Сверление, развертывание зенкерование и зенкование при слесарных работах

Сверлением называют процесс образования отверстий в сплошном материале режущим инструментом — сверлом. Точность обработки не превышает 11…127го квалитетов и шероховатость поверхности Rz = 25…80 мкм. Сверлением получают отверстия под крепежные болты, шпильки, заклепки, а также отверстия, предназначенные для дальнейшей обработки: рассверливания, зенкерования, развертывания и нарезания резьбы. Различают сверление сквозных отверстий, глухих отверстий и рассверливание. В тех случаях, когда заготовку нельзя установить на станке или отверстия расположены в труднодоступных местах, сверление осуществляют с помощью ручных дрелей, электрических или пневматических ручных машин.

Сверление на станках выполняют, осмотрев и подготовив станок к пуску, проверив плавность хода гильзы шпинделя, перемещение рукоятки подъема, подачу охлаждающей жидкости, исправность местного освещения и наличие инструмента. Сверла, имеющие цилиндрический хвостовик, закрепляют в патроне. Конусный хвостовик патрона устанавливают в отверстие шпинделя сверлильного станка и проверяют его биение. Сверла с коническим хвостовиком размещают непосредственно в шпинделе станка. В тех случаях, когда конус хвостовика сверла меньше конуса в шпинделе, применяют переходные втулки. Установка сверл с коническим хвостовиком обеспечивает их лучшие центрирование и закрепление по сравнению с установкой сверл в патроне. Для съема патрона или сверла в выбивное отверстие шпинделя вставляют клин, легкие удары молотком наносят по концу клина. Деталь закрепляют в тисках.

При сверлении отверстий диаметром более 10 мм тиски крепят к столу болтами, головки которых закладывают в продольные канавки на столе станка.

Сверление выполняют, предварительно совместив ось сверла с центром отверстия. Перемещение сверла на требуемую глубину определяют по линейке, закрепленной на станке, либо по лимбу. Для обеспечения максимальной производительности, сохранения стойкости сверл и качества обработки выбирают режим резания, т.е. сочетание скорости резания и подачи. Зная диаметр сверла, материал, из которого оно сделано и марку материала заготовки, можно выбрать режимы резания. Режимы резания при сверлении приведены в табл. 4. Во время работы сверло сильно нагревается, вызывая притупление режущих кромок, поэтому рекомендуется применять смазочно-охлаждающие технологические средства (СОТС).

Для повышения производительности труда и точности сверления отверстий применяют специальные приспособления — кондукторы. Точность сверления обеспечивается направлением сверла через направляющие закаленные втулки, укрепленные в корпусе кондуктора. При небольшой партии одинаковых деталей вместо кондуктора используют шаблон в виде пластины, форма которой соответствует форме детали. Шаблон накладывают на деталь, фиксируют в определенном положении и закрепляют струбцинами. При сверлении плоских тонких одинаковых деталей их собирают в пачку, накладывают шаблон и плотно стягивают струбцинами.

При глухом сверлении необходимо периодически выводить сверло из отверстия для удаления стружки из канавки сверла. При сверлении сквозных отверстий во избежание поломки сверла уменьшают подачу при его выходе. В процессе сверления пользуются ручной подачей. Сверление по разметке выполняют в два приема: пробное сверление, при котором сверлят небольшое углубление для контроля положения сверла, и окончательное по центру намеченного отверстия. Для получения отверстий диаметром более 20 мм предварительно сверлят отверстия сверлом меньшего диаметра и затем рассверливают его под размер сверлом большего диаметра. Разность диаметров первого и второго сверла составляет 10…15 мм.

Таблица 4. Скорость резания, м/мин (числитель), и частота вращения шпинделя, мин^–1 (знаменатель)¹

¹ При сверлении углеродистой конструкционной стали с σ_в = 650 МПа сверлом из стали Р18 и работе с охлаждением.

При сверлении деталь устанавливают так, чтобы верхняя поверхность с размеченным отверстием была горизонтальной, иначе при незначительном перекосе сверло смещается — его «уводит» в сторону. В случае эксцентрического расположения отверстия относительно разметки его необходимо выправить. Для этого крейцмейселем с полукруглой режущей кромкой прорубают канавку в сторону, противоположную смещению сверла, размечают центр отверстия и засверливают. Окончательное сверление проводят после определения правильного расположения отверстия.

Для обеспечения точности рассверливание отверстий осуществляют с одной установки. Для этого из шпинделя вынимают сверло меньшего диаметра и вставляют сверло, диаметр которого соответствует заданному.

Наиболее сложной операцией является сверление отверстий в цилиндрических деталях. Вал или трубу укладывают в призму и с помощью штангенрейсмаса выполняют разметку и накернивают центры отверстий. Призму и деталь закрепляют на столе станка, совмещают сверло с намеченным углублением на детали и выполняют сверление.

Сверление электрическими или пневматическими ручными машинами выполняют в такой последовательности. Размечают и накернивают места сверления, подбирают сверло необходимого диаметра, закрепляют его в патроне и устанавливают патрон в шпинделе сверлильной машины. Подсоединяют токоподводящий провод к электросети или шланг к пневмосети. Проверяют работу машины на холостом ходу и биение сверла в патроне. Устанавливают сверло вершиной в керновое углубление и сверлят отверстие. В процессе сверления следят, чтобы ось сверла была перпендикулярна к плоскости сверления. Не выключая сверлильную машину, выводят сверло из отверстия. Отверстия диаметром до 9; 15 и 23 мм сверлят соответственно машинами легкого, среднего и тяжелого типа.

Сверление ручной дрелью выполняют в тех случаях, когда необходимо просверлить отверстие малого диаметра в труднодоступном месте крупногабаритного оборудования. При сверлении ручной дрелью работающий должен одновременно удерживать дрель в определенном положении, осуществлять соответствующий нажим, направленный по оси просверливаемого отверстия, и вращением рукоятки приводить во вращение сверло. Порядок выполнения операции при сверлении ручной дрелью аналогичен сверлению электрическими машинами.

Высокие производительность и точность сверления отверстий обеспечиваются правильно заточенным сверлом (с одинаковыми по размеру и остроте режущими кромками, определенным углом при вершине сверла, симметрично расположенным относительно его оси). Угол при вершине сверла выбирают в зависимости от материала заготовки: для стали и чугуна он должен составлять 116…118°, для латуни и бронзы 130…140°. Спиральные сверла затачивают на заточном станке с мелкозернистым шлифовальным кругом. Взяв сверло левой рукой за рабочую часть на расстоянии 15…20 мм от режущих кромок, правой охватывают хвостовик, слегка прижимая сверло к поверхности абразивного круга так, чтобы режущая кромка располагалась горизонтально и плотно прилегала задней поверхностью к кругу. Плавным движением правой руки, не отнимая сверла от круга, поворачивают его вокруг своей оси и, соблюдая правильный наклон, затачивают заднюю поверхность.

Заточку проводят с охлаждением, периодически погружая конец сверла в воду. После заточки задних поверхностей режущие кромки должны быть прямолинейными. По мере стачивания сверла образуется поперечная кромка, которую укорачивают подточкой. Подточку поперечной кромки применяют для сверл диаметром более 12 мм. Качество заточки сверл проверяют специальным шаблоном.

Развертывание отверстий применяют для получения точного по размеру и форме отверстия с шероховатостью поверхностей в пределах Rz = 1,25…0,16 мкм. Развертывание отверстий выполняют вручную, электро- и пневмосверлильными ручными машинами или на сверлильных станках развертками. Гладкие цилиндрические отверстия обрабатывают развертками с прямыми канавками, отверстия со шпоночным пазом — развертками со спиральными канавками, а отверстия под конические штифты — коническими развертками соответствующей конусности. Диаметр развертки подбирают по диаметру отверстия, а припуск под черновое и чистовое развертывание определяют в зависимости от его диаметра.

В качестве СОТС при ручном развертывании отверстий в заготовках из стали применяют эмульсии и минеральное масло. В заготовках из бронзы и латуни развертывание осуществляют без масел. Ручное развертывание цилиндрическими развертками выполняют следующим образом. Заготовку с предварительно просверленным отверстием закрепляют в тисках так, чтобы был свободный выход развертки снизу отверстия. Рабочую часть черновой развертки смазывают минеральным маслом. Ее заборную часть вставляют в отверстие без перекоса. На хвостовик надевают вороток и, слегка нажимая одной рукой на развертку, другой вращают вороток по часовой стрелке.

Периодически развертку извлекают из отверстия для очистки от стружки и смазочного материала. Черновое развертывание заканчивают, когда 3/4 рабочей части развертки войдет в отверстие. Черновую развертку выводят из отверстия (обратное вращение не допускается) и в отверстие вставляют чистовую развертку. Операцию повторяют в той же последовательности.

Развертывание конических отверстий выполняют черновой, промежуточной и чистовой развертками в той же последовательности, что и развертывание цилиндрических отверстий.

При развертывании отверстий машинными развертками, в зависимости от диаметра, материала развертки и марки материала заготовки, выбирают скорость резания и частоту вращения шпинделя (табл. 5).

Большие скорости резания следует применять при развертывании заготовок из нормализованных сталей, меньшие — при развертывании заготовок из вязких сталей. При чистовом развертывании на сверлильном станке скорость резания должна составлять 6…8 м/мин.

СОТС, применяемые при развертывании, приведены ниже.

Материал заготовки

Сталь:

конструкционная . . . . . РЗ-СОЖ; ЛЗ-СОЖ; МР-1; МР-4

инструментальная . . . . ЛЗ-СОЖ1; МР-1; МР-4

легированная . . . . . . . . МР-4

Чугун . . . . . . . . . . . . . . . Без охлаждения; керосин; ОСМ-1

Медь. . . . . . . . . . . . . . . . Эмульсия

Латунь . . . . . . . . . . . . . . Без охлаждения

Бронза . . . . . . . . . . . . . . Без охлаждения

Алюминий. . . . . . . . . . . . ЛЗ-СОЖ1; В-31

Отверстия развертывают с одной установки после окончания сверления. Сверло вынимают из шпинделя и вставляют черновую развертку, а затем — чистовую. При этом сокращается время на переустановку детали и повышается точность обработки.

Таблица 5. Скорость резания, м/мин (числитель), и частота вращения шпинделя, мин^–1 (знаменатель), при черновом развертывании (углеродистая, конструкционная, хромистая и хромоникелевая стали с σ_в = 650 МПа; развертки из стали Р18; работа с охлаждением)

Калибрующая часть развертки ближе к шейке имеет обратный конус (0,04…0,6) для уменьшения трения о стенки отверстия. Зубья на рабочей части (винтовые или прямые) могут быть расположены равномерно по окружности или неравномерно. Развертки с неравномерным шагом зубьев используют для обработки отверстий вручную. Они позволяют избежать образования огранки, т.е. получения отверстий неправильной цилиндрической формы.

Хвостовик  ручной развертки имеет квадрат для установки воротка. Хвостовик машинных разверток диаметром до 10 мм выполняется цилиндрическим, других разверток — коническим с лапкой, как у сверл. Для черновой и чистовой обработки отверстий применяют комплект (набор) разверток, состоящий из двух-трех штук. Развертки изготовляют из тех же материалов, что и другие режущие инструменты для обработки отверстий.

Зенкерование — процесс обработки предварительно просверленных или полученных штамповкой либо литьем отверстий для получения правильной геометрической формы с точностью до 9–117го квалитетов и шероховатостью поверхности Rz = 1,25…2,5 мкм. Эта обработка может быть окончательной или промежуточной перед развертыванием.

Зенкерование выполняют на сверлильных станках специальными инструментами — зенкерами. Работа зенкера подобна работе сверла при рассверливании отверстия. Припуск на зенкерование зависит от диаметра отверстия.

По конструкции и оформлению режущих кромок зенкер отличается от сверла и имеет три-четыре зуба, что обеспечивает правильное и более устойчивое положение зенкера относительно оси отверстия.

Цилиндрические зенкеры различных диаметров применяют для получения цилиндрических отверстий, а конические с углом конуса при вершине 60, 75, 90 и 120° — для конических углублений. Зенкеры имеют направляющую цапфу, которая входит в отверстие, обеспечивая точность совпадения оси отверстия с цилиндрическим отверстием, образованным зенкером.

Зная диаметр, материал, из которого изготовлен зенкер, и марку материала заготовки, можно выбрать режим резания (табл. 6).

Таблица 6. Скорость резания, м/мин (числитель), и частота вращения, мин^–1 (знаменатель), зенкера¹ (углеродистая конструкционная сталь с σ_в = 650 МПа; зенкеры из стали Р18; работа с охлаждением)

¹ Глубина резания t = 1 мм, в остальных случаях t = 1,5 мм.

Зенкование — процесс обработки цилиндрических и конических углублений и фасок под головки болтов, винтов и заклепок в готовых отверстиях. Зенкование проводят на сверлильных станках с помощью зенковок или сверлом большего диаметра, чем диаметр отверстия. В отличие от зенкеров зенковки имеют режущие зубья на торце и направляющие цапфы, которыми зенковки вводятся в просверленное отверстие, что обеспечивает совпадение оси отверстия и образованного углубления под головку винта.

По форме режущей части зенковки бывают цилиндрические и конические. Цилиндрические зенковки с торцовыми зубьями применяют для расширения отверстий под головки винтов, под плоские шайбы, а также для образования уступов в отверстиях. Конические зенковки предназначены для снятия заусенцев в выходной части отверстия, получения конического углубления под головки винтов и заклепок. Крепление зенковок и зенкеров на сверлильных станках не отличается от крепления сверл.