Выбор рационального режима резания сводится к подбору наиболее выгодного сочетания подачи и скорости при заданных условиях обработки отверстия, при котором процесс сверления будет наиболее производительным и экономичным, режущие способности инструмента, кинематические возможности и мощность станка будут использованы рационально, технологические требования выполнены. Режим резания назначается в следующей последовательности:
1. Выбирается сверло (тип, материал) и рациональная геометрия его режущей части: форма заточки, величина режущих элементов, углы исходя из условий сверления (обрабатываемого материала, глубины и диаметра сверления и др.)
2. Определяется (по нормативам или расчетным путем) максимально допустимая подача исходя из свойств обрабатываемого материала, прочности сверла, требуемой точности, шероховатости и дальнейшей обработки отверстия. Выбранная подача сверяется с паспортом станка и принимается ближайшая меньшая. Проверяется, допускает ли механизм подачи станка указанную подачу, для чего подсчитывается осевая сила Р 0 , и сравнивается с силой [Р 0 ], допускаемой механизмом подачи станка (по паспорту). Если Р 0 > [Р 0 ], то соответственно уменьшают подачу.
3. Назначается период стойкости сверла Т по нормативам.
4. По выбранным подаче и стойкости определяется скорость (по нормативам или расчетным путем), допускаемая сверлом, и подсчитывается ,об/мин. Расчетная частота вращения сверяется с паспортом станка и принимается ближайшее меньшее. Допускается и ближайшее большее, если оно превышает расчетное не более чем на 5%. Назначив частоту вращения, определяют фактическую скорость резания: м/мин.
5. Определяется мощность резания N е и сопоставляется с мощностью привода на шпинделе станка N шп (N шп = N дв η ). Если N е >N шп , то уменьшают частоту вращения n соответственно отношению и вновь производят корректировку n по паспорту и подсчитывают скорость резания V .
6. По выбранным частоте вращения n и подаче s подсчитывается основное (машинное) время.
В качестве примера приводятся формулы подсчета скорости при обработке стали средней твердости (σ в = 750 МПа) быстрорежущими сверлами с охлаждением при глубине сверления l = 3∙ D и подаче s > 0,2 мм/об (форма заточки сверла ДП):
V = - для сверления;
V
= 
- для рассверливания.
Из анализа приведенных формул следует, что при заданном D целесообразно работать с возможно большей s , так как при ее увеличении V уменьшается не пропорционально s , а в меньшей степени (0,5). Например, при увеличении подачи s в 2 раза скорость резания V уменьшится в 2 0,5 раз, т.е. в 1,4 раза.
Из приведенной ранее зависимости h 3 следует также, что с увеличением подачи износ будет протекать медленнее, чем при увеличении скорости. Поэтому для повышения производительности процесса сверления следует работать с максимальной подачей, допускаемой прочностью сверла и механизмом подачи станка, и технологическими условиями обработки (точностью, шероховатостью). Скорость резания должна соответствовать выбранной подаче.
Подача, допускаемая прочностью сверла, определяется
Работа по сверлению отверстий в металле, в зависимости от вида отверстий и свойств металла, может выполняться разным инструментом и с использованием различных приёмов. О способах сверления, инструментарии, а также о технике безопасности при выполнении этих работ мы хотим вам рассказать.
Сверление отверстий в металле может понадобиться при ремонте инженерных систем, бытовой техники, автомобиля, создании конструкций из листовой и профильной стали, конструировании поделок из алюминия и меди, при изготовлении плат для радиоаппаратуры и во многих других случаях. Важно понимать, какой инструмент нужен для каждого вида работ, чтобы отверстия получились нужного диаметра и в строго намеченном месте, и какие меры безопасности помогут избежать травм.
Инструменты, приспособления, сверла
Основными инструментами для сверления являются ручные и электрические дрели, а также, при возможности, сверлильные станки. Рабочий орган этих механизмов - сверло - может иметь различную форму.
Различают сверла:
- спиральные (наиболее распространённые);
- винтовые;
- коронки;
- конусные;
- перовые и т. д.
Виды отверстий в металле и способы их сверления
Виды отверстий:
- глухие;
- сквозные;
- половинчатые (неполные);
- глубокие;
- большого диаметра;
- под внутреннюю резьбу.
Отверстия под резьбу требуют определения диаметров с допусками, установленными в ГОСТ 16093-2004. Для распространённых метизов расчёт приведен в таблице 5.
Таблица 5. Соотношение метрической и дюймовой резьбы, а также подбор размера отверстия для засверливания
| Метрическая резьба | Дюймовая резьба | Трубная резьба | |||||||
| Диаметр резьбы | Шаг резьбы, мм | Диаметр отверстия под резьбу | Диаметр резьбы | Шаг резьбы, мм | Диаметр отверстия под резьбу | Диаметр резьбы | Диаметр отверстия под резьбу | ||
| мин. | макс. | мин. | макс. | ||||||
| М1 | 0,25 | 0,75 | 0,8 | 3/16 | 1,058 | 3,6 | 3,7 | 1/8 | 8,8 |
| М1,4 | 0,3 | 1,1 | 1,15 | 1/4 | 1,270 | 5,0 | 5,1 | 1/4 | 11,7 |
| М1,7 | 0,35 | 1,3 | 1,4 | 5/16 | 1,411 | 6,4 | 6,5 | 3/8 | 15,2 |
| М2 | 0,4 | 1,5 | 1,6 | 3/8 | 1,588 | 7,7 | 7,9 | 1/2 | 18,6 |
| М2,6 | 0,4 | 2,1 | 2,2 | 7/16 | 1,814 | 9,1 | 9,25 | 3/4 | 24,3 |
| М3 | 0,5 | 2,4 | 2,5 | 1/2 | 2,117 | 10,25 | 10,5 | 1 | 30,5 |
| М3,5 | 0,6 | 2,8 | 2,9 | 9/16 | 2,117 | 11,75 | 12,0 | - | - |
| М4 | 0,7 | 3,2 | 3,4 | 5/8 | 2,309 | 13,25 | 13,5 | 11/4 | 39,2 |
| М5 | 0,8 | 4,1 | 4,2 | 3/4 | 2,540 | 16,25 | 16,5 | 13/8 | 41,6 |
| М6 | 1,0 | 4,8 | 5,0 | 7/8 | 2,822 | 19,00 | 19,25 | 11/2 | 45,1 |
| М8 | 1,25 | 6,5 | 6,7 | 1 | 3,175 | 21,75 | 22,0 | - | - |
| М10 | 1,5 | 8,2 | 8,4 | 11/8 | 3,629 | 24,5 | 24,75 | - | - |
| М12 | 1,75 | 9,9 | 10,0 | 11/4 | 3,629 | 27,5 | 27,75 | - | - |
| М14 | 2,0 | 11,5 | 11,75 | 13/8 | 4,233 | 30,5 | 30,5 | - | - |
| М16 | 2,0 | 13,5 | 13,75 | - | - | - | - | - | - |
| М18 | 2,5 | 15,0 | 15,25 | 11/2 | 4,333 | 33,0 | 33,5 | - | - |
| М20 | 2,5 | 17,0 | 17,25 | 15/8 | 6,080 | 35,0 | 35,5 | - | - |
| М22 | 2,6 | 19,0 | 19,25 | 13/4 | 5,080 | 33,5 | 39,0 | - | - |
| М24 | 3,0 | 20,5 | 20,75 | 17/8 | 5,644 | 41,0 | 41,5 | - | - |
Сквозные отверстия
Сквозные отверстия пронизывают заготовку полностью, образуя в ней проход. Особенностью процесса является защита поверхности верстака или столешницы от выхода сверла за пределы заготовки, что может повредить и само сверло, а также снабдить заготовку «заусенцем» - гартом. Чтобы этого избежать, применяют следующие способы:
- используют верстак с отверстием;
- подкладывают под деталь прокладку из дерева или «сэндвич» - дерево+металл+дерево;
- подкладывают под деталь металлический брусок с отверстием для свободного прохода сверла;
- снижают скорость подачи на последнем этапе.
Последний способ обязателен при высверливании отверстий «по месту», чтобы не повредить близко расположенные поверхности или детали.
5.3. Установить глубину резания t=D /2 (мм) при сверлении в сплошном металле
t = , мм при рассверливании ранее выполненного отверстия
5.4. Назначить подачу. При сверлении отверстий без ограничивающих факторов выбираем максимально допустимую по прочности сверла. При рассверливании отверстий подача, рекомендованная для сверления, может быть увеличена до 2 раз.
Sо, мм/об - при сверлении стали, чугуна, медных и алюминиевых сплавов
5.5. Назначаем скорость главного движения резания
V = , м/мин – при сверлении
V = , м/мин – при рассверливании
Км - коэффициент на обрабатываемый материал
5.6. Определить частоту вращения шпинделя
об/мин
D - диаметр отверстия, мм.
Корректируем частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка. Принимаем меньшее ближайшее значение n d об/мин.
5.7. Определяем действительную скорость резания 
, м/мин
5.8. Определяем крутящий момент
Мкр = 10 См Kp – при рассверливании
Значения коэффициентов и показателей степени
5.9. Определяем мощность, затрачиваемую на резание
(к.п.д.)
5.10. Определяем основное время
5.11. Вывод- Мощность станка позволяет выполнить обработку при данном режиме резания. В случае, когда N рез.об > N шп - необходимо определить загрузку станка по мощности
Для кратковременного резания (длительностью до 1 мин) допускается перегрузка электродвигателя станка на 25 % его номинальной мощности. В случае большей перегрузки необходимо уменьшить скорость или взять более мощный станок.
6. Требования к оформлению расчета
6.1. Выполненное задание оформляется на стандартных листах формат А4. Первый лист титульный (см. приложение 1)
Пример выполнения задания
Вариант № 31
Задание: На вертикально-сверлильном станке 2Н 135 производят сверление отверстия диаметром D и глубиной l. Необходимо: выбрать режущий инструмент , назначить режим резания, определить основное время (см.слайд 1 приложение 3.1).
Таблица 13
Выбор режущего инструмента (см. слайд 2 приложение 3.2)
Сверло Ø18 с коническим хвостовиком из стали Р18. ГОСТ 10903-64
Геометрические элементы: форма заточки - двойная с подточкой поперечной кромки.
Углы сверла 2 φ = 118°, 2 φ1 = 70 0 .
Назначение элементов резания (см. слайд 3 приложение 3.3)
1. Определяем глубину резания
t = 18/2 = 9мм
2. Назначаем подачу
Sо = (0,33 - 0,38) мм/об
К 1 = 0,9 (глубина сверления до 5D)
Тогда Sо = (0,33 - 0,38) *0,9 = (0,3 - 0,34) мм/об
Корректируем по паспорту станка
Sо = 0,28 мм/об
3. Определяем скорость резания
Сv = 9.8 q = 0.4 y= 0.5 m = 0.2
Общий поправочный коэффициент на скорость резания
Км = Кr Kr = 0.95 n=1 Км = 0,9
Поправочный коэффициент, учитывающий влияние инструментального материала
Поправочный коэффициент, учитывающий глубину обрабатываемого отверстия.
0,9 1 0,85 = 0,765
V = 0,765 = 21м/мин
4. Число оборотов шпинделя
n д = 355 об/мин (по паспорту станка)
5. Определяем действительную скорость резания
6. Определяем крутящий момент
Мкр = 10 См Kp – при сверлении
См = 0,0345 q = 2 y = 0.8
Кр = Кмр = 0,9
Мкр = 0,0345 0,9 = 3,62Н м
7. Определяем мощность, затраченную на резание
N= = 0,13 кВт
Проверяем, достаточна ли мощность привода станка
(к.п.д.)
Nшп = 4,5 0,8 = 3,6 кВт
8. Определяем основное время
(см. слайд 4 приложение 3.4)
Эскиз обработки (см. слайд 5 приложение 3.5)
Задание: На вертикально-сверлильном станке 2Н135 проводят сверление отверстия диаметром D и глубиной l.
Необходимо: выбрать режущий инструмент, назначить элементы режима резания; определить основное время.
Таблица 14
| № варианта | Материал заготовки | D | l | Отверстие | Обработка |
| мм | |||||
| Сталь 10 σв = 35 кгс/мм 2 | 15Н12 | Глухое | С охлаждением | ||
| Сталь 40 σв= 45 кгс/мм 2 | 22Н14 | Сквозное | С охлаждением | ||
| Серый чугун 200НВ | 16Н14 | Сквозное | Без охлаждения | ||
| Сталь 40 Х σв= 55 кгс/мм 2 | 18Н13 | Сквозное | С охлаждением | ||
| Сталь 20 Х 170 НВ | 20Н14 | Сквозное | С охлаждением | ||
| Серый чугун 210 НВ | 10Н14 | Глухое | Без охлаждения | ||
| Сталь 12Х3 σв= 45 кгс/мм 2 | 19,2Н14 | Глухое | С охлаждением | ||
| Сталь 35 Х σв=48 кгс/мм 2 | 24Н14 | Глухое | С охлаждением | ||
| Серый чугун 170 НВ | 18,25 | Сквозное | Без охлаждения | ||
| Сталь 20 σв=38 кгс/мм 2 | 15Н12 | Глухое | С охлаждением | ||
| Сталь 45 σв=44 кгс/мм 2 | 26Н12 | Глухое | С охлаждением | ||
| Ковкий чугун 180 НВ | 24Н12 | Глухое | Без охлаждения | ||
| Сталь 5 Х НМ σв=70 кгс/мм 2 | 18Н12 | Сквозное | С охлаждением | ||
| Сталь У7А σв=58 кгс/мм 2 | 20Н12 | Сквозное | С охлаждением | ||
| Сталь 65Г σв = 50 кгс/мм 2 | 25Н12 | Сквозное | С охлаждением | ||
| Серый чугун 210НВ | 28Н12 | Глухое | Без охлаждения | ||
| Сталь 40 Х 13 σв= 65 кгс/мм 2 | 24Н12 | Глухое | С охлаждением | ||
| Сталь 9 х С σв= 60 кгс/мм 2 | 20Н12 | Сквозное | С охлаждением | ||
| Ковкий чугун 220 НВ | 26Н12 | Сквозное | Без охлаждения | ||
| Сталь 40 Х С 225 НВ | 8Н12 | Сквозное | С охлаждением | ||
| Сталь 30Л σв=50 кгс/мм | 6Н12 | Сквозное | С охлаждением | ||
| Сталь А20 σв=30 кгс/мм 2 | 12Н12 | Сквозное | С охлаждением | ||
| Сталь 35 σв= 50 кгс/мм 2 | 14Н12 | Глухое | С охлаждением | ||
| Серый чугун 175 НВ | 16Н12 | Глухое | Без охлаждения | ||
| Сталь 40 Г σв= 55 кгс/мм 2 | 16,8Н12 | Глухое | С охлаждением | ||
| 26 | Сталь Х12М δв= 60 кгс/мм 2 | 17,2Н12 | Сквозное | С охлаждением | |
| Сталь ХВГ σв = 55 кгс/мм | 18,25Н12 | Сквозное | С охлаждением | ||
| Серый чугун 170 НВ | 24Н12 | Сквозное | Без охлаждения | ||
| Латунь ЛМцЖ 52-4-1 100 НВ | ЗОН12 | Сквозное | Без охлаждения | ||
| Бронза БрАЖН 11-6-6 200 НВ | 24Н12 | Сквозное | Без охлаждения |
Основными элементами режима резания при сверлении являются скорость резания, подача и глубина резания.
Скоростью резания называется окружная скорость наиболее удаленной от центра сверла точки режущей кромки, измеряемая в метрах в минуту (м/мин
).
Скорости резания при сверлении (работа с охлаждением) конструкционных сталей
Подача |
Диаметр сверла в мм |
||||||||||
Скорость резания в м/мин |
|||||||||||
0,05 |
46 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Скорость резания v определяется по формуле
где D
- диаметр сверла;
n
- число оборотов шпинделя в мин.;
π = 3,14 - постоянное число.
Число оборотов режущего инструмента определяется по формуле
При сверлении или развертывании отверстий важно правильно выбрать скорость резания, при которой инструмент будет работать нормально, т. е. наиболее эффективно.
Таким образом, скорость резания режущего инструмента и подача его на один оборот составляют режим резания.
Режим резания необходимо выбирать таким, чтобы сохранить инструмент от преждевременного износа с учетом максимальной производительности.
Режимы резания можно выбирать по табл. 19 и 20.
Таблица 20
Переводная таблица скоростей резания и чисел оборотов сверл в минуту
Диа- |
Скорость резания в м/мин |
||||||||||
Число оборотов в минуту |
|||||||||||
1 |
3180 |
4780 |
6370 |
7960 |
9550 |
11150 |
12730 |
14330 |
15920 |
19100 |
31840 |
Зная диаметр сверла и материал обрабатываемой детали, находим по табл. 19 и 20 скорость резания, а по скорости резания и диаметру сверла определяем по переводной таблице (или по формуле) число оборотов сверла в минуту. 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.
При работе сверлами из углеродистой стали величины скорости резания и подачи следует уменьшать на 30 - 40%.
Для уменьшения трения и нагрева инструмента при сверлении применяют охлаждающую жидкость. При обильном применении охлаждающей жидкости при сверлении стали можно увеличить скорость резания примерно на 30 - 35%. Кроме этого, обильное охлаждение облегчает удаление стружки из отверстия. Для нормального охлаждения необходимо к месту сверления подавать не менее 10 л
охлаждающей жидкости в минуту.
При сверлении различных металлов и сплавов рекомендуется применять охлаждающие жидкости, приведенные в табл. 21.
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 на выходе из отверстия рекомендуется уменьшать 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 при работе развертку следует смазывать растительным маслом.
Скорость резания при развертывании отверстий в стали принимается равной от 5 до 10 м/мин
, подача - от 0,3 до 1,3 мм/об
.
В табл. 22 приведены величины скорости резания при развертывании отверстий в различных металлах.
Средние скорости резания развертками на сверлильных станках в м/мин
При сверлении отверстия диаметром более 25 мм
рекомендуется производить предварительное сверление сверлом диаметром 8 - 12 мм
, а затем рассверлить отверстие до требуемого диаметра.
Разделение обработки отверстия на два прохода - 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 применяют сверла, оснащенные пластинками из твердого сплава.
Пластинки твердого сплава закрепляют пайкой на медь к державке, изготовляемой из углеродистой или легированной стали.
Скорость резания такими сверлами достигает 50 - 70 м/мин
.
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК НА СТАНКАХ
СВЕРЛИЛЬНОЙ ГРУППЫ
Расчет режимов резания при сверлении, рассверливании, зенкеровании, развертывании
Глубина резания при сверлении равна половине диаметра, а при рассверливании, зенкеровании и развертывании – полуразности имеющегося и получаемого диаметров (рис. 4.1):
–сверление: t = 0,5∙D ;
–рассверливание, зенкерование и развертывание: t = 0,5∙ (D – d ).
Рис. 4.1. Схема резания:
а – при сверлении; б – при зенкеровании, рассверливании
Подача при сверлении отверстий без ограничивающих факторов выбирается максимально допустимой по прочности сверла может быть определена по табл. 4.1 в зависимости от обрабатываемого материала и диаметра выполняемого отверстия. При рассверливании отверстий подача, рекомендуемая для сверления, может быть увеличена до 2 раз.
При наличии ограничивающих факторов подачи при сверлении и рассверливании равны. Их определяют умножением табличного значения подачи на соответствующий поправочный коэффициент, приведенный в примечании к таблице.
Таблица 4.1
Подачи, мм/об, при сверлении стали, чугуна, медных и алюминиевых сплавов сверлами из быстрорежущей стали
| Диаметр сверла D , мм | Сталь | |||||
| НВ <160 | 160…240НВ | 240…300НВ | НВ>300 | НВ ≤170 | НВ>170 | |
| 2…4 | 0,09–0,13 | 0,08–0,10 | 0,06–0,07 | 0,04–0,06 | 0,12–0,18 | 0,09–0,12 |
| 4…6 | 0,13–0,19 | 0,10–0,15 | 0,07–0,11 | 0,06–0,09 | 0,18–0,27 | 0,12–0,18 |
| 6…8 | 0,19–0,26 | 0,15–0,20 | 0,11–0,14 | 0,09–0,12 | 0,27–0,36 | 0,18–0,24 |
| 8…10 | 0,26–0,32 | 0,20–0,25 | 0,14–0,17 | 0,12–0,15 | 0,36–0,45 | 0,24–0,31 |
| 10…12 | 0,32–0,36 | 0,25–0,28 | 0,17–0,20 | 0,15–0,17 | 0,45–0,55 | 0,31–0,35 |
| 12…16 | 0,36–0,43 | 0,28–0,33 | 0,20–0,23 | 0,17–0,20 | 0,55–0,66 | 0,35–0,41 |
| 16…20 | 0,43–0,49 | 0,33–0,38 | 0,23–0,27 | 0,20–0,23 | 0,66–0,76 | 0,41–0,47 |
| 20…25 | 0,49–0,58 | 0,38–0,43 | 0,27–0,32 | 0,23–0,26 | 0,76–0,89 | 0,47–0,54 |
| 25…30 | 0,58–0,62 | 0,43–0,48 | 0,32–0,35 | 0,26–0,29 | 0,89–0,96 | 0,54–0,60 |
| 30…40 | 0,62–0,78 | 0,48–0,58 | 0,35–0,42 | 0,29–0,35 | 0,96–1,19 | 0,60–0,71 |
| 40…50 | 0,78–0,89 | 0,58–0,66 | 0,42–0,48 | 0,35–0,40 | 1,19–1,36 | 0,71–0,81 |
| Примечание. Приведенные подачи применяют при сверлении отверстий глубиной l ≤3D с точностью не выше 12-го квалитета в условиях жесткой технологической системы. В противном случае вводят поправочный коэффициенты: 1) на глубину отверстия: К ls = 0,9 при l ≤5D ; К ls = 0,8 при l ≤7D ; К ls = 0,75 при l ≤10D ; 2) на достижение более высокого качества отверстия в связи с последующей операцией развертывания или нарезания резьбы К о s = 0,5. 3) на недостаточную жесткость системы СПИЗ: при средней жесткости К ж s = 0,75; при малой жесткости К ж s = 0,5; 4) на инструментальный материал К И s = 0,6 для сверла с режущей частью из твердого сплава. |
Подачи при зенкеровании приведены в табл. 4.2, а при развертывании – табл. 4.3.
Таблица 4.2
Подача, мм/об, при обработке отверстий зенкерами из быстрорежущей стали и твердого сплава
| Обрабатываемый материал | Диаметр зенкера D , мм | ||||||||
| До 15 | Св. 15 до 20 | Св. 20 до 25 | Св. 25 до 30 | Св. 30 до 35 | Св. 35 до 40 | Св. 40 до 50 | Св. 50 до 60 | Св. 60 до 80 | |
| Сталь | 0,5–0,6 | 0,6–0,7 | 0,7–0,9 | 0,8–1,0 | 0,9–1,1 | 0,9–1,2 | 1,0–1,3 | 1,1–1,3 | 1,2–1,5 |
| Чугун, НВ ≤200 и медные сплавы | 0,7–0,9 | 0,9–1,1 | 1,0–1,2 | 1,1–1,3 | 1,2–1,5 | 1,4–1,7 | 1,6–2,0 | 1,8–2,2 | 2,0–2,4 |
| Чугун, НВ >200 | 0,5–0,6 | 0,6–0,7 | 0,7–0,8 | 0,8–0,9 | 0,9–1,1 | 1,0–1,2 | 1,2–1,4 | 1,3–1,5 | 1,4–1,5 |
| Примечание: 1. Приведенные значения подачи применять для обработки отверстий с допуском не выше 12-го квалитета. Для достижения более высокой точности (9-11-й квалитет), а также при подготовке отверстий под последующую обработку их одной резверткой или под нарезание резьбы метчиком вводить поправочный коэффициент К os = 0,7. 2.При зенкеровании глухих отверстий подача не должна превышать 0,3–0,6 мм/об. |
Таблица 4.3
Подача, мм/об, при предварительном (черновом) развертывании
отверстий развертками из быстрорежущей стали и твердого сплава
| Обрабатываемый материал | Диаметр развертки D , мм | |||||||||
| До 10 | Св. 10 до 15 | Св. 15 до 20 | Св. 20 до 25 | Св. 25 до 30 | Св. 30 до 35 | Св. 35 до 40 | Св. 40 до 50 | Св. 50 до 60 | Св. 60 до 80 | |
| Сталь | 0,8 | 0,9 | 1,0 | 1,1 | 1,2 | 1,3 | 1,4 | 1,5 | 1,7 | 2,0 |
| Чугун, НВ ≤200 и медные сплавы | 2,2 | 2,4 | 2,6 | 2,7 | 3,1 | 3,2 | 3,4 | 3,8 | 4,3 | 5,0 |
| Чугун, НВ >200 | 1,7 | 1,9 | 2,0 | 2,2 | 2,4 | 2,6 | 2,7 | 3,1 | 3,4 | 3,8 |
| Примечание: 1. Подачу следует уменьшать: а) при чистовом развертывании в один проход с точностью по 9–11-му квалитету и параметром шероховатости поверхности R a = 3,2…6,3 мкм или при развертывании под полирование и хонингование, умножая на коэффициент К os = 0,8; б) при чистовом развертывании после чернового с точностью по 7-му квалитету и параметром шероховатости поверхности R a = 0,4…0,8 мкм, умножая на коэффициент К os = 0,7; в) при твердосплавной рабочей части, умножая на коэффициент К И s = 0,7. 2.При развертывании глухих отверстий подача не должна превышать 0,2–0,5 мм/об. |
Скорость резания ,м/мин, при сверлении
а при рассверливании, зенкеровании, развертывании
Значения коэффициентов С v и показателей степени приведены для сверления в табл. 4.4, для рассверливания, зенкерования и развертывания – в табл. 4.5, а значения периода стойкости Т – в табл. 4.6.
Таблица 4.4
Значения коэффициента С v и показателей степени в формуле скорости резания при сверлении
| Обрабатываемый материал | Подача s, мм/об | Охлаждение | |||||
| С v | q | y | m | ||||
| Сталь конструкционная углеродистая, σ В = 750МПа | Р6М5 | ≤0,2 >0,2 | 7,0 9,8 | 0,40 | 0,70 0,50 | 0,20 | Есть |
| Сталь жаропрочная 12Х18Н9Т, 141НВ | – | 3,5 | 0,50 | 0,45 | 0,12 | ||
| Чугун серый, 190 НВ | ≤0,3 >0,3 | 14,7 17,1 | 0,25 | 0,55 0,40 | 0,125 | Нет | |
| ВК8 | – | 34,2 | 0,45 | 0,30 | 0,20 | ||
| Чугун ковкий, 150 НВ | Р6М5 | ≤0,3 >0,3 | 21,8 25,3 | 0,25 | 0,55 0,40 | 0,125 | Есть |
| ВК8 | – | 40,4 | 0,45 | 0,3 | 0,20 | Нет | |
| Медные гетерогенные сплавы средней твердости, 100…140 НВ | Р6М5 | ≤0,3 >0,3 | 28,1 32,6 | 0,25 | 0,55 0,40 | 0,125 | Есть |
| Силумин и литейные алюминиевые сплавы, σ В = 100…200МПа, НВ≤ 65; дюралюминий, НВ≤ 100 | ≤0,3 >0,3 | 36,3 40,7 | 0,25 | 0,55 0,40 | 0,125 | ||
| Примечание . Для сверл из быстрорежущей стали рассчитанные по приведенным данным скорости резания действительны при двойной заточке и подточенной перемычке. При одинарной заточке сверл из быстрорежущей стали рассчитанную скорость резания следует уменьшать, умножая ее на коэффициент К з v = 0,7. |
Таблица 4.5
Значения коэффициента С v и показателей степени в формуле скорости резания при рассверливании, зенкеровании и развертывании
| Обрабатываемый материал | Вид обработки | Материал режущей части инструмента | Коэффициент и показатели степени | Охлаждение | ||||
| С v | q | x | y | m | ||||
| Рассверливание | Р6М5 ВК8 | 16,2 10,8 | 0,4 0,6 | 0,2 | 0,5 0,3 | 0,2 0,25 | Есть | |
| Зенкерование | Р6М5 Т15К6 | 16,3 18,0 | 0,3 0,6 | 0,5 0,3 | 0,2 0,25 | |||
| Развертывание | Р6М5 Т15К6 | 10,5 100,6 | 0,3 0,3 | 0,2 | 0,65 0,65 | 0,4 | ||
| Конструкционная углеродистая сталь, σ В = 1600…1800МПа, 49…54НВС | Зенкерование | Т15К6 | 10,0 | 0,6 | 0,3 | 0,6 | 0,45 | |
| Развертывание | 14,0 | 0,4 | 0,75 | 1,05 | 0,85 | |||
| Серый чугун, 190 НВ | Рассверливание | Р6М5 ВК8 | 23,4 56,9 | 0,25 0,5 | 0,1 0,15 | 0,4 0,45 | 0,125 0,4 | Нет |
| Зенкерование | Р6М5 ВК8 | 18,8 105,0 | 0,2 0,4 | 0,1 0,15 | 0,4 0,45 | 0,125 0,4 | ||
| Развертывание | Р6М5 ВК8 | 15,6 109,0 | 0,2 0,2 | 0,1 | 0,5 0,5 | 0,3 0,45 | ||
| Ковкий чугун, 150 НВ | Рассверливание | Р6М5 ВК8 | 34,7 77,4 | 0,25 0,5 | 0,1 0,15 | 0,4 0,45 | 0,125 0,4 | Есть |
| Зенкерование | Р6М5 ВК8 | 27,9 143,0 | 0,2 0,4 | 0,1 0,15 | 0,4 0,45 | 0,125 0,4 | Есть | |
| Развертывание | Р6М5 ВК8 | 23,2 148,0 | 0,2 0,2 | 0,1 | 0,5 0,5 | 0,3 0,45 | Нет |
Таблица 4.6
Средние значения периода стойкости сверл, зенкеров и разверток
| Инструмент (операция) | Обрабатываемый материал | Стойкость Т , мин, при диаметре инструмента, мм | ||||||||
| До 5 | 6–10 | 11–20 | 21–30 | 31–40 | 41–50 | 51–60 | 61–80 | |||
| Быстрорежущая сталь | – | |||||||||
| Твердый сплав | – | – | ||||||||
| Коррозионностойкая сталь | Быстрорежущая сталь | – | – | – | – | |||||
| Сверло (сверление и рассверливание) | Серый и ковкий чугун, медные и алюминиевые сплавы | Быстрорежущая сталь | – | |||||||
| Твердый сплав | – | – | ||||||||
| Зенкеры (зенкерование) | Конструкционная углеродистая и легированная, серый и ковкий чугун | Быстрорежущая сталь и твердый сплав | – | – | ||||||
| Развертки (развертывание) | Конструкционная углеродистая и легированная | Быстрорежущая сталь | – | |||||||
| Твердый сплав | – | |||||||||
| Серый и ковкий чугун | Быстрорежущая сталь | – | – | |||||||
| Твердый сплав | – | – |
Общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания
где К MV –коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала (прил. 1-4); K И V –коэффициент на инструментальный материал (прил. 6); К l V – коэффициент, учитывающий глубину сверления (табл. 4.7). При рассверливании и зенкеровании литых или штампованных отверстий вводится дополнительно поправочный коэффициент K nV (прил. 5).
Таблица 4.7
Поправочный коэффициент К l V на скорость резания при сверления, учитывающий глубину обрабатываемого отверстия
Крутящий момент, Н∙м, и осевую силу, Н , рассчитывают по формулам:
– при сверлении
– при рассверливании и зенкеровании
Значения коэффициентов С М и С р и показателей степени приведены в табл. 4.8.
Таблица 4.8
Значения коэффициентов и показателей степени в формулах крутящего момента и осевой силы при сверлении, рассверливании и зенкеровании
| Обрабатываемый материал | Наименование операции | Материал режущей части инструмента | Коэффициент и показатели степени в формулах | |||||||
| крутящего момента | осевой силы | |||||||||
| С М | q | x | y | С р | q | x | y | |||
| Конструкционная углеродистая сталь, σ В = 750МПа | Сверление | Быстрорежущая сталь | 0,0345 | 2,0 | – | 0,8 | 1,0 | – | 0,7 | |
| 0,09 | 1,0 | 0,9 | 0,8 | – | 1,2 | 0,65 | ||||
| Жаропрочная сталь12Х18Н9Т, 141НВ | Сверление | 0,041 | 2,0 | – | 0,7 | 1,0 | – | 0,7 | ||
| Рассверливание и зенкерование | 0,106 | 1,0 | 0,9 | 0,8 | – | 1,2 | 0,65 | |||
| Серый чугун, 190 НВ | Сверление | Твердый сплав | 0,012 | 2,2 | – | 0,8 | 1,2 | – | 0,75 | |
| Рассверливание и зенкерование | 0,196 | 0,85 | 0,8 | 0,7 | – | 1,0 | 0,4 | |||
| Сверление | Быстрорежущая сталь | 0,021 | 2,0 | – | 0,8 | 42,7 | 1,0 | – | 0,8 | |
| Рассверливание и зенкерование | 0,085 | – | 0,75 | 0,8 | 23,5 | – | 1,2 | 0,4 | ||
| Ковкий чугун, 150 НВ | Сверление | Быстрорежущая сталь | 0,021 | 2,0 | – | 0,8 | 43,3 | 1,0 | – | 0,8 |
| Рассверливание и зенкерование | Твердый сплав | 0,01 | 2,2 | – | 0,8 | 32,8 | 1,2 | – | 0,75 | |
| 0,17 | 0,85 | 0,8 | 0,7 | – | 1,0 | 0,4 | ||||
| Примечание. Рассчитанные по формуле осевые силы при сверлении действительны для сверл с подточенной перемычкой; с неподточенной перемычкой осевая сила при сверлении возрастает в 1,33 раза. |
Коэффициент, учитывающий фактические условия обработки, в данном случае зависит только от материала обрабатываемой заготовки и определяется выражение
Значения коэффициента К МР приведены для стали и чугуна в прил. 9.
Для определения крутящего момента при развертывании каждый зуб инструмента можно рассматривать как расточной резец. Тогда при диаметре инструмента D крутящий момент, Н∙м,
здесь s z – подача, мм на один зуб инструмента, равная s/z, где s – подача, мм/об, z – число зубьев развертки. Значения коэффициентов и показателей степени представлены в табл.
Мощность резания, кВт, определяют по формуле
где частота вращения инструмента или заготовки, об/мин,
При использовании табл. 4.1 следует руководствоваться следующими рекомендациями:
1.Приведенную подачу при сверлении применяют для жестких деталей с допуском не выше 12-го квалитета под последующую обработку сверлом, зенкером или резцом при глубине сверления / < 3D. Если это условие не соблюдается, то вводят поправочный коэффициент: 0,9 при / < 5D; 0.8 при/< 7D; 0,75 при/< 10D.
2.Подачу при сверлении следует уменьшать, учитывая следующие
технологические факторы:
а) при сверлении отверстий в деталях средней жесткости с допуском не выше 12-го квалитета или под последующую обработку сверлом, зенкером или резцом вводят коэффициент 0,75;
б) при сверлении точных отверстий под последующую обработку развертками или под нарезание резьбы метчиками, при сверлении
центровочными сверлами, при сверлении отверстий в деталях малой жесткости и с неустойчивыми опорными поверхностями вводят коэффициент 0,5.
Вторым после точения, самым распространенным видом механической обработки является сверление. К нему же приравнивается развертывание, зенковка, рассверливание. При расчете режимов резания можно, пренебрегая жесткостью системы обработки, представить, что это одновременное растачивание несколькими резцами, поэтому принцип расчета будет аналогичен токарной обработке. Однако при малых диаметрах сверла, менее 10 мм, режимы резания расчитываются исходя из целостности сверла после обработки. Другими словами, режимы считаются таким образом, чтобы сверло не изломалось, поэтому расчет производится исходя из характеристик прочности инструмента.
Однако, во время экспериментов с методикой, было выявлена ошибка, в связи с которой скорость резания была слишком высока, это выражалось длительностью сверления, но высокой стойкостью инструмента, и высоким качеством обработки. Плюс это или минус необходимо решать при определенной задаче, поскольку низкие подачи могут вызвать быстрое затупление режущей части (или даже налипание), однако при слишком высоких подачах вероятен излом инструмента, не говоря уже о понижении безопасности обработки.
С нашей методикой расчета режимов для сверления можно ознакомиться ниже. В соответствующей теме форума можно скачать макрос автоматического расчета режимов резания для сверлильных работ.
Методика расчета режимов резания при сверлильных работах
При сверлильных работах рекомендуется задавать режимы исходя из мощности используемого оборудования. Наиболее удобный материал режущего инструмента – быстрорежущая сталь (Р18, Р6М5). Подачи при сверлильных работах вычислять по формуле:
S - подача, мм/об
D - диаметр сверла, мм
С- коэффициент, зависящий от обрабатывемого материала и иных технологических факторов (чистота поверхности, наличие дальнейшей обработки и т.д) (таблица 1)
Kls - коэффициент на подачу, зависящий от условия выхода стружки (таблица 2)
|
Обрабатываемый материал |
НВ |
Группа подач, определяемая технологическими факторами |
||
|
Сталь |
≤160 |
0,085 |
0,063 |
0,042 |
|
160-240 |
0,063 |
0,047 |
0,031 |
|
|
240-300 |
0,046 |
0,038 |
0,023 |
|
|
> 300 |
0,038 |
0,028 |
0,019 |
|
|
Чугун |
≤ 170 |
0,130 |
0,097 |
0,065 |
|
>170 |
0,078 |
0,058 |
0,039 |
|
|
Цветные металлы |
Мягкие |
0,170 |
0,130 |
0,085 |
|
Твердые |
0,130 |
0,097 |
0,065 |
|
Таблица 1
I группа подач - сверление глухих отверстий или рассверливание без допуска по 5-му классу точности или под последующее рассверливание
II группа подач- сверление глухих и сквозных отверстий в деталях нежесткой конструкции, сверление под резьбу и рассверливание под последующую обработку зенкером или развертками
III группа подач- сверление глухих и сквозных отверстий и рассверливание под дальнейшую обработку
|
Длина отверстия в диаметрах до |
||||||
|
Коэффициент Kls |
1.00 |
0.95 |
0.90 |
0.85 |
0.80 |
0.70 |
Таблица 2
Режимы резания при сверлении
Затрачиваемая мощность при сверлении зависит от крутящего момента. Крутящий момент вычисляется по формуле:
Мкр- крутящий момент, воспринимаемый сверлом при резании, Н*м
См, q , y - коэффициенты на крутящий момент при сверлении, зависящий от условий резания (таблица 3)
D - диаметр сверла, мм
S - подача, мм/об
Кмр- коэффициент на крутящий момент, зависящий от механических свойств материала (таблица 4)
|
Обрабатываемый материал |
См |
||
|
|
0,0345 |
||
|
Серый чугун 190 НВ |
0,021 |
||
|
Медные сплавы |
0,012 |
||
|
Алюминиевые сплавы |
0,005 |
Таблица 3
|
Обрабатываемый материал |
К МР |
Показатель n |
||
|
Сталь |
С ≤ 0.6% |
|||
|
1,75 |
||||
|
1,75 |
||||
|
хромистая сталь |
1,75 |
|||
|
С >0.6% |
1,75 |
|||
|
Чугун серый |
||||
|
Медные сплавы |
||||
|
Алюминиевые сплавы |
||||
Таблица 4
У нормальных сверл диаметром выше 10 мм не возникает опасности излома от чрезмерно большого крутящего момента, так как для этих диаметров наибольшие напряжения, возникающие в сверле, обычно лимитируются скоростью затупления при возрастании скорости резания и подачи. Для сверл диаметра меньше 10 мм, крутящий момент рекомендуется рассчитывать по ф-ле ,
для обеспечения целостности инструмента.
Приравняв и можно вычислить максимально возможные подачи для сверл малого диаметра при сверлении заданного материала (таблица 5).
|
Обрабатываемый материал |
Сталь |
Чугун |
Медные сплавы |
Алюминиевые сплавы |
|
Максимально возможная подача, мм/об |
0,01 |
0,019 |
0,037 |
0,11 |
Таблица 5
Для обеспечения жесткости СПИД при сверлении, необходимо устанавливать сверло в патроне с минимальным по возможности вылетом (больше на 3-5 мм чем глубина обрабатываемого отверстия).
Скорость резания при сверлении вычисляется по формуле:
Таблица расчетов режимов при сверлении на станке 2А135 в приложении 1.
Зенкерование и рассверливание
Подача при зенкеровании и рассверливании рассчитывается аналогично по формуле:
Крутящий момент рассчитывается по формуле:
Значения коэффициентов С m , x , y , q выбирать по таблице 6
|
Обрабатываемый материал |
См |
|||
|
Сталь конструкционная углеродистая, |
0,0 9 |
1 ,0 |
||
|
Серый чугун 190 НВ |
0,0 85 |
1 ,0 |
||
|
Медные сплавы |
0,0 31 |
0 , 85 |
||
|
Алюминиевые сплавы |
0,0 2 |
0 , 85 |
Таблица 6
D- диаметр сверла
d- диаметр ранее рассверленного отверстия - подача на обин зуб инструмента (равна s / Z )
s - подача, мм/об
Z - число зубьев развертки
Коэффициенты С p , x , y в таблице 7
|
Материал обрабатываемый |
0,75 |
||
|
Чугун серый 190 НВ |
0,75 |
||
|
Алюминиевые сплавы |
0,75 |
||
|
Медные сплавы |
0,66 |
Таблица 7
Скорость резания рассчитывается по формуле:
Частота вращения вычисляется по формуле:
Таблица расчетов режимов при развертывании на станке 2А135 в приложении 2.
При введении методики расчетов в системе ТехноПро рекомендуется для сверления и развертывания, подсчитанные режимы внести в информационную базу данных, тем самым, избегая программирования условия расчета и упрощая работу системы. Для расчета режимов при зенкеровании и рассверливании необходимо спрограммировать условия, используя коэффициенты из таблицы 6.
