Почему центровые сверла делают более качественные отверстия

Формы центровых отверстий . Обтачивание деталей в центрах — наиболее распространенный способ обработки, так как он позволяет переставлять деталь со станка на станок без последующей выверки.

На рис. 171, а показано нормальное центровое отверстие, состоящее из конической и цилиндрической частей. Угол конической части центрового отверстия должен точно соответствовать углу центров станка. Обычно этот угол равен 60°, но при обработке крупных и тяжелых деталей применяют центры с углом 75 и даже 90°. Цилиндрическая часть отверстия служит для разгрузки вершины центра и для заполнения его смазкой.

На рис. 171, б показано центровое отверстие с предохранительным конусом в 120°, который защищает основной конус от забоин и облегчает обработку торца. Центровые отверстия с предохранительным конусом применяются главным образом для деталей, подвергающихся большому количеству операций.

Размеры центровых отверстий . Размеры центровых отверстий выбирают в зависимости от диаметра заготовки (табл. 8).

2. Приемы центрования

Центрование коротких деталей производят в патроне, при этом сначала подрезают торец заготовки, а затем на подрезанном торце засверливают центровое отверстие нужного размера.

Сверление центровых отверстий производится сначала коротким сверлом диаметром d на глубину L (рис. 172, а), а затем зенковкой с углом 60° раззенковывают отверстие до диаметра D (рис. 172, б). Лучше применять комбинированное центровочное сверло (рис. 173), которое объединяет в себе спиральное сверло и коническую зенковку. Понятно, что центрование таким сверлом много производительнее. На рис. 173, а показано комбинированное сверло для центровых отверстий без предохранительного конуса, а на рис. 173, б — с предохранительным конусом.

Сверление центровых отверстий производится следующим образом. Деталь закрепляют в трехкулачковом самоцентрирующем патроне, а в пиноли задней бабки устанавливают патрон с комбинированным сверлом (рис. 174). Подачу осуществляют вручную, равномерно вращая маховичок задней бабки.

Если длина заготовки не позволяет произвести зацентровку в патроне, сначала производится разметка центровых отверстий на необработанных торцах.

3. Разметка центровых отверстий

Существуют различные способы разметки центровых отверстий.

Перед разметкой обычно закрашивают торцы мелом, чтобы риски, определяющие положение центровых отверстий, были более заметны.

Применяется разметка при помощи разметочного циркуля (рис. 175, а), ножки которого при этом разводят на расстояние, приблизительно равное радиусу детали. Изогнутую ножку прикладывают к окружности торца детали, зажатой в тисках, а заостренной ножкой прочерчивают дугу около центра торца. Затем таким же способом проводят еще три дуги, каждый раз переставляя изогнутую ножку циркуля примерно на ¼ окружности торца. Начерченные четыре дуги образуют криволинейный четырехугольник. Если ножки циркуля развести на расстояние, превышающее радиус, то риски получатся, как на рис. 175, б, а если на расстояние меньше радиуса, то как на рис. 175, в. Центр отверстия должен находиться в центре получающегося четырехугольника. Его намечают на глаз и накернивают, как показано на рис. 175, г.

Центровые отверстия размечают также с помощью центроискателя (рис. 176, а). Приложив к торцу детали центроискатель, проводят чертилкой риску, затем повертывают деталь или центроискатель на 90° и проводят вторую риску. Пересечение рисок дает положение центрового отверстия. То же делают на другом торце.

Положение центрового отверстия удобно определять накерниванием без разметки с помощью специального приспособления, называемого колоколом (рис. 176, б). Приспособление устанавливают на торец детали вертикально и ударом молотка по керну колокола намечают место центрового углубления.

4. Режимы резания при центровании

Скорость резания при центровании комбинированным сверлом из быстрорежущей стали выбирают в зависимости от обрабатываемого материала: для стали — 7 — 15 м/мин, для чугуна—18— 20 м/мин, бронзы и латуни — 18 — 25 м/мин, для алюминия — 40—60 м/мин. Величина подачи при центровании — 0,03 —0,08 мм/об.

5. Брак при центровании и меры его предупреждения

На изготовление центровых отверстий нужно обращать серьезное внимание, так как от этого зависит правильная установка заготовок при их обработке в центрах.

Выполнение центровых отверстий с отступлением от размеров, указанных в табл. 8, приводит к порче центра и центрового отверстия детали.

На рис. 177, а показано правильное центровое отверстие, а на рис. 177, б — центровое отверстие без цилиндрической части. При отсутствии цилиндрической части возможна неточная установка заготовки, кроме того, вероятно выдавливание смазки. Последнее ведет к быстрому нагреву и сильному износу стенок конического отверстия и заднего центра.

На рис. 177, в и г показаны центровые отверстия с углами конуса больше и меньше 60°. В таких отверстиях центр будет соприкасаться с деталью по узкой полоске, что может вызвать биение детали, разрабатывание и нагрев конического отверстия, сильный износ центра.

Если центровое отверстие засверлено на длину L, большую той, какая указана в табл. 8, то его больший диаметр может совпасть с диаметром детали (рис. 177, д). В этом случае нельзя будет обтачивать поверхность резцом, так как он упрется в задний центр.

Если центровое отверстие смещено относительно оси детали (рис. 177, е), то деталь будет бить, и часть наружной поверхности детали может остаться необработанной. На рис. 177, ж показано центровое отверстие, засверленное наискось от оси детали. В таком отверстии центр будет соприкасаться с деталью только частью своей поверхности и в результате быстро сработается. Кроме того, деталь при вращении будет бить.

Чтобы предупредить брак при центровании, необходимо:
1. Обеспечить глубину L и l и диаметры d и D отверстия согласно табл. 8.
2. Конус под углом 60° должен быть чисто обработан, не иметь дробления или огранки. Нужно предупреждать также увод сверла в сторону при центровании отверстия. Для этого необходимо обращать внимание на то, чтобы торцовые поверхности перед центрованием были чисто обработаны и перпендикулярны к оси заготовки.

В быту часто приходится сверлить отверстия в металлических изделиях. Операция простая: закрепил заготовку, разметил место под отверстие, накернил его, подготовил сверло требуемого диаметра, включил дрель или настольно-сверлильный станок. Всё! Но такая последовательность действий хороша для сверления одного или двух отверстий. При массовой сверловке подобным способом потребуется много времени и усилий. Именно с этой целью опытные домашние мастера имеют в своём инструментальном арсенале центровочное сверло.

Как выглядит и работает?

Сначала вспомним устройство и принцип действия обычного сверла. Его коническая часть, базируясь на предварительно прокернённом в заготовке коническом углублении, входит в него, и опираясь на образующие конуса, производит постепенное внедрение в толщу металла. Выборка стружки происходит перьевой частью сверла, и выведением её наружу при помощи спирально расположенных канавок. Если намётка под отверстие отсутствует, то теряется и опора для конической части, ввиду чего сверло скользит и даже может нанести травму малоопытному пользователю. Поэтому предварительная зацентровка отверстия при особых требованиях к точности его расположения является обязательным.

Центровочное сверло, предназначенное для массового изготовления отверстий, снимает потребность в накернении мест для последующей сверловки. С этой целью оно обладает особой конструкцией, которая разработана в соответствии с требованиями ГОСТ 14952-75. Первоначально инструмент предназначался в качестве оснастки для фрезерных станков с ЧПУ, но оказался весьма полезным и при производстве массовых сверлильных операций по металлу.

Различают следующие конструктивные разновидности рассматриваемого инструмента:

1. Свёрла, которые могут одновременно выполнять зенковку начального конуса. Угол такого конуса стандартизирован, и составляет 60°, при этом само центровочное сверло может быть выполнено как с предохранительным конусом, так и без него.
2. Свёрла с заходным конусом 75°, не имеющие отдельного предохранительного конуса (что объясняется увеличенной поверхностью опорной зоны).
3. Свёрла для выполнения отверстий, образующая которых имеет сложную, дугообразную форму.

Выпускается такой инструмент в диапазоне размеров 0,5…10 мм. Центровочные свёрла с большим диаметром не имеют явных преимуществ по сравнению с обычными зенковками, но потребуют (при ручном электроинструменте) повышенных усилий сверления. С другой стороны, переходы массового сверления чаще всего востребованы при изготовлении плат под радиотехнические приборы, где диаметры отверстий вполне укладываются в 0,5…1,0 мм.

ГОСТ 14952 предусматривает два диапазона шероховатости готового отверстия. Примеры обозначений такого инструмента приводятся в вышеуказанном стандарте.

Конструктивные и технологические требования

Центровочное сверло включает в себя три зоны:

• собственно центровочную, которая имеет меньший диаметр, а потому легче внедряется в металл;
• основную, которой производится выборка материала с одновременным повышением качества образующей;
• опорную, которая обеспечивает центровку инструмента, при его углублении в заготовку.

Переход от одной части сверла к следующей выполняется весьма плавно, по параболической кривой, что исключает возникновение концентраторов напряжений при силовой подаче. Отличительной особенностью всех исполнений центровочных свёрл является их сравнительно небольшая длина. Это, с одной стороны, облегчает установку сверла в посадочную часть, а, с другой, повышают жёсткость оснастки, что существенно при обработке сталей с повышенной твёрдостью. Кроме того, центровочные свёрла всегда выполняют двухсторонними, поэтому и суммарная стойкость инструмента возрастает. Хвостовик такого сверла по диаметру унифицирован с посадочными местами металлорежущего оборудования и патронами электродрелей.

Центровочное сверло представляет собой специализированный режущий инструмент, предназначенный для того, чтобы сверлить центровочные отверстия.

Центровочные сверла достаточно специфичны по своей конструкции, которая реализована таким образом, чтобы результат их работы был действительно качественным. Основной особенностью, которая отличает их от традиционных спиральных сверл, является то, что они обрабатывают отверстие с гораздо более высокой точностью.

Центровочное сверло по длине совсем невелико, причем диаметр его хвостовой части намного больше, чем диаметр начального участка. Благодаря такой конструкции обеспечивается высокая степень жесткости инструмента, что позволяет ему успешно выдерживать те немалые нагрузки, которые оно испытывает на себе во время работы.

Современные центровочные сверла, которые производятся серийно, бывают как односторонними, так и двухсторонними, причем второй вариант считается более предпочтительным: дело в том, что он предполагает использование второй стороны после того, как изнашивается первая. Сверла центровочные выпускаются из высококачественной быстрорежущей стали, которая обеспечивает после закалки твердость рабочей части в пределах от 63 HRC до 66 HRC. Чаше всего для изготовления этого режущего инструмента применяется быстрорежущая сталь марок Р6М5, Р9 и Р18.

Следует отметить, что все центровочные сверла без исключения относятся к категории профессионального режущего инструмента. Дело в том, что в быту они не применяются, а используются на машиностроительных предприятиях, в ремонтно-механических цехах и мастерских.

То, что центровочные сверла проделывают отверстия высокой степени точности, достигается, главным образом, за счет их особой формы.

Механическая обработка деталей при помощи центровочных сверл начинается с того, что своей короткой частью они высверливают в детали или заготовке совсем небольшое отверстие. Далее в работу вступает коническая часть этого режущего инструмента, которая имеет больший диаметр и соответственно, рассверливает уже проделанное отверстие. Сам процесс сверления центровочными сверлами производится с большой аккуратностью, и это также гарантирует, что отверстие будет проделано им с высоким качеством, причем именно там, где нужно. Располагается оно, за некоторым исключением, всегда строго перпендикулярно к той поверхности, в которой производится сверление.

Одним из наиболее распространенных методов обработки деталей и заготовок на станках токарной группы является их обтачивание в центрах. Для того чтобы детали можно было в них закрепить, в противоположных торцевых частях необходимо просверлить центровые отверстия.

Основным требованием к центровым отверстиям является то, что оба они должны быть одинакового размера, причем даже тогда, года диаметру концевых шеек вала неодинаковы. От того, насколько качественно они будут просверлены, зависит правильное расположение обрабатываемой детали в центрах.

Что касается размеров центровых отверстий, то они зависят от такого параметра, как диаметр обрабатываемой заготовки. В тех случаях, когда центровые отверстия просверлены без соблюдения стандартов, неизбежна порча как их самих, так и центров.

Так же, как и центровочное сверло, центровочное отверстие неоднородно по своей форме, поскольку состоит из конической и цилиндрической поверхностей. При этом цилиндрическая необходима для того, чтобы разгрузить вершину центра.

Согласно ГОСТ 14952–75 допускается обработка центровых отверстий с предохранительной фаской 120° и без нее. Первый вариант обычно используется тогда, когда деталь подвергается установке на станки многократно.