Спиральных сверл

ИССЛЕДОВАНИЕ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Методические указания и задания к лабораторной работе

по дисциплине “Инструментальное обеспечение машиностроительного

производства” для студентов специальностей 120200 и 120100

Нижний Новгород 1998

Ю.Ю.Немцов

УДК 621.9 (075.5)

Исследование и проектирование спиральных сверл. Методические

указания и задания к лабораторной работе по дисциплине “Инструментальное

обеспечение машиностроительного производства” для студентов спец. 120200

и 120100 / НГТУ, Ю.Ю.Немцов. – Н.Новгород, 1998. 12 с.

Приведены указания по самостоятельной подготовке и выполнению

лабораторной работы, а также задания и рекомендации по проектированию

спиральных сверл для различных условий выполнения технологических операций сверления отверстий.

Редактор И.И. Морозова

Подп. к печ. 29.06.98. Формат 60х84 /16. Бумага газетная. Печать офсетная.

Печ.л. 0,75. Уч.-изд.л. 0,65. Тираж 250 экз. Заказ 297.

Нижегородский государственный технический университет.

Типография НГТУ. 603600, Н.Новгород, ул. Минина, 24.

С Нижегородский государственнный

технический университет, 1998

1. Методическая часть

Исходные технологические данные операции сверления отверстия, необходимые для проектирования спирального сверла, выбираются студентом

по табл. 1 в соответствии с заданным преподавателем номером варианта задания. Проектируемые сверла предназначены для станков с ЧПУ и многоцелевых станков.

На занятии изучаются конструкции сверл различного назначения, а также конструкции зенкеров и разверток, которые используются для увеличения диаметра просверленного отверстия, обеспечивая при этом повышение его точности. Используют литературные источники [ 1 – 7 ], образцы сверл, зенкеров, разверток, комбинированных осевых инструментов и конструкторскую документацию. При необходимости дорабатывается конструкция сверла, спроектированного при выполнении индивидуального задания до занятия. Изучаются методы контроля параметров сверл и применяемые приборы и приспособления.

При оформлении отчета по лабораторной работе в разделе 1 отчета приводятся исходные технологические данные операции сверления отверстия в табличной форме (см. табл.1) для рассматриваемого варианта задания.

В разделе 2 в соответствии с рекомендациями по проектированию спиральных сверл, изложенными ниже, приводятся необходимые обоснования и расчеты конструктивных параметров сверла с поясняющими рисунками и ссылками на используемые литературные источники из приведенных в списке литературы для подготовки к выполнению лабораторной работы. В раздел 2

отчета включают рабочий эскиз спроектированного сверла, который целесообразно выполнять на формате А3.

В разделе 3 приводятся перечень и схемы выполнения контрольных операций (с указанием применяемых приборов и приспособлений) при проверке соответствия параметров изготовленного сверла техническим требованиям, указанным на рабочем эскизе спроектированного сверла.

2. Рекомендации по проектированию спиральных сверл для обработки

конструкционных сталей и чугунов

При проектировании спирального сверла для заданных условий выполнения операции сверления отверстия (см. табл.1) учитывают следующее:

2.1. В качестве инструментального режущего материала применяют быстрорежущую сталь марки Р6М5 по ГОСТ 19265-75, наиболее часто используемую на практике вследствие хорошего сочетания в ней эксплуатационных и технологических свойств.

2.2. Рекомендации по выбору формы режущей части сверл спиральных из быстрорежущей стали для обработки материалов общемашиностроительного применения (стали конструкционные и чугуны) при глубине сверления до 3–5 диаметров без вывода режущего инструмента из отверстия для удаления стружки приведены в табл.2 с учетом опыта эксплуатации сверл, в том числе в автоматизированном производстве [ 3, с.100-105, 106-113 ].

Таблица 1

Варианты исходных технологических данных операции сверления отверстия

№ варианта	Параметры обрабатываемого отверстия	СП	ТП	ТХ
	Тип	D, мм	L, мм	ОМ	НВ

	С			СЧ20		НП	Н	К
	Г			40Х		ОП	Н	Ц
	С			20Л		НП	П	К
	Г			СЧ30		ОП	Н	Ц
	С					ОП	П	К
	Г			50Л		НП	Н	К
	С			СЧ21		ОП	Н	К
	Г			30ХМ		НП	Н	Ц
	С			СЧ35		НП	Н	К
	Г			СЧ24		ОП	П	Ц
	С					НП	П	К
	Г					ОП	Н	К
	С			40ХН		ОП	Н	К
	Г			18ХГ		НП	Н	Ц
	С			СЧ15		ОП	Н	К
	Г			40ХС		НП	П	К
	С			СЧ20		НП	Н	Ц
	Г			У8А		ОП	Н	К
	С			40Л		НП	П	Ц
	Г					ОП	Н	К
	С			СЧ25		ОП	П	Ц
	Г			45Х		НП	Н	К
	С			38ХС		ОП	Н	Ц
	Г			СЧ21		НП	Н	Ц
	С			65Г		ОП	Н	К

Окончание табл.1


С	40ХС	ОП	П	К
Г	СЧ21	НП	Н	К
Г	20Л	НП	Н	К
С	СЧ35	НП	Н	Ц
Г		ОП	П	К
С	СЧ25	ОП	П	Ц
Г	18ХГ	ОП	П	Ц
С	СЧ30	НП	Н	К
Г	65Г	ОП	Н	К
С	У8А	ОП	Н	К
Г	40Х	ОП	П	К
С	СЧ15	НП	Н	Ц
Г		ОП	Н	К
С	38ХС	ОП	Н	Ц
Г		ОП	П	К
С	30ХМ	ОП	П	К
Г	СЧ24	НП	Н	К
С	50Л	НП	Н	Ц
Г	СЧ35	НП	Н	Ц
С	40ХН	ОП	П	К
Г		ОП	Н	Ц
С		ОП	П	К
Г	СЧ30	НП	Н	К
С	40Л	ОП	П	К
Г	СЧ25	НП	Н	Ц

Условные обозначения, принятые в табл.1. Тип отверстия: С - сквозное, Г- глухое; L – длина отверстия; D – диаметр отверстия; ОМ – марка обрабатываемого материала; НВ – твердость обрабатываемого материала; СП – состояние обрабатываемой поверхности заготовки: НП – необработанная (грубая) поверхность с неудаленной коркой (литейной, ковочной, штамповочной), ОП – предварительно обработанная поверхность, а также поверхность заготовок из проката; ТП – точность позиционирования обработанного отверстия (смещение - увод оси отверстия при сверлении без предварительного центрования): Н – нормальная, П – повышенная; ТХ – тип хвостовика сверла: К – конический хвостовик с конусом Морзе по ГОСТ 25557-82 [ 4, c.189, табл.6.21 ], Ц - цилиндрический хвостовик.

Таблица 2

Рекомендации по выбору формы режущей части спиральных сверл

Форма режущей части	Трудоемкость заточки
	Применяемость
Конструктивные особенности	Материал заготовки, НВ	СП	L	ТП
1. Нормальная с криволинейной [винтовой] заточкой задней поверхности и луночной под- точкой поперечной кромки 2. Двухплоскостная с плоской подточкой поперечной кромки 3. Форма режущей части по п.1 и подточкой ленточки 4. Форма режущей части по п.2 и подточкой ленточки 5. Форма режущей части по п.1 и двойной заточкой с прямолинейной переходной режущей кромкой 6. Форма режущей части по п.2 и двойной заточкой с прямолинейной переходной режущей кромкой 7. Форма режущей части по п.3 и двойной заточкой с прямолинейной переходной режущей кромкой 8. Форма режущей части по п.4 и двойной заточкой с прямолинейной переходной режущей кромкой	Сталь конструкционная, НВ £ 229; чугун, НВ£250 сталь конструкционная, НВ >229; чугун, НВ>250	НП НП ОП ОП НП НП ОП ОП	£3D £5D £3D £5D £3D £5D £3D £5D	Н П Н П Н П Н П	О П О П О П О П

Условные обозначения, принятые в табл. 2: СП, L, D, ТП – см. табл. 1; трудоемкость заточки: О – обычная, П – повышенная.

Для улучшения режущей способности сверл применяют подточку поперечной кромки, подточку ленточки, двойную заточку с переходной режущей кромкой, подточку главной режущей кромки [ 3, с.112-113, рис.3.2-3.4 ].

Для повышения точности позиционирования обработанного отверстия (уменьшения смещения - увода оси сверла при сверлении отверстия) применяют центрирующие методы заточки [ 3, с.109, табл.3.4 ].

Общие рекомендации по выбору параметров элементов режущей части сверл приведены в [ 3, с.108, табл.3.3 ]. При двухплоскостной заточке задней поверхности [ 3, с.111, рис.3.1,г, c.112, рис.3.2,г ] задний угол a_1N выполняют на фаске шириной 0,15Dо (Dо – наружный диаметр сверла). Задний угол за фаской a_2N принимают равным 30^o.

При определении размеров участка луночной подточки поперечной кромки для сверл с нормальной криволинейной (винтовой) формой задней поверхности [ 3, с.112, рис.3.2,а ] или плоской подточки поперечной кромки для сверл с двухплоскостной заточкой задней поверхности [ 3, с.112, рис.3.2,г ] учитывают:

- длина неподточенной поперечной кромки К практически равна диаметру сердцевины сверла у его вершины и определяется из соотношения К = 0,18Dо;

- величину угла наклона поперечной кромки Y [ 3, с.110-111, рис.3.1,а,г ] принимают по [ 3, с.108, табл.3.3 ];

- при определении размеров участка луночной подточки: радиус профиля участка подточки (радиус заправки шлифовального круга для подточки поперечной кромки) Rк = 0,15Dо; длина участка подточки l = (0,15…0,25)Dо; угол наклона образующей участка подточки q_п; на практике часто этот угол принимают равным 30^о± 5^o; длина подточенной луночной поперечной кромки Кп = (0,3…0,5)К;

- при определении размеров участка плоской подточки поперечной кромки:

ширина участка подточки b = (0,6…1,0)К; длина подточенной поперечной

кромки Кп = (0…0,2)К; угол наклона образующей участка подточки

a_3N = a_1N + 10^o; угол в плане образующей участка подточки Y₂ = Y + 10^о;

Дополнительные размеры режущей части сверла при подточке ленточки принимают по [ 3, c.113, рис.3.5 ], при двойной заточке с прямолинейной переходной режущей кромкой – по [ 3, с.112, рис.3.3,а ].

2.3. При проектировании калибрующей части сверла ее параметры, включая параметры профиля поперечного сечения сверла принимают по [ 4, с.360-361,рис.10.2 ].

Угол наклона винтовой стружечной канавки сверла ω принимают по [ 3, c.100 ] или по соответствующим ГОСТ [ 7 ].

Рекомендации по выбору величин обратной конусности рабочей части сверла по наружному диаметру и утолщения сердцевины сверла к хвостовику приведены в [ 4, c.361 ].

2.4. Длина рабочей части определяется (при условии свободного подхода сверла к обрабатываемой поверхности заготовки) минимально необходимой длиной стружечной канавки Lк (рис.1), которую рассчитывают по формуле

Lк = L + Lз + Lп + Lн,

где L - длина обрабатываемого отверстия (см. исходные данные, табл.1);

Lз - дополнительная длина рабочей части сверла с учетом переточек:

Lз = 1,5Dо - для сверл точного исполнения классов А и А1(см.ниже);

Lз = 2,5Dо - для сверл общего назначения классов В и В1(см.ниже]);

Lп - величина перебега сверла при обработке сквозного отверстия:

Lп = 0,5Dо ctgj + 0,2Dо;

Lн - величина недобега максимально сточенного сверла для обеспечения

выхода стружки из стружечной канавки: Lн = 0,5Dо.

С целью обеспечения наибольшей жесткости сверла принимают наименьшую стандартную длину стружечной канавки с учетом расчетной длины стружечной канавки по табл.3. В зависимости от рассчитанной длины стружечной канавки может быть выбрано сверло со стандартной длиной Lк короткой, укороченной, средней, длинной или удлиненной серии (см.табл.3).

2.5. Размеры хвостовой части сверла принимают:

для сверл с цилиндрическим хвостовиком (рис.1, а)

- длина хвостовой части сверла Lх = 5Dо;

- расстояние от стружечной канавки до места соединения рабочей части и хвостовика Lс = 0,5Dо (для составных сверл).

Для сверл с коническим хвостовиком (рис.1, б)

- размеры L1 и D1 выбирают по ГОСТ 25557-82 для принятого номера конуса

Морзе хвостовика. Номер конуса Морзе принимают по [ 4, с.371-372,

табл.10.10 ] в зависимости от диаметра сверла для нормального типа

конического хвостовика;

- длина участка сверла от стружечной канавки до шейки Lд = 0,3D1;

- длина участка шейки Lш = 0,5D1;

- диаметр участка шейки Dш = 0,9D1;

- расстояние от торца хвостовика до места соединения рабочей части и хвостовика Lс = 0,5Lш.

Материал хвостовика составных сверл - стали марок 40Х или 45 твердостью 32…48 HRCэ.

У составных сверл неразъемное соединение рабочей части и хвостовика обычно получают сваркой (стыковой, трением), что указывается на графическом изображении сверла.

2.6. Общая длина сверла Lо (рис.1)

- сверло с цилиндрическим хвостовиком Lо = Lк + Lх;

- сверло с коническим хвостовиком Lо = Lк + Lд + Lш + L1.

2.7. В качестве конструкторской базы при проектировании сверла может быть выбрана ось сверла, конструкторско-технологической – коническая или цилиндрическая присоединительные поверхности хвостовика.

а) б)

Рис.1. Схемы к расчету конструктивных размеров сверл с цилиндрическим (а)

и коническим (б) хвостовиками

Таблица 3

Длина стружечной канавки Lк стандартных сверл различных серий

Диаметр сверла Do, мм			Lк, мм
	К. с.	Ук. с.	С. с.	Д. с.	Уд. с.
Св. 6,70 до 7,50
Св. 7,50 до 8,50
Св. 8,50 до 9,50
Св. 9,50 до 10,60
Св. 10,60 до 11,80
Св. 11,80 до 13,20
Св. 13,20 до 14,00
Св. 14,00 до 15,00
Св. 15,00 до 16,00
Св. 16,00 до 17,00
Св. 17,00 до 18,00
Св. 18,00 до 19,00
Св. 19,00 до 20,00
Св. 20,00 до 21,20	-
Св. 21,20 до 22,40	-
Св. 22,40 до 23,20	-
Св. 23,20 до 23,60	-
Св. 23,60 до 25,00	-
Св. 25,00 до 26,50	-
Св. 26,50 до 28,00	-
Св. 28,00 до 30,00	-

Условные обозначения, принятые в табл. 3: К. с. – сверла короткой серии; Ук. с. – сверла укороченной серии; С. с. – сверла средней серии;

Д. с. – сверла длинной серии; Уд. с. – сверла удлиненной серии.

2.8. В зависимости от технологического назначения точность исполнения сверл назначают по классам А, А1, В, В1 по ГОСТ 2034-80 [ 4, c.365-366 ].

Для станков с ЧПУ и многоцелевых станков применяют сверла класса точности А1 (точное исполнение). Такие сверла обеспечивают точность просверленного отверстия по квалитетам Н13 – Н11 при допуске на диаметр сверла по h8. Кроме того, повышение симметричности расположения (уменьшение биения) элементов рабочей части сверла способствует более равномерной загрузке режущих кромок, вследствие чего такие сверла обладают повышенной стойкостью.

В соответствии с принятым классом точности назначают допуски на

симметричность сердцевины, радиальное и осевое биение режущих кромок сверла [ 4, c.365-366 ]. Допуски на основные конструктивные размеры и шероховатость поверхностей сверла назначают в соответствии с техническими требованиями по ГОСТ 2034-80.

2.9. Для составных сверл марки инструментального режущего материала и материала хвостовика, а также ГОСТы на эти материалы, указывают в спецификации, приводимой на рабочем эскизе, как это показано на рис.2.

2.10.Технические требования в соответствии с ЕСКД указываются как в графической, так и в текстовой частях рабочего эскиза (см. рис.2).

В текстовой части рабочего эскиза обычно указывают:

- твердость материала рабочей части,

- твердость материала хвостовика (для составных сверл),

- сведения по химико-термической обработке или нанесению износостойких покрытий на рабочую часть сверла (если это предусмотрено при проектировании сверла),

- дополнительные сведения по параметрам неразъемного соединения рабочей части и хвостовика для составных сверл (если это необходимо),

- указания по назначению допусков на размеры сверла и шероховатость поверхностей, где они не заданы на графическом изображении сверла,

- другие технические требования (если они необходимы),

- ссылка на ГОСТ, где приведены дополнительные (остальные) технические требования, не указанные на рабочем эскизе, для соответствующего типа сверла.

Литература

1. Металлорежущие инструменты: Учебник для вузов по специальностям

“Технология машиностроения” и “Металлорежущие станки и инструменты”

/Г.Н.Сахаров, О.В.Арбузов, Ю.Л.Боровой и др. – М.: Машиностроение, 1989.

2. Конструкции сверл. Технология заточки и контроля спиральных сверл /

Ю.Н.Зотов и др. Методическое руководство к лабораторной работе / ГПИ.

Горький, 1978.

3. Инструмент для станков с ЧПУ, многоцелевых станков и ГПС /