Осевой режущий инструмент. Развертки

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Технология машиностроения изучает закономерности протекания технического процесса изготовления машин, методы и закономерности управления этими процессами, процессы принятия и реализации эффективных технических решения, обеспечивающих заданное качество изготовления машин и способствующих достижению цели производства.

Технологический процесс (ТП) - это этап производственного процесса, связанного с последовательным изменением состояния объекта производства.

ТП в зависимости от содержания в своем названии получают уточнения: технологические процессы механической обработки, сборки, термообработки и т.п.

Технология - греч. techne - искусство, мастерство, умение; logos - слово, учение.

ТМС - это область науки, занимающаяся изучением связей и закономерностей в процессах изготовления машин.

Целью данной контрольной работы является изучение осевых режущих инструментов, разверток, особенности их конструкций, классификации.

1. Осевой режущий инструмент

Осевой режущий инструмент - это лезвийный инструмент для обработки с вращательным главным движением резания и движением подачи вдоль оси главного движения резания.

Сверла - осевой режущий инструмент для образования отверстий в сплошном материале и (или) увеличении диаметра имеющегося отверстия.

1. Спиральные;

2. Перовые;

3. Центровочные;

4. Кольцевые;

5. Комбинированные.

Спиральные сверла

Формы заточки спиральных сверл:

1. Плоская заточка, т. е. задняя поверхность сверла имеет плоскость;

2. Цилиндрическая заточка;

3. Коническая заточка;

4. Винтовая заточка.

Перовые сверла

Наиболее простые и дешевые. Режущую часть выполняют в виде пластин из быстрорежущей стали или оснащают пластинами из твердого сплава.

Недостаток: плохой отвод стружки и малая скорость резания.

Они обладают повышенной жесткостью. Применяют для обработки канавок, ступенчатых и фасонных отверстий.

Центровочные сверла

Они изготавливаются, как правило, цельные и двухсторонние.

Существует несколько форм центровочных отверстий:

· простая форма А;

· комбинированная В;

· форма Т.

Центровочные сверла стандартизированы.

Сверла для глубокого сверления

Отверстие, длина которого более 5 диаметров, считается глубоким.

Особенности глубокого сверления:

1. Нежесткий инструмент;

2. Затрудненное удаление стружки;

3. Затрудненный подвод СОЖ;

4. Необходимость применения специального оборудования.

Шнековые сверла

По конструкции те же спиральные, но (угол наклона винтовых канавок) увеличен до 60. Изготавливают из быстрорежущей стали.

“шнек” - винт.

Сверла одностороннего резания

Существует две разновидности:

1. Сверла с внутренним подводом СОЖ и наружным отводом стружки;

Применяют для обработки отверстий 3 - 30 мм. (реально 8 - 30мм.).

2. Сверла с наружным подводом СОЖ и внутренним отводом стружки;

Применяют для обработки отверстий от 16 до 65 мм.

Изготавливают из быстрорежущей стали и оснащают пластинами или коронками из быстрорежущей стали (припаивают).

Уменьшаются уводы сверла от оси, сверло работает более устойчиво.

Эжекторные сверла

Позволяют получать точность 9 - 11 квалитет шероховатость от 2,5 до 6,3 мкм.

Особенностью эжекторных сверл является эффект подсоса СОЖ, отходящей вместе со стружкой в результате разряжения и перепада давлений, создаваемого внутри корпуса сверла.

Зенкер

Осевой режущий инструмент для повышения точности формы отверстия и увеличение его диаметра.

Бывают:

1. Хвостовыми и насадными.

2. Цельные

3. Cборные.

=60, при обработки глухих отверстий =30.

По конструкции хвостовые зенкеры аналогичны спиральным сверлам, но не имеют поперечной режущей кромки и имеют три зуба, благодаря чему обеспечивается лучшее направление при работе и лучшая цилиндричность и качество обработанной поверхности.

В качестве материала режущей части используют быстрорежущую сталь или твердый сплав.

Зенковка

Осевой многолезвийный инструмент для обработки: цилиндрических углублений под головки винтов и др., конических углублений, для центрования отверстий, отверстий под винты с потайной головкой, снятия фасок в отверстии и т.д.

Изготавливают из быстрорежущей стали и оснащают твердосплавными вставками.

Цековка

Осевой многолезвийный инструмент для обработки цилиндрического или торцевого участка заготовки.

Развертки

Это осевой режущий инструмент для повышения точности отверстия, размеров и снижения шероховатости поверхности.

Развертыванием можно получить отверстия 6 - 11 квалитет и шероховатость поверхности 2.5 … 0.32 мкм.

Развертки используют после зенкера, исключение размеры до 5мм.

2. Развертки

Развертки - это осевые многолезвийные режущие инструменты, применяемые для чистовой обработки отверстий. Точность отверстий после развертывания составляет JT8...JT6, а шероховатость поверхности - Ra1,25...0,32. При этом наилучшие результаты достигаются в случае двукратного развертывания, когда первая развертка снимает 2/3 припуска, а вторая - оставшуюся 1/3. Такие же показатели можно получить и при шлифовании, однако после развертывания качество обработанной поверхности выше, так как на шлифованной поверхности остаются частицы абразива, которые приводят к ускоренному износу сопрягаемых деталей.

Кинематика рабочих движений при развертывании подобна сверлению и зенкерованию. В отличие от зенкеров, развертки имеют большее число зубьев (z = 6...14) и, как следствие, лучшее направление в отверстии. Они снимают значительно меньший припуск (t = 0,15...0,50 мм), чем при зенкеровании. С целью достижения минимальной шероховатости поверхности развертки при обработке сталей работают на низких скоростях резания (V = 4... 12 м/мин), т.е. до области появления нароста. Тем не менее, благодаря большому числу зубьев производительность при развертывании достаточно высока, так как машинное время уменьшается за счет увеличения числа зубьев:

tM = L 0 / ( Sz · z · n )

где L 0 - длина обрабатываемого отверстия, мм;

S z - подача на зуб, мм;

z - число зубьев;

n частота вращения развертки (заготовки), мин - 1.

Для получения высокой точности отверстий развертки изготавливают с более жесткими допусками, чем зенкеры, а отверстия под развертывание получают сверлением, зенкерованием или растачиванием. Развертывание непосредственно после сверления используют только при обработке отверстий небольших диаметров (менее 3 мм).

Развертки классифицируют по следующим признакам:

1. по виду привода - ручные и машинные;

2. по способу крепления - хвостовые и насадные;

3. по виду обрабатываемого отверстия - цилиндрические и конические;

4. по виду режущего материала - быстрорежущие, твердосплавные и алмазные;

5. по типу конструкции - цельные и сборные (со вставными ножами).

Ручными развертками (рис. 1, а) обрабатывают отверстия путем вращения инструмента вручную воротком, в который вставляется квадрат цилиндрического хвостовика. Эти развертки (d = 3...40 мм) изготавливают из инструментальной стали марки 9ХС. Для лучшего направления развертки в отверстии у нее затачивают большой длины заборный конус и калибрующую часть. В остальном конструкция ручных разверток не отличается от машинных.

Машинные концевые и насадные развертки цельные и сборные (рис. 1, б, в, г) применяют для обработки отверстий на сверлильных, токарных, револьверных, координатно-расточных и других станках. Хвостовики машинных разверток бывают цилиндрические (d = 1...9мм) и конические (d = 10...32 мм) с относительно длинной шейкой и конусом Морзе. Хвостовики разверток изготавливают из конструкционных сталей 45 или 40Х и соединяют с рабочей частью из быстрорежущей стали сваркой. Насадные развертки крепятся на оправках. При этом коническое посадочное отверстие (конусность 1:30) обеспечивает центрирование с высокой точностью. Для передачи крутящего момента на правом торце развертки делается паз под шпонку.

Развертки цилиндрические

Рабочая часть цилиндрических разверток (рис. 1) состоит из режущей и калибрующей частей. На левом торце развертки снимается фаска под углом ц = 45°, которая облегчает вхождение инструмента в отверстие и предохраняет режущие кромки от повреждения. Далее следует заборный конус с углом в плане ц, зубья на котором снимают припуск, заданный на обработку. Фаска и заборный конус составляют режущую часть развертки. Для улучшения условий работы развертки при врезании наименьший диаметр заборного конуса берется несколько меньше диаметра отверстия под развертывание.

Рис. 1. Типы цилиндрических разверток: а - ручная; б - машинная; в - насадная; г - сборная

Угол в плане ц заборного конуса оказывает большое влияние на условия работы развертки, так как он определяет соотношение между шириной b и толщиной t слоя, срезаемого каждым зубом. Из рис. 2 следует, что b = t / sin ц; а = Sz sin ц.

Угол ц также определяет усилие подачи, поскольку

Px = R xy · sin ц

Где R xy - равнодействующая радиальной Py и осевой Px составляющих силы резания.

Рис. 2. Радиальная Ру и осевая Рх составляющие силы резания и параметры сечения срезаемого слоя при развертывании

С уменьшением угла ц сила подачи уменьшается и обеспечиваются плавный вход и выход развертки из отверстия. По этим причинам у ручных разверток угол ц принимается равным 1...2°. У машинных разверток при обработке сталей ц = 12...15°, чугуна ц = 3...5°, а при обработке глухих отверстий ц = 45°.

Длина заборного конуса развертки l1 = ( 1,3 ... 1,4 ) · t · ctg ц .

Калибрующая часть развертки примерно до половины ее длины l2 цилиндрическая. На остальной части она затачивается с небольшой обратной конусностью, т.е. с уменьшением диаметра по направлению к хвостовику развертки. У ручных разверток величина обратной конусности на 100 мм длины равна 0,01...0,05 мм, у машинных разверток при жестком креплении инструмента - 0,04...0,06 мм; при плавающем креплении в патроне - 0,08...0,015 мм. Обратная конусность необходима для уменьшения разбивки отверстия при выходе из него развертки. Так как ее величина мала, то при небольшой длине калибрующей части обратную конусность иногда делают сразу за заборным конусом, не оставляя цилиндрического участка. Общая длина рабочей части разверток: у ручных разверток l = (4...10)d, у машинных l = (0,75...2,0)d..

Задний угол, равный a= 5... 12°, получают заточкой задних поверхностей развертки по плоскости, причем в отличие от других видов инструментов меньшее значение этого угла рекомендуется брать при чистовой обработке, а большее - при черновой.

Зубья на заборном конусе затачивают остро, а на калибрующей части у них оставляют узкие цилиндрические направляющие ленточки шириной 0,08...0,40 мм для d = 3...50 мм. Их тщательно доводят, благодаря чему обеспечивается выглаживание микронеровностей обработанной поверхности и предотвращается налипание мелкой стружки, ухудшающей шероховатость поверхности отверстий и снижающей стойкость разверток.

Допуски на диаметр развертки в связи с тем, что развертки являются чистовым инструментом, обеспечивающим высокую точность по диаметру (JT8...JT6), должны быть очень малыми, примерно в 3 раза меньшими, чем допуски на обрабатываемое отверстие.

При назначении допусков на диаметр развертки необходимо стремиться к выполнению следующих условий:

1. обеспечить размер отверстия детали в пределах допуска dA;

2. допуск на изготовление развертки dp должен быть не очень узким, так как в этом случае резко возрастает стоимость ее изготовления;

3. для повышения стойкости развертки необходимо предусмотреть допуск на износ (переточку) dи развертки.

Таким образом, необходимо установить верхнее и нижнее отклонения для новой развертки и нижнее - для изношенной развертки. При этом нужно учитывать возможность появления максимальной и минимальной разбивки отверстия, которая может быть положительной или отрицательной.

При положительной разбивке диаметр отверстия после вывода развертки становится больше ее диаметра. Основные причины такой разбивки:

1. несовпадение осей вращения развертки и обрабатываемого отверстия;

2. биение режущих кромок;

3. нарост и мелкая стружка на направляющих ленточках и др.

Отрицательная разбивка проявляется в уменьшении диаметра отверстия после вывода развертки.

Она встречается реже и имеет место при обработке тонкостенных заготовок развертывании отверстий в цветных: металлах вследствие упругих деформаций поверхностей отверстий, а также при работе твердосплавных разверток по закаленным сталям из-за высокой температуры резания и термических деформаций детали.

На рис. 3, а, б показано расположение полей допусков на развертку и обрабатываемое отверстие при обоих видах разбивки.

сверло заточка допуск конический



Рис. 3. Схемы расположения полей допусков на диаметр развертки и отверстия: а - при положительной разбивке отверстия; б - при отрицательной разбивке отверстия

При положительной разбивке (рис. 3, а) допустимое верхнее отклонение допуска на развертку BO = д A - P max, нижнее отклонение у изношенной развертки HO = - P min. При отрицательной разбивке (рис. 3, б) BO = д A + P max, HO = P max. Такое же соотношение положений полей допусков на отверстие и развертку сохраняется и для случаев обработки отверстия в системе вала. Значения Рmaх и Рmin определяются экспериментально.

В случае положительной разбивки ориентировочно можно принять

P max ? д p = ( 1 / 3 ) дА, а запас на износ дИ ? ( 0,45 ... 0,60 ) · д A (здесь д A берется для отверстий по JT5...JT8).

Особенности конструкций других типов разверток

В ремонтном деле применяются цилиндрические ручные развертки, регулируемые по диаметру. Одна из конструкций такой развертки приведена на рис. 4, а. В корпусе 3 развертки, изготовленном из стали 9ХС, имеется отверстие, состоящее из конической и цилиндрической частей, в которое помещается шарик 2, передвигаемый регулировочным винтом 1 вдоль оси. Между зубьями по впадине сделаны продольные прорези. По мере перемещения шарика винтом за счет упругих деформаций стенок развертки увеличивается диаметр калибрующей части развертки. Величина D регулирования диаметра небольшая и берется в зависимости от диаметра развертки, например:

d , мм .......... 10 ... 20 20 ... 30 30 ... 50

Д , мм ............ 0,25 0,4 0,5

Машинные развертки, изготавливаемые насадными сборными (рис. 4, б), можно регулировать по диаметру за счет перестановки ножей по рифлениям. Более тонкую регулировку можно осуществить путем перемещения ножей с рифлениями вдоль пазов, наклоненных под углом 5° к оси развертки. У таких инструментов ножи упираются торцами в регулировочную гайку с контргайкой, а их закрепление осуществляется специальными эксцентриковыми кулачками, боковые стороны которых прошлифованы по архимедовой спирали.

Есть и другие конструкции сборных разверток. При их эксплуатации следует иметь в виду, что после каждой регулировки необходимы шлифовка и доводка развертки по диаметру, так как из-за жестких требований к точности разверток ее невозможно обеспечить только регулировкой.

Рис. 4. Развертки, регулируемые по диаметру: а - ручная; б - машинная насадная сборная



Рис. 5. Развертка с кольцевой заточкой

Развертки с кольцевой заточкой нашли широкое применение в тяжелом машиностроении благодаря высокой производительности и надежности в работе.

Режущая часть таких разверток (рис. 5, а) не имеет заборного конуса, а состоит из трех участков. В начале находится направляющий конус длиной до 2 мм с углом ц = 45° и зубьями, заточенными с задним углом, равным б = 12°, снимающими припуск, как зенкер. Затем следуют второй и третий участки, выполненные в виде кольцевых поясков шириной b = 2...4 мм (в зависимости от размера развертки) и диаметром на 0,2...0,4 мм меньшим, чем диаметр калибрующей части. Главные режущие кромки, снимающие припуск, расположены на торцах уступов под углом ц = 90° к оси и имеют нулевой задний угол. Калибрующая часть - цилиндрическая, шлифуется по направляющим ленточкам шириной f без обратного конуса за одну установку. Число зубьев уменьшено, за счет чего увеличен объем стружечных канавок. В этом случае ориентировочно с последующим округлением до ближайшего четного числа. Расположение зубьев по окружности равномерное. Стружечные канавки прямые, но для обработки прерывистых поверхностей применяют винтовые канавки с направлением, обратным вращению развертки. z = 1,5 · d ? с последующим округлением до ближайшего четного числа. Расположение зубьев по окружности равномерное. Стружечные канавки прямые, но для обработки прерывистых поверхностей применяют винтовые канавки с направлением, обратным вращению развертки.

Благодаря тому, что главные режущие кромки расположены перпендикулярно к оси развертки (рис. 5, б), радиальная составляющая силы резания очень мала, а широкие кольцевые ленточки обеспечивают лучшее направление развертки в отверстии. При этом точность по диаметру при обработке стали составляет JT8, шероховатость поверхности - Ra 1,25...0,63, а производительность по сравнению с обычными развертками выше на 50 %. Благодаря простоте переточки по конусу и ленточкам такие развертки имеют большую стойкость, допуская от 10 до 20 переточек.

Крепление разверток в шпинделе станка жесткое, а биение и несоосность развертки с обрабатываемым отверстием должны быть не более 0,1 мм.

Развертки такой конструкции позволяют увеличить припуск под развертывание до 1 мм на сторону, причем их можно применять сразу после сверления, исключая операцию зенкерования.

Котельные развертки (рис. 6) применяют при подготовке отверстий под заклепки в двух или более соединяемых листах. Они получили широкое распространение в котло-, корабле- и авиастроении, а также при изготовлении мостовых конструкций.

Котельные развертки работают в тяжелых условиях, так как из-за неизбежных несовпадений осей отверстий в пакетах листов приходится удалять большой припуск - до 1...2 мм на сторону, т.е. почти как при зенкеровании. При этом обрабатываемые материалы, как правило, вязкие и пластичные.

Для лучшего направления разверток в отверстии, снижения осевых усилий и уменьшения шероховатости поверхности используются винтовые зубья с углом щ = 25...30° с направлением, обратным вращению инструмента. Котельные развертки имеют малый угол заборного конуса, равный 2ц = 3...5°30' и, соответственно, большую длину режущей части, равную 1/3...1/2 длины рабочей части инструмента. Число зубьев z = 4...6 при диаметре разверток d = 6...40 мм. Передний угол зубьев в сечении, перпендикулярном к винтовым канавкам, г = 12...15°, задний угол б = 10°. Зубья на калибрующей части имеют узкие направляющие ленточки шириной f = 0,2...0,3 мм с обратной конусностью 0,05...0,07 мм на 100 мм длины.

Рис. 6. Котельная развертка

Котельные развертки изготавливают как ручные с цилиндрическим хвостовиком, так и машинные с коническим хвостовиком, устанавливаемые на радиально-сверлильных станках или на пневматических дрелях.

Для лучшего направления разверток иногда впереди их рабочей части предусматривают направляющие цапфы, как у зенковок. У разверток больших диаметров с целью обеспечения надежного дробления стружки на зубьях заборного конуса в шахматном порядке наносят стружкоделительные канавки.

Конические развертки применяют для получения точных конических отверстий под штифты (конусность 1:50), конусы Морзе и метрические, посадочные отверстия насадных зенкеров и разверток (конусность 1:30) и др. Конические отверстия формируют либо из цилиндрических, полученных сверлением, либо из конических отверстий, полученных расточкой при обработке очень крутых конусов, например с конусностью 7:24.

Условия работы таких разверток очень тяжелые, так как у них длина режущих кромок, снимающих припуск, большая и равна длине образующей конуса, а толщина срезаемого слоя определяется перепадом диаметров.

Требования к точности конических отверстий достаточно высоки, так как от нее часто зависят прочность и герметичность соединяемых деталей, величина передаваемого крутящего момента и др. При этом точность обработанных отверстий обеспечивается точностью изготовления разверток.

В отличие от цилиндрических, у конических разверток отсутствует разделение на режущую и калибрующую части, так как зубья, расположенные на конической поверхности, являются одновременно и режущими, и калибрующими.

При обработке отверстий с конусностью большей 1:20 приходам снимать припуск такой большой величины, что его можно удалить только с помощью комплекта разверток.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Осевой режущий инструмент - это лезвийный инструмент для обработки с вращательным главным движением резания и движением подачи вдоль оси главного движения резания.

К ним относятся:

- сверла;

- зенкер;

- зенковка;

- цековка;

- развертки и др.

Развертки - это осевой режущий инструмент для повышения точности отверстия, размеров и снижения шероховатости поверхности.

Бывают:

по виду привода - ручные и машинные;

1. по способу крепления - хвостовые и насадные;

2. по виду обрабатываемого отверстия - цилиндрические и конические;

3. по виду режущего материала - быстрорежущие, твердосплавные и алмазные;

4. по типу конструкции - цельные и сборные.

В данной работе рассмотрены и изучены осевые режущие инструменты, в том числе более подробно развертки, их виды, особенности и др.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Балабанов А.Н. Краткий справочник технолога-машиностроителя. - М.: Издательство стандартов, 1992. - 464 с.

2. Г.И. Грановский, В.Г. Грановский. Резание материалов. Высш. школа, 1985 г.

3. Жигалко Н.И. Скоростное протягивание - Минск : Высш. школа, 1982. - 152 с.

4. Справочник технолога машиностроителя. В 2-х т. /Под ред. А.Г. Косиловой и Р.Х. Мещерякова.-М.: Машиностроение, Т.1.-496с., Т.2.-448с.

5. Справочник технолога-машиностроителя, 3 изд., т. 1--2, М., 1972.

Размещено на Allbest.ru