перовых сверл является то, что они не выдерживают значительных механических нагрузок. Поэтому ими нельзя сверлить с большой скоростью резания, кроме того, они не подходят для просверливания отверстий значительных диаметров. Перьевые сверла устроены таким образом, что в процессе сверления стружка из отверстия не выводится. Подобные свёрла нередко «уводяит» в сторону, их режущие кромки быстро затупляются и изнашиваются.

Виды сверл по металлу

Сверла, применяемые для работ с различными по твердости металлами, разделяются на:

  • винтовые (спиральные);
  • сверла — коронки;
  • конусные сверла.

В зависимости от обрабатываемого металла (цветной, черный, легированная сталь и тому подобное) изменяются и сплавы используемых для их изготовления металлов. Причем необязательно всей длины рабочего тела, а только наконечника сверла.

Элементы спирального сверла

Спиральное сверло представляет собой цилиндрический стержень, рабочая часть которого снабжена двумя (реже четырьмя) винтовыми спиральными канавками, предназначенными для отвода стружки и образования режущих элементов — ленточек.

  • Рабочая часть
    • Режущая часть имеет две главные режущие кромки, образованные пересечением передних винтовых поверхностей канавок, по которым сходит стружка, с задними поверхностями, а также поперечную режущую кромку (перемычку), образованную пересечением задних поверхностей.
    • Направляющая часть имеет две вспомогательные режущие кромки, образованные пересечением передних поверхностей с поверхностью ленточки (узкая полоска на цилиндрической поверхности сверла, расположенная вдоль винтовой канавки и обеспечивающая направление сверла при резании, а также уменьшение трения боковой поверхности о стенки отверстия).
  • Хвостовик — для закрепления сверла на станке или в ручном инструменте.
    • Поводок для передачи крутящего момента сверлу или лапка для выбивания сверла из конусного гнезда.
  • Шейка, обеспечивающая выход круга при шлифовании рабочей части сверла.

Углы сверла

  • Угол при вершине 2φ — угол между главными режущими кромками сверла. С уменьшением 2φ увеличивается длина режущей кромки сверла, что приводит к улучшению условий теплоотвода, и, таким образом, к повышению стойкости сверла. Но при малом 2φ снижается прочность сверла, поэтому его значение зависит от обрабатываемого материала. Для мягких металлов 2φ=80…90°. Для сталей и чугунов 2φ=116…118°. Для очень твёрдых металлов 2φ=130…140°.
  • Угол наклона винтовой канавки ω — угол между осью сверла и касательной к винтовой линии ленточки. Чем больше наклон канавок, тем лучше отводится стружка, но меньше жёсткость сверла и прочность режущих кромок, так как на длине рабочей части сверла увеличивается объём канавки. Значение угла наклона зависит от обрабатываемого материала и диаметра сверла (чем меньше диаметр, тем меньше ω).
  • Передний угол γ определяется в плоскости, перпендикулярной режущей кромке, причём его значение меняется. Наибольшее значение он имеет у наружной поверхности сверла, наименьшее — у поперечной кромки.
  • Задний угол α определяется в плоскости, параллельной оси сверла. Его значения так же, как и переднего угла, изменяются. Только наибольшее значение он имеет у поперечной кромки, а наименьшее — у наружной поверхности сверла.
  • Угол наклона поперечной кромки ψ расположен между проекциями главной и поперечной режущих кромок на плоскость, перпендикулярную оси сверла. У стандартных свёрл ψ=50…55°.

Переменные значения углов γ и α создают неодинаковые условия резания в различных точках режущей кромки.

Углы сверла в процессе резания

Углы сверла в процессе резания отличаются от углов в статике, так же, как и у резцов. Плоскость резания в кинематике получается повёрнутой относительно плоскости резания в статике на угол μ, и действительные углы в процессе резания будут следующими:

Элементы спирального сверла

Спиральное сверло представляет собой цилиндрический стержень, рабочая часть которого снабжена двумя (реже четырьмя) винтовыми спиральными канавками, предназначенными для отвода стружки и образования режущих элементов — ленточек.

  • Рабочая часть
    • Режущая часть имеет две главные режущие кромки, образованные пересечением передних винтовых поверхностей канавок, по которым сходит стружка, с задними поверхностями, а также поперечную режущую кромку (перемычку), образованную пересечением задних поверхностей.
    • Направляющая часть имеет две вспомогательные режущие кромки, образованные пересечением передних поверхностей с поверхностью ленточки (узкая полоска на цилиндрической поверхности сверла, расположенная вдоль винтовой канавки и обеспечивающая направление сверла при резании, а также уменьшение трения боковой поверхности о стенки отверстия).
  • Хвостовик — для закрепления сверла на станке или в ручном инструменте.
    • Поводок для передачи крутящего момента сверлу или лапка для выбивания сверла из конусного гнезда.
  • Шейка, обеспечивающая выход круга при шлифовании рабочей части сверла.

Углы сверла

  • Угол при вершине 2φ — угол между главными режущими кромками сверла. С уменьшением 2φ увеличивается длина режущей кромки сверла, что приводит к улучшению условий теплоотвода, и, таким образом, к повышению стойкости сверла. Но при малом 2φ снижается прочность сверла, поэтому его значение зависит от обрабатываемого материала. Для мягких металлов 2φ=80…90°. Для сталей и чугунов 2φ=116…118°. Для очень твёрдых металлов 2φ=130…140°.
  • Угол наклона винтовой канавки ω — угол между осью сверла и касательной к винтовой линии ленточки. Чем больше наклон канавок, тем лучше отводится стружка, но меньше жёсткость сверла и прочность режущих кромок, так как на длине рабочей части сверла увеличивается объём канавки. Значение угла наклона зависит от обрабатываемого материала и диаметра сверла (чем меньше диаметр, тем меньше ω).
  • Передний угол γ определяется в плоскости, перпендикулярной режущей кромке, причём его значение меняется. Наибольшее значение он имеет у наружной поверхности сверла, наименьшее — у поперечной кромки.
  • Задний угол α определяется в плоскости, параллельной оси сверла. Его значения так же, как и переднего угла, изменяются. Только наибольшее значение он имеет у поперечной кромки, а наименьшее — у наружной поверхности сверла.
  • Угол наклона поперечной кромки ψ расположен между проекциями главной и поперечной режущих кромок на плоскость, перпендикулярную оси сверла. У стандартных свёрл ψ=50…55°.
Читайте также  Расчет цепной передачи

Переменные значения углов γ и α создают неодинаковые условия резания в различных точках режущей кромки.

Углы сверла в процессе резания

Углы сверла в процессе резания отличаются от углов в статике, так же, как и у резцов. Плоскость резания в кинематике получается повёрнутой относительно плоскости резания в статике на угол μ, и действительные углы в процессе резания будут следующими:

Элементы спирального сверла

Спиральное сверло представляет собой цилиндрический стержень, рабочая часть которого снабжена двумя (реже четырьмя) винтовыми спиральными канавками, предназначенными для отвода стружки и образования режущих элементов — ленточек.

  • Рабочая часть
    • Режущая часть имеет две главные режущие кромки, образованные пересечением передних винтовых поверхностей канавок, по которым сходит стружка, с задними поверхностями, а также поперечную режущую кромку (перемычку), образованную пересечением задних поверхностей.
    • Направляющая часть имеет две вспомогательные режущие кромки, образованные пересечением передних поверхностей с поверхностью ленточки (узкая полоска на цилиндрической поверхности сверла, расположенная вдоль винтовой канавки и обеспечивающая направление сверла при резании, а также уменьшение трения боковой поверхности о стенки отверстия).
  • Хвостовик — для закрепления сверла на станке или в ручном инструменте.
    • Поводок для передачи крутящего момента сверлу или лапка для выбивания сверла из конусного гнезда.
  • Шейка, обеспечивающая выход круга при шлифовании рабочей части сверла.

Углы сверла

  • Угол при вершине 2φ — угол между главными режущими кромками сверла. С уменьшением 2φ увеличивается длина режущей кромки сверла, что приводит к улучшению условий теплоотвода, и, таким образом, к повышению стойкости сверла. Но при малом 2φ снижается прочность сверла, поэтому его значение зависит от обрабатываемого материала. Для мягких металлов 2φ=80…90°. Для сталей и чугунов 2φ=116…118°. Для очень твёрдых металлов 2φ=130…140°.
  • Угол наклона винтовой канавки ω — угол между осью сверла и касательной к винтовой линии ленточки. Чем больше наклон канавок, тем лучше отводится стружка, но меньше жёсткость сверла и прочность режущих кромок, так как на длине рабочей части сверла увеличивается объём канавки. Значение угла наклона зависит от обрабатываемого материала и диаметра сверла (чем меньше диаметр, тем меньше ω).
  • Передний угол γ определяется в плоскости, перпендикулярной режущей кромке, причём его значение меняется. Наибольшее значение он имеет у наружной поверхности сверла, наименьшее — у поперечной кромки.
  • Задний угол α определяется в плоскости, параллельной оси сверла. Его значения так же, как и переднего угла, изменяются. Только наибольшее значение он имеет у поперечной кромки, а наименьшее — у наружной поверхности сверла.
  • Угол наклона поперечной кромки ψ расположен между проекциями главной и поперечной режущих кромок на плоскость, перпендикулярную оси сверла. У стандартных свёрл ψ=50…55°.

Переменные значения углов γ и α создают неодинаковые условия резания в различных точках режущей кромки.

Углы сверла в процессе резания

Углы сверла в процессе резания отличаются от углов в статике, так же, как и у резцов. Плоскость резания в кинематике получается повёрнутой относительно плоскости резания в статике на угол μ, и действительные углы в процессе резания будут следующими:

Заточка сверла

Форма заточки сверла выбирается в зависимости от его диаметра и обрабатываемого материала. Для сверл диаметром до 12 мм применяют:

  • Одинарную заточку — для сверление стали и чугуна;
  • Одинарную с подточкой поперечной кромки для стального и нетвердого стального литья с неснятой коркой.

Для сверл диаметром более 12 мм применяют:

  • Одинарную заточку с подточкой поперечной кромки и ленточки — для твердых сталей;
  • Двойную заточку с подточкой поперечной кромки — для стального литья и чугуна с неснятой коркой.
  • Двойную с подточкой поперечной кромки и ленточки для твердых сталей, стального и чугунного литья со снятой коркой.

Угол заточки сверла

Двойные углы наклона сверла зависит от вида обрабатываемого материала.

Обрабатываемый материал Двойной угол в плане 2Ф
Чугун, сталь, твердая бронза 116 — 118
Красная медь 125
Мягкая бронза 130
Алюминий, силумин 130 — 140
Хрупкие материалы (Мрамор и т.п.) 80

Заточку сверла производят на заточных станках или вручную на наждаке, во втором случае без использования специальных приспособлений точно выдержать угол не удастся.

Диаметр сверла, как правило, выбирается немного меньше, чем диаметр изготавливаемого отверстия, это связано с тем, что отверстие при сверлении разбивается.