По этому зазору СОЖ с давлением Р и расходом Q подается в зону резания к режущим кромкам инструмента 1, где забирает стружку и по отверстию В в стебле транспортирует ее в стружкоприемник. Устройство 3 (маслоприемник) герметизирует стык между торцом детали и направляющей втулкой маслоприемника и направляет стебель своей втулкой. Таким образом, в данной системе реализуется схема наружной подачи СОЖ и внутренний отвод стружки.

Признано, что ВТА (технология STS ) – самая совершенная из всех технологий сверления глубоких отверстий, хотя и самая сложная. Подробно рассмотрена в [2].

Инструмент ВТА (

STS)чрезвычайно разнообразен конструктивно и, естественно, изготовляется и поставляется российскими и зарубежными фирмами и компаниями. При этом надо отметить, что полную номенклатуру инструмента для глубокого сверления по основным его схемам изготовляет сравнительно небольшое количество предприятий. Большинство фирм и компаний специализируется на определенных типовых конструкциях. Приведем некоторые конструкции сверл ВТА (STS).

Сверла одностороннего резания с определенным базированием для сплошного и кольцевого сверления являются основным типом инструмента при сверлении глубоких отверстий диаметром от 5 до 60 мм. Отработанная конструкция сверл обеспечивает их надежную работу при сверлении отверстий глубиной 250 D и более. Конструктивных оформлений этих сверл достаточно много (схемы крепления режущих элементов, вид хвостовиков, размещение шпонок), но принципиальная схема остается единой.

для сплошного и кольцевого сверления являются основным типом инструмента при сверлении глубоких отверстий диаметром от 5 до 60 мм. Отработанная конструкция сверл обеспечивает их надежную работу при сверлении отверстий глубиной 250 D и более. Конструктивных оформлений этих сверл достаточно много (схемы крепления режущих элементов, вид хвостовиков, размещение шпонок), но принципиальная схема остается единой.

Сверло с напайной пластиной твердого сплава (рис. 2) является (при качественном изготовлении) очень надежным инструментом и может быть использовано для сверления отверстий диаметром до 30 … 35 мм. Корпус сверла 1 имеет внутреннюю прямоугольную резьбу для связи со стеблем. Режущая часть сверла исполнена в виде припаянной пластины 4 твердого сплава, заточка которой (в плане) имеет определенные особенности. Режущее лезвие разделено на кромки N и Т разной длины, расположенные под углом друг к другу. Носик пластины смещен относительно оси сверла на величину b, которая зависит от диаметра сверла d и в среднем составляет 0,08 d.

твердого сплава () является (при качественном изготовлении) очень надежным инструментом и может быть использовано для сверления отверстий диаметром до 30 … 35 мм. Корпус сверла имеет внутреннюю прямоугольную резьбу для связи со стеблем. Режущая часть сверла исполнена в виде припаянной пластины твердого сплава, заточка которой (в плане) имеет определенные особенности. Режущее лезвие разделено на кромки N и Т разной длины, расположенные под углом друг к другу. Носик пластины смещен относительно оси сверла на величину b, которая зависит от диаметра сверла d и в среднем составляет 0,08 d.

В корпусе 1 сверла жестко закреплены направляющие шпонки 3 (опорная) и 4 (упорная). При работе сверла составляющая всех сил R, действующих на сверло в поперечном направлении, всегда направлена примерно по середине угла между шпонками. Этим обеспечивается определенное базирование инструмента при работе, что и определяет минимальные уводы при сверлении этими сверлами (до 0,1 мм на 1000 мм глубины отверстия).

Сверло

со сменной пластиной твердого сплава (рис. 3) – более совершенная конструкция типовой сверлильной головки сплошного сверления [5]. Резец 1 к сверлу выполняется в виде фигурной пластины с конусным хвостовиком. Хвостовик пластины имеет вид конуса с наклонными гранями. Это и обеспечивает беззазорное соединение резца с корпусом 2, поскольку хвостовик сопрягается с аналогичным по форме пазом в корпусе. Образующая внутренней грани паза в корпусе параллельна оси головки, что обеспечивает требуемую точность координации резцов в радиальном направлении. Направляющие 3 и 4 сверлильной головки представляют собой твердосплавные пластины (тип 39, ГОСТ 2541682), на боковых гранях которых обработаны скосы для образования сечения типа «ласточкин хвост». Сверла используются при сверлении отверстий в диапазоне от 5 до 35 мм. Геометрия заточки резца предусматривает: образование на лезвии двух режущих кромок N и T с углами j_N = j_T = 25⁰; смещение вершины лезвия на 3,5 мм от оси сверла (на 0,1d₀, где d₀ — диаметр головки); понижение кромки Т по направлению к оси образованием наклонной фаски на передней поверхности (угол g); заточку ступеней на кромке N и стружколомающей канавке; образование задних поверхностей под разными углами (a_T>a_N) и подточку угла в месте их пресечения ниже вершины.

Указанные геометрические параметры определены исходя из условий обеспечения оптимального усилия резания и прочности лезвия; устойчивого базирования головки; получения транспортабельной стружки; отсутствия выкрашивания кромки T у оси сверла; допустимого уровня крутильных колебаний инструмента; повышенной степени универсальности по условиям эксплуатации (механическим характеристикам сталей, вязкости СОЖ и др.).

Сверла сплошного сверления

с механическим креплением пластины твердого сплава изготовляются в разном исполнении (см. рис. 4): с креплением пластин винтами, с наружной и внутренней резьбой и др.

Однорезцовая сверлильная головка кольцевого сверления

(рис. 5) позволяет сверлить отверстия диаметром 45…56 мм. Особенностями конструкции головки являются: координация резца 1 посредством шпонки 5; увеличение ширины поверхности упорной направляющей 3 для перекрытия зоны с граничными значениями углов 175…210°. Благодаря шпонке взаимозаменяемость резцов обеспечивается пригонкой поверхности Е шпонки, что снижает требования к точности расположения паза в корпусе головки. Кроме того, сопряжение паза на резце со шпонкой с минимальным зазором легко обеспечить пригонкой поверхности Ж на шпонке, а посадку «с натягом» в соединении «паз корпуса — шпонка» — пригонкой поверхности 3 шпонки. Исполнение упорной направляющей, а также установка на корпусе упругой направляющей 6 способствуют предотвращению образования огранки в отверстии [5]. Наружный диаметр стебля определен, исходя из обеспечения его повышенной жесткости, которая достигается при потерях давления на трение в канале подвода СОЖ в пределах 7580% от давления на входе в маслоприемник. При определении внутреннего диаметра стебля учитывали ширину элементов стружки, принимая кольцевой зазор для ее отвода на 30% больше ширины стружек [1]. При этом скорость потока СОЖ в кольцевом зазоре, соответствующая рекомендуемому расходу СОЖ, становится достаточной для эффективного транспортирования стружки (V₀ = 1,5…2 м/с).

Двух и трехрезцовые сверла для сплошного сверления используют для сверления отверстий диаметром более 60 мм. Использование двух или трех резцов позволяет разделить режущую кромку на две (три) части, разгрузив и кромку, и базовые направляющие. Кроме того, использование нескольких резцов, расположенных под некоторым углом, позволяет просто делить стружку по ширине. Естественно, размещение резцов и нагрузка на резцы выбирается такой, чтобы сверло работало по схеме с определенным базированием.

используют для сверления отверстий диаметром более 60 мм. Использование двух или трех резцов позволяет разделить режущую кромку на две (три) части, разгрузив и кромку, и базовые направляющие. Кроме того, использование нескольких резцов, расположенных под некоторым углом, позволяет просто делить стружку по ширине. Естественно, размещение резцов и нагрузка на резцы выбирается такой, чтобы сверло работало по схеме с определенным базированием.

Двухрезцовое сверло с механическим креплением пластин твердого сплава (рис. 6) имеет две многогранные пластины, которые крепят в гнездах корпуса винтами. Одна пластина (меньшая) треугольной формы, а вторая – четырехугольная со специальной заточкой, закрепляемая на специальной прокладке. Сверло имеет три шпонки, две жесткие – базовые, а одна (на рисунке верхняя) располагается на упругом основании. Эта шпонка определяет наличие определенного натяга в расположении сверла в отверстии и способствует более устойчивой работе сверла.

Двухрезцовое сверло неопределенного базирования для кольцевого сверления

(рис. 7) имеет два резца 2 и 3, симметрично расположенных в корпусе 1 и имеющих одинаковую геометрию. Симметричное расположение одинаковых резцов предопределяет работу сверла по методу деления толщины среза (метод деления подачи). Конструкция резцов, схема их установки и крепления позволяют быструю их замену, а, главное, совместную их симметричную заточку в специальной оправке.

Сверло имеет четыре жестких твердосплавных направляющих шпонки 4 и 5 (две коротких и две длинных), заниженных по диаметру относительно диаметра D по резцам. Крепление сверла со стеблем осуществляется внутренней ленточной резьбой (диаметр d₂). Для центрирования сверла на стебле имеется две центрирующие шейки с диаметрами d₁ и d₃ .

Сверло разработано для сверления отверстий диаметрами от 65 до 130 мм с внутренним отводом стружки и обеспечивает при сверлении отверстий высокую производительность: по стали до 12…15 м/час при скоростях резания до 120…150 м/мин, обеспечивая при этом сравнительно небольшие уводы – до 0,5 мм на 1000 мм длины отверстия [4].

Глубокое сверление однотрубным инструментом с внутренней подачей СОЖ и наружным отводом стружки – разновидность метода ВТА.

Инструмент для сверления однотрубным инструментом с наружным отводом стружки, как правило, используется для получения отверстий диаметром более 100…120 мм. При таких диаметрах и инструмент, и стебли являются достаточно жесткими и поэтому отвод стружки удобнее выполнять по зазору между отверстием и стеблем, чем по зазору внутри стебля, где образуется стержень большого диаметра. Диаметр стержня стремятся сделать возможно большим для его большей жесткости и для возможности в полной мере использовать материал стержня для дальнейших работ. Поэтому зазор между стержнем и внутренней поверхностью отверстия в стебле выполняют достаточным для подвода СОЖ, но малым для отвода стружки.

Следует отметить, что применение процесса сверления глубоких отверстий большого диаметра (более 100 … 120 мм) в практике значительно реже, чем сверление отверстий меньшего диаметра. Это объясняется тем, что для изготовления деталей с отверстиями более 100 мм всегда целесообразнее как заготовки применять трубы с уже готовыми отверстиями. А при использовании труб возникает необходимость применения другой технологии – растачивания глубоких отверстий, во многом отличающейся от технологий глубокого сверления.

Практика не избалована конструктивным разнообразием инструмента для сверления глубоких отверстий по рассматриваемой схеме.

Трехлезвийная головка для кольцевого сверления отверстий с наружным отводом стружки

(рис. 8) делит ширину реза между тремя резцами, размещенными примерно через 45⁰ в пазах корпуса с хвостовиком с наружной резьбой. Естественно, головка работает по схеме с определенным базированием. Головка имеет три шпонки – две жестких и одну подпружиненную, что обеспечивает ей стабильность в работе.

В зоне корпуса над резцами имеются вырезки – пазы для отвода стружки. То есть инструмент работает по схеме сверления – внутренняя подача СОЖ и наружный отвод стружки.

Для приведенного примера (головка для сверления отверстий диаметром 203 мм) ширина реза (вырезаемого кольца) 35 мм. Так, при сверлении отверстия диаметром 203 мм рассматриваемой головкой диаметр получаемого стержня равен 133 мм. Как указывается [1], производительность сверлильной головки сравнительно велика: по сталям при скоростях резания 100…113 м/мин она может достигать 2…2,2 м/час.

Несмотря на сравнительную ограниченность применения, с помощью кольцевого инструмента большого диаметра можно получить два типоразмерадеталей из одной крупной заготовки (рис 9). Если, например, имеется заготовка большого диаметра 1, то в ней возможно кольцевой головкой, например, диаметра 203 мм высверлить глухое кольцевое отверстие с образованием стержня диаметром 133 мм на длину 4000 мм. Затем, на токарном станке производят отрезку детали 1 в зоне дна отверстия и образуют вторую деталь 2, в которой можно просверлить (обработать) другое отверстие, например, диаметром 68 мм.

Корончатая сверлильная головка для кольцевого сверления

глубоких отверстий больших диаметров (рис. 10) представляет типаж инструмента для получения отверстий диаметром 300 мм и более, работающих по схеме с внутренней подачей СОЖ и наружным выводом стружки. Головка имеет ряд конструктивных отличий от рассмотренных ранее. Корпус 1 головки выполнен в виде диска без хвостовика с базовой расточкой (3). Головка центрируется на стебле этой расточкой, сопрягаясь с его торцом. Крепление головки выполняется пятью винтами, вставляемыми в отверстия 4 головки и ввинчиваемыми в соответствующие резьбовые отверстия на торце стебля. Головка имеет пять резцов, геометрия заточки которых предполагает работу головки по методу деления ширины среза у вырезаемого кольца. Пять шпонок 2 головки укорочены и, естественно, занижены по диаметру относительно диаметра по резцам, определяющим диаметр сверления.

Технология эжекторного сверления

глубоких отверстий предполагает использование инструмента, имеющего два стебля (две трубы). Поэтому эту систему также называют системой DTS (от англ. Double Tube System система с двумя трубами).

Эжекторное сверление, являясь разновидностью глубокого сверления, отличается от рассмотренных технологий тем, что СОЖ к зоне резания подается через зазор между двух труб стеблей, вставленных одна в другую. Обе трубы соединены со сверлом, к которому через имеющиеся радиальные отверстия и подается СОЖ. Из зоны резания СОЖ вместе со стружкой транспортируется (отсасывается) по отверстию внутренней трубы за счет работы струйного эжектора. Этот эжектор выполнен (в базовой конструкции) в виде косых щелей, прорезанных во внутренней трубе. Таким образом в эжекторной системе реализуется схема подачи СОЖ по зазору между трубами (стеблями), а отвод стружки по отверстию внутреннего стебля.

Следует отметить появление новых отечественных разработок эжекторного инструмента [14], в котором используются мощные эжекторы: вихревые, многоструйные и с центральным соплом. Все они более производительны, чем щелевой эжектор в традиционном инструменте, предлагаемом фирмой «AB Sandvik Coromant», создателем эжекторного процесса сверления.

Следует отметить, что развитием эжекторной технологии явилось эжекторное растачивание глубоких отверстий [10].

Подробно технология эжекторного сверления представлена публикацией в [2]. В дополнение представим варианты инструмента для эжекторного сверления.

Сверло для эжекторного сверления с напайными пластинами твердого сплава (

рис. 11, а) простое и надежное. В торце корпуса сверла по диаметру припаяны три пластины твердого сплава, с одной стороны две, а с другой – одна. При резании происходит деление ширины реза (ширины стружки) при разных усилиях на режущие лезвия. Это обеспечивает определенное базирование сверла, что и определяет стабильность его работы (как и других аналогичных сверл подобной схемы). Сверло имеет две шпонки – нижнюю опорную и боковую – опорную. Шпонки неподвижно запрессованы в пазы на корпусе. Сверло данной конструкции представляется фирмой в диапазоне диаметров от 18 до 65 мм. Как указывается [10], допустимая глубина сверления приведенными сверлами в горизонтальном положении может быть равной 100 D, а при вертикальном использовании – 50 D. При этом по ряду материалов может быть достигнута точность отверстий по Н9 при шероховатости Ra = 2 мкм.

Сверло для эжекторного сверления с механическим креплением многогранных пластин твердого сплава (рис. 11, б) с диапазоном диаметров от 25 до 65 мм. Сверло имеет три режущие неперетачиваемые пластины твердого сплава 2, которые винтами крепятся в соответствующих гнездах корпуса 1. Размещение пластин также несимметрично (как у сверла с напайными пластинами), что определяет работу сверла с определенным базированием. Две направляющие шпонки крепятся в соответст­вующих пазах корпуса винтами. Сменность режущих пластин и шпонок позволяет в определенной мере изменять диаметр сверления при использовании одного корпуса.

() с диапазоном диаметров от 25 до 65 мм. Сверло имеет три режущие неперетачиваемые пластины твердого сплава , которые винтами крепятся в соответствующих гнездах корпуса . Размещение пластин также несимметрично (как у сверла с напайными пластинами), что определяет работу сверла с определенным базированием. Две направляющие шпонки крепятся в соответст­вующих пазах корпуса винтами. Сменность режущих пластин и шпонок позволяет в определенной мере изменять диаметр сверления при использовании одного корпуса.

Как указывается [10], допустимая глубина сверления приведенными сверлами в горизонтальном положении может быть равной 100 D. При этом по ряду материалов может быть достигнута точность отверстий по Н10 при шероховатости Ra = 2 мкм.

Примечание.

В приведенной обзорной статье, естественно, невозможно осветить все тонкости технологий глубокого сверления и соответствующего инструмента. Подробное изучение процесса возможно при использовании специальной литературы, а главное, навыками практической работы.

Производством инструмента для глубокого сверления и его поставкой занимаются целый ряд как российских, так и зарубежных фирм и компаний [3, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 и др.].

П.П. Серебреницкий

Литература:

1. Обработка глубоких отверстий/ Н. Ф. Уткин, Ю. И. Кижняев, С. К. Плужников и др.; Под общ. ред. Н. Ф. Уткина. – Л.: ЛО Машиностроение. 1988. – 269 стр.

2. Сверление глубоких отверстий. П.П.Серебреницкий, журнал «РИТМ», 2009, № 9, стр.11…14.

3. Оршанский инструментальный завод, каталог
(www.orshiz.ucoz.ru), 2009 г.

4. Н. Д. Троицкий. Глубокое сверление. Л., «Машиностроение», 1971, 178 стр.

5. Прогрессивные инструменты для глубокого сверления отверстий диаметром 35...100 мм и результаты их применения в производстве деталей – валов. Б. А. Немцев, Ю. И. Кижняев, С. К. Плужников, «Металлообработка», 2006, № 1, стр. 8 … 11

6. Фирма Botek (Германия), Каталог (www.botek.de), 2009

7. ЗАО «СТ Групп», Каталог (www.stgroup.com), 2009

8. ОАО «Сестрорецкий инструментальный завод», Каталог (www.sizprom.spb.ru ), 2009

9. ОАО «Томский инструмент», Каталог (www.tiz.ru), 2009

10. Фирма AB Sandvik Coromant, Каталог
(www.sandvik.com), 2009.

11. Фирма TaeguTeс, Каталог (www.taegutec.com), 2009

12. Фирма GHRING, Каталог (www.guhring.com), 2009

13. ОАО «Ласта инструмент», Каталог (www.lasta.ru), 2009

14. Кирсанов С. В. , Гречишников В. А., Схиртладзе А. Г., Кокарев В. И. Инструменты для обработки отверстий. – : Машиностроение, 2003. 330 стр.