Режущий инструмент - Филиппов Г.В.
Скачать (прямая ссылка):
212
инструмента к ленточке. Для снижения концентрации напряжений целесообразно этот переход выполнять возможно более плавно.
Профиль поперечного сечения сверла (рис. 6.7) определяет прочность, жесткость сверла, рациональное использование металла, влияет на процесс стружкообразования, обеспечивает достаточное пространство для размещения стружки. Основными элементами профиля являются (см. рис. 6.1): сердцевина диаметром /С, канавка, спинка, криволинейные участки, соответствующие передней винтовой поверхности и криволинейной задней винтовой поверхности сверла.
Профиль поперечного сечения стандартных сверл не регламентируется и разными изготовителями выполняется по-разному.
Рис. 6.7. Профили поперечных сечений сверл: а — стандартный; б — профиль НПИЛ; в — с выпуклой передней гранью; г — шнековый; д — универсальный; е — со стружколомом
Для обычного сверла эта форма рассматривается ниже. Диаметр сердцевины сверла К в зависимости от номинального диаметра принимается равным: (0,2-r-0,3)d—для сверл диаметром до 3 мм; (0,15-^-0,2) d — для сверл диаметром 3—18 мм; (0,125ч--т-0,145) d—для сверл диаметром свыше 18 мм (рис. 6.6,6). Диаметр сердцевины цельнотвердосплавных сверл и сверл, оснащенных пластинками твердого сплава, иногда принимается несколько больше. С целью упрочнения инструмента диаметр сердцевины обычно выполняют переменным по длине рабочей части, увеличивающимся равномерно или неравномерно к хвостовику. Для таких сверл приведенные выше значения К относятся к началу рабочей части (утолщение сердцевины до 1,7 мм на 100 мм длины).
Диаметр спинки сверла q оказывает влияние на его прочность и жесткость, но, с другой стороны, диаметр спинки определяется технологическими требованиями, в соответствии g которыми высота ленточки не может быть выполнена меньше определенной величины. Для сверл средней серии, изготовляемых методом фре-
213
зерования, высота ленточки должна быть не меньше 0,2—0,3 мм; методом пластической деформации — 0,3—0,8 мм; методом вы* шлифовки —до 0,1—0,15 мм. По этим соображениям и диаметр спинки выбирают равным диаметру сверла за вычетом двух значений высоты ленточки. Иногда диаметр спинки выбираю* из соотношения q = (0,99 -т-0,98) d. Угол канавки сверла 6 обычно равен углу спинки или несколько больше его (на 2—3°). Из этого расчета и определяется ширина пера в нормальном к оси сверла сечении В0у а на чертежах обычно проставляется ширина пера в нормальном к направлению пера сечении В. Связь между ними определяется зависимостью
В = ?0/cos со.
По аналогичной формуле можно перейти от ширины ленточки в нормальном к оси сверла сечении /0 к ширине в нормальном к перу сечении. Участок профиля, соответствующий передней поверхности стандартного сверла, — криволинейный.
Уравнение кривой торцового сечения винтовой передней поверхности имеет неудобный для использования в практической деятельности вид. Эта кривая обычно заменяется дугой окружности (см. рис. 6.1) радиусом RK = (0,75-5-0,9) d или двумя дугами (реже). Форма кривой зависит от диаметра сердцевины сверла K9 угла в плане ф и угла наклона винтовой канавки на наружном диаметре сверла со. Переход от дуги окружности RK к спинке сверла диаметром q осуществляют радиусом rK = (0,22-7-0,28) d. Центры радиусов RK и гк находятся на прямой, проходящей через центр поперечного сечения сверла.
Площадь сверла, ограниченная рассмотренным профилем, занимает около 50—55% общей площади сечения отверстия. В ряде случаев (при обработке вязких материалов) этой площади недостаточно для размещения образовавшейся при сверлении стружки. Для увеличения пространства целесообразно уменьшить площадь сечения корпуса и увеличить площадь сечения канавок. Очевидно, что при этом будет ослабляться поперечное сечение сверла, его прочность и жесткость будут уменьшаться. Вместе с тем стандартное сечение сверла (рис. 6.7, а) не столь уж идеально с точки зрения прочности и жесткости. Как известно, при постоянной площади наибольшей жесткостью на кручение обладает фигура с наименьшим полярным моментом инерции. Значение полярного момента инерции определяется (упрощенно) площадью фигуры и квадратом расстояния центра тяжести площади этой .фигуры. Наименьшим полярным моментом будет обладать фигура, площадь которой сосредоточена на минимальном радиусе, т. е. вблизи от оси сверла.
В рассмотренном стандартном сечении большая часть площади фигуры расположена у периферии сверла. Такая фигура обладает пониженным моментом сопротивления и пониженной жесткостью на кручение. Таким образом, с точки зрения жесткости на круче-
214
ниє профиль поперечного сечения сверла должен иметь наибольший возможный диаметр сердцевины и такое распределение ширины участков в каждом слое, чтобы участки перьев, расположенные у сердцевины, были более протяженными, чем участки у периферии. Изложенным теоретическим рассуждениям вполне отвечают профили некоторых видов спиральных сверл, получивших распространение в последние годы. К ним относятся, например, сверло НПИЛ (рис. 6.7, б), шнековое сверло, профиль которого изображен на рис. 6.7, г, а также сверла, у которых диаметр сердцевины принимается равным до 0,5d. Сверла с перечисленными профилями отличаются исключительной жесткостью, работают на высоких подачах и обеспечивают повышение производительности труда, но требуют подточки поперечной кромки. Вторым направлением повышения крутильной жесткости сверла является увеличение угла ш наклона его винтовых канавок. Расчеты, проведенные на Сестрорецком инструментальном заводе им. Воскова, показали, что при стандартном профиле поперечного сечения его геометрическая характеристика /кй) при о) = 20° в 1,2 раза превосходит геометрическую характеристику незавитого стержня /к0, при со = 30° — примерно в 1,5 раза, при со = 40° — в 1,8 раза. Таким образом, при неизменной площади поперечного сечения сверла только за счет угла наклона его винтовой канавки можно почти в два раза повысить жесткость сверла на кручение. При этом несколько снизится осевая жесткость сверла, но ее легко компенсировать незначительным увеличением диаметра сердцевины. С другой стороны, используя приведенные рассуждения и расчеты, можно путем увеличения площади канавок, снижения площади поперечного сечения перьев и некоторого увеличения угла наклона винтовых канавок обеспечить увеличенное пространство для размещения стружки при постоянной жесткости сверла. Примером реализации такого направления являются конструкции сверл ряда зарубежных фирм [«Титекс» (ФРГ); «Шток» (Западный Берлин) и др.], а также сверл, поперечные сечения которых приведены на рис. 6.7, б—д. Профиль сверла, показанный на рис. 6.7, et содержит, кроме того, участки, обеспечивающие стружкодробление в достаточно широком диапазоне обрабатываемых материалов и режимов обработки. В результате пространство для стружки увеличивается (объем свободного пространства увеличивается до 65%), жесткость сохраняется на уровне стандартного сверла за счет увеличения угла (о, а стружка приводится к наиболее компактному типу, легче размещающемуся в канавках и легче удаляемому из зоны резания. Такие сверла получили название универсальных, так как позволяют вести обработку отверстий глубиной свыше 3d без выводов сверла из отверстия в достаточно широком диапазоне обрабатываемых материалов.
