Обработка отверстий в деталях машин. Методы обработки отверстий, страница 4

Большинство точных глубоких отверстий изготавливается по 8…11 квалитету; овальность и конусность не должны превышать 0,2…0,25 допуска диаметра отверстия. Допускается отклонение оси отверстия от прямой линии 0,2…0,4 мм на 1 м длины отверстия, шероховатость выдерживается Ra = 1,25…0,32 мкм, реже Ra = 5…1,25 мкм.

Глубокие отверстия можно сверлить тремя способами: 1) вращение и движения подачи сообщается инструменту; 2) вращение сообщается детали, а движение подачи – инструменту; 3) вращение сообщается детали  и инструменту в противоположные стороны, а подача – инструменту.

Технологический процесс обработки глубокого отверстия разрабатывается в зависимости от размеров и точности отверстия, конфигурации, массы и материала обрабатываемой детали.

Вращающимся инструментом можно сверлить глубокие отверстия в громоздких деталях, вращение которых невозможно или затруднено. Вращение сверла позволяет вести обработку на высоких скоростях резания, ограничиваемых только стойкостью сверла. Этим методом обрабатывают глубокие отверстия на агрегатных, вертикально – и радиально – сверлильных станках.

Основным недостатком этого метода является опасность ухода оси отверстия, причинами которого могут быть не симметрия заготовки режущих кромок сверла, неравенство углов заточки, неправильная установка детали, неоднородность обрабатываемого материала и др. в этом случае отверстие обрабатывается, в основном, спиральными сверлами, что при значительной глубине отверстия вызывает спрессование стружки в канавках сверла. Во избежании поломки сверла приходится периодически его выводить из отверстия, а это снижает производительность труда. При сверлении этим методом затруднен также подвод охлаждающей жидкости в зону резания.

Сверление глубоких отверстий на горизонтально – сверлильных станках, когда вращается деталь, а подача осуществляется сверлом, обеспечивает существенное уменьшение увода оси обрабатываемого отверстия.

Основным недостатком данного метода является трудность обеспечения высоких скоростей резания, особенно при обработке крупногабаритных деталей. Такие детали обычно вращаются с малой частотой, и обработка их ведется быстрорежущим инструментом. Поэтому метод глубокого сверления с вращением только детали для крупногабаритных изделий малопроизводителен.

Наиболее производительным является метод сверления глубоких отверстий при одновременном вращении инструмента и детали в противоположных направлениях. Сверло вращается с большой частотой, чем обеспечивается высокая скорость резания. Обработка этим методом осуществляется на горизонтально – сверлильных станках, имеющих устройства для вращения режущего инструмента (станки вертлюжного типа).

При глубоком сверлении различают сплошное и кольцевое сверление. При сплошном сверлении весь объем металла из обрабатываемого отверстия измельчается в стружку, а при кольцевом сверлении в стружку превращается только металл кольцевой полости. В центре отверстия остается стержень (керн). При сверлении очень глубоких отверстий (l/d > 80) или сверлении отверстий в деталях из трудно обрабатываемых материалов применяют двухстороннее сверление.

Обработка отверстий сверлами одностороннего резания (метод деления стружки по ширине) осуществляется с подачей 0,01…0,1 мм/об и скоростью до 100…200 м/мин и более. Сверла двустороннего резания (метод деления стружки по толщине) из быстрорежущей стали работают при подаче 0,15…0,5 мм/об и скорости резания 15…40 м/мин. При кольцевом сверлении отверстий диаметром 60…200 мм в заготовке из сталей  ГПа, подаче 0,1…0,3 мм/об, скорость резания 140…120 м/мин.

Вибрационная обработка глубоких отверстий. Суть вибрационной обработки отверстий заключается в наложении на обычную схему сверления (на инструмент или деталь) дополнительных осевых колебаний низкой частоты, обеспечивающих гарантированное кинематическое дробление стружки и отвод ее из зоны обработки потоками СОЖ.

Характер реального процесса вибрационной обработки – прерывистый или непрерывный – зависит от кинематики движения режущей кромки, определяемой осевой подачей на оборот, частотой и амплитудой осевых колебаний.

Число полных осевых колебаний К может быть равно 0,1,2 и т.д. На практике при обработке отверстий в диапазоне диаметров сверления от 3 до 20 мм обычно ограничиваются возможностями применяемых механо – гидравлических вибраторов, допускающих частоту осевых колебаний до 150…200 Гц.

Увеличение значения К приводит к образованию более мелкой стружки, легче удаляемой из зоны обработки, в связи с этим становится возможным формирование менее глубоких стружкоотводящих канавок, что в свою очередь, способствует повышению жесткости инструментов и, как следствие, повышению производительности обработки. Кроме того увеличением значения К при заданном i (сдвиг фаз между последовательными колебаниями за один оборот) обеспечивается меньшая теплонапряженность процесса и, следовательно, повышение стойкости инструмента.

Применение технологии вибрационной обработки отверстий позволяет:

1.По сравнению со сверлением спиральными сверлами, зенкерованием, развертыванием или растачиванием:

-  повысить производительность обработки в 3…8 раз;

-  обеспечить точность обработки по квалитету, Н7;

-  снизить шероховатость обрабатываемой поверхности до 0,32 мкм;

-  уменьшить увод оси отверстия в to раз до 0,02 мм на 100 мм;

-  сократить расход и номенклатуру инструментов в 2…4 раза.

2. По сравнению с технологией обработки глубоких отверстий ружейными сверлами:

-  повысить производительность обработки в 1,5…3 раза;

-  снизить шероховатость обрабатываемой поверхности на 1…2 квалитета;

-  сократить затраты на инструмент в 2…3 раза;

-  снизить расход СОЖ в 1,5…2 раза.

3. По сравнению с технологией глубокого сверления отверстий сверлами с внутренним отводом СОЖ:

-  уменьшить диаметр сверления с внутренним отводом СОЖ до 3 мм;

-  повысить производительность обработки в 1,5…2 раза;

-  снизить шероховатость обрабатываемой поверхности на 1…2 квалитета;

-  снизить расход СОЖ в 2…3 раза.

4. Использовать тонкостенное кольцевое сверление, что делает возможным:

-  уменьшить ширину реза до 3…5 мм;

-  уменьшить диаметр кольцевого сверления до 20 мм и ниже;

-  сэкономить металл заготовки от 40 до 80% (от объема отверстия);

-  снизить энергозатраты на сверление в 2…5 раз;

-  снизить расход СОЖ в 2…4 раза;

-  расширить диапазон обрабатываемых отверстий на применяемом оборудовании в 2…3 раза.

Обработка отверстий малых диаметров. Обработка лезвийным и абразивным инструментом малых отверстий во многом подобна ранее рассмотренной обработке обычных отверстий. В авиадвигателестроении малые отверстия в деталях из, конструкционных сталей и сплавов, диаметром свыше 0,5 мм предпочитают изготавливать механической обработкой, отверстия меньших размеров в основном обрабатывают физико – химическими методами, а отверстия диаметром 0,3 мм – только физико – химическими.