Расчет режимов резания при сверлении, рассверливании, зенкеровании, развертывании

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК НА СТАНКАХ

СВЕРЛИЛЬНОЙ ГРУППЫ

Расчет режимов резания при сверлении, рассверливании, зенкеровании, развертывании

Глубина резания при сверлении равна половине диаметра, а при рассверливании, зенкеровании и развертывании – полуразности имеющегося и получаемого диаметров (рис. 4.1):

–сверление: t = 0,5∙D;

–рассверливание, зенкерование и развертывание: t = 0,5∙(D – d).

Рис. 4.1. Схема резания:

а – при сверлении; б – при зенкеровании, рассверливании

 

Подача при сверлении отверстий без ограничивающих факторов выбирается максимально допустимой по прочности сверла может быть определена по табл. 4.1 в зависимости от обрабатываемого материала и диаметра выполняемого отверстия. При рассверливании отверстий подача, рекомендуемая для сверления, может быть увеличена до 2 раз.

При наличии ограничивающих факторов подачи при сверлении и рассверливании равны. Их определяют умножением табличного значения подачи на соответствующий поправочный коэффициент, приведенный в примечании к таблице.

Таблица 4.1

Подачи, мм/об, при сверлении стали, чугуна, медных и алюминиевых сплавов сверлами из быстрорежущей стали

Диаметр сверла D, мм	Сталь	Серый и ковкий чугун, медные и алюминиевые сплавы
НВ<160	160…240НВ	240…300НВ	НВ>300	НВ≤170	НВ>170
2…4	0,09–0,13	0,08–0,10	0,06–0,07	0,04–0,06	0,12–0,18	0,09–0,12
4…6	0,13–0,19	0,10–0,15	0,07–0,11	0,06–0,09	0,18–0,27	0,12–0,18
6…8	0,19–0,26	0,15–0,20	0,11–0,14	0,09–0,12	0,27–0,36	0,18–0,24
8…10	0,26–0,32	0,20–0,25	0,14–0,17	0,12–0,15	0,36–0,45	0,24–0,31
10…12	0,32–0,36	0,25–0,28	0,17–0,20	0,15–0,17	0,45–0,55	0,31–0,35
12…16	0,36–0,43	0,28–0,33	0,20–0,23	0,17–0,20	0,55–0,66	0,35–0,41
16…20	0,43–0,49	0,33–0,38	0,23–0,27	0,20–0,23	0,66–0,76	0,41–0,47
20…25	0,49–0,58	0,38–0,43	0,27–0,32	0,23–0,26	0,76–0,89	0,47–0,54
25…30	0,58–0,62	0,43–0,48	0,32–0,35	0,26–0,29	0,89–0,96	0,54–0,60
30…40	0,62–0,78	0,48–0,58	0,35–0,42	0,29–0,35	0,96–1,19	0,60–0,71
40…50	0,78–0,89	0,58–0,66	0,42–0,48	0,35–0,40	1,19–1,36	0,71–0,81
Примечание. Приведенные подачи применяют при сверлении отверстий глубиной l≤3D с точностью не выше 12-го квалитета в условиях жесткой технологической системы. В противном случае вводят поправочный коэффициенты: 1) на глубину отверстия: Кls = 0,9 при l≤5D; Кls = 0,8 при l≤7D; Кls = 0,75 при l≤10D; 2) на достижение более высокого качества отверстия в связи с последующей операцией развертывания или нарезания резьбы Коs = 0,5. 3) на недостаточную жесткость системы СПИЗ: при средней жесткости Кжs = 0,75; при малой жесткости Кжs = 0,5; 4) на инструментальный материал КИs = 0,6 для сверла с режущей частью из твердого сплава.

 

Подачи при зенкеровании приведены в табл. 4.2, а при развертывании – табл. 4.3.

 

Таблица 4.2

Подача, мм/об, при обработке отверстий зенкерами из быстрорежущей стали и твердого сплава

Обрабатываемый материал	Диаметр зенкера D, мм
До 15	Св. 15 до 20	Св. 20 до 25	Св. 25 до 30	Св. 30 до 35	Св. 35 до 40	Св. 40 до 50	Св. 50 до 60	Св. 60 до 80
Сталь	0,5–0,6	0,6–0,7	0,7–0,9	0,8–1,0	0,9–1,1	0,9–1,2	1,0–1,3	1,1–1,3	1,2–1,5
Чугун, НВ≤200 и медные сплавы	0,7–0,9	0,9–1,1	1,0–1,2	1,1–1,3	1,2–1,5	1,4–1,7	1,6–2,0	1,8–2,2	2,0–2,4
Чугун, НВ>200	0,5–0,6	0,6–0,7	0,7–0,8	0,8–0,9	0,9–1,1	1,0–1,2	1,2–1,4	1,3–1,5	1,4–1,5
Примечание: 1. Приведенные значения подачи применять для обработки отверстий с допуском не выше 12-го квалитета. Для достижения более высокой точности (9-11-й квалитет), а также при подготовке отверстий под последующую обработку их одной резверткой или под нарезание резьбы метчиком вводить поправочный коэффициент Кos = 0,7. 2.При зенкеровании глухих отверстий подача не должна превышать 0,3–0,6 мм/об.

 

Таблица 4.3

Подача, мм/об, при предварительном (черновом) развертывании

отверстий развертками из быстрорежущей стали и твердого сплава

Обрабатываемый материал	Диаметр развертки D, мм
До 10	Св. 10 до 15	Св. 15 до 20	Св. 20 до 25	Св. 25 до 30	Св. 30 до 35	Св. 35 до 40	Св. 40 до 50	Св. 50 до 60	Св. 60 до 80
Сталь	0,8	0,9	1,0	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	1,7	2,0
Чугун, НВ≤200 и медные сплавы	2,2	2,4	2,6	2,7	3,1	3,2	3,4	3,8	4,3	5,0
Чугун, НВ>200	1,7	1,9	2,0	2,2	2,4	2,6	2,7	3,1	3,4	3,8
Примечание: 1. Подачу следует уменьшать: а) при чистовом развертывании в один проход с точностью по 9–11-му квалитету и параметром шероховатости поверхности Ra = 3,2…6,3 мкм или при развертывании под полирование и хонингование, умножая на коэффициент Кos = 0,8; б) при чистовом развертывании после чернового с точностью по 7-му квалитету и параметром шероховатости поверхности Ra = 0,4…0,8 мкм, умножая на коэффициент Кos = 0,7; в) при твердосплавной рабочей части, умножая на коэффициент КИs = 0,7. 2.При развертывании глухих отверстий подача не должна превышать 0,2–0,5 мм/об.

 

Скорость резания,м/мин, при сверлении

 

 

а при рассверливании, зенкеровании, развертывании

 

 

Значения коэффициентов С_v и показателей степени приведены для сверления в табл. 4.4, для рассверливания, зенкерования и развертывания – в табл. 4.5, а значения периода стойкости Т – в табл. 4.6.

Таблица 4.4

Значения коэффициента С_v и показателей степени в формуле скорости резания при сверлении

Обрабатываемый материал	Материал режущей части инструмента	Подача s, мм/об	Коэффициент и показатели степени	Охлаждение
Сv	q	y	m
Сталь конструкционная углеродистая, σВ = 750МПа	Р6М5	≤0,2 >0,2	7,0 9,8	0,40	0,70 0,50	0,20	Есть
Сталь жаропрочная 12Х18Н9Т, 141НВ	–	3,5	0,50	0,45	0,12
Чугун серый, 190 НВ	≤0,3 >0,3	14,7 17,1	0,25	0,55 0,40	0,125	Нет
ВК8	–	34,2	0,45	0,30	0,20
Чугун ковкий, 150 НВ	Р6М5	≤0,3 >0,3	21,8 25,3	0,25	0,55 0,40	0,125	Есть
ВК8	–	40,4	0,45	0,3	0,20	Нет
Медные гетерогенные сплавы средней твердости, 100…140 НВ	Р6М5	≤0,3 >0,3	28,1 32,6	0,25	0,55 0,40	0,125	Есть
Силумин и литейные алюминиевые сплавы, σВ = 100…200МПа, НВ≤65; дюралюминий, НВ≤100	≤0,3 >0,3	36,3 40,7	0,25	0,55 0,40	0,125
Примечание. Для сверл из быстрорежущей стали рассчитанные по приведенным данным скорости резания действительны при двойной заточке и подточенной перемычке. При одинарной заточке сверл из быстрорежущей стали рассчитанную скорость резания следует уменьшать, умножая ее на коэффициент Кзv = 0,7.

 

 

Таблица 4.5

Значения коэффициента С_v и показателей степени в формуле скорости резания при рассверливании, зенкеровании и развертывании

Обрабатываемый материал	Вид обработки	Материал режущей части инструмента	Коэффициент и показатели степени	Охлаждение
Сv	q	x	y	m
Конструкционная углеродистая сталь, σВ = 750МПа	Рассверливание	Р6М5 ВК8	16,2 10,8	0,4 0,6	0,2	0,5 0,3	0,2 0,25	Есть
Зенкерование	Р6М5 Т15К6	16,3 18,0	0,3 0,6	0,5 0,3	0,2 0,25
Развертывание	Р6М5 Т15К6	10,5 100,6	0,3 0,3	0,2	0,65 0,65	0,4
Конструкционная углеродистая сталь, σВ = 1600…1800МПа, 49…54НВС	Зенкерование	Т15К6	10,0	0,6	0,3	0,6	0,45
Развертывание	14,0	0,4	0,75	1,05	0,85
Серый чугун, 190 НВ	Рассверливание	Р6М5 ВК8	23,4 56,9	0,25 0,5	0,1 0,15	0,4 0,45	0,125 0,4	Нет
Зенкерование	Р6М5 ВК8	18,8 105,0	0,2 0,4	0,1 0,15	0,4 0,45	0,125 0,4
Развертывание	Р6М5 ВК8	15,6 109,0	0,2 0,2	0,1	0,5 0,5	0,3 0,45
Ковкий чугун, 150 НВ	Рассверливание	Р6М5 ВК8	34,7 77,4	0,25 0,5	0,1 0,15	0,4 0,45	0,125 0,4	Есть
Зенкерование	Р6М5 ВК8	27,9 143,0	0,2 0,4	0,1 0,15	0,4 0,45	0,125 0,4	Есть
Развертывание	Р6М5 ВК8	23,2 148,0	0,2 0,2	0,1	0,5 0,5	0,3 0,45	Нет

 

Таблица 4.6

Средние значения периода стойкости сверл, зенкеров и разверток

Инструмент (операция)	Обрабатываемый материал	Материал режущей части инструмента	Стойкость Т, мин, при диаметре инструмента, мм
До 5	6–10	11–20	21–30	31–40	41–50	51–60	61–80
Сверло (сверление и рассверливание)	Конструкционная углеродистая и легированная	Быстрорежущая сталь								–
Твердый сплав							–	–
Коррозионностойкая сталь	Быстрорежущая сталь					–	–	–	–
Сверло (сверление и рассверливание)	Серый и ковкий чугун, медные и алюминиевые сплавы	Быстрорежущая сталь								–
	Твердый сплав							–	–
Зенкеры (зенкерование)	Конструкционная углеродистая и легированная, серый и ковкий чугун	Быстрорежущая сталь и твердый сплав	–	–
Развертки (развертывание)	Конструкционная углеродистая и легированная	Быстрорежущая сталь	–
Твердый сплав	–
Серый и ковкий чугун	Быстрорежущая сталь	–	–
Твердый сплав	–	–

 

Общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания

 

 

где К_MV–коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала (прил. 1-4); K_ИV–коэффициент на инструментальный материал (прил. 6); К_lV– коэффициент, учитывающий глубину сверления (табл. 4.7). При рассверливании и зенкеровании литых или штампованных отверстий вводится дополнительно поправочный коэффициент K_nV (прил. 5).

 

Таблица 4.7

Поправочный коэффициент К_lV на скорость резания при сверления, учитывающий глубину обрабатываемого отверстия

Параметр	Сверление	Рассверливание, зенкерование, развертывание
Глубина обрабатываемого отверстия	3D	4D	5D	6D	8D	–
Коэффициент КlV	1,0	0,85	0,75	0,7	0,6	1,0

 

Крутящий момент, Н∙м, и осевую силу, Н, рассчитывают по формулам:

– при сверлении

– при рассверливании и зенкеровании

Значения коэффициентов С_М и С_р и показателей степени приведены в табл. 4.8.

 

Таблица 4.8

Значения коэффициентов и показателей степени в формулах крутящего момента и осевой силы при сверлении, рассверливании и зенкеровании

Обрабатываемый материал	Наименование операции	Материал режущей части инструмента	Коэффициент и показатели степени в формулах
крутящего момента	осевой силы
СМ	q	x	y	Ср	q	x	y
Конструкционная углеродистая сталь, σВ = 750МПа	Сверление	Быстрорежущая сталь	0,0345	2,0	–	0,8		1,0	–	0,7
Рассверливание и зенкерование	0,09	1,0	0,9	0,8		–	1,2	0,65
Жаропрочная сталь12Х18Н9Т, 141НВ	Сверление	0,041	2,0	–	0,7		1,0	–	0,7
Рассверливание и зенкерование	0,106	1,0	0,9	0,8		–	1,2	0,65
Серый чугун, 190 НВ	Сверление	Твердый сплав	0,012	2,2	–	0,8		1,2	–	0,75
Рассверливание и зенкерование	0,196	0,85	0,8	0,7		–	1,0	0,4
Сверление	Быстрорежущая сталь	0,021	2,0	–	0,8	42,7	1,0	–	0,8
Рассверливание и зенкерование	0,085	–	0,75	0,8	23,5	–	1,2	0,4
Ковкий чугун, 150 НВ	Сверление	Быстрорежущая сталь	0,021	2,0	–	0,8	43,3	1,0	–	0,8
Рассверливание и зенкерование	Твердый сплав	0,01	2,2	–	0,8	32,8	1,2	–	0,75
0,17	0,85	0,8	0,7		–	1,0	0,4
Примечание. Рассчитанные по формуле осевые силы при сверлении действительны для сверл с подточенной перемычкой; с неподточенной перемычкой осевая сила при сверлении возрастает в 1,33 раза.

 

Коэффициент, учитывающий фактические условия обработки, в данном случае зависит только от материала обрабатываемой заготовки и определяется выражение

 

 

Значения коэффициента К_МР приведены для стали и чугуна в прил. 9.

Для определения крутящего момента при развертывании каждый зуб инструмента можно рассматривать как расточной резец. Тогда при диаметре инструмента D крутящий момент, Н∙м,

 

 

здесь s_z – подача, мм на один зуб инструмента, равная s/z, где s – подача, мм/об, z – число зубьев развертки. Значения коэффициентов и показателей степени представлены в табл.

Мощность резания, кВт, определяют по формуле

 

 

где частота вращения инструмента или заготовки, об/мин,

 

При использовании табл. 4.1 следует руководствоваться следующими рекомендациями:

1.Приведенную подачу при сверлении применяют для жестких деталей с допуском не выше 12-го квалитета под последующую обработку сверлом, зенкером или резцом при глубине сверления / < 3D. Если это условие не соблюдается, то вводят поправочный коэффициент: 0,9 при / < 5D; 0.8 при/< 7D; 0,75 при/< 10D.

2.Подачу при сверлении следует уменьшать, учитывая следующие
технологические факторы:

а) при сверлении отверстий в деталях средней жесткости с допуском не выше 12-го квалитета или под последующую обработку сверлом, зенкером или резцом вводят коэффициент 0,75;

б) при сверлении точных отверстий под последующую обработку развертками или под нарезание резьбы метчиками, при сверлении

центровочными сверлами, при сверлении отверстий в деталях малой жесткости и с неустойчивыми опорными поверхностями вводят коэффициент 0,5.