Обработка отверстий (ТКМ в электронном виде)

Глава IV. Обработка отверстий

1. Виды отверстий и способы их обработки

Отверстия в деталях приборов бывают цилиндрические (Рис. 64 а, в, г), ступенчатые (Рис. 64 б, д), конические и фасонные (Рис. 64, е).

Ц илиндрические отверстия бывают гладкими (Рис. 64, а) и с канавкой (Рис. 64, в).

Под ступенчатыми подразумевают отверстия разных диаметров, расположенные на одной оси последовательно одно за другим.

Отверстия могут быть открытыми с двух сторон или с одной стороны – последние называются глухими (Рис. 64 г, д).

В деталях приборов чаще всего встречаются отверстия цилиндри­ческие.

Обработка отверстий - одна из сложных и трудоемких технологи­ческих операций. Получить отверстие необходимой точности труднее, чем наружные поверхности тел вращения. Поэтому допуски отверстий шестого и седьмого квалитетов больше, чем допуски на наружные цилиндрические поверхности тех же размеров и квалитетов.

Обрабатывать отверстия можно снятием и без снятия стружки. Сни­мать стружку можно лезвийным и абразивным инструментом или абразив­ным порошком.

В зависимости от требуемых точности размера и шероховатости поверхности отверстия лезвийным инструментом можно выполнять сверление, зенкерование, развертывание, растачивание и протягивание;

Абразивным инструментом осуществляют шлифование, хонингование, суперфиниширование; абразивным порошком - доводку.

Обработка отверстий без снятия стружки производится калиброванием при помощи выглаживающих прошивок и шариков, а также раскатыванием.

Неточные отверстия (H12-H13 квалитетов) обрабатывают за одну операцию путем сверления или чернового растачивания. При образовании точных отверстий (H7-H8 квалитетов) обработка делится на черновую, чистовую и отделочную.

При черновой обработке удаляется основная величина припуска и обеспечивается точность относительного положения оси отверстия.

Чистовая обработка обеспечивает точность размеров, геометриче­ской формы и относительного положения отверстия, а также точность положения и прямолинейность его оси.

Для повышения точности отверстия и уменьшения шероховатости поверхности применяют отделочную операцию.

2. Сверление, зенкерование, развертывание

Сверление - один из распространенных способов получения глухих и сквозных цилиндрических отверстий в сплошном материале, при этом отверстия обрабатываются с точностью H12-H13 квалитетов и шероховатостью поверхности Rr20 - Rr80. Точность размеров, координирующих центр отверстия, зависит от метода сверления. ( см. ниже ).

Р ежущим инструментом здесь служит сверло, которое дает возмож­ность получать отверстия в сплошном материале и увеличивать диаметр ранее полученного отверстия (рассверливание). Главное движение при сверлении - вращательное, движение подачи поступательное.

Спиральное сверло (Рис. 65, а) - инструмент цилиндрической фор­мы, на поверхности которого имеются две винтовые канавки, образующие режущие кромки. Сверло состоит из рабочей части и хвостовика, сое­диненных между собой шейкой. Хвостовик служит для закрепления свер­ла в патроне или шпинделе станка. Хвостовики бывают конические и цилиндрические.

Рабочая часть сверла выполняет основную работу резания. Режущие кромки образуются пересечением передних поверхностей спиральных ка­навок с торцевыми поверхностями сверла.

Поперечная кромка (перемычка) образуется пересечением двух зад­них (торцевых) поверхностей сверла. Наличие ее отрицательно влияет на процесс резания, затрудняя проникновение сверла в металл.

Основным углом, определяющим форму режущей кромки сверла явля­ется угол при вершине 2φ. Он оказывает влияние на правильность работы и производительность сверла. Величина угла при вершине свер­ла 2φ зависит от свойств обрабатываемого материала: например для стали 2φ = 116-120°, а для латуни и алюминиевых сплавов 2φ = 130-140°.

Оборудование для сверления.

Р азличают два основных способа сверления: 1) на станках сверлильной группы - движение резания и движение подачи осуществляет сверло, 2) на станках токарной группы - движение резания осуществляется при вращении обрабатываемой детали, а движение подачи - перемещением сверла. При сверлении глубоких отверстий обработка часто производит­ся при совместном встречном вращении детали и сверла.

В приборостроении наибольшее распространение получили вертикально-сверлильные (Рис. 66, а) и настольно-сверлильные станки (Рис. 66, б).

Настольно-сверлильные станки устанавливаются по 2-3 штуки на один стол так, чтобы оператор, сидя на вращающемся стуле, доставал руками до рабочих органов каждого станка.

Дискретная клино-ременная коробка скоростей 2 устанавливается на колонне 1. Шпиндель 7 приводится во вращение электродвигателем 3, подача шпинделя осуществляется вручную через рукоятки 8. Стол 5 служит для установки приспособления с деталью.

Вертикально-сверлильные станки предназначаются для сверления, зенкерования, развертывания отверстий в деталях, а также нарезания резьб машинными метчиками.

Основным узлом вертикально-сверлильного станка (Рис. 66, а) являет­ся сверлильная головка (шпиндельная бабка) 4. Головка монтируется, на колонне 2 сверху. Снизу на колонне установлен стол 8, который может перемещаться вверх-вниз по направляющим колонны при вращении, рукоятки 9 подъема стола. Шпиндель 7 приводится во вращение электродвигателем 3 через механизм головки 8, которым можно изме­нять число оборотов шпинделя. Ручная подача шпинделя осуществляет­ся штурвалом 3.

Сверление по второму способу осуществляется на токарных, токарно-револьверных и других станках. При сверлении на токарном стан­ке деталь закрепляется в патроне, а сверло устанавливается в пиноли задней бабки. Подача осуществляется вращением маховика 16 пиноли.( см. рис. 22 гл.3)

Особенности процесса сверления.

П ри первом способе обработки, когда ось сверла совпадает с направлением подачи, но не совпадает с осью наружной поверхности детали (Рис. 67, а), подача сверла будет осу­ществляться под углом по отношению к оси детали, и потому ось отверстия займет неправильное положение, т.е. произойдет увод оси. Отверстие в этом случае сохраняет цилиндричность.

При обработке по второму способу при несовпадении оси сверла с осью детали отверстие будет иметь переменный по длине диаметр. Это объясняется тем, что при отклонении оси сверла от оси вращающейся детали диаметр отверстия будет определяться уже не радиусом сверла, а расстоянием от оси вращения до наиболее удаленной точки на пери­ферии сверла (Рис. 67, б). Так как это расстояние по мере движения сверла все время увеличивается, то и диаметр отверстия тоже будет возрастать и отверстие примет коническую форму. С другой стороны, вращение детали приводит к самоцентрированию сверла, так как боко­вое давление на сверло со стороны стенки отверстия уже не будет уравновешено давлением с противоположной стороны, как это бывает при невращающейся детали. За счет разности этих боковых давлений сверло будет стремиться занять такое положение, при котором его ось совпала бы с осью вращения детали.

Следовательно, при обработке отверстий с вращением детали увод оси сверла от нужного направления будет меньше, чем при сверлении с вращением инструмента. Однако в большинстве случаев отверстия обрабатывают на станках сверлильной группы, т.е. с вращением инст­румента. На этих станках легче обеспечить получение требуемой ско­рости резания благодаря вращению уравновешенного шпинделя с инстру­ментом и не приходится прибегать к соответствующим мерам для балансирования вращающихся масс станка.

Для уменьшения увода оси сверла при обработке на сверлильных станках применяют кондукторы с направляющими втулками. Обработка в кондукторах дает хорошие результаты при относительно небольшой длине отверстия. С увеличением длины отверстия вследствие значитель­ного свободного вылета режущей части сверла влияние направляющей втулки оказывается недостаточным.

Д ля уменьшения увода оси сверла при обработке отверстий в сплошном металле на револьверных станках и автоматах перед сверле­нием рекомендуется произвести центрование - засверливание углубле­ний небольшой длины коротким и жестким сверлом (Рис. 68, а).

Угол при вершине 2φ у этого сверла должен быть меньше, чем у спирального. Обычно он составляет 90°. Предварительное центрова­ние заготовок обеспечивает более точное направление сверла, так как его перемычка не будет участвовать в работе (Рис. 68, б).

Уменьшению увода оси сверла также способствует уменьшение осе­вого усилия. Поэтому целесообразно применять сверла с подточенной перемычкой, а при малых диаметрах их работать с малыми подачами и большими скоростями резания.

При работе сверлами больших диаметров (35-40 мм) из-за наличия у вершины сверла перемычки большой длины возникают значительные осе­вые усилия. Поэтому отверстия больших диаметров сверлят за два про­хода - сначала сверлом меньшего диаметра, а затем требуемого. Чтобы перемычка второго сверла не участвовала в работе, а также для более равномерного распределения работы резания между обоими сверлами диаметр первого сверла d₁ выбирают равным (0,5-0,6)d₂ ,где d₂ - диаметр второго сверла.

При сверлении отверстий малых диаметров (менее 6-8 мм) также приходится считаться с необходимостью уменьшения осевого усилия в связи с недостаточной прочностью и жесткостью сверла. В этих случа­ях целесообразно работать с большой скоростью резания при небольших подачах.

Методы обработки на сверлильных станках

Точность расположения центров отверстий относительно друг друга или по отношению к поверхностям детали зависит от метода сверления.

Сверление отверстий по разметке. Ось шпинделя с инструментом и центр просверливаемого отверстия совмещают установкой сверла по керновому углублению, нанесенному при разметке.

Точность расстояния между осями отверстий или координирующих размеров при сверлении по раз­метке составляет -(0,2-0,5) мм. В отдельных случаях она может быть повышена до - 0,1 мм.

Сверление на координатных столах. Для увеличения точности обработ­ки отверстий в условиях единичного или мелкосерийного производства вместо сверления по разметке в приборостроении часто применяют коор­динатные столы, позволяющие перемещать по двум осям координат с вы­сокой точностью, осуществлять поворот детали вокруг ее оси, если расстояния между центрами отверстий заданы в полярной систем координат. Точность координирующих размеров до 0,1 мм.

Совместное сверление. В условиях мелкосерийного производства, чтобы устранить несовпадение осей отверстий в сопрягаемых деталях при сбор­ке, применяют совместное сверление по месту. В одной из сопрягаемых деталей сверлят отверстия по разметке, а отверстия в другой детали просверливаются через отверстия в первой.