Материал: Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Режущий инструмент» для студентов направления подготовки бакалавров. Жачкин С.Ю., Симонова Ю.Э

Передний угол главных режущих кромок сверла определяет в осевом  или нормальном к режущей кромке _H сечениях. При отсутствии подточки по передней поверхности передний угол в своем сечении в каждой точке режущей кромки _x . равен углу наклона винтовой линии канавки ω_x проходящей через эту точку, и определяется по формуле

tg_х = tgω_x = (r_xtgω)/r, (2.1)

гдe ω_x- угол наклона винтовой канавки в данном сечении;

r_x - радиус,.на котором определяют угол наклона винтов канавки;

r- наружный радиус сверла;

ω - угол наклона винтовой канавки на наружном диаметре

Передний угол в нормальном к режущей кромке сечении для рассматриваемой точки может быть рассчитан по формуле

tg_N=tg_x/sinφ. ( 2.2)

Как видно из формул, передние углы ( в обоих сечениях сверла) по длине режущей кромки переменны, что характерно для спиральных сверл (рис.2.2) ). Угол наклона главных режущих кромок сверла также переменен по их длине (рис.2.2).

Передние углы на поперечной режущей кромке имеют большие отрицательные значения (до -60°). Ввиду этого, поперечная режущая кромка не режет, а вдавливается в металл и скоблит дно отверстия, что приводит к большим осевым нагрузкам при сверлении. Улучшение распределения передних углов производи: путем различных подточек главной режущей и поперечной кромок сверла.

Угол наклона винтовых канавок сверла ω, задаваемый по наружному диаметру, оказывает большое влияние на прочность и жесткость сверла и отвод стружки. С увеличением угла ω Увеличивается передний угол, улучшается отвод стружки, повышается жесткость сверла на кручение, но снижается жесткость в осевом направлении. Для обычных серийно выпускаемых сверл диаметром до. 10 мм ω= 25°..,28°, для сверл больших диаметров - ω = 30°...35°.

Задний угол α главных режущих кромок сверла, как и передний, может измеряться в двух сечениях: в осевом α и нормальном α_N (рис. 2.2) Углы α и α_N связаны между собой зависимостью

tg α_N =tgα*sinφ. ( 2.3)

Значение α на длине кромки переменное: на периферии оно равно 8-14°, ,а у сердцевины - 20-25°, в зависимости от диаметра сверла. Характер изменения задних углов ( и их величина) зависит от формы затачиваемой задней поверхности. Наиболее распространенные формы задней поверхности: одноплоскостная (для сверл диаметром менее.3 мм), двухплоскостная, коническая, цилиндрическая: винтовая.

Вспомогательные задние поверхности сверла - это ленточки, имеющие конусную форму (c α_л = 0)или затылованную (α_л≠0) на воем протяжении рабочей части.

Угол наклона поперечной кромки ψ для стандартных сверл общего назначения принимается равным 40+60° (обычно ψ= 55°)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СВЕРЛ

У спиральных сверл определяются значения следующих углов: угол 2φ при вершине и угол наклона поперечной режущей кромки измеряется с помощью универсального угломера (рис.2.3); угол наклона винтовой канавки ω определяется путем развертывания винтовой ленточки сверла на плоскость. Развертывание осуществляется прокатыванием сверла по листу бумаги. Величина угла ω измеряется между линией, отпечатавшейся от развертки винтовой ленточки и прямой, перпендикулярной к торцу развертки у параллельной продольной оси сверла. Измерение угла производится транспортиром или угломером и подсчитывается по формуле:

tgω=a/b,

где a и b- катеты произвольно взятого прямоугольного треугольника, мм.

Передний угол главных режущих кромок сверла в осевом () и нормальном _N сечениях определяется по формулам ( 2.1) и (2.2) в трех точках.

Задний угол главных режущих кромок сверла (для сверл с конической и винтовой формой задних поверхностей) в осевом (α) и нормальном (α_N) сечениях определяется с помощью приспособления для контроля биения сверл (рис. 2.3). Сверло закрепляют в шпиндель приспособления, затем перпендикулярно к задней поверхности сверла (вблизи режущей кромки, на расстоянии r от оси сверла), устанавливают с натягом измерительный наконечник индикатора часового типа, укрепленного на штативе.

В этом положении шкалу индикатора ставят на нуль. Затем поворачивают cверло вокруг оси на угол τ (по лимбу отсчета углов на приспособлении), отмечая показания "а" индикатора. Задний угол в нормальном сечении определяется по формуле

tgα_N = ,

а задний угол в осевом сечении по формуле: tgα=tgα_N/sinφ

Задний угол определяется для трех точек.

ИЗМЕРЕНИЕ БИЕНИЯ РЕЖУЩИХ КРОМОК

СПИРАЛЬНОГО СВЕРЛА

Измерение биения режущих кромок сверл производится прибором для контроля биения инструментов с коническим хвостовиком (рис 2.3).

Для измерения индикатор часового типа устанавливается с натягом на режущую кромку (перпендикулярно ей) одного из зубьев. Шкала индикатора выводится на нуль, а затем, вращая инструмент, фиксируют отклонения от нуля на каждом зубе инструмента. Полученные значения сравнивают с допускаемыми и делают выводы о соответствии инструмента техническим требованиям.

У сверл измеряют осевое биение главных режущих кромок и радиальное биение по ленточкам.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Получить у преподавателя сверло,

2. Выполнить эскиз инструмента. На эскизе указать:

наименование инструмента, его технологические возможности, .перечисление основных частей, геометрические параметры, материал, твердость и шероховатость рабочей части и корпуса.

3. Измерить и вычислить геометрические параметры и размеры основных частей каждого инструмента. Результаты занести в табл. 2.2.

4. Измерить радиальное и осевое биения инструмента. Результаты свести в табл. 2.1.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА О РАБОТЕ

1. Название и цель работы

2. Эскиз и описание инструмента.

3. Расчетные формулы и вычисления по ним при определении геометрических параметров сверл.

4. Заполнение табл.2.1 и 2.2.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Назначение, технологические возможности и наименование основных частей сверла.

2. Как измеряются геометрические параметры сверла?

3. Из каких материалов изготавливают сверло?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

КОНСТРУКЦИЯ И ГЕОМЕТРИЯ ЗЕНКЕРА

И РАЗВЕРТКИ

Цель работы: ознакомиться с конструкцией и геометрией зенкера и развертки, измерить и рассчитать геометрические параметры, произвести контроль биения инструмента.

Зенкеры и зенковки, Зенкерование - операция, выполняющаяся после сверления с целью повышения точности и снижения шероховатости поверхности просверленного отверстия. Зенкерованием получают отверстия 9...10 квалитетов точности с шероховатостью Ra= 10. ..2,5 мкм.

Зенкер - многолезвийный режущий инструмент, предназначенный, для предварительной или окончательной обработки просверленных, штамповочных или отлитых отверстий.

Зенковка коническая - многолезвийный режущий инструмент для образования конических переходных участков от отверстия к торцам.

Зенковка цилиндрическая с направляющей цапфой - многолезвийный инструмент для обработки цилиндрических углублений и подрезки их глухого торца.

Зенкеры и зенковки так же как и сверла изготавливают цельными и составными.

По способу закрепления на станке зенкеры и зенковки подразделяются на хвостовые (с цилиндрическим или коническим хвостовиком) и насадные.

Материал рабочей (режущей и калибрующей) части зенкеров и зенковок - быстрорежущая сталь 9ХС или твердый сплав марок ВК6 ВК8, ВК6М, T14K8,T5K10. Твердость зенкеров и зенковок из стали 9ХС - 62...65НRС, из быстрорежущих сталей – 63…67.-НRС. Материалы и твердость хвостовиков (корпусов) зенкеров и сверл аналогичны.

Конструктивными особенностями зенкера по сравнению со сверлом, являются: наличие 3-6 зубьев и отсутствие поперечной режущей кромки (рис. 3.1)

Зубья зенкеров расположены как на цилиндрической, так и на конической ( торцовой) частях: на конической - зубья режущие, острозаточенные (главные режущие кромки); на цилиндрической - зубья калибрующие, имеющие ленточки (вспомогательные режущие кромки). Стружечные канавки зенкера могут быть прямыми (ω=0) или винтовыми с углом ω=20° (быстрорежущие зенкеры) или ω=15° (твердосплавные зенкеры).

Режущие зубья расположены на конической (торцовой) части зенкера и характеризуются следующими геометрическими параметрами (рис.3.1):

Передний угол _N=8-20° для обработки сталей; угол _N =0-10° - для чугунов; угол _N=25-30° - для цветных, металлов и сплавов.

Задний угол α_N= 6-8° образуется заточкой или затылованием; главный угол в плане φ может быть одинарным (φ=60°). Или двойным (φ= 60°, φ₁= 30°) при обработке глухих отверстий φ=90°.

Угол наклона главной режущей кромки λ (на рис.3.1 вместо него изображен угол λ₁) влияет на направление схода стружки;

Угол λ₁=0 для быстрорежущих зенкеров и λ> 0 - для твердосплавных зенкеров.

Шероховатость поверхностей режущей и калибрующей частей зенкеров: R_z = 6,3 мкм-на передних и R_z= 3,2 мкм - на задних поверхностях (ленточках) зенкеров из быстрорежущей стали и R_z= 1,6 мкм - на передних и задних поверхностях (ленточках) зенкеров, оснащенных пластинами из твердого сплава.

Калибрующая часть зенкера служит для направления зенкера при работе, получения необходимой точности и качества поверхностей, обрабатываемого отверстия. Калибрующая часть зенкера имеет обратную конусность.

Режущая часть калибрующего зуба ограничена передней поверхностью, расположенной под углом , и цилиндрической поверхностью диаметром d на участке, ограниченном ленточки f. Передний угол =5-7° для быстрорежущих зенкеров и =0-6° - для зенкеров, оснащенных пластинами из твердого сплава. Ширина ленточки - f = 2-2,5 мм для быстрорежущих зенкеров. f= 0,8-1,8 мм для зенкеров, оснащенных пластинами из твердого сплава. Исполнительные размеры диаметра d калибрующей части, определяются исходя из размера и допуска на обрабатываемое отверстие, точности изготовления зенкера, его параметров, числа переточек и т.д.

Зенковки цилиндрические отличаются от зенкеров наличием направляющей цапфы с углом φ=90°, обеспечивающей соосность раззенковываемой поверхности с отверстием под крепежное изделие, и числом зубьев Z =4. для всех зенковок этого типа.- Угол ω= 15° - для зенковок из быстрорежущей стали и ω=10°- для твердосплавных зенковок.

Зенковки конические изготавливают из быстрорежущей стали. Зенковки с коническим хвостовиком - сварные; хвостовик из стали 45, 40Х. Угол =λ=0, а угол α = 12°.

Развёртки. Развертывание - операции, выполняющиеся после сверления и зенкерования с целью повышения точности и снижения шероховатости поверхности просверленного отверстия. Развертыванием получают отверстия 7...8 квалитетов точности с шероховатостью Ra=2,5…0,32 мкм;

Развертки по исполнению и назначению делятся на цилиндрические и конические, хвостовые и насадные, быстрорежущие и твердосплавные, цельные и сборные, ручные и машинные.

Основные конструктивные элементы цилиндрической развертки приведены на рис. 3.2.

Съем металла производится режущей частью. Ручные развертки нуждаются в лучшем направлении при входе их в обрабатываемое отверстие, поэтому режущая часть у них делается значительно длиннее, чем у машинных, за счет уменьшения угла в плане . Калибрующая часть состоит из двух участков: цилиндрического и имеющего обратный конус.

Цилиндрический участок калибрует отверстие, обеспечивая не-обходимую точность и шероховатость поверхности.

У разверток число зубьев (Z= 6-12) всегда четное. Расположение зубьев по окружности может быть равномерным (ω₁=ω₂=ω_i). Неравномерный шаг позволяет повысить качество обработки (исключает появление огранки и продольных рисок в обрабатываемом отверстии).

Рабочая часть имеет стружечные канавки - прямые (ω=0) или винтовые

(ω ± 25°), разделяющие зубья развертки.

Углы в плане:

φ=1° для ручных разверток с прямыми канавками для сквозных отверстий;

φ=6° - для ручных разверток с винтовыми канавками;

φ=5°, 15°, 45° - для машинных разверток, для хрупких, вязких материалов и работы в упор в глухих отверстиях соответственно. Развертки с углом φ> 45° имеют дополнительную фаску Сх45°.

Передние и задние углы рассматриваются в плоскости перпендикулярной ревущей кромки. Значения передних и задних углов на режущей и калибрующей части разверток равны между собой. Передний угол = 0. У черновых разверток .и при обработке. вязких материалов = 7+10°. Задний угол α= 6+15°в зависимости от обрабатываемого материала. Задняя поверхность затачивается наостро или с оставлением ленточки f = 0,05+0,4 мм.

Конические, развертки выпускаются как одноштучные (конусность I=5°), так и комплектами из двух-трех штук. Отличительными особенностями конических разверток являются отсутствие калибрующей цилиндрической части, удлиненная режущая часть с малыми углами, тонкие и очень широкие стружки при обработке отверстий. Для дробления стружек у черновых комплектных разверток режущие кромки выполняются прерывистыми. Режущая часть острозаточена или имеет ленточку f ≤ 0.05 мм.

Регулируемые, ручные развертки позволяют получать требуемый размер отверстия, определенный по фактическому размеру вала. Восемь разверток, выпускаемых промышленностью, обеспечивают обработку отверстий в диапазоне диаметров 15,25+38,00 мм. Каждая развертка регулируется в пределах от 2 до 4,5 мм.

Материал рабочей части развертки: сталь 9ХС, быстрорежущая сталь; твердый сплав группы ВК. Материал хвостовиков или корпусов у сварных и напайных разверток - сталь 45 или 40Х.

Материал сборных разверток: ножи - быстрорежущая сталь, корпус - сталь марок У7 и У8.

Твердость рабочей части разверток: из стали 9XC: 61...64HRCэ из быстрорежущей, стали - 61...65 HRCэ.

Твердость корпуса у сварных и сборных разверток - 35...45HRCэ у напаянных разверток - 30...40 HRCэ...

Твердость квадратов и лапок 30…45HRCэ или 35.. .55HRCэ (у цельных разверток).

Шероховатость передних и задних поверхностей режущей части Ra=0.63 мкм - для шлифовальных и Ra=0,32 мкм для доведенных разверток.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЗЕНКЕРОВ И РАЗВЁРТОК

У зенкеров (зенковок) измеряются угол в плане φ и угол наклона винтовой канавки ω с помощью угломера (рис.3,3). Передние и задние углы в нормальном сечении для режущих и калибрующих зубьев измеряются с помощью маятникового угломера, при базировании зенкера по коническому хвостовику в приспособлении для измерения биения.

Передние и задние углы в осевом сечении для режущих зубьев определяются из зависимостей

tg _N = tg/sinφ; (3.1)

tg α_N = tgα∙sinφ. (3.2)

Для измерения геометрических параметров разверток, инструмент закрепляют в центрах. Угол в плане φ режущей части измеряют с помощью маятникового угломера. Процесс измерения заднего угла изображен на рис. З.З, д). Для этого закрепляют развертку в центрах, вершину зуба развертки выводят в горизонтальную плоскость, проходящую через ось центров с помощью штангенрейсмаса, и фиксируют тормозом развертку. Затем, с помощью маятникового угломера, замеряют задний угол. Значения передних и задних углов развертки можно также измерять с помощью накладного угломера (рис. 3.3).

ИЗМЕРЕНИЕ БИЕНИЯ РЕЖУЩИХ КРОМОК

ЗЕНКЕРА И РАЗВЕРТКИ

Измерение биения режущих кромок зенкеров производится в приспособлении для контроля биения инструментов с коническим хвостовиком, а разверток - в горизонтальных центрах для инструментов с цилиндрическим хвостовиком.

Для измерения индикатор часового типа устанавливается с натягом на режущую кромку (перпендикулярно ей) одного из зубьев. Шкала индикатора выводится на нуль, а затем, вращая инструмент, фиксируют отклонения от нуля на каждом зубе инструмента. Полученные значения сравнивают с допускаемыми и делают выводы о соответствии инструмента техническим требованиям.

У зенкеров измеряет осевое биение главных режущих кромок и радиальное биение по ленточкам,

У разверток измеряют радиальное биение на режущих и калибрующих зубьях.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Получить у преподавателя инструмент.

2.Выполнить эскиз зенкера и развертки.

На эскизе указать: наименование и назначение инструмента, его технологические возможности и наименование основных частей, геометрические параметры, материал, твердость и шероховатость рабочей части и корпуса.

3. Измерить и вычислить геометрические параметры и размеры основных частей каждого инструмента. Результаты свести в табл. 3.2

4. Измерить радиальное и осевое биение каждого инструмента, Результаты свести в табл. 3.1.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА О РАБОТЕ

1. .Название и цель работы,

2. Эскиз и описание каждого инструмента,

3. Расчетные формулы с пояснениями и. вычислениями по ним при определении геометрический параметров, .

4. Заполнение табл. 3.1 и 3.2.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Назначение, технологические возможности и наименование основных частей зенкера и развертки.

2. Как измеряются геометрические параметры зенкера и развертки?

3. Из каких материалов изготавливают зенкер и развертку?