УДК 621.951.45

К.т.н., ассоциированный профессор (доцент) Мусина Ж. К.,

студент группы СиС-301 Абишева М. Ж.

Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова, Казахстан

Критерии качества заточки спиральных сверл

Спиральное сверло является одним из наиболее распространенных режущих инструментов. Эксплуатационные качества сверла в значительной степени зависят от правильного ведения заточных операций, среди которых особое место занимает заточка главных задних поверхностей.

Наиболее подробно изучена коническая заточка, имеются данные по плоскому, винтовому и некоторым другим методам. Однако в связи с недостаточной разработкой общей теории процесса формообразования, каждый метод заточки исследовался изолированно; само понятие метода заточки до сих пор не имеет единой трактовки. Недостаточное внимание уделялось технологическим особенностям процесса заточки сверл.

Конструкция спирального сверла соответствует двоякому его назначению – быть режущим инструментом, образующим цилиндрические отверстия в сплошном материале, и шнеком, транспортирующим стружку из зоны резания.

Сверло имеет пять режущих кромок, симметрично расположенных относительно его оси: две главные, две кромки ленточек и одну поперечную, состоящую фактически из двух самостоятельных кромок. Передние поверхности главных кромок образуются при изготовлении, а в эксплуатации, как правило, не корректируются. После затупления сверла все пять режущих кромок обновляются в ходе одной операции — заточки главных задних поверхностей.

Качество заточки оценивается по физико-механическим и геометрическим показателям. Первые характеризуют состояние поверхностных слоев инструмента (это высота микро- и макронеровностей, величина остаточных напряжений, структурные изменения инструментального материала и т. п). Согласно техническим условиям необходимо получить чистоту задних поверхностей в пределах 11-12-го квалитета для быстрорежущих сверл и 12-13-го квалитета точности для сверл, оснащенных пластинками из твердого сплава, на этих поверхностях недопустимы прижоги и трещины, должны отсутствовать заусенцы и выкрашивания на режущих кромках [1].

Указанные требования выполняются при правильном выборе шлифовального круга, режимов обработки (таблица 1) и хорошем состоянии заточного станка.

Одним из главных показателей характеризующих геометрическую форму и расположений задних поверхностей является спад задней поверхности q. Рассечем главную заднюю поверхность и поверхность резания цилиндром, соосным сверлу, и полученное сечение развернем на плоскость (рисунок 1).

Таблица 1 – Выбор абразивных средств и режимов обработки при заточке сверл торцом шлифовального круга (по данным исследований)

Характек обработки		Заточка								Доводка
Инструментальный материал сверла		Быстрорежущие стали						Твердые сплавы ВК6, ВК8		Быстрорежущие стали	Твердые сплавы
		Р18		Р6М3, Р14Ф4, Р9Ф5, Р9К5, Р9К10
Характеристика круга	Абразивный материал	Э9		М				КЗ		КЗ	АСО
	Зернистость	40-25								5-8	8-12
	Твердость	СМ1-СМ2		М3-СМ1				СМ1-СМ2		М3-СМ1	Концентрация 100%
	Структура	6-8								5-6
	Связка	К								Б	Б1
Режим заточки	Скорость круга в м/сек	20-25	16-18		20-25		14-16		16-18	18-20	22-26
	Скорость изделия в м/мин	3-6				5-8				1-2
	Глубина шлифования в мм	0,04-0,08				0,08-0,12				0,01-0,015 с выхаживанием
	Чистота поверхности	11				12				12-13	13-14
Примечания: 1.Быстрорежущие сверла затачивать и доводить только с охлаждением. 2. При работе периферией шлифовального круга можно увеличить его твердость на одну ступень или поднять скорость круга на 20%. 3. Для заточки сверл диаметром менее 3 мм применяются круги зернистостью 12-16.

При этом линия сечения поверхности резания превратится в прямую, наклоненную к торцу сверла под углом

,

где – осевая подача при сверлении;

– диаметр секущего цилиндра.

а – с прямолинейной; б – выпуклой; в – вогнутой при ;

г – вогнутой при кривой задней поверхности

Рисунок 1 – Развертка цилиндрического сечения сверла

Линия сечения задней поверхности сверла, так называемая кривая задней поверхности, может быть прямой (винтовая заточка), выпуклой (коническая) или вогнутой (одноплоскостная). Расстояние между начальной и конечной точками пера, измеренное в направлении оси сверла, принято считать спадом задней поверхности. Спад измеряется индикатором с игольчатым наконечником, направление перемещения которого паралелльно оси сверла (рисунок 2).

а – начальное б – конечное положения

Рисунок 2 – Схема контроля величины спада задней поверхности:

Задняя поверхность сверла должна соприкасаться с поверхностью резания только по режущей кромке (рисунок 1, а-в). Между остальными точками задней поверхности и поверхностью резания имеется зазор, без которого сверление становится невозможным. Пересечение задней поверхности сверла с поверхностью резания не по режущей кромке будем называть интерференцией (рисунок 1, г) [2].

Во избежание интерференции должно соблюдаться неравенство:

,

где – разновысотность двух точек задней поверхности, расположенных на общем секущем цилиндре; одна из них принадлежит главной кромке;

– центральный угол между этими точками.

Рисунок 3 – Геометрические параметры режущей части сверла

Наиболее опасным по интерференции является конец пера. Поэтому достаточной считается проверка

,

где – доля осевой подачи, приходящаяся на центральный угол пера (рисунок 3);

,

где В – ширина пера в нормальном сечении;

D – диаметр сверла;

– угол наклона канавок.

В расчетах часто принимают

,

где – диаметр сердцевины сверла.

Величина спада должна быть достаточной, чтобы обеспечить зазор между задней поверхностью и поверхностью резания, но не чрезмерной во избежание снижения теплоемкости, жесткости и виброустойчивости режущего клина. Оптимальным является спад задней поверхности в пределах (0,04/0,12)D. Допустимыми пределами можно считать q=(0,03/0,2)D.

При измерении точности работы сверлозаточного станка следует учитывать, что в биение главных кромок суммируются погрешности как задних, так и передних поверхностей. Более правильно симметричность расположения задних поверхностей контролировать индикатором вблизи главных кромок, обеспечивая точный поворот сверла на 180 при помощи делительного диска [3].

Сверло считается правильно заточенным, если удалены следы затупления, состояние поверхностных слоев режущей части и шероховатость кромок отвечают требованиям технических условий, заданные геометрические параметры: 2 , и ψ – выполнены с необходимой точностью, биение, главных кромок находится в установленных пределах, спад задней поверхности гарантирует отсутствие интерференции.

Литература:

1. Аршинов В.А., Алексеев Г.А. Резание металлов и режущий инструмент // Изд. 3-е, перераб. и доп. - Учебник для машиностроительных техникумов. - М.: «Машиностроение», 1975. - 440 с.

2. Дибнер Л.Г. Справочник молодого заточника металлорежущего инструмента // М.: Высшая школа, 1984. - 160 с.

3. Кожевников Д.В. Режущий инструмент // Учебник для вузов / под редакцией Кирсанова С. В, 2-е изд. доп. М.: Машиностроение, 2005. - 528 с.