А. Герасимов – Как взрастить яблоню-"аристократку". Рожденные водной стихией: жемчуг...("Сделай сам" №2∙2001) (страница 11)

Рис. 6. Параметры режущего инструмента на примере резца:

_{1 — клин; 2 — обрабатываемый предмет; γ (гамма) — угол передний; α (альфа) — угол задний; δ (дельта) — угол резания, β (бета) — угол заострения}

Благодаря этому углу для инструмента облегчено врезание в металл и стружка свободнее сходит по передней грани. Угол между передней гранью инструмента и плоскостью, проведенной перпендикулярно к поверхности резания, называется передним углом и обозначается греческой буковой у.

Поверхность инструмента, обращенную к детали, называют задней гранью. Ее отклоняют на некоторый угол от поверхности обрабатываемой детали, чтобы уменьшить трение инструмента о поверхность резания. Угол между задней гранью инструмента и поверхностью резания называют задним углом и обозначают греческой буквой α.

Угол между передней и задней гранью инструмента называют углом заострения и обозначают греческой буквой β.

Угол между передней гранью инструмента и поверхностью резания называют углом резания и обозначают греческой буквой δ. Этот угол представляет собой сумму угла заострения β и заднего угла α.

Передний и задний угол — это те углы, которые необходимо соблюдать при заточке.

А теперь найдем описанные выше грани и углы на сверле, которое совсем не похоже на инструмент, изображенный на рис. 6. Для этого рассечем режущую часть сверла (рис. 7) плоскостью АБ, перпендикулярной его режущей кромке.

Рис. 7. Углы спирального сверла

Режущая кромка — это линия пересечения передней и задней граней инструмента. Передний угол γ у сверла образует винтовая канавка. Угол наклона канавки к оси сверла определяет величину переднего угла. На рис. 7 показаны поверхность резания, угол заострения β, угол резания δ и задний угол α. Величина этих углов γ и α вдоль режущей кромки переменна, о чем будет рассказано ниже.

Сверло имеет две режущие кромки, соединенные между собой перемычкой, расположенной под углом ψ° к режущим кромкам (см. рис. 5). Очень важно правильно выбрать угол при вершине сверла 2φ, измеряемый между его режущими кромками (см. рис. 5).

Получив общее представление о геометрии режущей части сверла, поговорим подробнее о ее элементах.

Передняя грань спирального сверла представляет собой сложную винтовую поверхность. Грань — это название условное, так как слово «грань» предполагает плоскость. Винтовая канавка, поверхность которой образует переднюю грань, пересекаясь с заборным конусом, создает прямые режущие кромки (см. рис. 7).

Угол наклона винтовой канавки к оси сверла обозначают греческой буквой ω (см. рис. 5). Чем больше этот угол, тем больше передний угол и тем легче выход стружки. Но сверло с увеличением наклона винтовой канавки ослабляется. Поэтому у сверл с малым диаметром, имеющих меньшую прочность, этот угол делают меньше, чем у сверл большого диаметра.

Угол наклона винтовой канавки зависит также от материала сверла. Сверла из быстрорежущей стали могут работать в более напряженных условиях, чем сверла из углеродистой стали. Поэтому для них угол со может быть больше.

На выбор угла наклона влияют свойства обрабатываемого материала. Чем он мягче, тем угол наклона может быть больше. Но это правило применимо в производстве. В домашних условиях, где одно сверло используют для обработки разных материалов, угол наклона обычно связан с диаметром сверла и изменяется от 19 до 28° для сверл диаметром от 0,25 до 10 мм.

Увеличение угла наклона канавки приводит к ее удлинению. Поэтому при сверлении глубоких отверстий для облегчения выхода стружки угол наклона уменьшают.

Форма канавки должна создавать достаточное пространство для размещения стружки и обеспечивать легкий отвод ее из канавки, но при этом не очень ослаблять сверло. Ширина канавки должна быть приблизительно равна ширине пера.

Глубина канавки определяет толщину сердцевины сверла (см. рис. 5). От толщины сердцевины зависит прочность. Если канавку сделать глубже, стружка будет лучше размещаться, но сверло будет ослаблено. Поэтому толщину сердцевины выбирают в зависимости от диаметра сверла. В сверлах малого диаметра толщина сердцевины составляет большую долю диаметра сверла, чем в сверлах большого диаметра. Так, для сверл диаметром 0,8–1 мм ширина сердцевины 0,21-0,22 мм, а для сверл диаметром 10 мм ширина сердцевины 1,5 мм. С целью повышения прочности сверла толщину сердцевины увеличивают по направлению к хвостовику.

Винтовую канавку чаще всего полируют, чтобы облегчить сход стружки и чтобы при переточках задней грани получить ровную без зазубрин режущую кромку. Переднюю грань у сверла не перетачивают.

Конструкция винтовых канавок такова, что по мере приближения от поверхности сверла к центру их угол наклона уменьшается, а значит, уменьшается и передний угол. Условия работы режущей кромки у центра сверла будут труднее.

Большое влияние на работу сверла оказывает угол при вершине 2φ. Если угол при вершине мал, стружка своим нижнем краем будет задевать за стенку отверстия (рис. 8) и условий для правильного образования стружки не будет.

Рис. 8. Спиральное сверло с острым углом заборного конуса

Если угол при вершине мал, стружка будет завиваться, двигаться параллельно направлению канавки и не будет заклинивать сверло. На рис. 9 показано сверло с нормальным углом заборного конуса.

Рис. 9. Спиральное сверло с нормальным углом заборного конуса

Край стружки в этом случае хорошо укладывается в канавку. Изменение угла при вершине изменяет длину режущей кромки и, следовательно, нагрузку на единицу ее длины. При увеличении угла при вершине нагрузка на единицу длины режущей кромки растет, при этом увеличивается сопротивление внедрению сверла в металл в направлении подачи. При уменьшении угла при вершине возрастает усилие, необходимое для вращения сверла, так как ухудшаются условия образования стружки и возрастает трение. Но при этом нагрузка на единицу длины режущей кромки уменьшается, толщина срезаемой стружки становится меньше (см. рис. 8) и теплота от режущих кромок отводится лучше.

Обычно угол при вершине стандартных универсальных сверл из углеродистой, хромистой и быстрорежущей стали равен 116–118° и считается пригодным для многих материалов. Но для того, чтобы обеспечить наилучшие условия работы, его меняют, как показано в таблице 1.

Таблица 1

Обрабатываемый материал ∙ Угол при вершине, град.

Сталь, чугун, твердая бронза ∙ 116-118

Латунь, мягкая бронза ∙ 120-130

Медь (красная) ∙ 125

Алюминий ∙ 140

Магниевые сплавы ∙ 90

Электрон, силумин ∙ 90-100

Пластмассы ∙ 90-100

Мрамор, эбонит и другие хрупкие материалы ∙ 140

Древесина ∙ 140

А теперь поговорим о переднем и заднем углах режущей части сверл (см. рис. 7).

Мы уже знаем, что передний угол зависит от профиля винтовой канавки и в разных точках режущей кромки имеет разную величину. В точках, расположенных ближе к наружной поверхности сверла, он больше, ближе к центру сверла меньше. Чтобы у центра сверла был приемлемый для резания передний угол, его делают большим на периферии, где скорость резания наибольшая. Поэтому режущие кромки спирального сверла изнашиваются крайне неравномерно. Режущая кромка у периферии тупится быстрее. У центра сверла из-за малого переднего угла образование стружки затруднено, увеличивается сопротивление резанию металла и выделяется дополнительное тепло.

Задний угол, так же как и передний, изменяется по величине в разных точках режущей кромки. В точках, расположенных ближе к наружной поверхности сверла, он меньше, в точках, расположенных ближе к центру, больше. Задний угол образуется при заточке заборного конуса и на периферии сверла равен приблизительно 8-12°, а в центре 20–25°.

Перемычка (поперечная кромка) расположена в центре сверла и соединяет обе режущие кромки. Угол наклона перемычки к режущим кромкам у может быть от 40 до 60°. У большинства сверл ψ = 55° (см. рис. 5). Перемычка образуется пересечением двух задних граней. Ее длина зависит от толщины сердцевины сверла. Так как толщина

сердцевины увеличивается по направлению к хвостовику, длина перемычки возрастает в результате каждой заточки.

В процессе сверления поперечная кромка только мешает внедрению сверла в металл. Она не режет, а скребет или, вернее, давит металл. Недаром ее когда-то называли скребущим лезвием. С уменьшением длины перемычки вдвое усилие подачи можно снизить на 25 % Однако уменьшение длины перемычки за счет уменьшения толщины сердцевины приведет к ослаблению сверла. Поэтому придумано много методов подточки перемычки, которые применяют при заточке сверл.

Хвостовики сверл служат для крепления их в шпинделе сверлильного станка. Хвостовики могут быть коническими и цилиндрическими (см. рис. 5). Как правило, сверла диаметром до 20 мм имеют цилиндрический хвостовик, более крупные — конический. Однако ГОСТом предусмотрен выпуск сверл с коническим хвостовиком, начиная с диаметра 5 мм. Для крепления цилиндрических хвостовиков служат патроны, для конических хвостовиков — конические втулки. В домашней мастерской для сверления чаще всего применяют ручные и электрические дрели, снабженные патроном, и соответственно сверла с цилиндрическим хвостовиком. Однако иногда можно вынуть патрон вместе с хвостовиком из дрели. Место для сверла с коническим хвостовиком освобождено.