Реферат натему:
«История сверления»
Содержание
TOC o «1-3» h z u Первые технологические операции_ PAGEREF _Toc59930393 h — 3 -
Сверление и рассверливаниеPAGEREF _Toc59930394 h — 4 -
Свёрла_ PAGEREF _Toc59930395 h — 9 -
Обработка отверстий_ PAGEREF _Toc59930396 h — 11 -
ЗенкерованиеPAGEREF _Toc59930397 h — 11 -
РазвертываниеPAGEREF _Toc59930398 h — 12 -
Обеспечение качества обработки при сверлении_ PAGEREF _Toc59930399 h — 13 -
Сверление отверстий с параллельными осями_ PAGEREF _Toc59930400 h — 13 -
Сверление боковых отверстий_ PAGEREF _Toc59930401 h — 13 -
Возможные дефекты просверленных отверстий_ PAGEREF _Toc59930402 h — 13-
Литература_ PAGEREF _Toc59930403 h — 15 -Первыетехнологические операции
Одноручноесверление с использованием микролита без рукоятки
Одноручноесверление с использованием составного орудия с рукояткой
Двуручноесверление. Сверло состоит из деревянного стержня и сменного сверла
Сверло сострова Новой Гвинеи. Сверло состоит из стержня и микролита, прикрепленного спомощью жил или дранки
Технологиясверления с применением абразивных порошков и трубчатых костей стала великимоткрытием в производстве инструментов. Под перпендикулярно срезанный торецтрубчатой кости, приводимой во вращение сначала руками, а затем, с открытиемлука, — тетивой лука, обернутой вокруг кости, подсыпался абразивный порошок иподавалась вода как смачивающая и охлаждающая жидкость. Эта технологияпозволяла выполнять сквозное сверление во всех известных материалах, включая икремень.
Умение сверлитькремень позволило окончательно решить проблему надежного закрепления ручек вударных инструментах — топорах, молотках и т. п. — в сквозные отверстия (так называемыевсады) вставлялась и расклинивалась ручка инструмента. Применение абразивныхматериалов для заточки и полировки режущих лезвий каменных инструментов позволилодовести их остроту до максимально возможного предела.
Из новых видовинструментов, возникших в Древнем Египте и Междуречье, нужно назвать коловорот- инструмент для сверления отверстий. Египтяне широко применяли для соединениячастей деревянных изделий деревянные же гвозди, для которых требовалосьсверлить огромное количество отверстий в соединяемых деталях. Египтяне ввели вупотребление и деревянный молоток, т. е. молоток с головкой из дерева. Этотмолоток вполне годился для работы с деревянными гвоздями. Отдельно необходимоупомянуть специализированный ювелирный инструмент, возникший при работах сзолотом и серебром. Новый вид инструмента — измерительный инструмент — применялся, в основном, для землемерных работ, а также при разбивкестроительных площадок под возводимые сооружения.
Сверление и рассверливание
Наиболеераспространенным методом получения отверстий в сплошном материале являетсясверление. Движение резания при сверлении — вращательное, движение подачи — поступательное. Перед началом работы проверяют совпадение вершин переднего и
заднегоцентров станка. Заготовку устанавливают в патрон и проверяют, чтобы ее биение(эксцентричность) относительно оси вращения не превышала припуска, снимаемогопри наружном обтачивании. Проверяют биение торца заготовки, в котором будет обрабатыватьсяотверстие, и выверяют заготовки по торцу. Перпендикулярность торца к осивращения заготовки можно обеспечить подрезкой торца, при этом в центрезаготовки можно выполнить углубление для нужного направления сверла и предотвращенияего увода и поломки.
Сверла сконическими хвостовиками устанавливают непосредственно в конусное отверстиепиноли задней бабки, а если размеры конусов не совпадают, то используютпереходные втулки. Для крепления сверл с цилиндрическими хвостовиками(диаметром до 16 мм) применяют сверлильные кулачковые патроны (рисунок справа,ниже), которые устанавливаются в пиноли задней бабки. Сверло закрепляетсякулачками 6, которые могут сводиться и разводиться, перемещаясь в пазах корпуса2. На концах кулачков выполнены рейки, которые находятся в зацеплении с резьбойна внутренней поверхности кольца 4.
От ключа 5,через коническую передачу приводится во вращение втулка 3 с кольцом 4, порезьбе которого кулачки 6 перемещаются вверх или вниз и одновременно врадиальном направлении. Для установки в пиноли задней бабки патроны снабжаютсяконическими хвостовиками 1. Перед сверлением отверстий заднюю бабку перемещаютпо станине на такое расстояние от обрабатываемой заготовки, чтобы сверлениеможно было производить на требуемую глубину при минимальном выдвижении пинолииз корпуса задней бабки.
Перед началомсверления обрабатываемая заготовка приводится во вращение. Сверло плавно (безудара) подводят вручную (вращением маховика задней бабки) к торцу заготовки ипроизводят сверление на небольшую глубину (надсверливают). Затем отводятинструмент, останавливают заготовку и проверяют точ
ностьрасположения отверстия.
Для того чтобысверло не сместилось, предварительно производят центровку заготовки короткимспиральным сверлом большого диаметра или специальным центровочным сверлом суглом при вершине 90 градусов. Благодаря этому в начале сверления поперечнаякромка сверла не работает, что уменьшает смещение сверла относительно осивращения заготовки. Для замены сверла маховик задней бабки поворачивают до техпор, пока пиноль не займет в корпусе бабки крайнее правое положение, в результатечего сверло выталкивается винтом из пиноли. Затем в пиноль устанавливают нужноесверло.
При сверленииотверстия, глубина которого больше его диаметра, сверло периодически выводят изобрабатываемого отверстия и очищают канавки сверла и отверстие заготовки от накопившейсястружки. Для уменьшения трения инструмента о стенки отверстия сверлениепроизводят с подводом смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), особенно при обработкестальных и алюминиевых заготовок.
Чугунные,латунные и бронзовые заготовки можно сверлить без охлаждения. Применение СОЖпозволяет повысить скорость резания в 1,4-1,5 раза. В качестве СОЖ используютсяраствор эмульсии (для конструкционных сталей), компаундированные масла (длялегированных сталей), раствор эмульсии и керосин (для чугуна и алюминиевыхсплавов). Если на станке охлаждение не предусмотрено, то в качестве СОЖиспользуют смесь машинного масла с керосином. Применение СОЖ позволяет снизитьосевую и тангенциальную силы резания на 10-35% при сверлении сталей, на 10-18%при сверлении чугуна и цветных сплавов и на 30-40% при сверлении алюминиевых сплавов.При сверлении на проход в момент выхода сверла из заготовки необходимо резкоснизить подачу во избежание поломки сверла. Для сохранности инструмента при сверленииследует работать с максимально допустимыми скоростями резания и с минимальнодопустимыми подачами.
Если осьсверла совпадает с осью шпинделя токарного станка, сверло правильно заточено ижестко закреплено, то обработанное отверстие имеет минимальные погрешности. Управильно заточенного сверла работают обе режущие кромки и стружка сходит подвум спиральным канавкам. Размеры отверстия при сверлении получаются большезаданных в следующих случаях: режущие кромки сверла имеют разную длину, хотя изаточены под одинаковыми углами; режущие кромки имеют разную длину и заточеныпод разными углами; режущие кромки имеют равную длину, но заточены под разнымиуглами.
Принеправильно и недостаточно заточенном сверле получается косое отверстие сбольшой шероховатостью поверхности. При работе недостаточно заточенным (тупым)сверлом у выходной части отверстия образуются заусенцы. Неодинаковая длинарежущих кромок и несимметричная их заточка, эксцентричное расположениеперемычки и различная ширина ленточек вызывают защемление сверла в отверстии,что увеличивает силы трения (по мере углубления сверла в заготовку) и, какследствие, приводит к поломке инструмента. Обрабатываемое отверстие называетсяглубоким, если его глубина в 5 раз больше его диаметра.
При сверленииглубокого отверстия применяют длинное спиральное сверло с обычнымигеометрическими параметрами, которое периодически выводят из обрабатываемогоотверстия для охлаждения и удаления накопившейся в канавках стружки. Для повышенияпроизводительности обработки применяют сверла с принудительным отводом стружки,осуществляемым с помощью жидкости (или воздуха), подводимой в зону резания поддавлением.
Сувеличением глубины сверления ухудшаются условия работы сверла, ухудшаетсяотвод теплоты, повышается трение стружки о стенки канавок инструмента, затрудняетсяподвод СОЖ к режущим кромкам. Поэтому если глубина сверления больше трех диаметровобрабатываемого отверстия, то скорость резания следует уменьшить.
Для сверленияотверстий применяют спиральные сверла, которые изготовляют из инструментальныхсталей (углеродистой У12А и легированной 9ХС), из быстрорежущих сталей (Р6М5 идр.), а также из твердых сплавов (ВК6М, ВК8М и ВК10М). Для сверл из быстрорежущихсталей скорость резания v = 25-35 м/мин,для сверл из инструментальных сталей v = 12-18 м/мин,для твердосплавных сверл v = 50-70 м/мин.Причем большие значения скорости резания принимаются при увеличении диаметрасверла и уменьшении подачи. При ручной подаче сверла трудно обеспечить ее постоянное(стабильное значение). Для стабилизации подачи используют различные устройства.Для механической подачи сверла его закрепляют в резцедержателе. Сверло 1 сцилиндрическим хвостовиком, рисунок слева — а) с помощью прокладок 2 и 3устанавливают в резцедержателе так, чтобы ось сверла совпадала с линией центров.Сверло 1 с коническим хвостовиком, рисунок слева — б) устанавливают в державке2, которую крепят в резцедержателе.
После выверкисовпадения оси сверла с линией центров суппорт со сверлом вручную подводят кторцу заготовки и обрабатывают пробное отверстие минимальной глубины, а затемвключают механическую подачу суппорта. При сверлении на проход перед выходомсверла из заготовки механическую подачу значительно уменьшают или отключают изаканчивают обработку вручную. При сверлении отверстий диаметром 5-30 мм подачаS=0,l-0,3 мм/об для стальных деталей и S=0,2-0,6 мм/об для чугунных деталей. Резаниепри сверлении имеет ряд особенностей в сравнении с резанием при точении,поскольку спиральное сверло — многолезвийный инструмент, который производитрезание пятью режущими кромками (двумя главными, двумя вспомогательными и поперечной).Силы, действующие на сверло в процессе резания, показаны на рисунке справа.
На каждуюточку A режущей кромки сверла действует сила Р, которая может быть разложена насоставляющие силы Рг, Ру и Рг, Действующие по осям X, Y и Z. Силы Ру на режущихкромках направлены навстречу друг другу и при симметричной заточке равны повеличине, т. е. их действие на сверло равно нулю. Осевая сила, действующаявдоль сверла, Ро=2Рx+Рп.к+2Рл где Рп.к — сила, действующая на поперечную кромкусверла; Рл — сила трения ленточки сверла о стенки отверстия. Основную работупри сверлении выполняют две режущие кромки, а поперечная кромка (угол резания которойболее 90 градусов) под действием осевой силы Ро сминает металл с силойPп.к0,5Ро
Суммарныймомент сил резания Мс=Mz+Mп.к+Мл, где Mz=(0,8-0,9) Mc-момент, создаваемый силойРz, Мп.к — момент, создаваемый силой Рп.к; Мл — момент, создаваемый силой Рл.При сверлении отверстий по мере износа сверла по задней поверхности осевая силаи крутящий момент увеличиваются; например, при износе задней поверхности сверлана 1 мм указанные параметры возрастают почти на 60-80%.
Дляповышения эффективности работы спиральными сверлами используют такие способы,как подточка поперечной кромки, изменение угла при вершине, подточка ленточки,двойная заточка, предварительное рассверливание отверстий и др. Стандартныесверла имеют угол при вершине 118 градусов, однако для обработки более твердыхматериалов (и более глубоких отверстий) рекомендуется применять сверла с угломпри вершине 135 градусов.
Формы заточкирежущей части сверла: а) — нормальная, б) — нормальная с подточкой перемычки,в) — нормальная с подточкой перемычки и ленточки, г) — двойная с подточкойперемычки, д) — двойная с подточкой перемычки и ленточки.
Рассверливание позволяетполучить более точные отверстия и уменьшить увод сверла от оси детали. Присверлении отверстий большого диаметра (свыше 25-30 мм) усилие подачи может оказатьсячрезмерно большим. Поэтому в таких случаях сверление производят в несколькоприемов, т. е. отверстие рассверливают. Режимы резания при рассверливании отверстийте же, что и при сверлении. На рисунке слева элементы резания при сверлении -а)и рассверливании — б) отверстия: n — вращение сверла, Sz — подача приходящаясяна одну режущую кромку, a и b — толщина и ширина срезаемого слоя, t — припускна сторону, D — диаметр основного отверстия, Do — диаметр предварительно просверленногоотверстия.Свёрла
Сверлениеявляется одним из распространенных методов предварительной обработки отверстийна токарных станках. В зависимости от конструкции и назначения различаютсверла: спиральные, перовые, для глубокого сверления, центровочные, эжекторныеи др. Наибольшее распространение получили спиральные сверла (На рисунке сверла:а — спиральное с коническим хвостовиком, б — спиральное с цилиндрическимхвостовиком, в — для
глубокогосверления).
Сверло имеет:две главные режущие кромки, образованные пересечением передних винтовыхповерхностей канавок, по которым сходит стружка, с задними поверхностями,обращенными к поверхности резания; поперечную режущую кромку (перемычку), образованнуюпересечением обеих задних поверхностей; две вспомогательные режущие кромки,образованные пересечением передних поверхностей с поверхностью ленточки.
Ленточка сверла- узкая полоска на его цилиндрической поверхности, расположенная вдоль винтовойканавки и обеспечивающая направление сверла при резании. Угол наклона винтовойканавки v угол междуосью сверла и касательной к винтовой линии по наружному диаметру сверла (v=20-30 градусам). Угол наклонапоперечной режущей кромки (перемычки) j- острый уголмежду проекциями поперечной и главной режущих кромок на плоскость,перпендикулярную оси сверла (j=50-55градусам).
Угол режущейчасти (угол при вершине) 2j- угол между главными режущимикромками при вершине сверла (2j=118градусам). Передний угол g — угол междукасательной к передней поверхности в рассматриваемой точке режущей кромки инормалью в той же точке к поверхности вращения режущей кромки вокруг осисверла.
По длинережущей кромки передний угол gявляется величиной переменной. Задний угол a- угол между касательной к задней поверхности в рассматриваемой точке режущейкромки и касательной в той же точке к окружности ее вращения вокруг оси сверла.Задний угол сверла — величина переменная: a=8-14градусов на периферии сверла и a=20-26градусов — ближе к центру сверла.
Элементыспирального сверла:
1 — режущаякромка, 2 — передняя поверхность, 3 — задняя поверхность, 4 — поперечнаякромка, 5 — канавка, 6 — ленточка
Длясверления дерева, ДСП, мягких и твердых пластиков и металлов подойдетобыкновенное сверло из высокопрочной стали. Для камня, кирпича или бетона — твердосплавное сверло. У таких сверл на наконечнике напаяны пластины из твердых(тверже бетона и камня) сплавов. В качестве такового обычно используется победит- отсюда и название «победитовые сверла».
Победитовыесверла материал не режут, а крошат, поэтому для сверления стены подходятидеально, но для работы по дереву, пластику или стали не годятся. Такие сверлане режут дерево, а рвут его волокна — отверстие получается«лохматым», некрасивым и имеет больший диаметр, чем надо.
Дляболее твердых материалов (например, гранит) используются сверла с твердыми илисредней твердости победитовыми пластинами, а для более мягких материалов(кирпич, мягкий бетон и т.п.) можно использовать сверла с мягкими или среднеймягкости пластинами.Обработкаотверстий
Зенкерование. Зенкером обрабатывают отверстия,предварительно штампованные, литые или просверленные. Рисунок — а). Припуск подЗенкерование (после сверления) составляет 0,5-3 мм на сторону. Зенкер выбираютв зависимости от обрабатываемого материала, вида (сквозное, ступенчатое,глухое) и диаметра отверстия и заданной точности обработки.
Зенкер имееттри и более режущие кромки, поэтому при зенкеровании снимается более тонкаястружка и получаются более точные отверстия, чем при сверлении; он прочнеесверла, благодаря чему подача при зенкеровании в 2,5-3 раза превышает подачупри сверлении.
Зенкерованиеможет быть как предварительной (перед развертыванием), так и окончательнойоперацией. Кроме обработки отверстий зенкеры применяются для обработки торцовыхповерхностей. Для повышения точности зенкерования (особенно при обработке литыхили штампованных глубоких отверстий) рекомендуется предварительно расточить(резцом) отверстие до диаметра, равного диаметру зенкера на глубину, примерноравную половине длины рабочей части зенкера.
Для обработкивысокопрочных материалов (>750 МПа) применяют зенкеры, оснащенные пластинамииз твердого сплава. Скорость резания для зенкеров из быстрорежущей стали такаяже, как и для сверл.
Скоростьрезания твердосплавных зенкеров в 2-3 раза больше, чем зенкеров из быстрорежущейстали. При обработке высокопрочных материалов и литья по корке скорость резаниятвердосплавных зенкеров следует уменьшать на 20-30%.
Развертывание. Для получения отверстий высокойточности и качества обрабатываемой поверхности применяют развертывание. Рисунок- б). Развертка имеет значительно больше режущих кромок, чем зенкер, поэтомупри развертывании снимается более тонкая стружка и получаются более точныеотверстия, чем при зенкеровании. Отверстия диаметром до 10 мм развертываютнепосредственно после сверления.
Передразвертыванием отверстий большего диаметра их предварительно обрабатывают, аторец подрезают. Припуск под развертывание t=0,15-0,5 мм для черновых развертоки 0,05-0,25 мм для чистовых разверток. При работе чистовыми развертками натокарных и токарно-револьверных станках применяют качающиеся оправки, которыекомпенсируют несовпадение оси отверстия с осью развертки.
Для того чтобыобеспечить высокое качество обработки, сверление, зенкерование (илирастачивание) и развертывание отверстия производят за одну установку заготовкив патроне станка. Подача при развертывании стальных деталей 0,5-2 мм/об, а приразвертывании чугунных деталей 1-4 мм/об. Скорость резания при развертывании6-16 м/мин. Чем больше диаметр обрабатываемого отверстия, тем меньше скоростьрезания при одинаковой подаче, а при увеличении подачи скорость резанияснижают.Обеспечениекачества обработки при сверлении
Сверление отверстий с параллельными осями
В зависимостиот характера производства одновременная обработка этих отверстий производитсялибо на многошпиндельных станках с регулируемым положением шпинделей, либомногошпиндельными головками, установленными на одно-шпиндельных станках илисиловых головках агрегатного станка. При сверлении с применением многошпиндельных головок сверло направляется покондукторным втулкам, устанавливаемым в кондукторе или в прижимной кондукторнойплите. В последнем случае обрабатываемую деталь устанавливают на столе станка вприспособлении, которое ориентируется с многошпиндельной головкой при помощи направляющихколонок.
Сверление боковыхотверстий
При обработкена многошпиндельных станках четырех и более отверстий, применение ручной подачиоказывается нерациональным, в виду увеличения осевых усилий и неравномерности подач.В связи с этим получили распространение специальные многопозиционные станки спневмогидравлическим приводом. На таком станке возможна обработка деталей,имеющих радиально расположенные отверстияв различных по высоте плоскостях Переналадка станка заключается в смене кондуктора,зажимных цанг, сверл и установке сверлильных головок под соответствующим углом.
Быстраяпереналадка, небольшие потери времени, совмещение машинного времени присверлении дают возможность применять этот станок в условиях серийного и дажемелкосерийного производства.
Сверлениеотверстий расположенных во взаимноперпендикулярных областях.
Одновременнотакие отверстия можно обрабатывать на агрегатных станках, скомпонованных изнормализованных узлов.
Возможные дефектыпросверленных отверстий
1. Диаметрпросверленного отверстия немного большее диаметра сверла. Причины: режущиекромки сверла неодинаковой длины. Дефект неисправим.
2. Осьотверстия не совпадает с осью детали. Причина: увод сверла в сторону в началесверления. Дефект неисправим.
3. Диаметротверстия больше диаметра сверла и коническое дно ступенчатое. Причина:неодинаковые длина и наклон режущих кромок и оси сверла. Дефект неисправим.
4. размерыотверстия по краям больше, чем в середине. Причина: сверло установлено выше илиниже оси центра.
5. Осьотверстия не совпадает с осью детали в конце отверстия. Причина: в материале(на пути сверления возможны раковина. Дефект неисправим.
6.Шероховатость поверхности отверстия не соответствует заданной. Причина: большаяподача сверла, затупилось или неправильно заточено сверло, износ ленточек,нерегулярное удаление стружки из отверстия.
Литература
Интернет-источники:
ü www.system.oao-ni.ru/pubpobedit.php
ü turner.narod.ru/dir1/sverlenie.htm
ü turner.narod.ru/dir1/zenkerovanie.htm
ü turner.narod.ru/dir1/sverlo.htm
ü kuem.ru/iiii.html
ü history.rsuh.ru/historycd/HISTORY/HTML/T3/T3-02-15.htm
С вопросами, пожеланиями и отзывамиобращайтесь по адресу: mashka4@nm.ru