Сверление - одна из важнейших операций механической обработки материалов. От правильного выбора режима резания зависят качество отверстия, производительность и стойкость инструмента. Давайте разберемся, как же оптимизировать режим резания при сверлении для конкретных условий.
Основные параметры режима резания при сверлении
При сверлении можно выделить несколько ключевых параметров режима резания:
- Скорость резания
- Подача
- Число оборотов шпинделя
- Глубина сверления
- Охлаждение
Рассмотрим их подробнее.
Скорость резания
Скорость резания при сверлении - это окружная скорость наиболее удаленной от оси сверла точки режущей кромки. Она рассчитывается по формуле:
v = πDn / 1000, где D - диаметр сверла, мм; n - частота вращения сверла, об/мин.
Рекомендуемые значения скорости резания варьируются в зависимости от обрабатываемого материала, твердости сверла и других факторов. Для сверл необходимо поддерживать оптимальную скорость резания - не слишком высокую, чтобы избежать перегрева, и не слишком низкую, чтобы процесс шел эффективно.
Подача
Подача при сверлении - это величина перемещения сверла за один оборот в осевом направлении, выраженная в мм/об.
Различают ручную подачу, когда оператор вручную подает сверло в заготовку, и механическую подачу, осуществляемую станком.
Величина подачи зависит от диаметра сверла и обрабатываемого материала. Обычно подача увеличивается при увеличении диаметра сверла. Для твердых материалов рекомендуется меньшая подача.
Число оборотов шпинделя
Для поддержания оптимальной скорости резания число оборотов шпинделя должно соответствовать диаметру используемого сверла: чем больше диаметр, тем меньше оборотов.
Связь между частотой вращения n и диаметром сверла D при постоянной скорости резания v выражается формулой:
n = (v x 1000) / (π x D)
Глубина сверления
Глубина сверления влияет на выбор режима резания. Чем глубже отверстие, тем медленнее должны быть подача и скорость вращения сверла. Это позволит избежать отклонений от оси и поломки инструмента.
Охлаждение
Применение смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) обязательно при глубоком сверлении, особенно в труднообрабатываемых материалах. Это позволяет:
- Снизить трение и температуру в зоне резания
- Увеличить ресурс инструмента
- Улучшить качество поверхности
Для охлаждения при сверлении чаще всего используют эмульсии или масляные СОЖ. Выбор типа жидкости зависит от обрабатываемого материала.
Правильный подбор сверла определяет качество обработки отверстия и долговечность инструмента. Рассмотрим особенности наиболее распространенных материалов для изготовления сверл.
Сверла из быстрорежущей стали
Такие сверла применяют для обработки металлов средней твердости. Они позволяют использовать высокие скорости резания при сверлении стали и чугуна. Рекомендуемые режимы для сверл из быстрорежущей стали:
- Сталь - скорость резания v = 20-30 м/мин
- Чугун - v = 10-20 м/мин
- Подача s = 0,15-0,35 мм/об для диаметра сверла 10 мм
Сверла из твердого сплава
Обладают высокой износостойкостью, позволяют вести обработку на больших скоростях. Применяют для труднообрабатываемых материалов и массового производства. Режимы резания для твердосплавных сверл:
- Сталь - v = 60-80 м/мин
- Чугун - v = 40-60 м/мин
- Подача аналогична сверлам из быстрорежущей стали
Сверла из углеродистой стали
Применяют для обработки мягких металлов и пластмасс. Не подходят для твердых и труднообрабатываемых материалов. Скорость резания в 2 раза ниже, чем для быстрорежущей стали. Подачу можно брать аналогичную.
Выводы
Для высокопроизводительной обработки твердых металлов предпочтительно использовать сверла из быстрорежущей стали или твердого сплава. Углеродистые сверла эффективны только для мягких материалов.
Обрабатываемый материал - один из важнейших факторов, влияющих на выбор режима резания.
Сталь и чугун
Эти конструкционные металлы отличаются средней и высокой твердостью. Рекомендуемые режимы сверления:
- Цталь - v = 15-30 м/мин, s = 0,15-0,25 мм/об
- Чугун - v = 10-20 м/мин, s = 0,2-0,35 мм/об
С увеличением твердости металла скорость резания и подачу следует снижать.
Цветные металлы
Алюминий, медь, латунь, бронза относятся к мягким, пластичным материалам. Их можно сверлить на повышенных режимах:
- Алюминий - v = 100 м/мин, s = 0,2-0,25 мм/об
- Медь, латунь, бронза - v = 50-70 м/мин, s = 0,15-0,2 мм/об
Труднообрабатываемые материалы
Для титана, нержавейки, жаропрочных сплавов требуются пониженные режимы резания:
- v = 10-15 м/мин
- s = 0,05-0,1 мм/об
Эти материалы склонны к наклепу, задирам и быстрому износу инструмента. Поэтому режим резания должен быть максимально щадящим.
Тип используемого оборудования также влияет на выбор режима резания при сверлении.
Ручные электродрели
Их основное преимущество - простота и удобство применения. Однако возможности по регулировке режимов ограничены. Рекомендованная скорость вращения шпинделя 500-2000 об/мин. Подачу осуществляет оператор.
Сверлильные станки
Обеспечивают высокую точность и качество отверстий. Позволяют устанавливать оптимальный режим резания в соответствии с рекомендациями.
Токарные станки
Предназначены в первую очередь для токарной обработки, однако допускают и сверление. Имеют широкий диапазон частот вращения шпинделя.
Обрабатывающие центры
Современное высокопроизводительное оборудование для механообработки. Позволяют реализовать высокоскоростное сверление (до 10 000 об/мин и выше) с ЧПУ.
