Изучение геометрии спирального (винтового) сверла

Цель работы

1. Ознакомиться с конструкцией и геометрией спирального сверла.

2. Приобрести навыки измерения геометрических параметров
спирального сверла и ознакомиться с измерительными приборами.

Основные теоретические положения

Сверло является одним из самых распространенных металлорежущих инструментов, предназначенных для образования отверстий в сплошном материале, а также для увеличения методом рассверливания диаметра предварительно подготовленного отверстия.

Сверло состоит из следующих основных частей: рабочей, хвостовой и соединительной. Рабочая часть состоит из режущей и направляющей (или калибрующей) частей. Направляющая часть служит для вывода стружки, направления сверла в работе и резервом для переточек сверла. Шейка соединяет ра­бочую часть сверла с хвостовиком. Шейка выполняется только у сверл с коническим хвостовиком и служит для выхода шлифовального круга при шлифовании хвостовика и рабочей части, а также для маркировки. Хво­стовик необходим для установки сверла в шпинделе станка. Хвостовики спиральных сверл изготавливаются цилиндрическими или коническими с конусами Морзе. Лапка служит упо­ром при выбивании сверла из шпинделя или из оправки.

Режущая часть сверла. Участки сверла, производящие резание, образуют режущую часть сверла, которая имеет две главные кромки, две вспомогательные и одну поперечную режущие кромки. Главные режущие кромки наклонены к оси сверла под углом  – главным углом в плане. Обычно рассматривают не угол , а его удвоенное значение  при вершине. В результате пересечения двух задних поверхностей образуется поперечная режущая кромка, наклоненная к главной режущей кромке под углом . Эта кромка располагается на сердцевине сверла с условным диаметром d_o = (0,15…0,25) d, где d – диаметр сверла. Две вспомогательные режущие кромки лежат на пересечении передних поверхностей и цилиндрических калибрующих ленточек.

Геометрия сверла характеризуется углом  наклона винтовых стружечных канавок, углом  при вершине, углом  обратного конуса, образуемого за счет уменьшения диаметра сверла по направлению к хвостовику, углом  наклона поперечной режущей кромки, передним  и задним  углами, переменными вдоль главных режущих кромок.

Угол обратного конуса определяется уменьшением диаметра сверла на 100 мм длины рабочей части.

Угол наклона поперечной режущей кромки  измеряют между проек­циями главной и поперечной режущих кромок на плоскость, перпендикуляр­ную к оси свер­ла.

Угол – угол между осью сверла и касательной к винтовой линии канавки сверла.

,

где – диаметр сверла, на котором определяют ; H – шаг винтовых канавок.

Передний угол  измеряют в главной секущей плос­кости N – N, перпендикуляр­ной  проекции главной режущей кромке на основную (диаметральную) плоскость, проходящую через рассматриваемую точку режущей кромки и ось сверла (рис. 6). Угол    образуется передней поверхностью и основной плоскостью. Этот угол связан с углом  и измеряется вдоль кромки сверла.

Задний угол  – угол между задней поверхностью и плоскостью резания. Измеряют  в плоско­сти, параллельной оси сверла и проходящей через главную режущую кромку.

Углы спиральных сверл в зависимости от вида обрабатываемых материалов и условий работы изменяются в следующих пределах:  = 60…180°;  = 5…65°;  = 8…25°;  = 50…55°.

Реко­мендуемые гео­метрические параметры сверла приведены в справочной лите­ратуре.

Рис. 6. Геометрические параметры сверла:

1 – винтовые стружечные канавки; 2 – сердцевина сверла

Спиральные сверла могут оснащаться пластинами и головками из твердого сплава, а также полностью или частично изготавливаться из мелкозернистых твердых сплавов группы ВК.

С цель повышения жесткости и улучшения условий работы твердосплавные сверла имеют следующие особенности: меньшая длина рабочей части, увеличенная толщина сердцевины, увеличенный обратный конус, передняя поверхность заточена под наклоном к оси сверла, величина переднего угла не зависит от угла . Твердосплавные сверла используют для сверления чугунов, закаленных сталей и сталей аустенитного класса.

Измерение параметров сверл. Свободные линейные размеры можно измерять штангенциркулем и масштабной линейкой, а угловые параметры – с помощью угломеров и микроскопа.

Угол при вершине сверла можно замерять обычным универсальным угломером (рис. 7).

Рис. 7. Измерение универсальным угломером

 угла при вершине сверла

Для этого от 90° нужно отнять угол, отсчитанный по шкале угломера, получим угол для одной главной режу­щей кромки. Определив угол  для другой режущей, кромки и сложив получен­ные результаты, найдем угол при вершине сверла . Вспомогатель­ный угол в плане у спирального сверла образуется вследствие обратной конус­ности. Поэтому угол  можно определить, измеряя разность диаметров сверла на какой-либо длине, например на длине 100 мм. Полуразмерность измеренных диаметров, деленная на длину измерения, даст тангенс угла .

Угол наклона поперечной кромки  можно непосредственно измерить при помощи универсального угломера или определить из формулы , где  и  - толщина и длина перемычки соответственно.

Угол наклона винтовой канавки  замеряется на развертке, полученной при прокатывании сверла по листу бумаги через копировальную бумагу: .

Значения  и  получают непосредственным их замером на развертке. Для повышения точности подсчета следует брать значение  как можно большей вели­чины. Вспомогательные задние углы у обычных спиральных сверл равны нулю, так как вспомогательные задние поверхности являются цилиндрическими лен­точными. Если сверло имеет на направляющих ленточках подточку, то углы  получают положительное значение.

Главные задние углы  измеряются в продольном (осевом) сечении. Для этой цели можно использовать оптическую делительную головку и инди­катор. Сверло закрепляется в патроне делительной головки, а индикаторная стойка устанавливается так, чтобы ножка индикатора была параллельна оси сверла. Измерение сводится к следующему. Измерительный наконечник инди­катора приводится в соприкосновение с заданной точкой главной режущей кромки, шкала индикатора устанавливается с предварительным натягом на ноль. Затем сверло поворачивается на небольшие углы и фиксируются пока­зания  n  индикатора, что является величиной «падения затылка».

Подсчитывается длина дуги поворота l, соответствующая повороту сверла на каждый угол

.

Главный задний угол определяется по формуле . Для точного подсчета главного заднего угла «падение затылка» измеря­ется по всей задней грани сверла. За искомое значение принимается среднее арифметическое из произведенных измерений. Аналогично поступают при из­мерении заднего угла на других диаметрах.

Измерение переднего угла  производится так же, как и заднего только измерительный наконечник индикатора устанавливается перпендику­лярно оси сверла в заданной точке главной режущей кромки. Перед измерением главная режущая кромка сверла приводится в горизонтальное положение. Сверло перемещают на короткие отрезки и фиксируют показания индикатора. Тангенс среднего значения искомого переднего угла определится отношением показаний индикатора к длине перемещения.

В целях упрощения измерения переднего угла для периферийной точки можно воспользоваться следующим способом: прокатать сверло через копиро­вальную бумагу, положенную на чистый лист, и измерить транспортиром угол между отпечатками направляющих ленточек и осью сверла (ось сверла является перпендикуляром к следу поперечного сечения, проведенного через отпечатки периферийных режущих точек). Измеренный угол и будет передним углом  периферийной  i - ой точки в осевой плоскости сверла.

Порядок выполнения работы

1. Получить сверло и приборы у лаборанта.

2. Изучить элементы и геометрические параметры спирального сверла.

3. Начертить эскиз спирального сверла с указанием всех необходимых сечений и геометрических параметров в буквенном обозначении.

4. Произвести измерение сверла. Результаты измерения занести в таб­лицы отчета.

5. Начертить схему замера заднего угла.

6. Результаты измерения для заднего угла занести в таблицу и рассчи­тать среднее значение .

Содержание отчета

Отчет должен содержать:

1. Эскизы сверла с необходимыми сечениями ибуквенными обозначе­ниями углов и схемами измерения заднего угла.

2. Таблицы с замерами и вычислениями всех геометрических параметров сверла.