Передний угол сверла: Геометрические параметры режущей части сверла

Содержание

Спиральное сверло

Наиболее распространенным инструментом для сверления отверстий является спиральное сверло.

Спиральное сверло (рис. 51) представляет собой двузубый режущий инструмент, состоящий из рабочей части, шейки и хвостовика. Рабочая часть включает режущую и направляющую части.

На рабочей части сверла выполнены две стружечные канавки, винтовая форма которых облегчает выход стружки из отверстия. Для уменьшения трения о стенки отверстия спинки зубьев занижены, а вдоль каждого из них оставлены  узкие  направляющие ленточки. С этой же целью на направляющей части предусмотрена небольшая обратная конусность (0,03—0,12 мм на каждые 100 мм длины). Для увеличения прочности сверла глубина стружечных канавок постепенно уменьшается по направлению к хвостовику.

Режущая часть имеет две режущие кромки, которые в центре соединяются перемычкой (поперечной кромкой). Передняя поверхность зубьев является частью винтовой поверхности стружечной канавки, а задняя — поверхностью конуса, образующегося при заточке сверла.
 
Хвостовики выполняются коническими (для сверл диаметром 6—80 мм) по размерам стандартных конусов Морзе или цилиндрическими — для сверл малых диаметров до 20 мм.

Спиральное сверло изготавливается из быстрорежущей стали Р6М5, а также оснащаются твердым сплавом ВК8. Последние предусмотрены для сверления чугуна и труднообрабатываемых сталей. Кроме того, в целях экономии дорогостоящих быстрорежущих сталей хвостовики сверл диаметром свыше 6 мм выполняются из конструкционных сталей и привариваются к рабочей части сверла.
 
Для создания благоприятных условий резания зубьям сверла придается форма клина, которая определяется главными углами: передним γ, углом заострения β и задним α (см. рис. 51, в). Величина этих углов неодинакова для различных точек режущих кромок. Передний угол в связи с винтовой формой стружечной канавки имеет наибольшее значение (20—30°) у периферии сверла, а ближе к его оси постепенно уменьшается до отрицательной величины. Заднему углу заточкой по задним поверхностям придается также переменное значение для компенсации его уменьшения в работе: от 10—15° у периферии до 20—25° около оси.
 
Существенное влияние на сопротивление резанию оказывает угол при вершине сверла 2φ (

см. рис. 51, б). С уменьшением этого угли общее сопротивление резанию возрастает, а усилие подачи, действующее вдоль оси сверла, уменьшается. Для сверл общего назначения угол при вершине выполняется в пределах 116—118°.

Спиральные сверла имеют значительный недостаток — наличие у них перемычки. Имея отрицательный передний угол, она на режет, а мнет металл. У правильно заточенного сверла перемычка должна располагаться  к направлению режущей кромки под углом  ψ  (пси) =50-55°. В противном случае, требуемая величина заднего угла сверла не будет выдержана, так как между этими углами существует обратно-пропорциональная  зависимость. Например, при увеличении угла ψ задний угол α  уменьшается и наоборот.

Централизованная заточка сверл на предприятиях обычно ведется на специальных сверлозаточных станках. При универсальных работах эту операцию часто выполняет сам токарь (подобно заточке резцов) иа простых заточных станках.

Во время заточки рабочую часть сверла удерживают левой рукой, опираясь ею на подручник, а правой поддерживают хвостовик сверла. Небольшим усилием прижимают режущую кромку к рабочей поверхности шлифовального круга так, чтобы кромка вначале занимала горизонтальное положение. Затем

спиральное сверло медленно поворачивают и одновременно подают вперед на круг. После заточки одной задней поверхности сверло поворачивают и затачивают другую.

Качественно заточенное сверло должно отвечать следующим требованиям:

  • 1) угол при вершине 2φ=116—118°;
  • 2) одинаковая длина, прямолинейность и симметричность к оси режущих кромок;
  • 3) угол наклона перемычки к режущим кромкам ψ = 50 — 55°;
  • 4) отсутствие на режущих кромках забоин, завалов, зазубрин, заусенцев, прижогов, трещин;

Контроль заточенных сверл ведется внешним осмотром и при помощи шаблона (рис 52). 

Для улучшения  режущих способностей сверл диаметром свыше 12 мм кроме вышеописанной нормальной заточки рекомендуется выполнять двойную заточку, подточку перемычки и ленточек.
 
Двойную заточку (рис. 53, а) делают по задним поверхностям сверла путем создания на режущих кромках двух дополнительных участков под углом 70—75° длиной 0,2 диаметра сверла. Благодаря этому увеличивается общая длина режущих кромок, улучшается теплоотвод, уменьшается острота уголков и увеличивается их прочность и стойкость. Кроме того, благодаря ломаной форме режущих кромок облегчается разделение широких стружек и выход их из отверстия.

Подточка перемычки (рис. 53, б) выполняется по передним поверхностям зубьев для уменьшения ее длины примерно до 0,1 диаметра сверла и увеличения в этом месте переднего угла.

Подточка ленточек (рис. 53, а, сеч. А—А) выполняется на длине 1,5—4 мм около уголков сверла. В этих местах ширина ленточки уменьшается до 0,2—0,4 мм, что снижает трение в наиболее нагруженном месте сверла.

Геометрия спирального сверла

Рабочая часть сверла осуществляет процесс резания и отвод стружки из отверстия, формирует поверхность обрабатываемого отверстия и направляет сверло при обработке. Она выполняется в виде двух зубьев, образованных спиральными канавками и связанных между собой сердцевиной диаметром (рис. 41), величина которого составляет 0,12…0,3 от диаметра сверла.

  Рис. 41. Рабочая часть спирального сверла

Режущая часть сверла выполнена в виде усеченного конуса и имеет два режущих лезвия. На режущем лезвии следует различать (см. рис. 41): 1 – переднюю поверхность , 2 – главную заднюю поверхность . На направляющей части располагаются две вспомогательные задние поверхности (направляющие ленточки 3), выступающие над спинкой сверла 7.

Передние поверхности представляют собой линейчатые винтовые поверхности, плавно сопрягающиеся с поверхностями стружкоотводящих канавок. Главные задние поверхности обращены к поверхности резания. Направляющие ленточки обеспечивают в процессе резания направление движения сверла параллельно оси обрабатываемого отверстия, их величина составляет .

Режущая часть сверла имеет пять режущих кромок: две главные 4, две вспомогательные 5 и поперечную перемычку 6.

Главные режущие кромки образуют между собой угол при вершине сверла ( - угол в плане режущей кромки, равный половине угла при вершине). Величина этого угла при обработке конструкционных сталей нормальной прочности и чугуна равна 116…118о.

Условия отвода стружки и охлаждения сверла в значительной мере зависят от размеров и формы поперечного сечения канавок, от шероховатости их поверхностей и угла наклона винтовых канавок . Под углом наклона винтовых канавок понимают угол между осью сверла и касательной к направляющей кромке ленточки сверла. Величина этого угла в зависимости от диаметра и свойств обрабатываемых материалов выбирается в пределах 18…30

о.

Поперечная кромка образуется в результате заточки задних поверхностей. Величина ее наклона составляет обычно 55о.

Геометрия режущей части сверла рассматривается в главной секущей и осевой (рабочей ) плоскостях.

В главной секущей плоскости геометрия сверла характеризуется передним углом и задним углом . Передний угол – это угол между касательной к передней поверхности в какой-либо точке, например А, режущей кромки и основной плоскостью . Задний угол – это угол между касательной к задней поверхности в какой-либо точке режущей кромки и плоскостью резания .

Для удобства контроля задний угол рассматривают и измеряют в осевой плоскости . Этот угол представляет собой угол между касательной к задней поверхности в рассматриваемой точке режущей кромки и касательной в этой же точке к окружности, образующейся при ее вращении вокруг оси сверла.

В отличие от резцов передний и задний углы сверла не остаются постоянными по длине режущей кромки. Изменения переднего угла связаны с тем, что передняя поверхность сверла, как правило, представляет собой винтовую поверхность, и величина переднего угла определяется углом наклона винтовой линии, который от периферии к центру сверла уменьшается, а следовательно, умень-

шается и передний угол.

Вторая причина, вызывающая изменение переднего и заднего углов сверла, связана с кинематикой резания, а именно: с наличием движения подачи. Если учесть движение подачи, то оказывается, что действительный передний угол сверла, по сравнению с полученным при заточке, увеличивается, а действительный задний угол уменьшается, и тем значительнее, чем ближе рассматриваемая точка к центру сверла.

Увеличение действительного переднего угла существенно не отражается на работоспособности сверла, а уменьшение действительного заднего угла, напротив приводит к увеличению площади контакта по задней поверхности сверла и более интенсивному его износу, особенно вблизи его поперечной кромки.

Во избежание этого сверла затачивают таким образом, чтобы задний угол в статическом состоянии увеличивался по мере приближения к оси сверла: на периферии угол делают равным 8…12

о с постепенным его увеличением к центру до 20…25о

 


Узнать еще:

Классификация и геометрия инструмента для сверления

 Сверло́ режущий инструмент, с вращательным движением резания и осевым движением подачи, предназначенный для выполнения отверстий в сплошном слое материала. Свёрла могут также применяться для рассверливания, то есть увеличения уже имеющихся, предварительно просверленных отверстий, и засверливания то есть получения несквозных углублений.

Сверла по металлу относятся к группе осевых инструментов и предназначены для обработки отверстий. Существует несколько типов конструкций сверл: спиральные, перовые, кольцевые в зависимости от конструкции рабочей части. Сверла с цилиндрическим хвостовиком относятся к типу спиральных сверл. Их основные конструктивные элементы можно увидеть на рисунке:

Рисунок  Сверло

Спиральное сверло имеет рабочую часть и хвостовик, который служит для закрепления сверла в рабочем приспособлении станка и выполняется цилиндрическим или коническим.

Конический хвостовик снабжен лапкой (поводком), предохраняющей его при выбивании сверла из шпинделя станка. Рабочая часть сверла выполняется из инструментальной стали или с напаянными пластинками твердого сплава. Она осуществляет процесс резания, формирует поверхность обрабатываемого отверстия, отводит стружку из зоны резания и направляет сверло при обработке. Рабочая часть состоит из режущей кромки и направляющей части. Направляющая часть имеет две винтовые канавки, необходимые для отвода стружки из зоны резания, и две ленточки, необходимые для направления сверла. Режущая часть имеет две главные режущие кромки, образованные передними и главными задними поверхностями. Главные режущие кромки соединяются под углом  поперечной кромкой. От значения угла  зависят толщина и ширина срезаемого слоя, соотношение между радиальной и осевой составляющих силы резания и температура в зоне резания. С увеличением угла  возрастает осевая Рх и уменьшается радиальная Ру

 составляющие силы резания. Ширина срезаемого слоя при этом уменьшается, температура в зоне резания повышается.

Геометрия режущей кромки характеризуется передним (γ) и задним углами (α) резания. Передний угол γ измеряют в главной секущей плоскости, проходящей перпендикулярно главной режущей кромке. Задний угол α измеряют в плоскости, проходящей через точку главной режущей кромки параллельно оси сверла. Значения этих углов изменяются от центра сверла к его периферии.

Ленточка служит для центрирования сверла по обработанной поверхности отверстия и обеспечивает возможность многократной переточки сверла. Ширина ленточек промышленных сверл 0,2…3мм. По ленточке сверло имеет обратную конусность 0,03… 0,12 мм на 100 мм длины.

Наиболее напряженными участками сверла являются точки перехода главной режущей кромки в ленточку. В этих точках скорость резания и температура максимальны. Для улучшения теплоотвода, и соответственно, повышения стойкости сверла, применяют двухконусную заточку сверл диаметром более 10мм. На периферии сверла формируют переходные режущие кромки под углом 

, равным 70…75°.

Сверла спиральные с цилиндрическим хвостовиком разделяются на следующие серии:

· Короткая – ГОСТ 4010-77; диаметром D = 0,3 — 20 мм, общей длиной L = 20 — 131мм

· Средняя – ГОСТ 10902-77; диаметром D = 0,3 — 20 мм, общей длиной L = 19 — 205мм

· Длинная – ГОСТ 886-77; диаметром D = 1 — 20 мм, общей длиной L = 56 — 254мм

Свёрла в зависимости от свойств обрабатываемого материала изготавливаются нужных типоразмеров из следующих материалов:

· Углеродистые стали (У8, У9, У10, У12 и др.): Сверление и рассверливание дерева, пластмасс, мягких металлов.

· Низколегированные стали (Х, В1, 9ХС, 9ХВГ и др.): Сверление и рассверли-вание дерева, пластмасс, мягких металлов. Повышенная по сравнению с углеро-дистыми теплостойкость (до 250°C) и скорость резания.

· Быстрорежущие стали (Р9, Р18, Р6М5, Р9К5 и др.): Сверление всех конструкци-онных материалов в незакалённом состоянии. Теплостойкость до 650О C.

· Свёрла, оснащенные твёрдым сплавом, (ВК3, ВК8, Т5К10, Т15К6 и др.): Сверление на повышенных скоростях незакалённых сталей и цветных металлов. Теплостойкость до 950°C. Могут быть цельными, с напайными пластинами, либо со сменными пластинами (крепятся винтами)

· Свёрла, оснащённые боразоном: Сверление закалённых сталей и белого чугуна, стекла, керамики, цветных металлов.

· Свёрла, оснащённые алмазом: Сверление твёрдых материалов, стекла, керамики, камней.

Некоторые виды сверл представлены на рисунке:

 Сверла:

 A по металлу; B по дереву; C по бетону;

перовое сверло по дереву;

универсальное сверло по металлу или бетону;

по листовому металлу;

универсальное сверло по металлу, дереву или пластику;

Н центровочное

Хвостовики: 1, 2 цилиндрический;

SDS-plus;

шестигранник;

четырёхгранник;

трёхгранник;

 для шуруповёртов.

Геометрия спирального сверла

Сверление является одним из самых распространённых методов получе­ния отверстия. Режущим инструментом служит сверло, с помощью которого получают отверстие в сплошном материале или увеличивают диаметр ранее просверленного отверстия (рассверливание). Движение резания при свер­лении — вращательное, движение подачи — поступательное. Режущая часть сверла изготовляется из инструментальных сталей (Р18, P12, P6M5 и др.) и из твердых сплавов. По конструкции различают свёрла: спиральные, с прямыми канавками, перовые, для глубоких отверстий, для кольцевого сверления, центровочные и специальные комбинированные. К конструктив­ным элементам относятся: диаметр сверла D, угол режущей части (угол при вершине), угол наклона винтовой канавки w, геометрические пара­метры режущей части сверла, т.е. соответственно передний g и задний a углы и угол резания d, толщина сердцевины d (или диаметр сердцевины), толщина пера (зуба) b, ширина ленточки f, обратная конусность j1, форма режущей кромки и профиль канавки сверла, длина рабочей части lo, общая длина сверла L.

 

Части и элементы спирального сверла

Диаметр сверла следует всегда брать немного меньше, чем диаметр просверливаемого отверстия, так как диаметр отверстия при сверлении увеличивается.

Как и резец, сверло имеет передний и задний углы. Передний угол — угол между касательной к передней поверхности в рассматриваемой точке режущей кромки и нормалью в той же точке к поверхности вращения режу­щей кромки вокруг оси сверла. Передний угол рассматривается в плоскос­ти, перпендикулярной к режущей кромке.

Рис.Передний и задний углы сверла

Наибольшее значение угол g имеет на периферии сверла, где в плос­кости, параллельной оси сверла, он равен углу наклона винтовой канавки w. Наименьшее значение угол g имеет у вершины сверла. На поперечной кромке угол g имеет отрицательное значение, что создаёт угол резания больше 90°, а, следовательно, и тяжелые условия работы. Такое резкое из­менение переднего угла вдоль всей длины режущей кромки является боль­шим недостатком сверла, так как это вызывает более сложные условия об­разования стружки. На периферии сверла, где небольшая скорость резания и наибольшее тепловыделение, необходимо было бы иметь и наибольшее те­ло зуба сверла. Большой же передний угол уменьшает угол заострения, что приводит к более быстрому нагреву этой части сверла, а, следова­тельно, и к наибольшему износу.

Задний угол a — угол между касательной к задней поверхности в рассматриваемой точке режущей кромки и касательной в той же точке к окружности ее вращения вокруг оси сверла. Этот угол принято рассматри­вать в плоскости, касательной к цилиндрической поверхности, на которой лежит рассматриваемая точка режущей кромки.

Для точки, находящейся на периферии сверла, задний угол в нормаль­ной плоскости Б-Б может быть определён по формуле

tgaн=tga sinj (5.15)

Действительное значение заднего угла во время работы иное по срав­нению с тем углом, который мы получили при заточке и измерили в стати­ческом состоянии. Это объясняется тем, что сверло во время работы не только вращается, но и перемещается вдоль оси. Траекторией движения точки будет не окружность (как это принимают при измерении угла), а некоторая винтовая линия, шаг которой равен подаче свёрла в миллимет­рах за один его оборот. Таким образом, поверхность резания, образуе­мая всей режущей кромкой, представляет собой винтовую поверхность, касательная к которой и будет действительной плоскостью резания.

Рис. Поверхности заготовки при сверлении

Действительный задний угол в процессе резания a’ заключен между этой плоскостью и плоскостью, касательной к задней поверхности сверла.

Рис. Углы режущих кромок сверла в процессе резания

Он меньше угла, измеренного в статическом состоянии, на некоторую величину m:

a’= a — m (5.16)

tgm =s/pD (5.17)

Чем меньше диаметр окружности, на которой находится рассматривае­мая точка режущей кромки, и чем больше подача s тем больше угол m и меньше действительный задний угол a’.

Действительный же передний угол в процессе резания g’ соответс­твенно будет больше угла g измеренного после заточки в статическом состоянии:

g’=g +m (5.18)

Чтобы обеспечить достаточную величину заднего угла в процессе ре­зания в точках режущей кромки, близко расположенных к оси сверла, а также для получения более или менее одинакового угла заострения зуба вдоль всей длины режущей кромки, задний угол заточки делается: на пе­риферии 8 -14°, у сердцевины 20 — 27°, задний угол на ленточках сверла 0°.

Кроме переднего и заднего углов, сверло характеризуется углом наклона винтовой канавки w, углом наклона поперечной кромки y, углом при вершине 2j, углом обратной конусности j1. Угол w = 18-30°, y=55°, j1 = 2-3°, у свёрл из инструментальных сталей 2j = 60-140°.

Спиральное сверло имеет ряд особенностей, отрицательно влияющих на протекание процесса стружкообразования при сверлении:

а) уменьшение переднего утла, в различных точках режущих кромок по мере приближения рассматриваемой точки к оси сверла,

б) неблагоприятные условия резания у поперечной кромки (так как
угол резания здесь больше 90°),

в) отсутствие заднего угла у ленточек сверла, что создает большое
трение об обработанную поверхность.

Для облегчения процесса стружкообразования и повышения режущих свойств сверла производят двойную заточку сверла и подточку перемычки и ленточки.

При двойной заточке сверла вторая заточка производится под углом 2jо=70° на ширине В=2,5-15 мм.

Такая заточка повышает стойкость сверла, а при одной и той же стойкости позволяет увеличить и скорость резания.

Подточка перемычки (сердцевины) производится на длине l=3-15мм.

От такой подточки уменьшается длина поперечной кромки (размер А=1,5-7,5 мм) и величина угла резания в точках режущих кромок, распо­ложенных вблизи перемычки сверла. Для уменьшения трения ленточек об обратную поверхность (о стенки отверстия) производится подточка ленто­чек под углом a1=6-8° на длине l1= 1,5-4 мм, что приводит к повышению стойкости сверла.

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ:

  • Ламинированная фанера: виды, размер, вес, фото, производители, описание
  • Ограждения 2D и 3D
  • Как выбрать вентилятор — какой мощности?
  • Как правильно выбрать грунтовку для разных поверхностей
  • Металлочерепица: описание, виды, строение, монтаж, фото, видео, особенности
  • Штукатурка Волма: характеристики, разведение, нанесение, фото, видео, описание
  • Как правильно уложить паркет своими руками.
  • Клей поксипол:виды,особенности,применение,фото,характеристики,видео
  • Дымоход для железной печки в бане. Установка трубы в баню – советы опытного строителя. Виды дымоходов для дровяной печи
  • Аренда строительных бытовок
  • Стрейч пленка: надежное пакетирование с 80% экономией
  • Изготавливаем жидкие обои своими руками: описание,фото,видео.

7 Сверла - СтудИзба

1.  Сверла

Сверло – осевой режущий инструмент для обработки отверстий в сплошном материале и увеличения диаметра имеющегося отверстия (Рис.1).

                   Рис.1. Спиральное сверло

1.1.    Спиральные сверла

Спиральные сверла используются для обработки отверстий диаметром до 80 мм, обеспечивают точность, соответствующую 11…12 квалитету, и шероховатость Rz=40…160 мкм.

Рекомендуемые файлы

Техническое задание

Инженерия требований и спецификация программного обеспечения

FREE

Маран Программная инженерия

Программаня инженерия

FREE

Учебный план для ИУ3, ИУ4, ИУ5, ИУ6, ИУ7, РК 6, РЛ6, МТ4, МТ8, МТ11, СМ13

Физика

FREE

Голицынский. Грамматика. Сборник упражнений. (7-е издание) (2011)

Английский язык

Отчёт по практике - Вариант 67 - НМХЦ им Н.И.Пирогова

Медико-техническая практика

FREE

Второй РК по Термеху. СМ 2017

Теоретическая механика

 

•  Рабочая часть состоит из

-      режущей части с двумя главными режущими кромками, которая предназначена для срезания всего припуска;

-      направляющей части предназначенной для направления сверла в работе, обеспечивающей удаление стружки и служащей запасом на переточку.

  Хвостовик служит для закрепления сверла на станке. Может быть цилиндрическим (для сверл малого диаметра) или коническим. Конические хвостовики обеспечивают передачу большего крутящего момента, лучше центрируют и позволяют быструю установку.

  Шейка облегчает шлифование хвостовика.

  Лапка для облегчения выбивания сверла из патрона станка

1.1.1.Конструктивные параметры сверла

(Рис.2.)

   Диаметр сверла D выбирается с учетом неизбежной разбивки  обрабатываемого отверстия.

•   Для уменьшения трения на направляющей части выполняют обратную конусность, т.е. диаметр сверла уменьшается от вершины к хвостовику. Угол обратного конуса φ΄@ 1΄… 4΄, больший угол недопустим из-за значительного изменения диаметра при переточках.

   Длина рабочей части l0сверла  зависит от глубины сверления и запаса на переточку  l0 ≥ l + 3D (l – глубина отверстия). С увеличением длины рабочей части количество переточек сверла возрастает, но снижается жесткость сверла и стойкость между переточками. Для обработки прочных материалов желательно выбирать короткие сверла.

•   Выемка  по затылку  зуба t выполняется для уменьшения трения сверла об обработанную поверхность,  t =0,1…1,2 мм.

•   Винтовые ленточки предназначены для направления сверла в процессе резания. Ширина ленточки f должна быть минимальной и выбирается в зависимости от диаметра сверла. f = 0,3…2,6 мм.

•   Поперечная кромка – линия пересечения задних поверхностей двух зубьев сверла. Она характеризуется длиной и углом   ψ между осью симметрии сверла и направлением проекции поперечной кромки на плоскость, перпендикулярную оси сверла. Ψ = 550

Поперечная кромка – неблагоприятный элемент конструкции сверла. Из-за наличия большого угла резания поперечная кромка не режет, а  скоблит и выдавливает материал.

•   Диаметр сердцевины dс влияет на прочность и жесткость сверла и на величину поперечной кромки. Увеличение dс с одной стороны повышает стойкость за счет увеличения жесткости, с другой стороны  при этом увеличивается длина поперечной кромки – увеличивается работа резания, тепловыделение и стойкость снижается. Оптимальный  d сопт  обеспечивает максимальную стойкость сверла   d сопт  = (0,12…0,2)D. Для увеличения жесткости dс  увеличивается от вершины к хвостовику, т.е. сердцевина выполняется конической.

•   Стружечная канавка.  Ее размеры и профиль выбираются из условия  обеспечения прочности сверла  и достаточного пространства для стружки. Профиль канавки создается профилем фасонной фрезы, накатных роликов или других инструментов, определяется графически или рассчитывается.

1.1.2.Геометрия сверла

(рис.3.)

•   Угол конуса при вершине 2φ определяет производительность и стойкость сверла. Играет роль главного угла в плане, подобно ему влияет на составляющие силы резания, длину режущей кромки и параметры сечения срезаемого слоя.

При уменьшении 2φ сила подачи снижается, а крутящий момент возрастает. Длина режущей кромки увеличивается –  отвод тепла улучшается. Толщина стружки уменьшается. Снижается прочность вершины сверла.  Угол 2φ выбирается экспериментально в зависимости от обрабатываемого материала.

Рис.3. Геометрия спирального сверла

•   Угол наклона винтовой стружечной канавки ω  измеряется на наружном диаметре сверла

, где

Pz - шаг винтовой стружечной канавки.

От угла ω зависят:

-      сход стружки, с увеличением этого угла отвод стружки улучшается;

-      прочность и жесткость сверла, с увеличением ω жесткость на изгиб снижается, а жесткость на кручение возрастает;

-      величина переднего угла, с увеличением ω передний угол возрастает.

Международная организация по стандартизации ISO рекомендует три типа сверл:

-                  тип Н для обработки хрупких материалов с ω = 10…160;

-                  тип N для обработки материалов, дающих элементную стружку с

               ω = 25…350;

-           тип  W для обработки вязких материалов (алюминий, медь и т.п.) с

               ω = 35…450

•        Передний угол γ главных режущих кромок в рабочей плоскости 0-0 (рис.3.) для каждой точки режущей кромки равняется углу наклона винтовой канавки на диаметре рассматриваемой точки:

, где

ωА угол наклона винтовой канавки в данном сечении.

 Передний угол в главной секущей плоскости N-N

                 ,

Как видно из формулы, передний угол зависит от угла ω и уменьшается на режущей кромке от периферии к центру. На поперечной кромке передний угол имеет отрицательные значения.

•        Задний угол a  принято рассматривать в рабочей плоскости О-О (Рис.3.).

Кинематический задний угол aρ  (Рис.4.) определяют как угол между винтовой траекторией результирую-щего движения резания и касательной к задней поверхности  aρi  = ai– μi , где μi– угол скорости резания

Угол скорости резания  увеличивается с ростом подачи и уменьшением  диаметра рассматриваемой точки. Для  выравнивания   кинематических задних углов инструментальный задний угол делают переменным  вдоль режущей кромки. На периферии он равен 8…140 , а у сердце-вины 20…250

 Рис.4.  Геометрия задней поверхности сверла                                   

1.1.3.Способы заточки спиральных сверл

 (рис.5).

Рис. 5. Схемы заточки сверл.

•        Одноплоскостная (г) – наиболее простая в технологическом плане, но требует больших задних углов, дает прямолинейную поперечную кромку, не обеспечивающую правильного центрирования сверла  при работе без кондуктора. Значения заднего угла и угла наклона поперечной кромки зависят от угла при вершине и заднего угла на периферии. Используют для мелких сверл диаметром до 3 мм.

•        Двухплоскостная (д)- устраняет возможность затирания поверхности детали. Распространена для заточки твердосплавных сверл

•        Коническая форма (а, б  ) - обеспечивает изменение инструментальных задних углов вдоль режущей кромки, способ (б) дает более резкое изменение этих углов, поэтому он более распространен.

•        Винтовая форма(в) – позволяет получить более рациональное распределение значений задних углов и более выпуклую поперечную кромку сверла, что улучшает самоцентрирование сверла. Возможна автоматизация процесса заточки.

1.1.4. Недостатки конструкции и методы улучшения геометрических параметров сверла

  Недостатки:

•   уменьшение переднего угла к центру сверла;

•   неблагоприятная геометрия на поперечной кромке;

•   отсутствие заднего угла на вспомогательной режущей кромке;

•   большое тепловыделение и плохой теплоотвод на периферийных участках режущей кромки, их повышенный износ.

Способы подточки спиральных сверл

(Рис.6.)

 

Рис. 6. Методы подточки спиральных сверл

а)               Двойная заточка режущей кромки уменьшает износ наиболее напряженного участка режущей кромки за счет уменьшения толщины срезаемого слоя на периферии и улучшения теплоотвода.

б)              Подточка   поперечной кромки  уменьшает ее длину, облегчается  резание, повышается стойкость сверла. Рекомендуется для обработки сталей малой и средней твердости, особенно для крупных сверл.

в)              Подточка цилиндрических ленточек – создается задний угол  (aв  = 6…80) на вспомогательной режущей кромке на небольшой длине 1,5…5 мм. Приводит к увеличению стойкости до 2…3 раз.

г)               Образование стружкоразделительных канавок на передней поверхности сверла не требует их восстановления после заточки

д)              Образование стружкоразделительных канавок на задней поверхности сверла проще в изготовлении, но канавки после переточки приходится восстанавливать. Наличие стружкоразделительных канавок дает повышение стойкости до 2 раз за счет улучшения отвода стружки. Рекомендуется при глубоком сверлении.

е)               Подточка передней поверхности проводится  у сверл с малыми углами ω у центра сверла с целью увеличения переднего угла. У сверл  с большими углами ω подточка передней поверхности выполняется на периферии с целью уменьшения переднего угла и увеличения прочности режущего лезвия.

1.2.        Перовые сверла  (Рис.7.)

 

•  Режущая часть выполнена в виде пластины.

•  Обладают повышенной жесткостью.                    

•  Применяются для обработки поковок, ступенчатых и фасонных отверстий (б) и отверстий малых диаметров (меньше 1…1,5 мм).

•   Для уменьшения трения калибрующая часть имеет вспомогательный задний угол a1 = 5…100  и утонение по диаметру 0,05…0,1 мм на всю длину сверла.

•  Достоинства:

-      повышенная жесткость,

-    простота конструкции.

   Недостатки:

-      большие отрицательные  передние углы,  требующие подточки по передней поверхности, но она снижает прочность сверла; 

-      плохое направление сверла в отверстии;                   

-      малое число возможных переточек.

1.3.    Центровочные сверла

•           Предназначены для сверления  центровых отверстий.

•        Изготовляют двухсторонними.

•        Относятся к комбинированным инструментам, т.к. одновременно обрабатывают несколько поверхностей.  

•                   

1.4.    Сверла, оснащенные твердым сплавом

• Обеспечивают повышение производительности до двух раз по сравнению  с быстрорезом.

• Предъявляют повышенные требования к жесткости и виброустойчивости системы СПИД.

• Длина твердосплавных сверл меньше, чем у сверл из быстрорежущей стали, что способствует повышению жесткости, кроме того, число переточек твердосплавных сверл ограничено и соответствует длине твердосплавной  пластинки.

1.4.1.  Цельные

• Применяются для обработки отверстий малого диаметра

(3…20 мм).

• Могут иметь отверстия для внутреннего подвода СОЖ.

• Глубина сверления (2…5)D.

• Для повышения прочности и жесткости диаметр сердцевины увеличивают до (0,22…0,3)D.

1.4.2.   Составные

•        С напайной пластинкой

Для обработки отверстий диаметром 17…30 мм.

Для повышения стойкости на длине твердосплавной пластинки делают обратную конусность 0,6…0,8 мм на 100 мм длины.

Недостаток – ослабление корпуса, напайка осуществляется в зоне резания.

•        С коронкой

1.4.3.  Сборные

Применяются на станках с ЧПУ, обладающих повышенной жесткостью.

•        Со сменной твердосплавной головкой  для обработки отверстий диаметром 7…30 мм

Сокращает время на смену инструмента. Для установки головки используется специальный ключ. Для удаления использованной головки достаточно пол-оборота ключа. Само сверло остается неподвижным в станке.

Рис. Сменная твердосплавная коронка

        С пластинками

Применяются для обработки отверстий диаметром больше 12 мм.

Режущая кромка образована двумя или более пластинками, перекрывающими друг друга, поэтому она формирует практически плоское дно отверстия.

Центральная пластина располагается таким образом, чтобы ее  режущая пластина находилась на оси сверла. Расположение центральной пластины с перекрытием оси сверла может привести при сверлении к поломке вершины пластинки, т.к. участок режущей кромки переходящий за ось будет работать с отрицательными задними углами (обратной стороной).

Конструкция пластины оптимизирована в зависимости от положения пластины на сверле (на периферии или в центре) и требований к обработке.

Сочетание центральной и периферийной пластин, уравновешивающее радиальные составляющие силы резания, позволяет обрабатывать точные отверстия.

Пластины изготавливаются треугольного или прямоугольного типа, позитивные, крепятся, как правило, винтом через отверстие.

Форма режущей кромки треугольной пластинки позволяет производить ступенчатую обработку, обеспечивая разделение стружки по ширине, облегчающее ее отвод из зоны резания.

1.5.    Сверла для глубокого сверления

Глубоким считается сверление отверстий  на глубину, превышающую диаметр сверла в 5 и более раз.

Глубокое сверление производится, как правило, при вращающейся заготовке, реже при вращении инструмента и заготовки вместе.

При сверлении глубоких отверстий возникают  проблемы:

•        затруднен отвод стружки;

•        затруднен отвод тепла, необходимо обеспечить подвод СОЖ в зону резания;

•        требуется обеспечить более точное направление сверла в процессе работы.

Сверла для глубокого сверления можно разделить на две группы:

   Многокромочные сверла с поперечной кромкой, имеющие две главные режущие кромки.

Их преимущество – высокая производительность.

Недостаток – наличие поперечной кромки, вследствие чего появляются вибрации в работе, снижается качество обработки. Возможен увод сверла с оси детали, не обеспечивается прямолинейность оси.

   Однокромочные сверла или сверла одностороннего резания.

1.5.1.   Многокромочные сверла

1.5.1.1.      Спиральные сверла с подводом СОЖ

 Интенсивное охлаждение снижает температуру резания и допускает повышение скорости  резания до 40% при работе быстрорежущими сверлами.

1.5.1.2.      Шнековые сверла

Рис.   Шнековое сверло

Конструкция канавки этого сверла обеспечивает хороший отвод стружки. 

Особенности шнековых  сверл:

•    Большой угол наклона стружечных канавок (ω = 60…650).

•   Увеличенный диаметр сердцевины сверла     dc=(0,3…0,35)D.

•   Треугольный профиль стружечных канавок в осевом сечении. Образующая рабочей стороны канавки перпендикулярна оси сверла.

•   Уменьшенная ширина направляющей ленточки по сравнению со спиральным сверлом   fшн = (0,5…0,8) fсп.

•    Подточка передней поверхности.

•    Наличие стружколомающего уступа.

Шнековые сверла обеспечивают высокую производительность, благодаря непрерывности процесса обработки.

1.5.1.3.      Эжекторные сверла

В основе эжекторного сверла лежит сверлильная головка с твердосплавными ножами, навинченная на сверлильную трубу. Внутри наружного стебля находится внутренний стебель. Они служат для разграничения потоков СОЖ. Жидкость под давлением 2…3 МПа насосом подается в полость между наружным и внутренним стеблем к режущей части сверла. Основное количество СОЖ (около 70%) нагнетается через отверстия к режущей части сверла, что обеспечивает смазку и охлаждение опорной втулки и ножей. Остальная жидкость через щели во внутреннем стебле попадает в центральную полость. В результате перепада давления создается разряжение внутри корпуса сверла. Основной поток жидкости со стружкой из зоны резания как бы засасывается жидкостью в центральной части и движется с большей скоростью.

Сверло обеспечивает точность обработки по 9…11 квалитетам и шероховатость поверхности  Ra = 2,5…0,63 мкм.

1.5.1.4.      С внутренним отводом стружки

Сверло с четырьмя направляющими ленточками, образующими каналы для подачи СОЖ . Отвод стружки через внутреннее отверстие. СОЖ подается под

большим давлением (10…20 кгс/мм2) в пространство между наружным диаметром стебля и стенками отверстия.

       Для спокойной работы на режущих кромках выполняют стружкоразделительные канавки.

В отличие  от эжекторной системы данный метод предъявляет определенные требования к гидравлическим уплотнениям аппаратуры снабжения СОЖ и обрабатываемой заготовки.

1.5.2.  Однокромочные сверла

 1.5.2.1.    Пушечные сверла

Рис.  Пушечное сверло

Пушечное сверло представляет собой стержень, передний конец которого срезан и заточен под соответствующими углами. Во избежание заедания сверла в отверстии передняя поверхность располагается выше центра на 0,2…0,5 мм в зависимости от диаметра сверла.

Сверло имеет главную режущую кромку, направленную перпендикулярно оси отверстия и на 0,5…0,8 мм проходящую через центр. Вспомогательная режущая кромка может быть срезана под углом 100. сверло работает с направлением по предварительно надсверленному отверстию. Для направления сверло имеет цилиндрическую поверхность. Геометрия сверла не выгодная. Передний угол нулевой. Задний – 8…100. Для уменьшения трения направляющей о стенки отверстия срезана лыска под углом 300 и направляющая имеет обратную конусность 0,03…0,05 мм на 100мм длины.

Сверло не обеспечивает непрерывного процесса резания, т.к. для удаления стружки и охлаждения сверло периодически необходимо выводить из отверстия.

 1.5.2.2.    Ружейные сверла 

 Применяются для получения точных отверстий с прямолинейной осью

Рис.     Ружейное сверло

Основные части сверла:

•  режущая часть из быстрорежущей стали или твердого сплава;

•  стебель из углеродистой стали, диаметр которого несколько меньше, чем у режущей и зажимной части;

•   хвостовик в виде гильзы, вставляемой в станок и подсоединяемой к системе подачи СОЖ.

Рабочая часть представляет собой трубку с продольным  прямолинейным V- образным пазом. Через отверстие в трубке к режущей части сверла под высоким давлением подается охлаждающая жидкость. Отработанная жидкость вместе со стружкой выходит по пазу.

Для облегчения резания и лучшего направления вершина сверла смещена относительно оси сверла на величину а. Смещение образует конус, служащий опорой сверлу и обеспечивает ему направление в процессе резания.

Величину а принимают меньше b или угол φ1 > φ2 ,  тогда Рх1 < Рх2, при этом калибрующая кромка, снабженная фаской, испытывает наименьшее давление, что предупреждает увод сверла.

Во избежание прогиба и поломки сверла дно канавки делают с занижением относительно оси на 0,05…0,15 мм. При этом при сверлении в отверстии получается сердечник, обеспечивающий дополнительное направление

Ружейные сверла обеспечивают

•  высокую точность ( 7…9 квалитет),

•  прямолинейность оси отверстия,

•  высокое качество поверхности.

Оборудование для подвода смазочно-охлаждающей жидкости

 Рис.  Станок для глубокого сверления

В системе имеется насосный агрегат, мощность которого должна обеспечить нужное давление и поток. Для удаления стружки и других включений из рабочей жидкости, циркулирующей в системе, требуется фильтр. Содержимого бака смазочно-охлаждающей жидкости должно быть достаточно для заполнения системы до состояния, исключающего слишком быструю циркуляцию и обеспечивающего хорошее осаждение стружки и охлаждение жидкости. Можно использовать аппаратуру дополнительного охлаждения. Для надежной работы системе необходимо иметь автоматические средства техники безопасности, так как сверло в процессе работы не находится в поле зрения.

1.6.    Сверла для кольцевого сверления

Люди также интересуются этой лекцией: Отравление ртутьорганическими соединениями.

Рис. Сверла для кольцевого сверления

Сверло представляет собой трубу, на одном конце которой располагаются режущие элементы.  Зубья режущей части имеют различную заточку для того, чтобы обеспечить разделение стружки по ширине. Трапецевидный зуб срезает среднюю часть, плоский нож срезает боковые части.

СОЖ подается под давлением по наружной поверхности трубы и отводится со стружкой через внутреннюю ее полость. Направление сверла и гидравлическое уплотнение обеспечивает втулка. 

Конструкция, геометрические параметры спиральных сверл и их заточка.

3. КОНСТРУКЦИЯ, ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ СПИРАЛЬНЫХ СВЕРЛ И ИХ ЗАТОЧКА

Спиральное сверло (рис. 96) состоит из рабочей части, шейки и хвостовика.

На рабочей частисверла профрезерованы две спиральные (винтовые) канавки, образующие два рабочих зуба (пера). Рабочая часть включает в себя режущую и цилиндрическую (направляющую) части с двумя ленточками, обеспечивающими направление и центрирование сверла в отверстии.

ляется в коническом отверстии шпинделя или в переходной конической втулке.

Лапкау сверл с коническим хвостовиком не позволяет сверлу провертываться в шпинделе и служит упором при выбивании сверла из гнезда. Основные углы сверла показаны на рис. 97.

1. Передний угол уизмеряется в плоскости, перпендикулярной к главной режущей кромке (плоскость //—//). Он образуется касательной АМк передней поверхности в точке Л на режущей кромке и линией АК,перпендикулярной к поверхности резания в той же точке.

В различных точках режущей кромки передний угол имеет разные значения. Если у периферии сверла на наружном диаметре он имеет наибольшую величину (25—30°), то по мере приближения к вершине сверла уменьшается до величины, близкой к нулю.

2. Задний угол а измеряется в плоскости /—/, касательной к цилиндрической поверхности, ось которой совпадает с бсью сверла. Он образуется касательной к задней поверхности в рассматриваемой точке Л на режущей кромке и касательной в той же точке к поверхности резания. Задние углы у сверла различны для разных сечений по диаметру сверла. У периферии они меньше (6—8 ), а у перемычки достигают 30°.

3.  Угол наклона поперечной кромки ф образуется между проекциями поперечной кромки (рис. 98) и главными режушшми кромками на плоскость, перпендикулярную к оси сверла.

В целях повышения стойкости сверл диаметром до 12 мм'и выше применяют двойную заточку сверл, при этом режущие кромки имеют форму ломаной линии (рис. 98). Основной угол 2ф = 116—118° (для сталей и чугунов), а на участке ? = = (0,18—0,22) Dмм затачивается второй угол при вершине сверла 2(ро — 70—75°.

Стойкость сверл с двойной заточкой примерно в 2 раза выше стойкости обычных сверл. Это значит, что скорость резания при работе сверлами с двойной заточкой может быть принята на 15% большей, чем рекомендуется в таблицах нормативов для обычных сверл.

4.  Угол наклона винтовой канавки cd — угол, заключенный между направлением оси сверла и касательной к ленточке. Величина этого угла колеблется в пределах от 18 до 30°. Для сверл малых диаметров (от 0,25 до 3 мм) угол со = 18—25°, для сверл диаметром от 10 мм и выше со = 30°.

5.  Угол при вершине сверла 2ср — угол, заключенный между режущими кромками.

Рис. 96. Спиральное сверло.

Режущая частьрасполагает двумя главными режущими кромками, образованными пересечением передних и задних поверхностей и выполняющими основную работу резания, а также поперечной кромкой (на перемычке сверла).

Рис. 97. Геометрия спирального сверла.

Шейка сверла— промежуточная часть, соединяющая рабочую часть сверла с хвостовиком.

Хвостовикслужит для закрепления сверла в шпинделе станка или патроне и для передачи крутящего момента от шпинделя. У сверла небольшого диаметра хвостовик имеет форму цилиндра и закрепляется в специальном патроне; у сверла большого диаметра — коническую форму и закреп-

 

 

 

Геометрия режущей части сверла

 

Геометрия режущей части спирального сверла представлена на рис. 17.3. Главные режущие кромки перекрещиваются под углом 2φ, который называется углом при вершине и равен сумме двух углов в плане φ. Угол 2φ образуется проекциями главных режущих кромок на параллельную им плоскость, проходящую через ось сверла. Величина этого угла зависит от твёрдости и прочности обрабатываемого материала, возрастая при их увеличении. Чаще всего угол 2φ колеблется в пределах 90…160°. При обработке пластмасс угол при вершине может иметь значения меньше 90°.

 

 

Рис. 17.3. Геометрические параметры спирального сверла

 

Для исключения защемления сверла в отверстии направляющая часть делается с обратной конусностью, т. е. диаметр рабочей части сверла у режущих кромок больше, чем на другом конце у хвостовика. Такая разница составляет 0,04…0,1 мм на 100 мм длины сверла.

Угол ψ называется углом наклона поперечной режущей кромки. Это угол между проекциями главной режущей кромки и перемычки на плоскость, перпендикулярную оси сверла. Чаще всего величина этого угла находится в пределах 50…55°.

Угол ω называется углом наклона винтовой канавки. Он образуется касательной к винтовой линии канавки и осью сверла. У стандартных свёрл угол ω принимается равным 25…30°, а у специальных – в зависимости от твёрдости материала. Для различных материалов угол колеблется в пределах 15…45°.

Передний угол γ – это угол между плоскостью, касательной к передней поверхности, и плоскостью, проходящей через главную режущую кромку параллельно оси сверла. Его величина определяется параметрами винтовой поверхности и носит изменяющийся характер, уменьшаясь в точках главной режущей кромки по мере приближения к поперечной кромке. Задний угол α – угол между плоскостью, касательной к задней поверхности, и плоскостью, перпендикулярной оси сверла. При заточке сверла по конической поверхности задний угол в различных точках главной режущей кромки является переменным, увеличиваясь (в отличие от переднего угла) по мере приближения к поперечной режущей кромке. На чертежах задний угол даётся в периферийной точке главной режущей кромки, так как здесь его легче замерить. Для свёрл диаметром до 15 мм в периферийной точке
α = 11…14°, а для свёрл диаметром от 15 до 80 мм α = 8…11°.

Свёрла стандартной конструкции имеют ряд недостатков в геометрии режущих кромок. Для того чтобы улучшить геометрию, повысить качество обрабатываемой поверхности, увеличить производительность свёрл, используется так называемая подточка поперечной кромки и ленточки (рис. 17.4).

 

Рис. 17.4. Некоторые формы подточек спирального сверла:
а – подточка поперечной кромки; б – подточка ленточки; в – двойная заточка главной режущей кромки; г – срез поперечной кромки с двойной заточкой главной режущей кромки

Подточка поперечной кромки уменьшает её длину и увеличивает передний угол вблизи оси сверла. Уменьшение поперечной кромки резко уменьшает осевую силу при обработке твердых и хрупких (например, чугун) материалов.

Подточка ленточки делается обычно на длине 1,5…2,5 мм. Двойная заточка разделяет стружку на два потока и улучшает отвод тепла на наибольшем диаметре. Переходную кромку делают под углом 2φ =70°.

 

Порядок выполнения работы

1. Нарисовать эскиз сверла с обозначением основных размеров и геометрии.

2. Измерить параметры, указанные в табл. 17.1, используя штангенциркуль, микрометр, угломер и линейку. При определении углов ψ и ω, длины главных режущих кромок и перемычки можно пользоваться отпечатками режущих кромок и ленточки на листе бумаги.

Таблица 17.1

Результаты измерений параметров сверла

 

Измеряемые параметры Обозначение Величины
Общая длина сверла, мм Длина рабочей части, мм Длина шейки, мм Длина хвостовика, мм Длина лапки, мм Длина главных режущих кромок, мм Длина поперечной режущей кромки, мм Наибольший диаметр рабочей части, мм Конусность рабочей части Диаметр шейки, мм Наибольший диаметр хвостовика, мм Наименьший диаметр хвостовика, мм Конусность хвостовика Толщина лапки, мм Ширина ленточки, мм Высота ленточки, мм Угол при вершине, град Угол наклона поперечной кромки, град Угол наклона винтовой канавки, град L lр lш lх lл lрк lпк Dр Кр Dш Dх dх Кх a Hл hл 2φ ψ ω  

Содержание отчёта

1. Описание цели работы.

2. Эскиз исследуемого сверла.

3. Таблица результатов измерения параметров сверла.

4. Краткая характеристика исследуемого сверла: марка материала режущей части, форма заточки, тип хвостовика, номинальный диаметр, назначение.

 

17.4. Контрольные вопросы

1. Каково назначение свёрл, их типы?

2. Из какого материала изготовляется режущая часть сверла?

3. Из каких частей состоит сверло?

4. Для чего нужна ленточка сверла?

5. Какие существуют типы хвостовиков свёрл?

6. Каково назначение лапки хвостовика?

7.Что такое передний угол? Его влияние на процесс сверления.

8. Каковы функции поперечной режущей кромки?

9. Для чего делается подточка поперечной кромки?

10. Что такое двойная заточка сверла?

11. Каково значение угла при вершине?

 

Рекомендуемая литература [3, 13–17].

 

 

Изучение конструкции фрез

 

Цель работы:изучить конструкции фрез, определить радиальное и торцовое биения режущих кромок.

Приборы и оборудование: фрезы различных конструкций, микрометр, штангенциркуль, индикатор, стойка индикаторная.

Устройство и геометрические параметры сверла, зенкера и развертки — Студопедия

Отверстия на сверлильных станках обрабатывают сверлами, зенкерами и развертками.

Сверла по конструкции и назначению подразделяют на спиральные, центровочные и специальные. Наиболее распространенный для сверления и рассверливания инструмент - спиральное сверло (рис. 6.40, а), состоящее из рабочей части 6, шейки 2, хвостовика 4 и лапки 3.

В рабочей части 6 различают режущую часть 1 и направляющую часть 5 с винтовыми канавками. Шейка 2 соединяет рабочую часть сверла с хвостовиком. Хвостовик 4 необходим для установки сверла в шпинделе станка. Лапка 3 является упором при выбивании сверла из отверстия шпинделя.

Элементы рабочей части и геометрические параметры спирального сверла показаны на рис. 6.40, б. Сверло имеет две главные режущие кромки 11, образованные пересечением передних 10 и задних 7 поверхностей лезвия и выполняющие основную работу резания; поперечную режущую кромку 12 (перемычку) и две вспомогательные режущие кромки 9. На цилиндрической части сверла вдоль винтовой канавки расположены две узкие ленточки 8, обеспечивающие направление сверла при резании.

Геометрические параметры сверла определяют условия его работы. Передний угол γ измеряют в главной секущей плоскости II – II, перпендикулярной к главной кромке. Задний угол α измеряют в плоскости I – I, параллельной оси сверла. У наружной поверхности сверла = 8–12; по мере приближения к оси сверла задний угол возрастает до 20–25. Передний и задний углы в различных точках главной режущей кромки различны. У наружной поверхности сверла передний угол γ наибольший, а задний угол α наименьший; ближе к оси – наоборот. Угол при вершине сверла 2φ измеряют между главными режущими кромками; его значение различно в зависимости от обрабатываемого материала, обычно = 90–118°; при сверлении сталей средней твердости = 116–120°. Угол наклона поперечной режущей кромки ψ измеряют между проекциями главной и поперечной режущих кромок на плоскость, перпендикулярную к оси сверла. У стандартных сверл = 50–55°. Угол наклона винтовой канавки ω измеряют по наружному диаметру. Обычно = 18–30°. С увеличением угла ω увеличивается передний угол γ; при этом облегчается процесс резания и улучшается выход стружки.


Для глубоких отверстий (длина отверстия больше пяти диаметров) применяют специальные сверла. На рис. 6.40, в показано однокромочное сверло для сверления глубоких отверстий диаметром 30-8- мм. Сверло имеет твердосплавную режущую пластину 1 и две направляющие пластинки 2. Смазочно-охлаждающая жидкость подается в зону резания и вымывает стружку через внутренний канал 3 сверла.

Сквозные отверстия диаметром более 100 мм сверлят кольцевыми сверлами (рис. 6.40, г). Сверло состоит из полого корпуса 5 с винтовыми канавками. На его торцевой части закреплены режущие пластинки 4 (резцы), ширина которых больше толщины стенок корпуса. Режущие кромки пластинок выступают со стороны торца наружного и внутреннего диаметров корпуса. Число пластинок 4-8 в зависимости от диаметра сверла. Таким сверлом вырезается кольцевая канавка шириной, равной ширине пластинок. Смазочно-охлаждающую жидкость подают через внутреннюю полость сверла, а стружка отводится по винтовым канавкам.


Типы сверл и их устройство. Сверло является инструментом, с помощью которого получают отверстия или увеличивают диаметр ранее просверленного отверстия.

На рис. 54 показаны различные типы сверл: перовые (рис. 54, г), двухкромочные (рис. 54, ж), спиральные (рис. 54,а и б), ружейное (рис. 54, д), для кольцевого сверления (рис. 54, з), центровочные (рис. 54, и), шнековые (рис. 54, к).

Рис. 54. Виды сверл: а, б — спиральные, в—с прямыми канавками, г — перовое, д — ружейное, е — однокромочное с внутренним отводом стружки, ж – двухкромочное, з – для кольцевого сверления, и – центровочное, к – шнековые.

На сверлильных станках сверло совершает вращательное (главное) движение и продольное (движение подачи) вдоль оси отверстия, заготовка неподвижна (рис. 64.а).

При работе на токарных станках вращательное (главное движение) совершает обрабатываемая деталь, а поступательное движение вдоль оси отверстия (движение подачи) совершает сверло (рис.64.б).


Рис. 64. Схемы сверления, зенкерования и развертывания

Диаметр просверленного отверстия можно увеличить сверлом большего диаметра. Такие операции называются рассверливанием (рис.64.в).

При сверлении обеспечиваются сравнительно невысокая точность и качество поверхности.

Для получения отверстий более высокой точности и чистоты поверхности после сверления на том же станке выполняются зенкерование и развертывание.

Зенкерование – обработка предварительно полученных отверстий для придания им более правильной геометрической формы, повышения точности и снижения шероховатости. Многолезвийный режущим инструментом – зенкером, который имеет более жесткую рабочую часть, число зубьев не менее трех (рис. 64.г).

Развертывание – окончательная обработка цилиндрического или конического отверстия разверткой в целях получения высокой точности и низкой шероховатости. Развертки – многолезвийный инструмент, срезающий очень тонкие слои с обрабатываемой поверхности (рис. 64.д).

Схемы сверления, зенкерования и развертывания представлены на рисунке 64.

Зенкерами (рис. 6.41) обрабатывают отверстия в литых или штампованных заготовках, а также предварительно просверленные отверстия. В отличие от сверл зенкеры снабжены тремя или четырьмя главными режущими кромками и не имеют поперечной кромки. Режущая часть 1 выполняет основную работу резания. Калибрующая часть 5 служит для направления зенкера в отверстии и обеспечивает необходимые точность и шероховатость поверхности (2-шейка, 3- лапка, 4- хвостовик, 6 – рабочая часть).

По виду обрабатываемых отверстий зенкеры делят на цилиндрические (рис. 6.41, а), конические (рис. 6.41, б) и торцевые (рис. 6.41, в). Зенкеры бывают цельные с коническим хвостовиком (рис. 6.41, а, б) и насадные (рис. 6.41, в).

Развертками окончательно обрабатывают отверстия. По форме обрабатываемого отверстия различают цилиндрические (рис. 6.41, г) и конические (рис. 6.41, д) развертки. Развертки имеют 6-12 главных режущих кромок, расположенных на режущей части 7 с направляющим конусом. Калибрующая часть 8 направляет развертку в отверстии и обеспечивает необходимые точность и шероховатость поверхности.

По конструкции закрепления развертки делят на хвостовые и насадные. На рис. 6.41, е показана машинная насадная развертка с механическим креплением режущих пластинок в ее корпусе.

Рис. Развертка

Рис. 60. Типы разверток

Рис. 61. Машинные регулируемые развертки

Модульные твердосплавные сверла

отличаются высоким положительным передним углом.

Краткое описание пресс-релиза:


Модели SE254HPC, SE255HPC и SE256HPC работают со скоростью 525 футов в минуту в ковком чугуне и 700 квадратных футов в минуту в сером чугуне. Покрытие путем физического осаждения из паровой фазы с высокой твердостью при нагревании защищает режущую кромку от тепла, выделяемого на высоких скоростях. Острие 135 ° с угловой фаской 45 ° снижает давление инструмента на выходе из отверстия и предотвращает выкрашивание серого чугуна. Конструкция с двумя краями обеспечивает контакт с четырьмя краями по всему поперечному сечению отверстия.Доступны дюймовые и метрические размеры.




Оригинальный пресс-релиз:


Новые модульные твердосплавные сверла Kennametal снижают затраты на обработку чугуна

(Latrobe, PA) - Новые твердосплавные сверла Kennametal SE254HPC, SE255HPC и SE256HPC могут значительно снизить затраты на обработку широкий ассортимент чугунов за счет увеличения скорости обработки на 30-40% по сравнению с лучшими конкурентоспособными твердосплавными сверлами.Например, новые сверла работают со скоростью 525 футов в минуту для ковкого чугуна, такого как 80-55-06, что на 40% быстрее, чем твердосплавные сверла конкурентов, и 700 футов в минуту для серого чугуна, что на 30% быстрее, чем сверла конкурентов. Ключом к высокой производительности новых сверл является высокий положительный передний угол, который снижает усилия резания, и геометрия сверла с рельефной кромкой, которая увеличивает центрирование на вершине отверстия, что улучшает общее качество отверстия. Новые сверла также имеют усовершенствованное PVD-покрытие с исключительно высокой жаропрочностью, защищающее режущую кромку от тепла, выделяемого на высоких скоростях.«Наши полевые испытания показали, что эти новые сверла могут снизить затраты на сверление отверстий на 30% и более для большинства операций с чугуном, которые в настоящее время выполняются с использованием твердосплавных сверл», - сказал Аллен Попоник, менеджер по продукции Kennametal. «Экономия возможна за счет сокращения времени цикла, более высокой производительности деталей, увеличения срока службы инструмента и снижения стоимости отверстия».

Например, для высокопрочного чугуна новые сверла позволили увеличить скорость резания с 245 до 600 футов в минуту и ​​подачу с 0.От 0064 дюймов на оборот (ipr) до 0,0080 ipr, обеспечивая сокращение времени цикла на 67%. Новые сверла увеличили срок службы инструмента на заготовке из серого чугуна с 3256 погонных дюймов при использовании конкурирующего твердосплавного сверла до 9623 погонных дюймов, обеспечивая улучшение на 195% и экономию 3008 долларов в год. Они сэкономили 42 000 долларов в год при обработке 100 000 фунтов на квадратный дюйм высокопрочного чугуна при 350 фут / мин и 0,012 дюйм / дюйм за счет увеличения срока службы и простоев при замене инструмента.

SE254HPC, SE255HPC и SE256HPC Сверла Kennametal заимствуют проверенные функции из предыдущих конструкций, такие как запатентованная геометрия вершины HP, которая обеспечивает на 20% меньшее усилие, чем обычные сверла, а также прямую режущую кромку, которая способствует равномерному износу поверхности сверла .Но новые сверла имеют усовершенствованную конструкцию, позволяющую решать проблемы обработки чугуна. Они имеют острие 135 градусов с угловой фаской 45 градусов, что снижает давление инструмента на выходе из отверстия и предотвращает вырыв серого чугуна. Их новая конструкция с двумя краями обеспечивает контакт с четырьмя краями по всему поперечному сечению отверстия, повышая контакт с краями с 25% до 46%. Это значительно улучшает стабильность сверления в приложениях с неровными выходами, угловыми входами, включениями и прерывистыми разрезами, такими как поперечные отверстия.Предлагаются сверла из нового сплава KC7315, который имеет многослойное покрытие с улучшенным физическим осаждением из паровой фазы (PVD) с исключительно высокой твердостью в горячем состоянии и гладкостью поверхности, что обеспечивает более высокие скорости обработки чугуна. Новый сорт также имеет субмикронную подложку с содержанием кобальта 9,5%.

Сверла SE254HPC, SE255HPC и SE256HPC доступны в метрических размерах от 4 мм до 20 мм с длиной, в 3 раза превышающей диаметр отверстия, от 5 до 21 мм с длиной, в 5 раз превышающей диаметр отверстия, и с диаметрами. от 5 мм до 16 мм на длине, в 7 раз превышающей диаметр отверстия.Они также предлагаются в дюймах размером от 0,1563 дюйма до 0,75 дюйма с длиной в 3 раза больше диаметра отверстия, с диаметром от 0,1563 дюйма до 1,010 дюйма с длиной в 5 раз больше диаметра отверстия и диаметром от 0,1563 дюйма до 0,7580 дюйма в длину. в 7 раз больше диаметра отверстия. Также доступны специальные ступенчатые решения диаметром от 4,0 мм до 20,0 мм, длина которых в 3 раза больше диаметра отверстия. Чтобы гарантировать оптимальную повторяемость, новые сверла SE254HPC, SE255HPC и SE256HPC должны ремонтироваться службой восстановления Kennametal.Услуга предлагает новое качество, 5-7 календарных дней на обработку стандартных сверл Kennametal с покрытием и конкурентоспособных твердосплавных сверл, а также Blue Box, безопасный контейнер с оплачиваемой доставкой.

Чтобы получить более подробную информацию об этих и других продуктах Kennametal, позвоните по телефону 800-446-7738 или посетите сайт www.kennametal.com

Другие продукты для архитектурного и гражданского строительства

15 Основные части спирального сверла | Станки

Следующие пункты выделяют пятнадцать основных частей спирального сверла.Это следующие детали: 1. Корпус 2. Хвостовик 3. Мертвая точка 4. Острие 5. Режущая кромка 6. Кромки 7. Зазор 8. Край 9. Зазор корпуса 10. Перемычки 11. Передний угол сверла 12. Угол винтовой линии 13 Угол при вершине 14. Угол режущей кромки долота.

Деталь № 1. Кузов:

Это часть сверла с канавками и разгрузкой.

Деталь № 2. Хвостовик:

Это деталь, которая вставляется в удерживающее устройство.

Деталь № 3.Мертвая точка:

Это острый край на крайнем конце сверла, образованный пересечением конусообразных поверхностей острия. Он всегда должен находиться точно в центре оси сверла.

Деталь № 4. Пункт:

Это вся конусообразная поверхность режущего конца сверла.

Деталь № 5. Режущая кромка:

Это часть острия, которая фактически отрезает материал при сверлении отверстия.Обычно он острый, как лезвие ножа. Для каждой канавки сверла имеется режущая кромка.

Деталь № 6. Губки:

Это основные режущие кромки сверла, образованные пересечением боковой поверхности и поверхности канавки. Для эффективного резания губки должны быть прямыми, равными по длине и симметричными оси сверла.

Деталь № 7. Зазор кромки:

Это поверхность острия, отшлифованная или отшлифованная сразу за режущей кромкой острых ощущений.

Деталь № 8. Маржа:

Это узкая поверхность (между A и B на рис. 18.16) вдоль канавки, которая определяет размер сверла и удерживает сверло в правильном положении. Его поверхность является частью цилиндра, который прерывается канавками и так называемым зазором корпуса. Диаметр края хвостовика сверла на 0,01–0,05 мм меньше диаметра в острие. Это позволяет сверлу вращаться без заедания при сверлении глубоких отверстий.

Деталь № 9. Зазор кузова:

Участок сверла от B до C на рис. 18.16 меньше по диаметру, чем граница между A и B. Это уменьшение размера, называемое зазором корпуса, уменьшает трение между сверлом и стенками просверливаемого отверстия, в то время как маржа обеспечивает точный размер отверстия.

Деталь № 10. Перемычки:

Это металлический столбик сверла, разделяющий канавки.Он проходит по всей длине сверла между канавками и опорной частью сверла. Фактически, это «костяк» сверла. Его толщина постепенно увеличивается по направлению к хвостовику. Такая толщина перемычки придает сверлу дополнительную жесткость.

Деталь № 11. Передний угол сверла:

Это угол флейты по отношению к работе. Для обычного сверления передний угол, установленный производителем сверла, является правильным и не должен изменяться.Если бы этот угол составлял 90 ° или больше, это не дало бы хорошей режущей кромки. Если угол заточен слишком мал, режущая кромка станет настолько тонкой, что она сломается под нагрузкой.

Передний угол также частично определяет плотность скручивания стружки и, следовательно, количество места, которое она занимает. При прочих равных условиях очень большой передний угол приводит к тому, что стружка скручивается плотно, а при относительно небольшом переднем угле стружка имеет тенденцию скручиваться в более неплотно закрученную спираль.

Деталь # 12. Угол наклона спирали:

Определяет передний угол режущей кромки сверла. По мере его уменьшения передний угол также уменьшается и режущая кромка становится прочнее. Обычные углы спирали для обычных материалов составляют 16 °, 18 °, 20 °, 25 °, 30 ° для диапазонов диаметров 0–0,6 мм, 0,6–1, 1–3,2, 3,2–5, 5–10 и более 10 мм соответственно. Для более твердых материалов угол наклона спирали меньше порядка 10–13 °, а для более мягких материалов угол наклона спирали составляет порядка 35–45 °.

Спиральные сверла производятся с инструментами трех типов, а именно. нормальный с углами винтовой линии от 16 ° для отверстия 0,6 мм до 30 ° для отверстия 10 мм; жесткий тип с углами винтовой линии от 10 ° для отверстий диаметром от 1 до 3 мм; до 13 ° для отверстий диаметром 10 мм; и мягкий тип с углами спирали от 35 ° для отверстий от 1 до 3 мм до 40 ° для отверстий диаметром 10 мм.

Деталь # 13. Угол при вершине:

Обычно принимают значение 118 °, так как это дает удовлетворительные результаты для самых разных материалов.Меньший угол при вершине увеличивает ширину реза и используется для хрупких материалов. Угол при вершине 80 ° используется для формованных, ламинированных пластиков, твердой резины и мрамора.

Более высокий угол при вершине уменьшает ширину реза и дает более толстую стружку при той же скорости подачи и используется для твердых и вязких материалов. Угол при вершине 140 ° используется для целлулоида, меди, алюминиевых сплавов, нержавеющей стали и аустенитных сталей.

Деталь # 14. Угол зубила:

Это угол между кромкой долота и режущей кромкой, если смотреть с конца сверла.Чем он больше, тем больше будет зазор на режущей кромке возле кромки долота. Он колеблется от 130 ° до 145 °. Большие значения используются для сверл малого диаметра.

Сверла и сверление | Глобальный инженер Гарри

Введение

  • Сверление остается одним из самых эффективных способов проделать отверстие в заготовке.
  • Сверла теперь изготавливаются из быстрорежущей стали или с твердосплавными напайками. Раньше сверла изготавливались из высокоуглеродистой стали.
  • Сверла могут иметь покрытие, блестящее или оксидное покрытие.

Типы сверл

  • Точечное сверло
  • Сверло с перфорацией
  • Пистолетная дрель
  • Колонковое сверло
  • Свёрла из литой стали, твёрдой стали (стеллита)

Размеры сверла

  • Спиральные сверла диаметром от 0,0135 дюйма до 2 ¼ дюйма можно приобрести «с полки».
  • Размеры указаны в дробях, цифрах, буквах и в метрических единицах.

Номенклатура и геометрия сверл

Латунь для сверления

  • Углы сверла :
    • Используйте от 90 ° до 140 ° для алюминиевых сплавов.
    • Используйте от 70º до 80º для магниевых сплавов.
    • Для высокопрочных сталей используйте от 118º до 135º.

Углы сверления

Угол наклона острия сверла может быть изменен для резки различных материалов.

  • Эффект изменения угла острия сверла : На передний угол влияет угол острия сверла.

Эффект изменения угла при вершине сверла

  • Угол сброса кромки (зазор) :
    • Углы снятия кромки обычно составляют от 10 ° до 15 °
    • Рельеф кромки для высокопрочных или более прочных сталей составляет от 7º до 12º (Более прочная основа для режущей кромки.)
    • Рельеф кромки для более мягких или свободно обрабатываемых материалов может составлять от 12º до 18º

Рельеф кромки (зазор) Уголки

Скорости и подачи для бурения: Скорости (об / мин) могут быть рассчитаны с использованием

  • об / мин = 12 x скорость резания / π x диаметр

Удерживание сверла и заготовки

  • Втулки для конических сверл Морзе (для снятия используйте выколотку)
  • Патрон Джейкоба (опасность - летающие ключи от патрона)
  • Удерживание заготовки

  • Зажим на столе машины

Зажим на столе станка

Определение местоположения и обработка отверстия

  • Используйте один из следующих методов перед сверлением отверстия спиральным сверлом:
    • Просверлите небольшое углубление центральным сверлом.Комбинированное сверло и зенковка.)
    • Сделайте небольшое углубление, используя кернер.

Проблемы с бурением

  • Отверстия вне позиции
  • Блуждающая дыра
  • Канавки для забивания материала
  • Вибрация сверла, т.е. при сверлении латуни
  • Просверливание существующих отверстий (сначала просверливайте длинные отверстия при сверлении через существующие отверстия)
  • Утолщение паутины
    • При использовании старого сверла может потребоваться чрезмерное давление.Тонкая паутина
    • Перегородка сверла становится толще по мере того, как сверло становится короче после заточки.
  • Отверстия большого размера

Губка сверлильная

  • Преждевременный износ режущих кромок

Слишком высокая скорость (об / мин)!

Нравится:

Нравится Загрузка ...

Связанные

Подробная ошибка IIS 8.5 - 404.11

Ошибка HTTP 404.11 - не найдено

Модуль фильтрации запросов настроен на отклонение запроса, содержащего двойную escape-последовательность.

Наиболее вероятные причины:
  • Запрос содержал двойную escape-последовательность, а фильтрация запросов настроена на веб-сервере, чтобы отклонять двойные escape-последовательности.
Что можно попробовать:
  • Проверьте параметр configuration/system.webServer/security/[email protected] в файле applicationhost.config или web.confg.
Подробная информация об ошибке:
Модуль RequestFilteringModule
Уведомление BeginRequest
Обработчик StaticFile
Код ошибки 0x0000 000
Запрошенный URL http: // www.biancogianfranco.com:80/agg%20area%20uk/drills/the%20shape%20of%20the%20cone%20of%20the%20twist%20drills.pdf
Physical Path D: \ inetpub \ webs \ biancogian \ biancogian agg% 20area% 20uk \ drills \ the% 20shape% 20of% 20the% 20cone% 20of% 20the% 20twist% 20drills.pdf
Метод входа в систему Еще не определено
Пользователь входа в систему Еще не определено
Каталог отслеживания запросов D: \ LogFiles \ FailedReqLogFiles
Дополнительная информация:
Это функция безопасности.Не изменяйте эту функцию, пока не полностью осознаете масштаб изменения. Перед изменением этого значения необходимо выполнить трассировку сети, чтобы убедиться, что запрос не является вредоносным. Если сервер разрешает двойные escape-последовательности, измените параметр configuration/system.webServer/security/[email protected] Это могло быть вызвано неправильным URL-адресом, отправленным на сервер злоумышленником.

Просмотр дополнительной информации »

Исследование производительности сверления микродрели с конической резьбой с различными геометрическими параметрами

Micromachines (Базель).2017 июл; 8 (7): 208.

Поступила в редакцию 29.05.2017; Принято 22 июня 2017 г.

Лицензиат MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья представляет собой статью в открытом доступе, распространяемую в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution (CC BY) (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

Реферат

В процессе сверления нержавеющей стали легко изнашиваться, ломаться и ломаться. Параметры геометрии микробура имеют большое влияние на производительность сверла.В настоящее время предлагается микробур с винтовым острием, и его улучшенные характеристики сверления подтверждены некоторыми исследователями. В данном исследовании для анализа влияния геометрических параметров микробура с конической спиральной головкой на производительность сверления предлагаются математические модели боковой поверхности винтовой линии и шлифованной канавки, а также рассчитываются форма режущей кромки, передний угол и толщина неразрезанной стружки. с помощью программного обеспечения MATLAB. Затем, на основе ортогональных испытаний, с помощью шестиосевого шлифовального станка с ЧПУ изготавливаются девять видов микросверл с разными углами при вершине, толщиной стенки и углами спирали, а также проводятся эксперименты по микросверлению нержавеющей стали 1Cr18Ni9Ti.Усилие сверления, высота заусенца и качество стенки отверстия измеряются и наблюдаются. Результаты показывают, что угол при вершине является основным фактором, влияющим на силу тяги и высоту заусенцев, а толщина стенки является основным фактором, влияющим на качество стенок микротверстия. Увеличенный угол при вершине обеспечивает большую силу тяги, но дает меньший заусенец на выходе. Большая толщина перемычки приводит к увеличению силы тяги и высоты заусенцев, а также к плохому качеству поверхности. С увеличением угла наклона спирали уменьшается сила тяги и высота заусенцев, а качество поверхности микроотверстий улучшается.Геометрические параметры с углом при вершине 70 °, углом при вершине 40 ° и коэффициентом толщины стенки 0,2 могут использоваться для улучшения характеристик сверления микродрели с винтовым острием.

Ключевые слова: микродрель , геометрические параметры, производительность сверления, винтовая точка, нержавеющая сталь

1. Введение

Микроотверстия широко применяются в различных областях, от точной механики до современной электроники [1]. Метод обработки микроотверстий в основном включает электроэрозионную обработку [2], лазерную обработку [3], спиральное фрезерование [4] и сверление.Технология микро сверления является основным методом точной и эффективной обработки микроотверстий благодаря широко поддающимся обработке материалам, высокой скорости съема материала и высокой точности обработки. Большинство материалов для микроотверстий - нержавеющая сталь, высокопрочная сталь и другие труднообрабатываемые материалы. Однако во время процесса микро-сверления нержавеющей стали серьезные размерные эффекты и сложное удаление стружки приводят к серьезному износу сверла, разрушению и поломке.

Геометрические параметры микродверла, которые определяют форму режущей кромки, передний угол, толщину неразрезанной стружки и ширину резания, имеют большое влияние на производительность сверления, включая силу сверления и качество отверстия [5].Поэтому было проведено множество исследований по разработке и оптимизации геометрических параметров для повышения производительности бурения. Fu et al. обсудили влияние угла наклона спирали, толщины стенки, соотношения канавок и угла первичной поверхности на производительность микробурения печатной платы, и результаты показали, что больший угол наклона спирали, толщина стенки и соотношение канавок могут улучшить производительность сверления высокой микродрель с соотношением сторон [6,7]. Zheng et al. обнаружили, что угол при вершине, угол наклона спирали и толщина стенки существенно влияют на высоту заусенцев и шероховатость микроотверстий печатной платы, шероховатость увеличивается с увеличением угла при вершине и уменьшается при увеличении угла наклона спирали и длины кромки долота [ 8,9].Основываясь на методе Тагучи и методологии поверхности отклика, Yoon et al. изучили влияние угла наклона спирали и толщины стенки на усилие сверления и износ инструмента. Результаты показали, что для микро-сверления печатной платы оптимальной структурой является микро-сверло с углом спирали 42 ° и толщиной стенки 50 мкм [10].

Сингх [11] изучил характеристики сверления композитных ламинатов UD-GFRP и обнаружил, что сила тяги увеличивается с увеличением угла при вершине, а угол при вершине 90 ° вызывает небольшое повреждение отверстия.Используя дробный факторный ортогональный массив Тагучи L12 с дисперсионным анализом (ANOVA), Shyha оценил влияние геометрии сверла на силу резания и срок службы инструмента при сверлении пластика, армированного углеродным волокном (CEPR), и продемонстрировал, что угол при вершине имеет значительный влияние на измеряемые выходы, а затем угол наклона спирали [12]. Используя комбинированный подход к моделированию и эксперименту, Лаудербо проанализировал влияние параметров сверла на выходной заусенец при сверлении алюминия 2024-T351 и алюминия 7075-T6 и сообщил, что толщина стенки неизменно является значительным фактором высоты заусенца [13].Чтобы минимизировать размер заусенца, Gaitonde представил методологию оптимизации Тагучи для многоцелевого бурения, результат показал, что угол при вершине имеет большое влияние на размер заусенца [14].

В настоящее время некоторые исследователи предлагают микробур с винтовым острием, и его улучшенные характеристики сверления подтверждены по сравнению с плоскими и коническими сверлами [15,16]. Для проектирования визуализации и оптимизации сверла с винтовым острием Ян представил систему численного моделирования и моделирования, основанную на модели сверла с винтовым острием, и геометрические параметры можно было разумно модифицировать в соответствии с различными требованиями к бурению [17].Paul et al. исследовали оптимизацию точки сверла с винтовым острием, чтобы минимизировать осевое усилие и крутящий момент, и обнаружили, что оптимизированное сверло имеет больший передний угол и меньший угол острия [18].

Тем не менее, текущие исследования по проектированию и оптимизации параметров геометрии микродрели сосредоточены на печатных платах, алюминии и других легко режущихся материалах, а анализ материала из нержавеющей стали оставляет желать лучшего. Кроме того, микробур с винтовым острием не пользуется широким признанием и не используется, а его производительность сверления при различных геометрических параметрах мала.Таким образом, в данном исследовании анализируется влияние геометрических параметров микробура с винтовым острием на производительность сверления нержавеющей стали. Во-первых, предлагаются математические модели винтовой поверхности и шлифованной канавки микродрели, а форма режущей кромки, передний угол и толщина неразрезанной стружки микродрели с различными геометрическими параметрами рассчитываются с помощью программного обеспечения MATLAB (MathWorks, Натик, Массачусетс, США). Затем с помощью шестиосевого шлифовального станка с ЧПУ изготавливаются микрошверла с разными углами при вершине, толщиной стенки и углами спирали, а также проводится серия экспериментов по микросверлению на аустенитной нержавеющей стали 1Cr18Ni9Ti.Сила сверления, высота заусенцев и качество стенок отверстия измеряются и наблюдаются для получения оптимальных геометрических параметров микробура.

2. Математическая модель винтового микробура

2.1. Математическая модель винтовой поверхности Micro-Drill

На основе математической модели, предложенной Zhang [1], математическая модель боковой поверхности винтовой микробура показана на рис. X d Y d Z d - это координатная рамка, встроенная в сверло, с O d , расположенной на вершине сверла, Z d -ось совпадает с осью сверла и направлением X d - ось позиционирование y - координата внешнего угла C ( y c = - t , 2 t - это перемычка толщина).Уравнение винтовой поверхности в системе X d Y d Z d можно выразить как:

F1: Zdcosϕ − Bsinϕtanθ + X¯sinϕ + [X¯cosϕ − sinϕ ( Zd + B)] 2 + Y¯2 / tanθ + h3πsin − 1 (Y¯ / [X¯cosϕ − sinϕ (Zd + B)] 2 + Y¯2) = 0,

(1)

где X¯ = Xdcosβ-Ydsinβ, Y¯ = Ydcosβ + Xdsinβ, θ , β , φ , B и H - параметры шлифования винтовой поверхности.

Математическая модель боковой поверхности винтового микробура.

Подставив X d = - X d , Y d = - Y d в уравнение фланга (Уравнение (1)), математическая модель фланга F 2 ( X d , Y d , Z d ) = 0 и соотношение между параметрами геометрии сверла (ρ, ψ, αfc, αh, - 60∘R), а параметры шлифования: ( θ , β , ϕ , B , H ) [17]:

{ρ = g1 (θ, β, ϕ, B, H) ψ = g2 (θ, β, ϕ, B, H) αfc = g3 (θ, β, ϕ, B, H) αh, −60∘R = g4 (θ, β, ϕ, B, H).

(2)

2.2. Математическая модель канавки сверла Micro-Drill

Математическая модель канавки сверла тесно связана со способом ее изготовления, а профиль канавки во многом зависит от параметров шлифования, профиля круга и положения. Профиль поперечного сечения канавки может быть получен путем огибания траекторий резания [19], как показано на. Траектория резания может быть получена как:

Rm (u, δ) = [XPm (u, δ) YPm (u, δ)] = [XPfcos (−ZPftan (β0) / r) −YPfsin (−ZPftan (β0 ) / r) XPfsin (−ZPftan (β0) / r) + YPfcos (−ZPftan (β0) / r)],

(3)

где Rf (u, δ) = [XPfYPfZPf] = [R (u) cosδ + axR (u) sinδcosλ − usinλR (u) sinδsinλ + ucosλ], u и δ - параметры профиля колеса, и a x и λ - параметры положения колеса.

Математическая модель канавки микробура.

Для получения математической модели канавки сверла в системе O d X d Y d Z d , координатные точки профиля канавки обрабатываются кубической сплайновой интерполяцией и уравнение профиля поперечного сечения канавки сверла выражается как: y d = f H ( x d ).Поверхность канавки может быть образована винтообразным движением профиля поперечного сечения, поэтому уравнение параметров буровой канавки получается как:

F3: {Xd = wcosv − fH (w) sinvYd = wsinv + fH (w) cosvZd = rv / tanβ0.

(4)

3. Геометрические характеристики микродрели с винтовой точкой

Для анализа влияния геометрических параметров микродрели на производительность резания необходимо получить геометрические характеристики микродрели с различными параметрами и обсуждали в первую очередь.Геометрические параметры сверла оказывают значительное влияние на форму режущей кромки, передний угол, толщину неразрезанной стружки и ширину резания и, наконец, влияют на деформацию стружки и усилие сверления. Поэтому в этой статье рассчитывается динамическое распределение переднего угла вдоль кромки долота и режущей кромки, а также выводятся форма режущей кромки и толщина неразрезанной стружки.

Для любой точки Q на режущей кромке вектор положения равен q = ( x , y , z ), а координата ( x , y , z ). ) получается двумя одновременными уравнениями F 1 ( X d , Y d , Z d ) = 0 и F 3 ( X d , Y d , Z d ) = 0.Результирующая скорость резания V e точки Q выражается как: V e = (−2π ny /60, 2π nx /60, nf /60), n - скорость вращения (об / мин), а f - скорость подачи (мм / об).

Векторы g , h - это единичные векторы, нормальные к передней и задней поверхности, g = ( g x , g y , g z ) = (∂ F 1 / ∂ x , ∂ F 1 / ∂ y , ∂ F 1 / ∂ z ), h = ( h , h y , h z ) = (∂ F 3 / ∂ x , ∂ F 3 / ∂ y , ∂ 9035 3 / ∂ z ), поэтому единичный вектор b вдоль режущей кромки можно выразить как: b = ( g × h ) / | g × h |, а единичные векторы, нормальные к рабочей базовой плоскости, плоскости режущей кромки и ортогональной плоскости, равны:

r = (rx, ry, rz) = Ve | Ve |, s = ( sx, sy, sz) = Ve × b | Ve × b |, o = (ox, oy, oz) = s × r.

(5)

Следовательно, динамический передний угол γ oe и угол режущей кромки инструмента κ re могут быть получены [20]:

γoe = tan − 1 (| gxgygzrxryrzoxoyoz | / (g × o) ⋅ (r × o)), κre = cos − 1 (o⋅k− (k⋅r) r | k− (k⋅r) r |), k = (0, 0, 1).

(6)

Расчетное уравнение толщины неразрезанной стружки выражается как:

a c = ½ f cos (sin −1 ( k r ) ) ⋅ sin κ re .

(7)

Основанная на математической модели и геометрическом принципе, программа в MATLAB используется для расчета численного решения. Геометрические параметры микробуров приведены в. Геометрические и позиционные параметры круга для заточки канавки приведены в.

Таблица 1

Геометрические параметры микродрели.

Параметры Значение
Диаметр сверла d (мм) 0.5
Толщина стенки 0,2, 0,25, 0,3, 0,35, 0,4
Угол наклона канавки канавки β 0 (°) 20, 25, 30, 35, 40
Угол полуострова ρ (°) 50, 55, 59, 65, 70
Угол кромки долота ψ (°) 55
Угол зазора кромки α fc (°) 12
Угол зазора пятки αh, −60 ° R (°) 15

Таблица 2

Параметры профиля и положения колеса.

Параметры Значение
Угол установки λ (°) 60
Расстояние a x (мм) 3 (мм) R 0 (мм) 67,5
Толщина колеса u 1 (мм) 4
Угол наклона колеса η (°)

0 Динамическое распределение переднего угла вдоль кромки долота и режущей кромки показано в и.Форма режущей кромки и соответствующая толщина неразрезанной стружки показаны в и. С увеличением угла при вершине динамический передний угол вдоль режущей кромки увеличивается с небольшим запасом (показано на a), но распределение динамического переднего угла вдоль кромки долота явно уменьшается (показано на a), что увеличивает деформацию стружки и увеличить силу тяги. Кроме того, a показывает, что кривизна формы режущей кромки становится больше с увеличением угла при вершине, что приводит к увеличению толщины неразрезанной стружки (показано на a).Однако ширина реза становится меньше, когда угол при вершине становится больше.

Динамическое распределение переднего угла вдоль кромки долота при n = 14000 об / мин, f = 0,003 мм / об: ( a ) угол при вершине; ( b ) угол винтовой линии; ( c ) соотношение толщины полотна.

Динамическое распределение переднего угла вдоль режущей кромки при n = 14000 об / мин, f = 0,003 мм / об: ( a ) угол при вершине; ( b ) угол винтовой линии; и ( c ) отношение толщины полотна.

Форма режущей кромки: ( a ) угол при вершине; и ( b ) угол наклона спирали.

Толщина неразрезанной стружки вдоль режущей кромки при n = 14000 об / мин, f = 0,003 мм / об: ( a ) угол при вершине; и ( b ) угол наклона спирали.

Угол наклона спирали существенно влияет на передний угол вдоль режущей кромки, больший угол наклона спирали приводит к большему переднему углу, как показано на b. b показывает, что кривизна формы режущей кромки становится больше с увеличением угла наклона спирали, но толщина неразрезанной стружки не имеет очевидных изменений (как показано на b).

Кроме того, увеличенное соотношение толщины перемычки приводит к увеличению неэффективной длины режущей кромки и снижает динамический передний угол режущей кромки, что увеличивает деформацию стружки и увеличивает осевое усилие.

4. Эксперимент по шлифованию винтовых микрорелей с различными геометрическими параметрами

На основе процесса шлифования винтовой поверхности и канавки, представленного Чжаном [1,19], микродрель изготавливается с использованием шестиосевого станка. Шлифовальный станок с ЧПУ (CNS7d от Makino Seiki Co., Ltd., Канагава, Япония), как показано на. Геометрия шлифовальных кругов и конфигурация двух кругов показаны на рис. Винтовая поверхность отшлифована колесом 1 с D w1 = 80 мм, u 0 = 3 мм. Сверлильная канавка заточена колесом 2 с D w2 = 135 мм, u 1 = 4 мм, η = 45 °.

Шестиосевой шлифовальный станок с ЧПУ.

Геометрия и конфигурация шлифовальных кругов.

Чтобы проанализировать влияние геометрических параметров сверла на производительность микробурения, ортогональные тесты разработаны в соответствии с таблицей уровней факторов, приведенной в. Затем изготавливают девять видов микродверл с разными углами при вершине, соотношением толщины перемычки и углами наклона канавки. Структура микродрели показана в, а соответствующие геометрические параметры перечислены в. Изготовленный результат микробуров показан на.

Строение микродрели.

Готовый результат микробуров с винтовым острием. ( a ) ρ = 59 °, β = 30 °, 2 t / d = 0,25; и ( b ) ρ = 65 °, β = 40 °, 2 t / d = 0,3; ( c ) ρ = 70 °, β = 20 °, 2 t / d = 0,25.

Таблица 3

Таблица уровня факторов геометрических параметров микродрели.

9038 1 903 903 микродрели с винтовым острием.

Уровень Угол полупоточности ρ (°) Отношение толщины стенки 2 t / d Угол спирали β 0
59 0.25 d 20
2 65 0,3 d 30
3 70 - 40
угол поворота
No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9
59 59 59 65 65 65 70 70 70
Угол винтовой линии β 0 40 20 30 40 20 30 40
Толщина полотна 2 t (мм) 0.15 0,125 0,125 0,125 0,125 0,15 0,125 0,15 0,125
Диаметр сверла d (мм) 903 sha4 0,5 (мм) 3 Угол сверла α n (°) 10
Длина канавки L (мм) 1,5 Вся длина сверла 4 L 5 5 (мм) 50 Длина вылета сверла из державки L 0 (мм) 12

5.Эксперимент по сверлению микродрели с винтовым острием с различными геометрическими параметрами

На обрабатывающем центре DMG (DMU80 monoBLOCK от DMG MORI Co., Ltd., Германия), показанном на рис. Материал заготовки - аустенитная нержавеющая сталь 1Cr18Ni9Ti, а параметры эксперимента установлены на скорость шпинделя 14000 об / мин со скоростью подачи 0,003 мм / об.

Экспериментальная установка для сверления на обрабатывающем центре DMG.

Усилие сверления измеряется с помощью пьезоэлектрического динамометра Kistler модели 9257B.Высота заусенцев и качество стенок отверстия измеряются и наблюдаются с помощью трехмерного лазерного сканирующего микроскопа (VK-100 от Keyence Co., Ltd., Осака, Япония) и сканирующего электронного микроскопа (S4800 от HITACHI Co., Ltd., Токио, Япония). , метод измерения высоты заусенца H введите и H выход показан на a.

Принципиальная схема измерения высоты заусенца и метода двумерного подсчета ящиков. ( a ) Измерение высоты заусенцев ( b ) методом двумерного подсчета ящиков.

Более того, традиционные методы оценки топографии поверхности, такие как статистический параметр Ra, сильно зависят от фактического отбора проб и длин сканирования и не могут точно оценить качество поверхности в мезомасштабе [21]. Однако многие обработанные поверхности, такие как поверхности, обработанные токарной обработкой, сверлением и шлифованием, которые обладают свойством самоподобия или самоаффинности, могут быть охарактеризованы фрактальной геометрией [22]. Фрактальная размерность более эффективна для оценки качества поверхности, чем традиционный метод на мезомасштабе [23].Таким образом, в этой статье качество стенок отверстия оценивается с помощью фрактальной размерности D L , созданной с помощью метода подсчета двумерных ящиков, показанного в b и обсуждаемого в литературе [21]. Уравнение фрактальной размерности D L :

где N ( r ) - минимальное количество прямоугольников, покрывающих фрактальный объект, а r - размер прямоугольника.

6. Результат сверления микроперлом со спиральной точкой с различными геометрическими параметрами

Результаты эксперимента, включая осевое усилие, высоту заусенца и качество стенки отверстия, с различной геометрией сверла, перечислены в.Анализ диапазона используется для оценки основного или второстепенного фактора, и результаты перечислены в.

Таблица 5

Усилие тяги, высота заусенцев и качество стенок отверстия при различных геометрических параметрах сверла.

3 3 840 28,93 840840 903 903 903 9040 903 9040 840 903 903 908 408 903
No. ρ (°) β (°) 2 т (мм) Усилие осевого усилия (Н) H 5 м на входе м на входе H выход (мкм) Фрактальное измерение D L
1 59 20 0.150 16,44 58,10 52,02 1,51179
2 59 30 0,125 14,53 56,87 14,53 56,87 46,48 904 840 56,87 46,48 9064 0,125 12,88 35,99 36,95 1,55841
4 65 20 0,125 16,94 43.57 33,30 1,54190
5 65 30 0,125 15,85 42,38 28,93 1,54540 1,54540 30,79 24,13 1,54188
7 70 20 0,125 18,83 68,13 28,91 1.56302
8 70 30 0,150 19,12 74,96 33,68 1,55019
9 70 9 70 9 70 1,58085

Таблица 6

Результаты анализа диапазона с различными параметрами геометрии сверла.

903 903 L 9045 Размер 9035 Фракт. 903 Диапазон 3
Параметры геометрии Уровень Усилие осевого усилия (Н) H вход (мкм) H выход (мкм)
Угол полуточки ρ Уровень 1 14.62 50,32 45,15 1,543039
Уровень 2 16,77 38,91 28,79 1,54306
Уровень 3
3,99 29,01 17,51 0,021647
Угол наклона винтовой линии β Уровень 1 17,40 56.60 38,08 1,538903
Уровень 2 16,50 58,07 36,36 1,551503
Уровень 3 16,10
9038 9038 9038 1,31 15,59 10,94 0,021477
Толщина полотна 2 т Уровень 1 16,15 51,27 32.48 1,558083
Уровень 2 17,70 54,62 36,61 1,534619
Диапазон 1,55 3,35 4,15 3,35 4,195 Усилие сверления микробуров с различными геометрическими параметрами

На рисунке показано усилие сверления микробуров с различными геометрическими параметрами, что четко показывает фазы проникновения. Дисперсионный анализ (ANOVA) Minitab используется для оценки относительных достоинств факторов и чувствительности различных уровней.Графики основных эффектов и соответствующие результаты ANOVA для силы тяги показаны на и.

Сила тяги микробуров с различными геометрическими параметрами. ( a ) ρ = 59 °, β = 40 °, 2 t / d = 0,25; ( b ) ρ = 65 °, β = 20 °, 2 t / d = 0,25; ( c ) ρ = 70 °, β = 30 °, 2 t / d = 0,3.

График основного эффекта для среднего значения силы тяги: ( a ) угол при вершине; ( b ) винтовой угол; ( c ) толщина полотна.

Таблица 7

Результаты дисперсионного анализа для силы тяги.

902 908 23,9502 9064
Источник отклонения DF Seq SS Adj SS Adj MS F F-Test *
Угол полуинтервальной точки 2 11,9751 30,4 9,55
Угол наклона винтовой линии 2 2,6866 2,6866 1.3433 1,3433 9,55
Толщина полотна 1 4,7749 4,7749 4,7749 12,15 10,1
3,1
- -
Итого 8 32,5906 - - - -

Результаты показывают, что сила тяги увеличивается с увеличением угла при вершине и перемычки , и уменьшается с увеличением угла наклона спирали.Поскольку передний угол является существенным фактором пластической деформации материала, он оказывает большое влияние на силу тяги. Увеличенный угол острия обеспечивает меньшее динамическое распределение переднего угла вдоль кромки долота (см. A), что увеличивает деформацию стружки и увеличивает силу осевого усилия. Кроме того, по мере увеличения угла при вершине пропорция осевой силы к силе резания увеличивается, поэтому общая осевая сила увеличивается. С увеличением угла наклона спирали увеличивается ширина резания, что увеличивает силу резания из-за кривизны формы режущей кромки (см. B).Однако динамический передний угол вдоль режущей кромки увеличивается (см. B), что приводит к уменьшению силы тяги. Как правило, больший угол наклона спирали вызывает меньшую силу тяги. Кроме того, вклад режущей кромки в силу тяги огромен, увеличенная толщина перемычки приводит к увеличению неэффективной длины режущей кромки и снижает динамический передний угол режущей кромки, как показано в c, что приводит к увеличению сила тяги.

Кроме того, статистический анализ показывает, что угол при вершине оказывает существенное влияние на силу тяги в выбранном диапазоне, поскольку значение F больше критического значения, показанного в, а угол при вершине является основным фактором, способствующим развитию, за которым следует толщина стенки, в то время как угол наклона спирали оказывает умеренное влияние на силу тяги на основе результатов анализа диапазона, показанных на рис.

6.2. Высота заусенца микродрели с различными геометрическими параметрами

Заусенцы образуются в процессе сверления на входной и выходной поверхности микроотверстий в результате пластической деформации. Заусенцы приведут к ухудшению качества микроотверстий и уменьшат долговечность и точность продукта. Заусенец на входе и заусенец на выходе из микроотверстий показаны на и. Тип входного заусенца такой же, в основном, в результате разрыва, изгиба с последующим разрезанием или поперечной экструзией.Для выходного заусенца пуассоновский заусенец образуется (а) из-за выпучивания материала в стороны при его сжатии до тех пор, пока не произойдет остаточная пластическая деформация и не образуется опрокидывающийся заусенец (с) в результате действия изгиба, а не сдвига материала стружка в конце сверления.

Фреза входная для микрорелейных свёрл с различными геометрическими параметрами. ( a ) ρ = 59 °, β = 20 °, 2 t / d = 0,3; и ( b ) ρ = 65 °, β = 30 °, 2 t / d = 0.25; ( c ) ρ = 70 °, β = 40 °, 2 t / d = 0,25.

Выходной заусенец для микроперфораций с винтовым острием с различными геометрическими параметрами. ( a ) ρ = 59 °, β = 20 °, 2 t / d = 0,3; и ( b ) ρ = 65 °, β = 20 °, 2 t / d = 0,25; ( c ) ρ = 70 °, β = 30 °, 2 t / d = 0.3.

Графики основных эффектов и соответствующие результаты дисперсионного анализа для высоты заусенцев показаны в и и и. Высота заусенцев на выходе уменьшается с увеличением угла при вершине и угла наклона спирали и увеличивается с увеличением толщины стенки. Когда микродрель выходит из заготовки, более высокий угол при вершине удерживает обрабатываемый материал под растягивающим напряжением, позволяя материалу очень легко резать, вместо того, чтобы выталкивать его из заготовки, изменяя направление потока стружки. Это приводит к тому, что деформация в острие сверла меньше, чем в наружном углу, и стружка перемещается в более раннее возможное время, чтобы избежать наклепа, что приводит к образованию меньшего заусенца.Для угла наклона спирали и толщины перемычки изменение изменяет динамическое распределение переднего угла (b, c) и деформацию стружки, а затем вызывает изменение высоты заусенца. Результаты дисперсионного анализа показывают, что все три параметра имеют большое влияние на высоту выходного заусенца в выбранном диапазоне из-за большего значения F. Кроме того, из результатов анализа диапазона, показанных на, можно видеть, что угол при вершине имеет Наиболее значительный эффект следует за углом наклона спирали, а толщина перемычки также имеет решающее значение для высоты выходного заусенца.Однако высота входного заусенца не является линейной с углом при вершине и углом наклона спирали в выбранном диапазоне, а угол при вершине и угол наклона спирали оказывают на нее существенное влияние с точки зрения значения F , и основной способствующий фактор также угол при вершине.

График основных эффектов для среднего значения высоты заусенца на выходе: ( a ) угол при вершине; ( b ) винтовой угол; ( c ) толщина полотна.

График основных эффектов для средней высоты входного заусенца: ( a ) угол при вершине; ( b ) винтовой угол; ( c ) толщина полотна.

Таблица 8

Результаты дисперсионного анализа для высоты выходного заусенца.

908 575,76 8 9064 903 904 903 2,66
Источник отклонения DF Seq SS Adj SS Adj MS F F-Test *
Угол полуинтервальной точки 2 287,88 108,07 9,55
Угол наклона винтовой линии 2 207,87 207.87 103,93 39,02 9,55
Толщина полотна 1 34,05 34,05 34,05 12,78 10,1
- -
Всего 8 825,66 - - - -

Таблица 9, высота бора

результаты для входа.

908 1281,11 903 903
Источник отклонения DF Seq SS Adj SS Adj MS F F-Test *
Угол полуострова 2 640,56 43,94 9,55
Угол винтовой линии 2 444,28 444,28 222,14 15,24 940840 9,541 22,41 22,41 1,54 10,1
Ошибка 3 43,74 43,74 14,58 903 903 - - -

6.3. Качество обработки отверстия Mirco микро-сверлами с различными геометрическими параметрами

Качество стенки микроотверстий определяет производительность микроотверстий и является важным фактором при оценке качества сверления.Морфология стенок отверстия показана на a, а один профиль получен с помощью трехмерного лазерного сканирующего микроскопа, показанного на c.

Морфология стенки отверстия. ( a ) Морфология стенки отверстия; ( b ) морфология трехмерного лазерного сканирования; ( c ) профиль стены отверстия.

На основе профиля, полученного с помощью лазерного сканирующего микроскопа, фрактальная размерность D L генерируется методом двумерного подсчета ящиков с использованием MATLAB. Результаты экспериментов и их диапазон анализа перечислены в и.Графики основных эффектов и соответствующие результаты ANOVA для D L показаны на и. При увеличении угла наклона спирали и толщины перемычки фрактальная размерность соответственно увеличивается и уменьшается. Однако это не линейно с углом при вершине в выбранном диапазоне. Статистический анализ показывает, что толщина стенки оказывает существенное влияние на фрактальную размерность D L в выбранном диапазоне, поскольку значение F больше критического значения, и это основной фактор, влияющий на угол при вершине и спираль. угол, показанный в.

График основных эффектов для среднего значения фрактальной размерности: ( a ) угол при вершине; ( b ) винтовой угол; ( c ) толщина полотна.

Таблица 10

Результаты дисперсионного анализа для фрактальной размерности.

903 908 0.0009363 905
  • 28838
  • Источник отклонения DF Seq SS Adj SS Adj MS F F-Test *
    Угол полуострова 0,0004682 9,52 9,55
    Угол наклона винтовой линии 2 0,0006989 0,0006989 0,0003494 7408 0,0003494 7408 0,0011011 22,39 10,1
    Ошибка 3 0,0001475 0,0001475 0,0000492 - -
    - - - -

    Когда угол наклона спирали увеличивается, способность отвода стружки увеличивается, а трение между стружкой и стенкой отверстия уменьшается. Таким образом, больший угол наклона спирали приводит к более высокому качеству поверхности. С увеличением толщины перемычки уменьшается пространство для стружки и снижается способность отвода стружки. Тогда большая толщина полотна приводит к плохому качеству поверхности. Кроме того, следует отметить, что осевое усилие увеличивается с увеличением толщины перемычки, уменьшается с увеличением угла наклона спирали, показанного на, и плохое качество отверстия может быть связано с большей силой сверления.

    7. Выводы

    В этом исследовании анализируется влияние геометрических параметров спирального микробура на производительность сверления нержавеющей стали. Предложены математические модели боковой поверхности винтовой линии и шлифованной канавки микробура, а также рассчитаны форма режущей кромки, передний угол и толщина неразрезанной стружки микродрели с различными геометрическими параметрами. С помощью девяти микросверл с разными углами при вершине, толщиной стенки и углами спирали была проведена серия экспериментов по микросверлению аустенитной нержавеющей стали 1Cr18Ni9Ti.Обсуждая усилие сверления, высоту заусенцев и качество стенок отверстия, некоторые выводы можно резюмировать следующим образом:

    • (1)

      В определенном диапазоне геометрических параметров угол при вершине является основным фактором, влияющим на сила тяги, за которой следует толщина стенки, в то время как угол наклона спирали имеет умеренное влияние. На высоту заусенца наиболее существенное влияние оказывает угол при вершине, за которым следует угол спирали, а толщина стенки также имеет решающее значение для высоты выходного заусенца.Для качества отверстия основным фактором, влияющим на качество отверстий, является толщина стенки, за которой следуют угол при вершине и угол наклона спирали.

    • (2)

      Увеличенный угол при вершине обеспечивает меньшее динамическое распределение переднего угла вдоль кромки долота и большую долю осевой силы в общей силе резания, что увеличивает осевое усилие. Однако чем больше угол при вершине, тем меньше заусенец на выходе.

    • (3)

      Увеличенная толщина перемычки приводит к увеличению неэффективной длины режущей кромки и снижает динамический передний угол режущей кромки, что приводит к более высокому осевому усилию и высоте заусенцев, а также снижает стружку способность к откачке, что приводит к плохому качеству поверхности.

    • (4)

      При увеличении угла наклона винтовой линии увеличивается динамический передний угол вдоль режущей кромки, что приводит к уменьшению осевой силы и высоты заусенца, а также улучшается способность эвакуации стружки, что ослабляет трение между стружкой и стенка отверстия, что приводит к более высокому качеству поверхности.

    • (5)

      Геометрические параметры с углом при вершине 70 °, углом при вершине 40 ° и соотношением толщины стенки 0,2 можно использовать для повышения производительности сверления микродрели с винтовым острием.

    Благодарности

    Эта работа была поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (№ 51575049), Национальной программой фундаментальных исследований Китая (№ 2015CB059900) и Фондом фундаментальных исследований Пекинского технологического института (БИТ) (№ 20150342013).

    Вклад авторов

    Чжицян Лян задумал и разработал эксперименты; Суян Чжан провел эксперименты и написал статью; Сибинь Ван и Тяньфэн Чжоу предоставили ценные предложения по статье; и Хайсинь Го, Ли Цзяо и Пей Ян проанализировали данные.

    Конфликт интересов

    Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Спонсоры-основатели не играли никакой роли в разработке исследования; при сборе, анализе или интерпретации данных; в написании рукописи и в решении опубликовать результаты.

    Ссылки

    1. Zhang S.Y., Liang Z.Q., Wang X.B., Zhou T.F., Jiao L., Yan P., Jian H.C. Процесс шлифования спирального микродрели на шестиосевом шлифовальном станке с ЧПУ и его основные характеристики сверления.Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2016; 86: 2823–2835. DOI: 10.1007 / s00170-016-8359-0. [CrossRef] [Google Scholar] 2. Rashed CAA, Romoli L., Tantussi F., Fuso F., Bertoncini L., Fiaschi M., Allegrini M., Dini G. Экспериментальная оптимизация процесса сверления с помощью микроэлектрического разряда с точки зрения увеличения внутренней поверхности, измеренного с помощью сдвига. силовая микроскопия. CIRP J. Manuf. Sci. Technol. 2014; 7: 11–19. DOI: 10.1016 / j.cirpj.2013.10.002. [CrossRef] [Google Scholar] 3. Ромоли Л., Рашед С.А.А., Фиаски М.Экспериментальная характеристика внутренней поверхности при микро-сверлении отверстий для распыления: сравнение лазера с ультракороткими импульсами и EDM. Опт. Laser Technol. 2014; 56: 35–42. DOI: 10.1016 / j.optlastec.2013.07.010. [CrossRef] [Google Scholar] 4. Ольвера Д., де Лакаль Л.Н.Л., Урбикаин Г., Ламикиз А., Родал П., Замакона И. Изготовление отверстий с помощью шаровой винтовой фрезеровки на титановых сплавах. Мах. Sci. Technol. 2012; 16: 173–188. DOI: 10.1080 / 10

    4.2012.673958. [CrossRef] [Google Scholar] 5. Галлоуэй Д.Ф. Некоторые эксперименты по влиянию различных факторов на производительность сверла.Пер. КАК Я. 1957; 79: 191–231. [Google Scholar] 6. Fu L., Li X., Guo Q. Разработка микробура с высоким соотношением сторон. Circuit World. 2010; 36: 30–34. DOI: 10.1108 / 03056121011087212. [CrossRef] [Google Scholar] 7. Fu L., Guo Q. Разработка сверхмалого сверла для микробур для упаковочных материалов. Circuit World. 2010; 36: 23–27. DOI: 10.1108 / 03056121011066305. [CrossRef] [Google Scholar] 8. Чжэн X.H., Лю З., Ань Ц., Ван X., Сюй З., Чен М. Экспериментальное исследование микророчения печатной платы.Circuit World. 2013; 39: 82–94. DOI: 10.1108 / 03056121311315800. [CrossRef] [Google Scholar] 9. Чжэн X.H., Dong D, Huang L, An Q., Wang X., Chen M. Исследование качества сверления отверстий под крепеж на печатной плате. Интер. J. Precis. Англ. Manuf. 2013; 14: 525–534. [Google Scholar] 10. Юн Х.С., Ву Р., Ли Т.М., Ан С.Х. Геометрическая оптимизация микробуров с использованием методов Тагучи и методологии поверхности отклика. Интер. J. Precis. Англ. Manuf. 2011; 12: 871–875. DOI: 10.1007 / s12541-011-0116-6. [CrossRef] [Google Scholar] 11.Сингх И., Бхатнагар Н., Вишванат П. Бурение однонаправленных пластиков, армированных стекловолокном: экспериментальные исследования и исследование методом конечных элементов. Матер. Des. 2008. 29: 546–553. DOI: 10.1016 / j.matdes.2007.01.029. [CrossRef] [Google Scholar] 12. Шиха И.С., Аспинуолл Д.К., Су С.Л., Брэдли С. Геометрия сверла и рабочие эффекты при вырезании отверстий малого диаметра в углепластике. Интер. J. Mach. Инструменты Manuf. 2009. 49: 1008–1014. DOI: 10.1016 / j.ijmachtools.2009.05.009. [CrossRef] [Google Scholar] 13. Лаудербо Л.К. Анализ влияния параметров процесса на выход заусенцев при сверлении с использованием комбинированного моделирования и экспериментального подхода.J. Mater. Процесс. Technol. 2009; 209: 1909–1919. DOI: 10.1016 / j.jmatprotec.2008.04.062. [CrossRef] [Google Scholar] 14. Гайтонд В.Н., Карник С.Р., Ачюта Б.Т., Сиддесвараппа Б. Тагучи Оптимизация сверления нержавеющей стали AISI 316L для минимизации размера заусенцев с использованием многофункциональной цели, основанной на функции принадлежности. J. Mater. Процесс. Technol. 2008. 202: 374–379. DOI: 10.1016 / j.jmatprotec.2007.08.013. [CrossRef] [Google Scholar] 15. Лин К., Кан С.К., Эманн К.Ф. Конструкция и шлифование конического сверла.ASME J. Eng. Ind. 1995; 117: 277–287. DOI: 10,1115 / 1,2804332. [CrossRef] [Google Scholar] 16. Кан С.К., Лин Ц., Эманн К.Ф. Сравнительный анализ плоских и винтовых вершин микробуров. Пер. НАМРИ / МСБ XXI. 1993; 21: 189–196. [Google Scholar] 17. Ян Л., Цзян Ф. Практическая оптимизация конструкции вершины сверла со спиральной геометрией и процесса его шлифования. Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2013; 64: 1387–1394. DOI: 10.1007 / s00170-012-4109-0. [CrossRef] [Google Scholar] 18. Пол А., Капур С.Г., Девор Д.Э. Оптимизация формы режущей кромки и режущей кромки для улучшения конструкции острия винтового сверла.Интер. J. Mach. Инструменты Manuf. 2005. 45: 421–431. DOI: 10.1016 / j.ijmachtools.2004.09.010. [CrossRef] [Google Scholar] 19. Zhang S.Y., Wang X.B., Liang Z.Q., Zhou T.F., Jiao L., Yan P. Моделирование и оптимизация профиля канавки микробура. Интер. J. Adv. Manuf. Technol. : 2017. DOI: 10.1007 / s00170-017-0265-6. [CrossRef] [Google Scholar] 20. Ван Дж. Разработка новых моделей силы бурения для улучшения геометрии точек сверления. Университет Мичигана; Мичиган, Мичиган, США: 1994. [Google Scholar] 21.Ван Ц.Ю., Лян Ц.К., Ван X.B., Чжао В., Ву Ю., Чжоу Т. Фрактальный анализ топографии поверхности измельченного монокристаллического сапфира. Прил. Серфинг. Sci. 2015; 327: 182–189. DOI: 10.1016 / j.apsusc.2014.11.093. [CrossRef] [Google Scholar] 22. Константудис В., Пацис Г.П., Гоголидес Э. Фракталы и изменчивость характеристик устройств: ключевая роль шероховатости в микро- и нанопроизводстве. Микроэлектрон. Англ. 2012; 90: 121–125. DOI: 10.1016 / j.mee.2011.04.054. [CrossRef] [Google Scholar] 23. Мао Х. Дж., Цзяо Л., Гао С.Ф., Йи Дж., Пэн З., Лю З., Ян П., Ван X. Оценка качества поверхности при мезомасштабном концевом фрезеровании на основе теории фракталов и метода Тагучи. Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2017; 91: 657–665. DOI: 10.1007 / s00170-016-9708-8. [CrossRef] [Google Scholar]

    Что такое задний передний угол?

    Что такое задний передний угол?

    5: Задний передний угол: угол между лицевой стороной инструмента и линией, перпендикулярной основанию инструмента, измеряется в перпендикулярной плоскости через боковую режущую кромку.Это угол, который измеряет наклон лицевой стороны инструмента от носа к стойке.

    Что такое отрицательный передний угол?

    Передний угол - это параметр, используемый в различных процессах резания и обработки, описывающий угол режущей поверхности относительно заготовки. Отрицательный передний угол: инструмент имеет отрицательный передний угол, когда поверхность режущего инструмента отклоняется от режущей кромки с внешней стороны.

    Для чего нужен передний угол?

    Передний угол - это угол режущей кромки, который оказывает большое влияние на сопротивление резанию, удаление стружки, температуру резания и срок службы инструмента.Увеличение переднего угла в положительном (+) направлении улучшает резкость. Увеличение переднего угла на 1 ° в положительном (+) направлении снижает мощность резания примерно на 1%.

    В чем разница между отрицательным и положительным рейком?

    Различия между положительным и отрицательным передним углом. Режущий инструмент с положительным передним углом обеспечивает острую режущую кромку. Режущий инструмент с отрицательным передним углом имеет меньшую остроту на режущей кромке. Из-за малого угла клина острие инструмента имеет меньшую прочность и подвержено внезапной поломке или катастрофическому выходу из строя.

    Что такое пластины с положительным передним углом?

    Пластина с положительным передним углом снижает силы резания, позволяя стружке более свободно проходить по передней поверхности. Отрицательный передний угол заставляет стружку попадать в заготовку, выделяет больше тепла в инструмент и заготовку и обычно ограничивается растачиванием на больших диаметрах из-за заедания стружки.

    Как определить передний угол?

    Передний угол - это угол между передней или режущей поверхностью инструмента и линией, перпендикулярной заготовке.Если передний угол слишком мал (скажем, менее 10 градусов), режущая кромка становится настолько тонкой, что она может сломаться под действием нагрузки.

    Что происходит при увеличении переднего угла?

    Выводы следующие: Во-первых, увеличенный передний угол вызывает уменьшение силы трения и результирующей силы, способствуя увеличению нормальной силы. Температура режущей кромки и стружки снижается с увеличением переднего угла.

    Что такое эффективный передний угол?

    Нормальный передний угол (угол COG) - это угол, измеренный от нормали к готовой поверхности в плоскости, перпендикулярной режущей кромке (плоскость OABC), а эффективный передний угол (угол COH) - это угол, измеренный в векторе скорости резания. и направление потока стружки [12].

    Почему используется отрицательный передний угол?

    Отрицательный передний угол обеспечивает большую прочность режущей кромки. Его можно использовать при высокоскоростной резке. Более высокое усилие резания во время обработки также увеличивает энергопотребление. Увеличьте вибрацию, трение и температуру на режущей кромке.

    Каковы все условия для использования положительного переднего угла?

    Для положительного переднего угла рекомендуются следующие условия:

    • Обработка малопрочных материалов.
    • Машина малой мощности.
    • Длинный вал малого диаметра.
    • Настройка отсутствует.

    Какое влияние оказывает просвет на некорректный угол?

    Слишком большой задний угол приводит к поломке кромки сверла из-за недостаточной опоры.

    Почему угол сверла равен 118?

    Два наиболее распространенных угла при вершине бурового долота составляют 118 градусов и 135 градусов. Разница между ними - форма; долото на 118 градусов круче, острее и имеет меньшее долото.Сверло с углом наклона 118 градусов режет более агрессивно и обычно используется для сверления мягких материалов, таких как дерево.

    Что такое угол губ?

    Угол кромки - это угол между передней поверхностью и боковой поверхностью, если смотреть в ортогональной плоскости. Угол при вершине - это угол между основной режущей кромкой и вспомогательной режущей кромкой, если смотреть на контрольную плоскость. Угол кромки и угол при вершине независимы.

    До какой степени нужно затачивать сверло?

    Углы резания По моему опыту, несколько острое сверло всегда лучше, чем тупое.Лезвие долота должно располагаться под углом 55 градусов к основной режущей кромке.

    Стоят ли заточки для сверл?

    Точилка избавит от необходимости прикладывать большую мощность к сверлу. Собственная точилка для сверл сэкономит вам деньги на приобретение новых сверл. Заточка бит делает их более точными. Если ваши биты будут острыми, они станут более безопасными.

    Кобальтовые сверла лучше титановых?

    Основные отличия титановых сверл от кобальтовых сверл: титановые сверла лучше работают с более мягкими материалами, такими как дерево, мягкие металлы, пластик, тогда как кобальтовые сверла лучше работают с более прочными материалами, такими как чугун или другие металлы.

    Какое сверло лучше всего подходит для сверления закаленной стали?

    Кобальт (HSCO) считается улучшенной версией HSS, поскольку он включает 5-8% кобальта, добавленного в основной материал. Это отличный вариант для сверления более твердой стали, а также марок нержавеющей стали. Карбид (Carb) - самый твердый и хрупкий из материалов для сверл.

    Что лучше карбид или кобальт?

    Твердосплавные сверла можно использовать для сверления уже закаленной стали. Но они хрупкие и могут сломаться, если вы не будете очень осторожны.Кобальтовые коронки лучше всего подходят для сверления отожженной готовой к обработке стали. Они в четыре раза превосходят биты из быстрорежущей стали, поэтому они стоят немного дороже.

    Можете ли вы высверлить легкий выход?

    Легкие выходы сверлить непросто. Металл настолько твердый, что обычное сверло или даже кобальтовое сверло не может его коснуться. EZ Out и другие инструменты, такие как метчики и сверла, о которых мы уже упоминали, содержат очень твердые металлические соединения. Это делает их очень хрупкими и легко ломающимися при приложении слишком большой силы.

    Какое сверло мне нужно для высверливания болта?

    Обычно для просверливания болта часто используются левосторонние сверла, что помогает удалить его без усилий, но не повреждает резьбу отверстия. Чтобы такие биты работали, болт или шпилька должны быть как можно более плоскими, чтобы можно было просверлить сверло.

    Можно ли высверлить сломанное сверло?

    Просверлите с противоположного конца твердосплавным сверлом до касания наконечника, а затем выбейте сломанное сверло.Или попробуйте просверлить его твердосплавным сверлом в существующее пилотное отверстие.

    Можно ли высверлить сломанный болт?

    Иногда достаточно просто молотка и стамески вместе с небольшой долей упорства, чтобы вытащить его. Когда подход молотка и долота не сработает, вам придется попытаться высверлить крепеж и удалить его с помощью съемника для болтов. Пробейте сломанный крепеж кернером и просверлите небольшое пилотное отверстие, чтобы начать работу.

    Как просверлить закаленный болт?

    Любой болт трудно извлечь, но болт из закаленной стали не просверлить.Чтобы просверлить его, вы должны изменить температуру на более низкоуглеродистую сталь. Если вы возьмете фонарик, нагретый до вишнево-красного цвета, и дайте ему остыть естественным образом, вы сможете сверлить его.

    Сможете ли вы сверлить с хардоксом?

    Металлы, такие как Hardox, Inconel, нержавеющая сталь и броневой лист, как известно, трудно сверлить или обрабатывать.

    Как сверлить болт без головки?

    1. ШАГ 1: Забейте кернером середину сломанного болта.
    2. ШАГ 2: Медленно используйте левое сверло, чтобы создать пилотное отверстие.
    3. ШАГ 3: Переключитесь на бит извлечения.
    4. ШАГ 4: Медленно переверните обратное сверление, чтобы удалить сломанный болт.
    5. ШАГ 5: Удалите металлическую стружку, оставшуюся от сломанного болта, с помощью магнита.

    Как смягчить закаленный болт?

    Повышение температуры болтов выше исходной заводской температуры отпуска приведет к размягчению материала. Чем дольше вы держите его там, тем мягче они становятся. Обычно процесс закалки происходит при температуре 900–1000 градусов по Фаренгейту, поэтому отклонение на 1200 градусов несколько смягчило его.

    Разница между положительным передним и отрицательным передним углом

    Передний угол режущего инструмента определяется как угол ориентации передней поверхности инструмента от базовой плоскости (π R ) и измеряется в другой плоскости. В зависимости от плоскости, на которую он проецируется и измеряется, он может иметь разные названия. В то же время передний угол может иметь положительное, отрицательное или даже нулевое значение в зависимости от наклона передней поверхности от базовой плоскости.У каждого из этих трех типов есть свои преимущества и недостатки. Это значение может влиять на силу резания и потребляемую мощность при обработке, срок службы режущего инструмента, отклонение стружки, угол сдвига, стойкость инструмента и т. Д. Передний угол также косвенно влияет на обрабатываемость.

    Положительный передний угол уменьшает угол клина и, таким образом, срезание происходит плавно с минимальной деформацией сдвига. Соответственно, уменьшается сила резания и соотношение толщины стружки. Также снижается потребность в мощности резания, и, таким образом, можно использовать более высокие значения параметров процесса для увеличения скорости съема материала (или производительности).С другой стороны, отрицательная передняя кромка обеспечивает более толстый наконечник инструмента, что увеличивает как стойкость к усилию, так и срок службы инструмента. Поэтому он предпочтителен при обработке более твердых материалов или обработке с высокой стружкодробной нагрузкой. Однако отрицательный передний угол приводит к более высокой деформации стружки при сдвиге, и, таким образом, значительно возрастает потребность в мощности резания. Важные сходства и различия между положительными и отрицательными углами наклона обсуждаются ниже. Следующая диаграмма схематически показывает положительный и отрицательный передний угол с проекцией на ортогональную плоскость.

    • Положительный и отрицательный передний углы указывают на угловое расстояние передней поверхности режущего инструмента от базовой плоскости; правда, в противоположных направлениях.
    • Ни один из них не влияет на задний угол или углы резания фрезы.
    • Положительный или отрицательный передний угол обычно не зависит от процесса обработки, скорее он зависит от комбинации материала заготовки и инструмента, типа элемента и предполагаемой обрабатываемости.
    • В конкретном режущем инструменте может присутствовать как положительный, так и отрицательный передний угол, но в разных направлениях.Например, одноточечный токарный инструмент может иметь положительный ортогональный передний угол и отрицательный боковой передний угол.
    Положительный передний угол Отрицательный передний угол
    Режущий инструмент с положительным передним углом обеспечивает острую режущую кромку. Режущий инструмент с отрицательной передней кромкой имеет меньшую остроту режущей кромки.
    Угол клина у этих инструментов небольшой. При таком же заднем угле угол клина инструмента большой.
    Из-за малого угла клина режущая кромка инструмента имеет меньшую прочность и подвержена внезапной поломке или катастрофическому выходу из строя. Большой угол клина обеспечивает прочную режущую кромку инструмента, которая более устойчива к катастрофическим отказам.
    Положительный передний край не допускает высокой стружки. Поэтому подача и глубина резания должны быть небольшими. За счет более прочного наконечника резца допускает более высокую стружку. Эта более высокая подача и глубина резания могут использоваться для увеличения MRR.
    Положительный передний угол приводит к меньшей долевой деформации стружки во время обработки. Отрицательный угол наклона приводит к большой долевой деформации стружки.
    Положительный передний угол имеет тенденцию поддерживать значение коэффициента уменьшения стружки (CRC) на более низком уровне. CRC - это отношение толщины стружки к толщине неразрезанной стружки, обратное коэффициенту резания. Отрицательный угол наклона имеет тенденцию к увеличению значения коэффициента уменьшения количества стружки (CRC). Это указывает на большую толщину стружки при той же толщине неразрезанной стружки.
    Сила резания (и, следовательно, мощность) при обработке с положительным передним углом довольно мала. Усилие резания (и, следовательно, мощность) при обработке с отрицательным передним углом довольно велико для неизменных условий и материалов.
    Это помогает в достижении непрерывной стружки. Обычно это прерывистые стружки.
    Обычно обрабатываемость лучше с положительным передним углом. Обычно обрабатываемость плохая из-за отрицательного переднего угла.

    Автор: alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

    ×