Токар. Спеціальна технологія. 4 розряд. Тема 6. п. 6.1.

Інструментальне забезпечення технологічних операцій оброблення отворів

Циліндричні отвори є поширеними конструктивними елементами корпусних деталей, важелів та інших деталей машин. Аналіз сучасних технологічних процесів оброблення корпусних деталей свідчить, що майже третину загальної трудомісткості оброблення таких деталей складають технологічні переходи оброблення отворів.

Отвори в конструкціях деталей можуть мати наступне службове призначення:
• основні конструкторські бази, які забезпечують задану точність просторового розташування корпусних деталей в складальній одиниці або вузлі;
• допоміжні конструкторські бази корпусних деталей, які забезпечують задану точність просторового розташування деталей, що приєднуються;
• кріпильні поверхні гладкі та з різями;
• вільні поверхні, які призначені для зменшення маси виробу, або забезпечення доступу до вузлів, які виконують налагодження або регулювання роботи механізму.
Відповідно до службового призначення отворів до них встановлюються певні вимоги до характеристик якості, які змінюються в широких межах. Враховуючи, що отвори є конструктивними елементами складних конструкцій деталей машин вимоги до характеристик якості отворів не обмежуються тільки їх точністю, а додатково встановлюються вимоги до точності форми, точності просторового розташування вісі отвору та параметрів шорсткості поверхні. В поперечному перерізі встановлюють точність форми отвору та відхилення від круглості; в поздовжньому перерізі – ухилення вісі отвору, конусність.

Сучасні процеси обробки отворів пов’язані з вдосконаленням конструкцій осьових різальних інструментів і, в першу чергу, конструкцій свердел. Для оброблення отворів діаметром до Ø12мм, які виготовляються переважно в суцільному матеріалі, використовують свердла традиційних конструкцій – спіральні гвинтові свердла. Вибір форми заточування та геометричних параметрів різальної частини забезпечує ефективне їх застосування практично для всіх груп конструкційних матеріалів. Окремі форми заточування різальної частини спіральних гвинтових свердел наведено на рис. 6.1.

t6 1
Рис 6.1. Форми заточування багато кромкових спіральних свердел
а) типова; б) для оброблення чавуну; в) для оброблення латуні; г) для оброблення алюмінієвих сплавів

Аналіз сучасної номенклатури осьових інструментів дозволяє умовно розділити їх на такі групи: спіральні свердла традиційних конструкцій, які виготовляються з швидкорізальних сталей та металокерамічних твердих сплавів; спіральні свердла вдосконалених конструкцій-це свердла з отворами для підведення ЗМОТС безпосередньо в зону різання, свердла з трьома головними різальними кромками (рис.2); свердла з змінною різальною частиною; збірні конструкції свердел, які оснащуються змінними багатогранним пластинами переважно з твердих сплавів та зносостійкими покриттями; комбіновані осьові різальні інструменти. 

t6 2
Рис.6.2. Загальний вигляд спіральних свердел вдосконалених конструкцій
а) загальний вид різальної частини спірального свердла з посиленою перемичкою спеціальної форми, б) нова конструкція спірального свердла з трьома головними різальними кромками.

В сучасних конструкціях свердел більш обґрунтовано враховано фізичні особливості процесів оброблення заданих конструкційних матеріалів, наприклад, такими спеціалізованими інструментами є суцільні твердосплавні свердла з трьома різальними кромками. Вони мають спеціальну форму передньої поверхні (з підточуванням вершини), яка забезпечує особливо якісні центрувальні властивості свердла, збільшення загального об’єму канавок для відведення стружки, що гарантує поліпшене відведення стружки при свердлінні чавунів, алюмінієвих, титанових та інших легких сплавів та кольорових матеріалів. 

Свердла виготовляються зі спеціально розробленої марки дрібнозернистого твердого сплаву на основі карбіду танталу (ТаС), який забезпечує високу стійкість інструмента при обробленні абразивних матеріалів, високу стабільність та зносостійкість. Все це дозволяє використовувати свердла для оброблення металу, який має високу абразивну здатність, з застосуванням високих режимів різання та ефективно обробляти різноманітні чавуни. Свердла такої конструкції забезпечують оброблення отворів з точністю, яка відповідає дев'ятому квалітету точності (Н9).
Вдосконалення технологічних процесів оброблення лезовими різальними інструментами потребує зменшення витрат на різальний інструмент. При збільшенні розмірів свердел ефективними є інструменти, в яких з інструментальних матеріалів виготовляють тільки різальну частину. В цих свердлах тільки різальна кромка виготовлена з твердого сплаву у вигляді змінної пластини, а корпус з канавками для видалення стружки, з інструментальної конструкційної сталі (рис.6.3).

t6 3
Рис.6.3. Конструкція різальної частини свердла зі змінними пластинами

В свердлах використовується децентралізована подача ЗМОТС до різальних кромок. Кожен з двох каналів підводу ЗМОТС виходить в канавку для відведення стружки. В результаті ЗМОТС подається безпосередньо до різальних кромок. Потік ЗМОТС охолоджує стружку, що видаляється і знижує температуру в зоні оброблення. Разом з тим таке розташування каналів підведення ЗМОТС не зменшує міцності корпусу свердла.
Свердла таких конструкцій забезпечують продуктивність та ефективність оброблення на рівні твердосплавних свердел при відсутності необхідності в переточуванні та пов’язаних з нею витрат. Нові технологічні можливості оброблення отворів створюють конструкції свердел, які оснащуються змінними багатогранними пластинами з механічним кріпленням
Такі конструкції осьових різальних інструментів дозволяють значно підвищити продуктивність оброблення.
Конструкції свердел зі змінними пластинками створюють нові технологічні можливості для використання осьових різальних інструментів. Такі свердла забезпечують оброблення отворів у суцільному матеріалі без попередньої підготовки поверхні, а саме центрування, та дозволяють свердлити отвори в нахилених поверхнях, що принципово неможливо при застосуванні свердел традиційних конструкцій.
При втраті роботоздатності свердла твердосплавна пластина-вставка легко і надійно замінюється на нову. Така можливість зміни різальної частини подовжує тривалість застосування закріпної частини інструменту.
Основні переваги такої інструментальної системи:
• швидка заміна твердосплавних вставок;
• відсутність потреби в наладці після заміни вставки;
• відсутність гвинтів та інших елементів закріплення.
Заміна вставок відбувається без зняття свердла з верстату і без зняття свердла з патрону.

t6 4

Рис.6.4. Збірні конструкції свердел, які оснащуються змінними багатогранними

пластинами переважно з твердих сплавів та зносостійкими покриттями

Підвищення продуктивності оброблення отворів в умовах виготовлення достатньої кількості деталей одного найменування та застосування сучасних верстатів, може досягатись за рахунок застосування різальних інструментів спеціальних конструкцій, які забезпечують одночасне, за один робочий хід, оброблення декількох поверхонь. Такі спеціальні конструкції осьових різальних інструментів називають комбінованими інструментами.

Використання спеціальних комбінованих інструментів дозволяє підвищувати продуктивність процесу оброблення та зменшувати витрати на інструменти. Це досягається завдяки таким основним факторам:
• скорочення основного часу оброблення деталі;
• скорочення допоміжного часу (часу зміни інструменту та часу позиціонування при зміні інструменту);
• підвищення режимів оброблення (швидкості різання та подачі);
• збільшення стійкості інструменту;
• підвищення якості обробленої поверхні.
Заміна декількох інструментів одним забезпечує скорочення основного часу оброблення.
Застосування спеціального комбінованого інструменту дозволяє суттєво підвищити точність оброблення. Головним чином це відноситься до тих випадків, коли необхідно забезпечити високі вимоги до співвісності декількох поверхонь одного отвору.

t6 5

Рис.6.5. Приклад конструкцій комбінованих інструментів