Сверление и зенкерование заготовок на вертикально-сверлильных станках

Обработка резанием может применяться не только на этапах окончательной обработки заготовок, но и на более ранних этапах – в качестве альтернативы для формообразования методами литья или давления. Так, например, в электрометаллургическом производстве при получении особо чистых сплавов методом вакуумно-дугового переплава заготовки, используемые в качестве электродов, предварительно обрабатываются резанием на слиткообдирочных станках с целью удаления дефектного слоя глубиной до 10 мм. Получение отверстий в деталях при их отливке с помощью стержней или при обработке давлением путем прошивания, выдавливания в ряде случаев может быть заменено сверлением с последующим зенкерованием и растачиванием. В связи с этим рассмотрим некоторые из таких операций, относящихся к обработке резанием.

Пусть согласно одному из вариантов технологического процесса получения заготовки «Коронная шестерня» отверстие диаметром 192⁺¹⁰ мм только намечено с одной стороны на операции ковки, с другой стороны оно сверлится, зенкеруется и растачивается.

Сверление и зенкерование производится на вертикально-сверлильном станке, растачивание отверстия – на токарно-карусельном станке.

Рис. 2.74. Схема компоновки вертикально-сверлильного станка

Рис. 2.75. Схема сверления отверстия в заготовке на вертикально-сверлильном станке.

Рис. 2.76. Геометрические параметры спирального сверла

Отношение длины сверления к диаметру меньше 4:

. (2.180)

Это означает, что процесс сверления может производиться непрерывно, без остановок для удаления стружки.

Рациональные подачи могут быть выбраны по справочнику с учетом прочности и жесткости сверла, а также жесткости и мощности станка. Выбираем s=0,5 мм/об.

Скорость резания назначается либо по эмпирическим табличным данным, нормативам, либо рассчитывается по эмпирическим или теоретическим формулам, либо назначается по рациональной температуре, которая, в свою очередь, может быть вычислена по описанным выше программам. Воспользуемся последним способом (рис. 2.77).

Рис. 2.77. Влияние скорости резания на температуру сверления стали 45 сверлом Р6М5, s= 0,5 мм/об.

Для обеспечения достаточно высокой стойкости сверл рациональная температура должна быть меньше предельной температуры, допускаемой теплостойкостью быстрорежущей стали и равной примерно 600 °С. Выберем в качестве рациональной температуру 500 °С. При сверлении с достаточно толстыми срезами (а» 0,21 мм) температура передней поверхности выше, чем задней (рис.2.77). Поэтому скорость резания назначим по температуре передней поверхности. При подаче s=0,5 мм/об температуре передней поверхности 500 °С соответствует скорость резания 13 м/мин, а частота вращения при диаметре сверла 40 мм – 100 об/мин (табл. 2.12). По частоте вращения, подаче и длине обработки рассчитываются минутная подача и машинное время обработки .

Геометрические параметры зенкера аналогичны параметрам спирального сверла. Отличием является отсутствие у зенкера поперечной режущей кромки и большее число зубьев. Отсутствие поперечной кромки, на участке которой имеют место неблагоприятные геометрические параметры, делает целесообразным оснащение режущей части зенкеров напайными твердосплавными пластинами

Рис. 2.78. Схема зенкерования отверстия в заготовке на вертикально-сверлильном станке.

Рациональная температура передней поверхности для твердосплавных зенкеров может быть выбрана около 800 °С (рис.2.79).

Более высокая рациональная температура твердосплавных зенкеров по сравнению с быстрорежущими позволяет существенно повысить скорость резания и производительность обработки. Количество проходов (зенкеров) определяется конструкцией зенкеров, а также мощностью и прочностью механизмов вертикально-сверлильного станка.

Рис. 2.79. Влияние скорости резания на температуру при зенкеровании стали 45 зенкером Z=3, Т5К10, S=1 мм/об

Таблица 2.12.

Режимы резания и параметры режущего инструмента при сверлении и зенкеровании

Для зенкерования требуется большая мощность, чем для сверления, поскольку при зенкеровании применяются более высокие скорости резания.

Расчеты по программе показывают, что cила Pz на одном зубе равна 12,4 кН, а мощность при скорости резания 1 м/с равно 12,4 кВт. Для трех зубьев мощность станка должна быть не менее 37,2 кВт. При этом допускаемая станком осевая сила должна быть не менее 30 кН.

При отсутствии такого мощного и жесткого оборудования возможен вариант обработки твердосплавным зенкером с соответственно уменьшенными скоростями резания, до уровня, допускаемого реальной мощностью станка, или применение растачивания на токарно-карусельном станке.