Глубокое сверление отверстий в металле технология

Глубокое сверление

Глубокое сверление применяется, главным образом, при обработке шпинделей металлообрабатывающих станков для. сверления центрального сквозного отверстия, концентричного по отношению наружной поверхности и предназначенного для, облегчения веса конструкции, контроля внутренней части шпинделя от возможных раковин и других дефектов и для выполнения работ из прутка на револьверных «ганках и автоматах, в которых отверстие служит для пропуска шлифованной штанги, приводящей в движение цангу с прутком.

В револьверных станках и автоматах это отверстие выполняется более тщательно, чем в токарных станках.

Глубокое сверление производится или на токарных станках (короткие отверстия), или на станках типа 2953 и 268, специально предназначенных для глубокого сверления (фиг. 105).

Фиг. 105. Станок для глубокого сверления.

Станок типа 2953 двухшпиндельный, предназначен для сверления отверстий диаметром от 20 до 40 мм, длиной до 1000 мм; число оборотов шпинделя от 335 до 9350 в 1 мин.; мощность мотора — 15,6 Квт.

Станок типа 268 может производить сверление на глубину 2600 мм 1: до 3700 мм.

Числа оборотов шпинделя от 15 до 172,

Мощность трёх моторов 11,6 Квт.

Преимущества специальных станков:

1) осуществление механической подачи сверла, закрепляемого в задней бабке;

2) подвод охлаждающей жидкости к режущей кромке с давлением 5—6 aтм и более, что обеспечивает удаление стружки из глубокого отверстия.

Применяемый для глубокого сверления инструмент — сверло ( фиг. 106) — состоит из штанги 2 длиной L — 1,5—2 м (в зависимости от длины шпинделя), имеющей две канавки для отвода стружки и две канавки для трубок, подводящих охлаждение.

Фиг. 106. Сверло для глубокого сверления.

На конце штанги закрепляется клином с винтами специальная режущая пластина из быстрорежущей стали, имеющая на режущей грани канавки для разламывания и размельчения стружки; эти канавки облегчают удаление стружки охлаждающей жидкостью.

Такие свёрла применяются для диаметров от 28 до 145 мм.

Для меньшего увода оси отверстия рекомендуется сверлить шпиндели с двух сторон. Обычно применяются следующие режимы: скорость резания 18 — 22 м/мин, подача 0,12 — 0,20 мм/об шпинделя.

Для изготовления небольших отверстий можно применять токарные и револьверные станки со спиральными свёрлами, по с подводом охлаждения (фиг. 107);

Фиг. 107. Спиральное сверло с охлаждением.

однако работать спиральным сверлом при глубоких отверстиях трудно, так как его приходится часто извлекать для удаления застрявшей стружки и, кроме того, оно недостаточно прочно и не обеспечивает соблюдения направления отверстия.

Вместо спиральных свёрл лучше применять пушечные свёрла (фиг. 108), которые не имеют центральной перемычки, что облегчает резание. Вершина сверла смещена на 1/4 диаметра, благодаря чему образуется конус, направляющий сверло.

Сверлению пушечным сверлом предшествует предварительное засверливание на некоторую глубину спиральным или перовым сверлом, что должно быть выполнено как можно тщательнее во избежание увода сверла в сторону.

Режимы резания при работе пушечными свёрлами:

скорость 30 — 40 м/мин, подачи 0,01—0,02 мм/об; при таком режиме получается мелкая стружка, которая легко удаляется охлаждающей жидкостью.

Существенный недостаток пушечных свёрл — это малая производительность.

Фиг. 108. Пушечное сверло.

Сверление глубоких отверстий

Глубокие отверстия — это углубления в детали более 10 см. Их высверливают в:

  • роторах;
  • валах турбин;
  • осях и втулках экскаваторов;
  • гильзах цилиндров;
  • плунжеров прессов;
  • осях и бандажах прокатных станков;
  • трубах буровых установок;
  • кокилях для центробежной отливки труб и т.д.

Уровень сложности сверления отверстий пропорционален увеличению их глубины. Ее определяют по соотношению L/Dо, где L — длина, Do — диаметр отверстия. При помощи стандартных инструментов и обычных способов становится возможным сверление неглубоких отверстий — до L/Dо = 5. В случае превышения этого показателя речь идет о создании глубокого отверстия. Для реализации этой задачи используется специализированное оборудование и способы сверления глубоких отверстий:

  • заготовка вращается при продольной подаче сверла;
  • заготовка фиксируется, сверло вращается;
  • заготовка со сверлом движутся синхронно.

Независимо от выбранного способа сверления важно организовать подачу смазочных жидкостей для охлаждения детали и сверла. Также это позволяет уменьшить силу трения, обеспечить естественный отвод излишков тепла, в результате чего отмечается эффективное устранение стружки. Чтобы глубокое сверление происходило максимально качественно, следует правильно определиться со скоростью резанья и вращения сверлильной части.

Разновидности сверления глубоких отверстий

Сверление отверстий классифицируется по нескольким параметрам. С учетом схемы высверливаемой стружки этот процесс подразделяют на:

  • сплошное — остатки материала выводятся из отверстия в виде стержня;
  • кольцевое — выводится металлическая стружка.

Можно создавать различные глубокие отверстия несколькими способами резания:

  • сверление с применением одноштанговой системы (STS) — популярный, высокоэффективный метод обработки в рамках высокопроизводительного, серийного производства, его особенность заключается в необходимости применения маслоприемника с несколькими подающими шлангами, при этом важно успевать обрабатывать вращающуюся заготовку;
  • работа с эжекторной системой — метод глубокого сверления, для которого характерны средние параметры выпущенных заготовок (d — 20-60 мм, L — около 1200 мм), для сверления подходят многофункциональные станки (токарные, сверлильные), работающие в комплексе со стационарной, мобильной насосной станцией;
  • использование системы сверления ружейными или трубчато-лопаточными сверлами — смазочно-охлаждающий материал подается по внутренним каналам, способ подходит для создания глубоких отверстий небольшого диаметра (на большинстве малых предприятий). Однорезцовыми сверлами легко оснащают большинство универсальных станков, такой способ сверления отверстий освобождает от обязательной зенкеровки и развертывания.

Кроме перечисленных разновидностей, также выделяют сверление глубоких отверстий в зависимости от уровня автоматизации процесса — один или несколько параметров режима могут изменяться автоматически (к примеру, регулировка скорости вращения или подача смазочного материала во время сверления).

Особенности сверления глубоких отверстий

Глубокое сверление окажется эффективным, если следовать основным принципам:

  • Правильно подбирать диаметр направляющего сверла — сначала создается направляющее отверстие глубиной около 2-3 диаметров направляющего сверла. Полученное отверстие используют в качестве направляющей втулки, которая будет удерживать инструмент в ровном положении. Если не воспользоваться направляющим отверстием, в процессе сверления отверстий будет возникать сильная вибрация и возникнет поломка.
  • Отключать шпиндель при введении сверла в отверстие — ошибочным является стремление вставить вращающийся инструмент в направляющее отверстие. В таком случае сверло будет бить по краям углубления, что значительно сократит срок его службы. Сверло вводят сразу после отключения шпинделя, и, не достигнув около 0,5 мм до дна отверстия, снова продолжают сверление.
  • Обращать внимание на геометрию инструмента во время сверления — чтобы центральная точка длинного сверла изначально контактировала с материалом, угол при вершине направляющих сверл может быть 140 градусов, а длинных — 136. При этом сразу удается достичь позиционирования длинного инструмента, после чего начнут контактировать его режущие кромки.
  • Следить за правильным отведением стружки из отверстия — в противном случае инструмент выйдет из строя во время сверления. Обеспечить профилактику поломки позволяет смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ), подающаяся под высоким давлением.
  • Использовать подходящий сверлильный патрон — для сверления глубоких отверстий подходят гидравлические, обжимные патроны или менее дорогостоящие цанговые изделия.

Для подачи масла используют устройства, перекачивающие вязкие вещества. При выборе мощности системы для глубокого сверления учитывают предстоящий расход жидкости и необходимую величину давления для эффективной подачи смазывающего средства.

Разновидности инструментов, используемых для глубокого сверления

Сверление чистых, точных и прямолинейных отверстий происходит с использованием специальных инструментов, которые подразделяются на несколько видов.

Пушечные

Режущая часть, стебель и хвостик таких изделий производятся из нескольких видов металла. Такие сверла оснащены полукруглым стержнем, на торце которого создается перпендикулярно оси режущая кромка. Пушечные инструменты используют, когда нужно создать отверстия в металле, тяжело поддающемся обработке.

Ружейные

Представляют собой однорезцовые режущие инструменты для создания глубоких отверстий малого/большого диаметра. За счет ружейной установки удается лучше направить режущую часть. В отличие от предыдущего типа сверл эта модель оснащена внутренним каналом для подвода СОЖ и прямой канавкой, позволяющей удобно выводить стружку с жидкостью.

Изначальное применение таких инструментов практиковалось при сверлении огнестрельного оружия. Современное промышленное производство, особенно машиностроение не может обойтись без применения ружейного сверла. Глубокое сверление с его помощью позволяет получить высокоточные отверстия с низкой шероховатостью.

Перовые

Материалом изготовления служит пруток, который путем ковки или фрезерования преобразуют в пластину. Ее затачивают, образуя пару главных и пару вспомогательных кромок. Перовые сверла отличаются простой конструкцией. Их можно легко изготовить нужного диаметра, длины. Такие инструменты применяют для шпиндельного глубокого сверления. Их главным недостатком считают сложное выведение стружки, а также склонность к вибрациям во время сверления, что связано с недостаточной жесткостью режущей части.

Читайте также  Как просверлить отверстие в каленом металле

Спиральные с подводом СОЖ

Стандартные инструменты с удлиненной рабочей частью, оснащенной круглыми отверстиями. Изготовленные на базе проката с винтовыми отверстиями или заготовок, подготовленных путем радикальной ковки. Они подходят для сверления больших партий изделий, характеризуются высоким расходом твердого сплава и максимальной производительностью (в 8 раз больше в сравнении с ружейными).

Заказать сверление глубоких отверстий предлагает завод «ЧЗМК». Мы выполним любой объем работы в сжатые сроки. У нас всегда в наличии популярные марки металла для обработки.

Технология сверления больших и маленьких отверстий

Обзор технологии сверления отверстий в металле. Как вставить и вытащить сверло из дрели, или шуруповерта. Варианты использования смазки. Выбор режима работы в зависимости от материала. Сверление глубоких и больших отверстий. Высверливание точечной сварки.

Сверление отверстия в металле – распространенная технологическая процедура, которую можно выполнять с помощью различного оборудования. Методы выполнения работ различаются в зависимости от заданной глубины, диаметра, типа поверхности, а также необходимой точности.

Методы сверления в зависимости от типа отверстия

Грамотная подготовка и правильный подбор оборудования поможет просверлить отверстия в металле высокого качества. Кроме того, на эффективность операции влияет надежность сверл и используемого оборудования.

Рассмотрим основные виды отверстий и методы их обработки:

  1. Сквозные. Данный тип характеризуется полным проходом через обрабатываемую заготовку. В процессе выполнения работ необходимо внимательно следить за подачей сверла: при выходе из отверстия сопротивление материала уменьшается. Если ничего не менять, инструмент резко опустится, что может привести к его заклиниванию или поломке. Чтобы этого не произошло, используют специальные методы защиты столешницы или верстака. Это может быть многослойная подкладка из дерева и металла или обычный брусок со сквозным отверстием. При использовании станков на финальной стадии процесса токари рекомендуют переходить на ручную подачу. Для обработки тонкостенных конструкций используют перьевые сверла, поскольку классический спиральный инструмент может повредить кромки детали.
  2. Глухие. Сложность получения подобных отверстий заключается в необходимости контроля глубины. Современные станки оснащены системой контролируемой подачи. Это позволяет получать отверстие заданной глубины без использования вспомогательных инструментов. Альтернативным способом является использование втулочного или регулируемого упора. Можно воспользоваться линейкой или специальным глубиномером. Последний вариант не пользуется популярностью, поскольку он требует вывода сверла и удаления стружки для измерения глубины, что влияет на производительность работ.
  3. Сложной формы. Если возникает необходимость в сверлении отверстия, расположенного у края детали, мастеру следует подготовить вторую заготовку с аналогичными размерами. Две детали соединяют между собой, зажимают в тисках и приступают к работе.

Вторая заготовка должна быть выполнена из того же материала. В противном случае инструмент будет смещаться относительно оси сверления в сторону более мягкого металла.

К сложной обработке относят сверловку цилиндрических поверхностей. При выполнении подобных работ обязательно используют древесную или пробковую прокладку.

  1. С уступами. Сверловка выполняется с помощью двух техник: рассверливанием или уменьшением диаметра. В первом случае используют несколько сверл, от меньшего к большему. Во втором случае проход выполняют с помощью инструмента, обладающего наибольшим диаметром. Затем используют сверла меньшего размера с постепенным углублением в заготовку.
  2. Большого диаметра. Эта процедура считается очень трудоемкой. При обработке заготовок, толщина которых не превышает 8–10 мм, используют конусно-ступенчатые сверла. Данный инструмент позволяет выполнить проход диаметром 40–50 мм. На металлообрабатывающих предприятиях используют специальные биметаллические коронки. С их помощью можно получить отверстие диаметром до 100 мм. Кольцевое сверление выполняют на низких оборотах. Данную процедуру считают менее трудоемкой.

Особенности выполнения глубоких отверстий будут рассмотрены ниже.

Приспособления для облегчения процесса

В качестве смазки для сверления металла в домашних условиях используют:

  • Технический вазелин – для мягких материалов.
  • Мыльный раствор – для алюминия.
  • Скипидар со спиртом – для силумина.
  • Смесь масел – для инструментальных и легированных сталей.

Некоторые мастера предпочитают использовать универсальный состав, который включает в себя хозяйственное мыло (200 г) и моторное масло (20 г). Компоненты смешивают и кипятят до получения однородной эмульсии.

Использование смазочно-охлаждающих жидкостей промышленного производства позволяет повысить скорость сверления различных сортов металла. Например, при обработке нержавейки производительность увеличивается на 30 %. Для чугуна этот параметр увеличивается до 40 %.

Как правильно просверлить отверстие

Для получения качественного отверстия мастер должен знать особенности эксплуатации сверлильного инструмента, а также тонкости подготовки поверхности перед работой.

Как вставить или извлечь сверло из инструмента

Современные приспособления для сверления оснащены кулачковыми патронами. Они состоят из следующих элементов:

  • металлического корпуса;
  • зубчатого кольца, которое вращается вокруг внешней части патрона;
  • кулачков, расположенных внутри узла;
  • зажимного ключа.

Кольцо вращается вокруг оси приспособления. В процессе движения кулачки сближаются, зажимая хвостовую часть сверлильного инструмента. Так вставляют сверло в дрель. Такая конструкция отличается высокой надежностью благодаря простоте исполнения. Кроме того, она позволяет использовать сверла любого диаметра. Чтобы вытащить сверло из дрели, необходимо повернуть кольцо в обратную сторону. Кулачки разойдутся, что позволит достать инструмент.

Профессиональные дрели оснащают быстро- или самозажимными патронами. Их конструкция схожа с аналогичными узлами перфоратора. Вместо зубчатого кольца используется подвижная гильза, вращаемая вручную. Некоторые модели имеют ограничитель сжатия кулачков.

Разметка будущего отверстия

Для повышения точности работ используют технологию предварительного сверления. При смещении от центра с помощью зубила делают насечки, которые направляют сверло в нужную сторону.

Шаблон удобно использовать при обработке нескольких заготовок. Например, для одновременного сверления нескольких листов, соединенных струбциной.

Для получения точного отверстия, расположенного под определенным углом, используют специальные кондукторы. Они представляют собой планку небольшого размера с шаблонами для отверстий. Кондукторы применяются во многих отраслях промышленности. Сейчас существует множество видов, среди которых:

  • накладные;
  • поворотные;
  • универсальные;
  • скользящие;
  • закрепляемые.

Выбор режима и скорости

Красивая и длинная стружка говорит о том, что параметры сверления выбраны правильно.

Можно ли использовать победитовое сверло

Победит представляет собой твердый сплав на основе карбида вольфрама и кобальта. Его твердость сопоставима с алмазом.

Победитовая напайка на сверлах используется для дробления прочных материалов: камня, кирпича или бетона. Учитывая тот факт, что сверление отверстий в металле основано на принципе резания, лучше использовать классические приспособления из инструментальной стали.

Использование победитового сверла для обработки металлических изделий приведет к быстрому износу напайки.

Как не затупить сверла

Нарушения режима эксплуатации сверл ведет к потере режущих качеств. Это связано с чрезмерным нагревом его поверхности, что вызвано силой трения.

При сверлении отверстий не следует превышать рекомендованное число оборотов. Большинство моделей ручных инструментов не оснащено механизмом регулировки вращения шпинделя, поэтому выход один – не давить на кнопку включения изо всех сил. Скорость вращения сверла можно оценить визуально: если спиральные каналы не сливаются в одно целое, скорость вращения не превышает 1000 об/мин.

При сверлении отверстий в толстостенных заготовках необходимо использовать охлаждающие жидкости.

Как и чем сверлить глубокие отверстия

Необходимо следить за своевременным удалением побочных продуктов сверления. Они способны закупорить каналы и привести к поломке сверла. Небольшую заготовку можно просто перевернуть – стружка под действием силы тяжести выпадет из отверстия. Для массивных деталей существуют специальные приспособления с магнитными наконечниками.

Для домашних работ лучше приобрести направляющие для дрели. Это удобный опорный механизм, который неподвижно фиксирует инструмент, что позволяет сверлить отверстия с высокой точностью.

При отсутствии направляющей необходимо внимательно следить за перпендикулярностью расположения сверла. Малейшее отклонение способно сломать инструмент или повредить обрабатываемую деталь.

Особенности сверления отверстий большого диаметра

Просверлить отверстие большого диаметра – достаточно сложная задача даже для опытного токаря. Как было сказано выше, в качестве рабочего инструмента используется конусно-ступенчатое сверло или корончатая насадка.

Альтернативный способ сверления большого отверстия в металле заключается в использовании нескольких сверл с переходом от меньшего к большему.

Специалисты рекомендуют использовать коронки. Несмотря на высокую себестоимость процедуры, она позволяет получить более точные отверстия.

Способы высверливания точечной сварки

Сверла для высверливания точечной сварки – самый эффективный и аккуратный способ разъединения элементов. Работы выполняются на малых оборотах. В противном случае сверло быстро перегреется, что снизит остроту режущих кромок.

Читайте также  Настольный плоскошлифовальный станок по металлу

Диаметр инструмента не превышает 9 мм. От классической конструкции сверла отличаются специальными выступами, которые заточены под конус. Это позволяет выдержать угол 90º в процессе сверления детали. Таким образом, отсутствует необходимость в выполнении центровки.

Некоторые мастера предпочитают использовать режущие коронки. Они объясняют свой выбор тем, что острие сверла хуже прорезает закаленную часть точечной сварки.

Сверление отверстий в металле – достаточно сложная процедура, которая не терпит нарушений технологических требований. Режим выполнения работ зависит от диаметра и типа отверстия. Как вы считаете, можно качественно выполнить работу с помощью ручного инструмента без вспомогательных приспособлений? Напишите Ваше мнение в блоке комментариев.

Глубокое сверление

Основные трудности обработки отверстий. Варианты наладок при операциях глубокого сверления. Функции смазочно-охлаждающей жидкости, способы ее подвода. Разновидности глубокого сверления. Формирование удовлетворительной стружки и ее вывод из отверстия.

Рубрика Производство и технологии
Вид методичка
Язык русский
Дата добавления 08.12.2013

1. Общие положения и понятия

В настоящее время детали с глубокими отверстиями (такие как роторы и валы турбин, оси и втулки экскаваторов, гильзы цилиндры и плунжеры прессов, оси и бандажи прокатных станов, трубы буровых установок, кокили для центробежной отливки труб и др.) обрабатываются на предприятиях всех основных отраслей промышленности.

Трудности обработки отверстий возрастают с увеличением их глубины. Глубину отверстий принято оценивать отношением L/Dо, где L — длина отверстия, а Dо — его диаметр. Это же отношение используют и при разделении отверстий на глубокие и «неглубокие», и в качестве численной границы принимают L/Dо = 5, так как нормальным инструментом и обычными способами можно рационально обработать отверстия с отношением L/Dо 5 принято называть глубокими отверстиями.

В любом случае, отверстие с глубиной равной десяти диаметрам необходимо обрабатывать методами глубокого сверления и на специализированном оборудовании.

Операции глубокого сверления могут выполняться с разными вариантами наладок. Вращение может передаваться только на инструмент или только на деталь. Возможно также одновременное вращение и сверла, и заготовки.

Но какой бы тип наладки не использовался, основные принципы сверления остаются неизменными и корректное назначение скорости и подачи является определяющим фактором успешного проведения обработки. Вторым по значимости является вопрос формирования удовлетворительной стружки и ее вывод из отверстия.

2. Функции СОЖ при глубоком сверлении

На операциях глубокого сверления и растачивания СОЖ должна выполнять ряд функций:

отводить стружку из зоны резания и транспортировать ее по отводным каналам,

уменьшать силы резания и трения между направляющими элементами и поверхностью отверстия,

отводить тепло, образующееся в процессе резания и трения.

Для этого СОЖ должна иметь соответствующие свойства.

Отвод стружки надежно обеспечивается в том случае, когда поток СОЖ будет иметь такую минимально необходимую скорость, при которой кинематическая энергия потока будет достаточна для сообщения стружке движения вдоль отводных каналов.

На операциях глубокого сверления (растачивания) в зависимости от диаметра и длины обрабатываемого отверстия Q (расход СОЖ) обычно составляет 0,001 — 0,009 м 3 /с при p = 10ч0,5 МПа (где p — давление подаваемой насосом СОЖ). Для указанных диапазонов p и Q затраты мощности на прокачивание СОЖ могут составлять 6 — 10 кВт и в ряде случаев превышать затраты мощности на резание, поэтому снижение затрат мощности на подвод СОЖ и отвод стружки очень важно. Одним из путей снижения затрат мощности является применение маловязких СОЖ, что положительно сказывается также на ее очистке (фильтрации) и снижении ее потерь в виде отходов вместе со стружкой. Однако выбирать вязкость СОЖ исходя только из снижения затрат мощности и сокращения ее потерь со стружкой не следует, так как она имеет широкое влияние на процесс обработки (в частности, оказывает благотворное влияние на условия работы направляющих элементов).

Также известно, что уменьшение вязкости ниже (8ч10) *10 -6 м 2 /с при определенных давлениях может привести к выдавливанию СОЖ и разрыву пленки смазки под направляющими элементами инструмента, а это в свою очередь приводит к увеличению сил трения на направляющих, возникновению или усилению вибраций инструмента, его изнашиванию и поломке.

Успешному отводу стружки и продуктов изнашивания инструмента способствуют хорошие моющие свойства СОЖ (т.е. способность ее смачивать частицы стружки и частицы износа, препятствовать слипанию и привариванию их к поверхности инструмента и обрабатываемой заготовки).

Уменьшение сил резания и трения достигается за счет использования смазывающих свойств СОЖ, а также свойств, способствующих резанию. Эти свойства создаются за счет добавления в СОЖ соответствующих присадок и поверхностно-активных веществ.

Каждая из присадок способствует возникновению своей пленки, которая образуется и сохраняется при вполне определенных условиях, являющихся результатом совокупного влияния ряда факторов, причем каждая из присадок в присутствии другой действует активнее.

Эффективность действия СОЖ по уменьшению сил резания и трения удобно оценивать суммарной осевой силой Ро (сумма осевых составляющих сил резания и трения на направляющих) и суммарным крутящим моментом Мк (момент от сил резания и трения на направляющих).

Для большинства СОЖ энергетические затраты на резание и трение изменяются с изменением температуры циркулирующей СОЖ, причем для каждой СОЖ имеется своя зона оптимальных температур с минимальными значениями Ро и Мк, при которых имеют место минимальные вибрации и энергетические затраты. Зона оптимальных температур циркулирующей СОЖ отвечает оптимальным условиям существования химических пленок и оптимальной вязкости, при которой возможно сохранение контактно-гидродинамической смазки. В целях снижения энергетических затрат необходимо поддерживать температуру циркулирующей СОЖ от 30°С до 50°С.

Отвод тепла при глубоком сверлении (растачивании) с помощью СОЖ решается попутно, наряду с главным назначением СОЖ — отводом стружки. Имеют место некоторые трудности, связанные с циркуляцией большого количества СОЖ в единицу времени, что приводит к ее нагреву. И отвод тепла производится преимущественно путем конвективного теплообмена между нагретыми поверхностями заготовки и инструмента и потоком СОЖ. Интенсивность отвода тепла в значительной степени зависит от теплопроводности СОЖ, ее расхода и скорости перемещения, разности температур охлаждаемых поверхностей и потока СОЖ. Для поддержания оптимальной температуры СОЖ станки для глубокого сверления и растачивания следует снабжать теплообменниками. А перед началом выполнения операции до начала резания следует прогреть СОЖ циркуляцией в системе до 30ч50°С (особенно это необходимо делать в холодное время года). Сверление отверстий диаметром до 30 мм, с отношением L/Dо ? 100 при температуре СОЖ ниже 20°С практически невозможно из-за неустойчивости процесса резания и поломок инструмента. При повышении температуры выше 50ч60°С возникают интенсивные вибрации инструмента, СОЖ испаряется, ухудшаются санитарно-гигиенические условия, возможно возгорание паров СОЖ. Кроме этого, усиливается окисление СОЖ, вследствие чего она теряет свои свойства.

Масляные СОЖ широко применяются при обработке глубоких отверстий. До последнего времени при обработке применялся сульфофрезол — осерненное минеральное масло коричневого цвета, состоит из веретенного масла с добавлением нигрола и серы в свободном состоянии и в виде химического соединения. Для снижения вязкости часто добавляют керосин или дизельное топливо. Недостатком сульфофрезола является токсичность.

В настоящее время имеются новые, более эффективные СОЖ:

· МР-3 — светло-коричневое, маловязкое минеральное масло, содержащее жиры, примеси серы и фосфора;

· МР-6 — светло-коричневое, средне-вязкое минеральное масло, содержащее присадки серы и хлора;

· МР-7 — светло-коричневое, средне-вязкое минеральное масло широкого назначения с присадками серы; применяется как заменитель сульфофрезола; недостатком является резкое изменение вязкости при изменении температуры.

Основные физико-химические свойства отечественных СОЖ приведены в табл.1, а на рис.1 даны некоторые результаты их испытаний. Графики на рис.1 указывают на существенное изменение вязкости СОЖ при изменении температуры от 20°С до 50°С.

Сверление больших отверстий в металле: способы и инструменты

Сверление отверстий, диаметр которых превышает 20 мм, при наличии традиционного инструмента и оборудования всегда проблемно. Для толстолистового металла в строительстве часто используют автогенные резаки, которые не позволяют получать качественные и точные отверстия. Используют (практически с тем же успехом) и установки для газопламенной резки. Между тем для получения отверстий большого диаметра можно использовать даже ручной электроинструмент, не говоря уже об альтернативных способах обработки.

Почему иногда не работают механические способы

В технологии машиностроения большими считаются отверстия, отношение диаметра которых к толщине материала составляет 1 и более. Практически в строительстве проблемно сделать отверстие и с меньшим соотношением размеров. Причинами этого являются:

  • Затруднённый теплоотвод из зоны сверления, в результате чего инструмент сильно перегревается.
  • Проблемы с удалением стружки.
  • Существенные осевые нагрузки на механизм подачи (при сверлении на станке), либо на руки работающего – при ручном резании.
  • Резкое увеличение подачи может привести к падению оборотов электродвигателя и к его быстрому выходу из строя.
Читайте также  Как сварить металлическую лестницу своими руками

Добавим, что и стойкость сверл (даже твердосплавных) при такой разновидности сверления металла также неудовлетворительна. Менее значительны сложности со сверлением отверстий большого диаметра в заготовках из древесины, но и здесь возникают трудности — с удалением стружки.

С другой стороны, сверление (особенно в условиях единичного производства) отличается минимальными затратами на необходимый инструмент и оснастку. Обычно применяются следующие технологии:

1. Кольцевое высверливание отверстий малого диаметра, которые располагаются соосно главного. Промежутки ликвидируются последующим спиливанием излишков металла. Способ крайне малопроизводительный, поэтому пригодится только при разовых работах подобного рода.

2. Использование конических сверл, имеющих несколько кольцевых зон определенного диаметра. Погружением сверла в металл производят постепенное сверление с последующим увеличением диаметра отверстия. Недостаток варианта в том, что такие сверла весьма дороги, а потому рентабельны при большом объеме соответствующих работ.

3. Обработка корончатыми сверлами, при помощи которых высверливается только кольцеобразный объем металла, а основная часть остается без механического воздействия. Способ не только высокопроизводителен, но и оставляет для повторного применения высверленный металл – отход можно использовать в качестве подкладок, опор, привариваемых оснований станин.

Все указанные варианты используются также при глубоком сверлении, когда работающего ожидают те же трудности – нагрев инструмента и проблемы с удалением стружки. Здесь необходимо обеспечить хороший отвод выделяющегося тепла от металлической заготовки, поэтому обязательно использование смазочно-охлаждающих жидкостей, а также сверл, оснащенных твердосплавными пластинами. Причина в том, что теплопроводность таких материалов ниже, а теплостойкость, наоборот, выше, чем для всех марок инструментальных сталей, применяемых для изготовления данного инструмента.

Технология и оснастка для сверления отверстий большого сечения

Представляют собой инструмент, выполненный в виде совокупности постепенно уменьшающихся к острию цилиндрических участков, соотношение диаметров между которыми принимается таким образом, чтобы снизить усилие при переходе от меньшего диаметра к большему. Сверла обычно изготавливаются двухзаходными, поскольку не предназначены для применения в толстолистовом металле: рекомендуемая толщина заготовки в месте сверления не превышает 2-5 мм, причём последнее касается пластиков.

Номенклатура конических сверл ограничивается диапазоном 6-30 мм, поскольку при снижении данного размера острие быстро тупится, а обработка более крупных отверстий приводит к резким увеличениям нагрузок на привод (для станка) или на руки работающего (если используется ручной электроинструмент).

Особенность конструкции конических сверл состоит в том, что они выпускаются с двумя исполнениями хвостовиков – круглым и шестигранным. Последний вариант более предпочтителен, поскольку при постоянно возрастающих усилиях инструмент с круглым хвостовиком может проскальзывать в патроне. Это увеличивает опасность поломки, и снижает производительность операции. Вместе с тем такие сверла имеют и ряд преимуществ:

  1. Сделать отверстие можно постепенно, без образования заусенцев и острых кромок.
  2. Наличие цилиндрических площадок позволяет получать несколько отверстий различного диаметра, используя только одно сверло: достаточно контролировать величину осевой подачи. Это затруднительнее сделать для ручного электроинструмента, поэтому, применяя данный способ, стоит запастись ограничителями перемещения инструментальной головки или патрона.
  3. При сверлении конической ступенчатой оснасткой сила резания растет постепенно, поэтому стойкость сильно не снижается. Иное дело – применение гладких конических сверл: они, хотя и проще конструктивно, но требуют (при ручной подаче) значительных усилий.
  4. Инструмент пригоден не только для того, чтобы просверлить большое отверстие в металле, но и для производства таких операций как рассверливание, растачивание или зенкование.
  5. Поскольку боковые поверхности конических сверл имеют пазы, их можно применять для получения сквозных пропилов в металлических заготовках.

Используя инструмент, необходимо применять пониженные скорости вращения шпинделя и предварительно проверить биение головки. Первое предупреждение связано с возрастанием усилия сверления, а второе – с появлением опасных для инструмента напряжений изгиба.

Относятся к оснастке универсального назначения, ибо для установки такого сверла подойдут обычная дрель или шуруповерт. Корончатое сверло состоит из следующих частей:

  • Торцевой центровочной насадки, которая производит предварительное сверление отверстия. Опираясь на него, коронка начинает свое действие.
  • Хвостовика.
  • Собственно коронки.
  • Крепежных болтов.

Из-за сборной конструкции корончатые сверла могут использоваться для получения отверстий разного диаметра: достаточно снять одну коронку, и установить другую. Важно, чтобы конечное значение вращающего момента и осевого усилия не превышало тех границ, на которые рассчитана оснастка и оборудование.

Корончатые сверла отличаются не только высокой производительностью, но и повышенной долговечностью. Они достаточно жесткие, концентраторы напряжений в них отсутствуют (нет спиральных канавок), а нагрузка распределяется только по кольцевой линии реза металла.

Последовательность получения отверстия с применением корончатого сверла заключается в том, что вначале необходимо сделать центровочное отверстие, а затем – основное. Поэтому рабочий ход шпинделя несколько увеличивается.

Описанный специальный инструмент отличается высокой ценой, причем наибольшим доверием пользователей пользуется оснастка, производимая торговой маркой Bosch. Гнаться за китайскими поделками, привлекающими своей более низкой стоимостью, крайне не рекомендуется.

Как сделать отверстие большой глубины

Подобные операции выполняются для получения отверстий, глубина которых в 10 и более раз превышает диаметр. Проблемы при глубоком сверлении заключаются в следующем:

  • При увеличении длины режущей части соответственно растут напряжения изгиба, в то время, как жёсткость длинного сверла по металлу снижается.
  • Затрудняется удаление стружки, которая может заклинить инструмент в глубоком отверстии.
  • Биение сверла приводит к несоосности получаемого отверстия.

Поскольку обычное сверление глубоких отверстий сопряжено со значительными усилиями резания, то на практике используют метод кольцевого сверления, подобный тому, как действует корончатый инструмент. В результате операции по оси металлической заготовки образуется цилиндрический стержень, для удаления которого используется механическая или электрофизическая отрезка.

Наиболее рациональная технология глубокого просверливания:

  1. Вначале получают центровочное отверстие диаметром до 3-4 мм.
  2. Для эффективного глубокого воздействия основной инструмент периодически перемещают вверх, для того, чтобы облегчить удаление стружки и охладить оснастку.
  3. Для принудительного удаления стружки из полости можно использовать подачу смазочно-охлаждающей жидкости. Эффективно применение пневмосдувателей (если вблизи имеется источник сжатого воздуха).
  4. При необходимости проводить глубокую обработку сплошных полостей используют полые перьевые сверла, внутри которых имеется кольцевое отверстие. Их может быть несколько, если диаметр получаемого отверстия превышает 100 мм.

Пробивка отверстий прессом ПРГО-60А

Способ применяется для получения отверстий в листовых заготовках, толщина которых не превышает 3-4 мм. В качестве оснастки применяется компактный гидравлический инструмент, например, пресс ПРГО-60А Калужского электротехнического завода. Конструкция пресса адаптирована под получение отверстий определенных диаметров, которые чаще всего используются в электротехнических сборках. Однако подобное оборудование с успехом может использоваться также в строительстве и быту.

Пресс ПРГО-60А состоит из:

  • Ручного плунжерного насоса.
  • Накачивающей рукоятки.
  • Рабочей головки.
  • Центрирующей резьбовой шпильки.
  • Сменного комплекта инструментальных головок, представляющих собой сопряженную пару «пуансон-матрица».

Все элементы размещаются в алюминиевом корпусе, который имеет три различных исполнения: прямое (основное), под углом, и с вращающейся шаровой головкой.

При использовании данного оборудования требуется предварительно сделать в металле отверстие диаметром 4 мм, в которое вставляется шпилька (основная часть пресса при этом располагается с противоположной стороны листа). В шпильке закрепляется головка, после чего при помощи рукоятки в полость насоса нагнетается рабочая жидкость. К пуансону прикладывается давление, достаточное для среза металла по линии контакта с матрицей. После отделения отхода выполняется еще 1-2 качания, чтобы удалить отход из матрицы. Головка снимается со шпильки, а пресс удаляется из пробитого отверстия.

Процесс пробивки отличается хорошим качеством кромок и производительностью, отсутствием теплопотерь, высокой стойкостью оснастки. Физических усилий от оператора также не требуется. Некоторым ограничением является то, что, в случае необходимости расширения номенклатуры получаемых отверстий, требуется заказ дополнительных пар пуансонов и матриц.

Технические характеристики пресса ПРГО-60А:

  • Количество инструментальных головок – 8 (на 16,2; 18,6; 20,5; 22,5; 28,3; 37,0 и 47,0 мм);
  • Наибольшая толщина стального листа – 3 мм (для алюминия допускается 4 мм);
  • Наибольшее усилие пробивки – 100 кН;
  • Масса пресса в комплекте — 2 кг.

Инструментальные головки совместимы с аналогичными приспособлениями (например, МНПО-MG, МНПО-PG, МПО).