В зависимости от конструкции рабочей части сверла можно подразделить на перовые, которые благодаря простоте оформления рабочей части находят применение для получения отверстий малого диаметра (в основном до 3 мм) и отверстий фасонного профиля, а также при сверлении глубоких отверстий и отверстий диаметром до 10 мм в пластмассах; спиральные с правым и левым направлением стружечных канавок, обеспечивающие хороший отвод стружки из зоны резания в определенном направлении; сверла для глубокого сверления, применяемые в основном при глубине сверления, равной или больше 5—10 диаметрам сверла, и нередко имеющие специальные каналы для подвода под давлением 5-10 атм охлаждающей жидкости в зону резания.
Комбинированные и специальные сверла получили наиболее широкое распространение. На примере обычного спирального сверла несколько подробнее рассмотрим основные положения по назначению размеров и конструктивных элементов.
Номинальный диаметр D принимается в зависимости от назначения сверла с учетом разбивки отверстия и имеет обычно минусовый допуск. Так, например, допуск для диаметров сверл от 6 до 10 мм составляет 36 мкм, а для диаметров от 50 до 80 мм — 74 мкм и т. д.
Сердцевина сверла определяет его прочность и жесткость, а поэтому она должна иметь относительно большой размер. Однако чрезмерное увеличение приводит к уменьшению объема стружечной канавки, а также к увеличению длины поперечного лезвия (перемычки), что затрудняет процесс резания. На основании изложенного диаметр сердцевины обычно задается в зависимости от номинального диаметра D сверла.
С целью увеличения прочности и жесткости сверла диаметр сердцевины увеличивается по мере приближения к хвостовику на 1,7-1,8 мм на каждые 100 мм длины рабочей части у сверл из быстрорежущей стали и оснащенных твердым сплавом, а у сверл из углеродистой и легированной инструментальных сталей на 1,4-1,5 мм.
Цилиндрическая ленточка па рабочей части должна обеспечить достаточное направление сверлу и в то же время не быть очень широкой, чтобы предотвратить сильное трение о поверхность отверстия. Обычно ширина b и высота h ленточки назначаются в зависимости от диаметра сверла и материала заготовки. Так, для стандартных сверл диаметром от 6 до 60 мм они равны Ь = 0,54-2,6 мм и h =0,2-1,2 мм, а при обработке пластмасс ширину ленточки рекомендуется уменьшать по сравнению со стандартными сверлами от двух до пяти раз. Сверла диаметром менее 0,5 мм обычно выполняются без ленточки.
Уменьшение трения рабочей части сверла о поверхность отверстия достигается шлифованием ленточки не по цилиндру, а с обратным конусом. Таким образом, диаметр сверла уменьшается по направлению к хвостовику на величину от 0.03 до 0,10 мм на 100 мм длины рабочей части, что обеспечивает получение вспомогательного угла в плане.
Величина обратной конусности, как и ширина ленточки, зависит от материала заготовки, диаметра, глубины и точности просверленного отверстия. Так, при сверлении глубокого отверстия с относительно невысокими требованиями к точности выполнения его диаметра рекомендуется увеличивать величину обратной конусности по сравнению со стандартными сверлами.
Форма стружечной канавки, должна обеспечить достаточную прочность сверла и пространство для размещения стружки, а также благоприятную форму режущего лезвия, обеспечивающую хорошие условия резания и легкий отвод стружки. Обычно ширина канавки сверла принимается несколько больше, чем ширина пера, и составляет немного более одной четверти периметра сверла. Необходимо отметить, что ширина канавки сверла в чертежах обычно не проставляется, а задается профилем фасонной канавочной фрезы.
Параметры профиля канавочной фрезы оказывают влияние диаметр D сверла, углы в плане и наклона канавки. Таким образом, изменение одного из перечисленных параметров влечет за собой изменение параметров фрезы. С целью ограничения количества канавочных фрез и учитывая, что небольшие отклонения от теоретического профиля канавки не скажутся в большой степени на работоспособность сверла, принято ограниченное количество профилей канавочных фрез для всего диапазона диаметров применяемых сверл.
Как известно, конструкция спирального сверла имеет такие органические недостатки, как малая величина переднего угла у в точках главного режущего лезвия , расположенных около поперечного лезвия, и отрицательное значение угла у на самом поперечном лезвии; отсутствие заднего угла на ленточках 3, затруднительный подход охлаждающей жидкости в зону резания и целый ряд других, ухудшающих условия работы инструмента.
С целью устранения указанных недостатков и улучшения эксплуатационных свойств сверл в настоящее время широко распространены подточки или заточки режущей части сверла.
Стандартная подточка поперечного лезвия — перемычки, осуществляемая путем уменьшения его длины и некоторого увеличения передних углов у в точках режущих лезвий, примыкающих к поперечному лезвию, позволяет снизить осевую составляющую сил резания Ро на 25% и повысить стойкость инструмента в 1,5—2 раза.
Уменьшение осевой силы Ро в 2—3 раза, крутящего момента в 1,5—2 раза и повышение минутной стойкости ГМ1Ш в 2 и более раза могут быть достигнуты за счет подточки поперечного лезвия при которой поперечное лезвие вырезается абразивным кругом.
При подточке перемычки другим по методом на поперечном лезвии затачиваются небольшие выемки, образующие на нем положительные углы у.
Двойная заточка применяется для сверл диаметром выше 12 мм и заключается в заточке переходных режущих лезвий под 75° на длине 0,2/9. Применение двойной заточки позволяет за счет улучшения условий теплоотвода и увеличения активной длины режущих лезвий повысить стойкость сверла при обработке стали в 2—3 раза, а при обработке чугуна — от двух до пяти раз.
Снижение трения по ленточкам и повышение стойкости в два и более раза у сверл диаметром более 10 мм может быть достигнуто за счет подточки ленточки, которая заключается в уменьшении ширины ленточки f = 2,6 мм до f = 0,2-0,3 мм на длине h = 1,5-4 мм, примыкающей к вершине зуба сверла, путем заточки вспомогательного угла 6-8°.
Разделение стружки по ширине достигается за счет получения стружкоразделительных канавок, расположенных в шахматном порядке на передних или задних поверхностях зуба.
Принудительное дробление стружки во время сверления достигается благодаря выполнению специальных порожков и уступов па передней поверхности сверла.
Повышение стойкости инструмента, а также и производительности при сверлении обычных и особенно труднообрабатываемых материалов может быть достигнуто за счет применения спиральных сверл из быстрорежущей стали и оснащенных твердым сплавом с прокатанными непосредственно в перьях инструмента отверстиями для подвода охлаждающей жидкости. В данном случае сверло крепится в специальном патроне. Охлаждающая жидкость пол давлением не менее шести атмосфер и расходом около 12 л/мин по шлангу через патрон подводится по каналам сверла непосредственно в зону резания.
Шнековые сверла с цилиндрическим и коническим хвостовиками позволяют сверлить отверстия диаметром до 20 мм и глубиной более 30 диаметров без периодического вывода инструмента для удаления стружки из канавок. Специальный профиль канавки и угол w = 60°обеспечивают надежный отвод стружки из зоны резания. Так, сверлом диаметром 14 мм обеспечивается сверление отверстия в чугуне глубиной до 500 мм за один проход.
Диаметр сердцевины у шнековых сверл составляет 0,35-0.4 диаметра сверла и не имеет конусности. Заточка сверла производится как по передней, так и по задней поверхностям. При сверлении отверстий в чугуне принимают угол 118°, а передний угол у и задний угол ос равными 12°.
Следует отметить, что с увеличением глубины сверления крутящий момент в данном случае увеличивается весьма незначительно. Величина максимальной подачи при сверлении шнековыми сверлами назначается из условия прямолинейности сверления и устойчивости сверла от продольного изгиба, а не из условии прочности, как это имеет место у сверл обычной конструкции.
Повышение производительности при сверлении обычных и труднообрабатываемых материалов может быть достигнуто также за счет применения сверл, оснащенных твердым сплавом. Так, внедрение цельных монолитных твердосплавных и напайных инструментов при обработке сталей повышенной твердости, нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов позволяет по сравнению с инструментами из быстрорежущей стали марки Р18 увеличить стойкость в 10—50 раз и более. В данном случае возможны следующие варианты оснащения сверл диаметром до 10 мм твердым сплавом. Сверла диаметром 3- 6 мм могут выполняться целиком из твердого сплава, а при диаметрах 5-10 мм составными сверлами с рабочей частью из твердого сплава, припаянной к хвостовику из конструкционной стали. В свою очередь сверла диаметром от 0,8 до 6 мм могут быть выполнены цельными с вышлифованными канавками.
По материалам : Жигалко Н. И., Кисилев В. В. Проэктрирование и производство режущего инструмента
