Расчет режимов резания при сверлении

Данный способ механической обработки находит широкое применение в разных сферах производства, включая машиностроение, приборостроение, строительство и другие отрасли.

Основные элементы процесса сверления включают:

• Инструмент - сверло с определенным диаметром, углом заточки и формой режущих кромок.
• Заготовка - материал, подлежащий обработке. Свойства материала влияют на режимы резания и выбор режущего инструмента.
• Режимы резания – скорость резания, подача на оборот и т.д.
• Охлаждение и смазывание - применение специальных жидкостей для охлаждения зоны резания, снижения износа инструмента и эвакуации стружки из зоны резания.

Этапы технологического процесса:

• Подготовка оборудования: подбор необходимого оборудования, настройка оптимальных параметров станка согласно требованиям качества изготавливаемого изделия.
• Выбор режимов резания: выбор оптимальной скорости резания, величины подачи и глубины резания для конкретного обрабатываемого материала.
• Контроль точности: контроль соблюдения геометрической формы отверстия, чистоты поверхности и допусков размеров готового изделия.
• Финишная обработка: при необходимости проводится дополнительная финишная операция (например, зенкерование, развертывание).

Виды сверл для обработки металлов

Разнообразие конструкций сверл позволяет подобрать оптимальный инструмент практически для любых условий эксплуатации и характеристик обрабатываемых материалов. Рассмотрим наиболее распространенные виды сверл, применяемые в современной промышленности.

Твердосплавные сверла

Изготавливаются из твердосплавных столбиков (обычно карбидов вольфрама), что обеспечивает высокую износостойкость и возможность обработки твердых и труднообрабатываемых материалов, таких как нержавеющие стали, титановые сплавы и закаленные материалы. Имеют различные варианты исполнения: с защитным покрытием или без, с каналами для внутреннего подвода СОЖ или без них. В основном применяются на станках с ЧПУ. Демонстрируют высокие показатели точности и стойкости.

HSS (High Speed Steel)

Сверла HSS изготавливаются из быстрорежущих сталей, обладающих высокой прочностью и устойчивостью к нагреву. Широко применяются для стандартных работ по черным и цветным металлам. Обычно применяются на универсальном оборудовании, т.к. не предназначены для высоких режимов резания.

Сверла со сменными головками (модульные сверла)

Имеют модульную конструкцию, позволяющую менять рабочие головки без замены всего инструмента. Это удобно при переходе между различными материалами или размерами отверстий. Дают более низкую стоимость отверстия в сравнении с монолитными твердосплавными сверлами.

Корпусные сверла

Представляют собой конструкцию, состоящую из корпуса и съемных режущих твердосплавных пластин. Такие сверла позволяют быстро заменять изношенные пластины, сохраняя работоспособность инструмента. Имеют наиболее широкий диапазон диаметров. Предназначены для черновой обработки.

Ружейные сверла

Используются для глубокого сверления отверстий большой длины (отношение L / D > 10). Имеют специальную геометрию, обеспечивающую эффективное удаление стружки и охлаждение зоны резания.

Корончатые сверла

Предназначены для высверливания больших отверстий без необходимости полного прохождения сверла сквозь материал. Позволяют значительно сократить затраты времени и энергии на обработку.

Центровочные сверла

Применяются для предварительной разметки центра будущего отверстия, повышая точность последующего сверления.

Конические сверла

Характеризуются конусообразной формой хвостовика, предназначенной для фиксации в патронах станков повышенной мощности. Отличаются высоким уровнем надежности крепления и стабильности положения инструмента.

Перечисленные виды сверл представляют основную часть существующих решений, используемых в современных производственных процессах.

Формулы расчета режимов сверления

Расчеты технологических режимов необходимы для оптимизации процессов механической обработки металлов методом сверления. Приведенные ниже формулы позволяют точно рассчитать основные параметры процесса.

Скорость резания

Скорость резания (Vc) показывает относительную линейную скорость точки на окружности сверла относительно заготовки. От нее зависят условия теплообразования и стойкость инструмента.



где Dc​ — диаметр сверления, мм

Частота вращения шпинделя

Частота вращения шпинделя — это количество оборотов сверла в минуту. Ее значение определяют исходя из выбранной скорости резания и диаметра сверла.

Скорость подачи (минутная подача)

Скорость подачи (Vf​) характеризует расстояние, которое проходит сверло вдоль оси за одну минуту. Она определяет интенсивность проникновения инструмента в материал.



где

• fn​ — подача на оборот, мм/об
• n — частота вращения шпинделя, об/мин

Подача на оборот

Подача на оборот (Fn) характеризует расстояние, которое проходит сверло вдоль оси за один оборот. Определяется как отношение минутной подачи (vf) к частоте вращения шпинделя (n).

Скорость съема материала

Скорость съема материала (Q) отражает объем материала, удаленного за единицу времени. Чем больше этот показатель, тем выше производительность обработки.

Потребляемая мощность

Потребляемая мощность (Pc​) показывает количество электроэнергии, необходимой оборудованию для выполнения данной операции.



где kc​ — удельная сила резания, Н/мм2

Крутящий момент

Крутящий момент (Mc) измеряет силу, необходимую для преодоления сопротивления материала при резании. Именно этой величиной характеризуется нагрузка на двигатель станка.

Также стоит обратить внимание на обрабатываемый материал, в этом вам помогут данные в следующей таблице:

Описание	Предел прочности на растяжение		Удельн. сила резания	Поправочный коэффициент
	мин.	макс.
	Rm		Kc1.1	mc
	[Н/мм²]	[Н/мм²]
Нелегированные и низколегированные стали, C > 0,25 %, низкой и средней прочности	350	750	1500	0,21
Нелегированные и низколегированные стали, C > 0,55 %, в состоянии поставки	400	900	1700	0,25
Низко- и высоколегированные стали, отожжённые	750	1100	2000	0,25
Нержавеющие ferrитные / мартенситные стали, улучшенные	800	1400	2200	0,25
Низко- и высоколегированные стали, улучшенные	1100	1400	2500	0,25
Низко- и высоколегированные стали, улучшенные	1200	1600	3000	0,25
Нержавеющие, аустенитные стали	400	900	1800	0,21
Нержавеющие, аустенитные / фerrитные стали + дуплексные стали	600	1000	2000	0,21
Нержавеющие, аустенитные стали, дисперсионно твердеющие (стали PH)	700	1500	2400	0,21
Серый чугун + чугун повышенной плотности + ковкий чугун, с низким пределом прочности	200	400	800	0,28
Ковкий чугун с низким пределом прочности + ковкий чугун с высоким пределом прочности	400	600	950	0,28
Высокопрочный чугун	300	400	1200	0,28
Чугун с шаровидным графитом с высоким пределом прочности + отпущенный ковкий чугун, нелегированный + легированный	600	800	1400	0,28
Алюминиевые ковкие сплавы, не дисперсно-твердеющие	-	-	350	0,25
Алюминиевые ковкие сплавы, дисперсно-упроченные	-	-	600	0,25
Алюминиевый литейный сплав < 12 % Si, неупрочнённый	-	-	600	0,25
Алюминиевый литейный сплав < 12 % Si, упрочнённый, алюминиевый литейный сплав ≥ 12 %	-	-	700	0,25
Чистая медь, медный сплав (латунь, бронза) с низким пределом прочности	-	-	550	0,25
Высокопрочные медные сплавы, бронза с высоким пределом прочности	-	-	1000	0,25
Жаропрочные сплавы, на основе железа, отожжённые	-	-	2400	0,25
Жаропрочные сплавы, на основе железа, упрочнённые	-	-	2500	0,25
Чистый титан	-	-	1300	0,25
Титановые сплавы, сплавы Alpha, Alpha/Beta и Beta	-	-	1500	0,25
Жаропрочные сплавы, никелекобальтовые, отожжённые	-	-	2800	0,25
Жаропрочные сплавы, никелекобальтовые, упрочнённые	-	-	2900	0,25
Жаропрочные сплавы, никелекобальтовые, литейные	-	-	3000	0,25
Закалённые стали 46 – 52 HRC	-	-	3000	0,25
Закалённые стали 52 – 58 HRC	-	-	3700	0,25
Закалённые стали 58 – 62 HRC	-	-	4300	0,25
Отбелённый чугун 50 – 60 HRC	-	-	3500	0,25
Термопласты и реактопласты, без абразивных включений	-	-	150	0,2
Пластмассы, армированные волокном	-	-	300	0,3
Графит	-	-	400	0,25

Заключение

Приведенные рекомендации позволят грамотно организовать процессы металлообработки методом сверления, подобрать подходящий инструмент и достичь высокого качества продукции при минимальных издержках.

Ключевые моменты:

• Режимы обработки зависят от свойств обрабатываемого материала, характеристик станка, приспособления, инструмента и требований к деталям.
• Основные параметры, такие как скорость резания, подача и крутящий момент, играют ключевую роль в процессе обработки и вычисляются по стандартным расчетным формулам.
• Правильный выбор и грамотная настройка инструмента снижают износ оборудования, повышают эффективность и рентабельность предприятия.

Используйте информацию из данной статьи, чтобы укрепить позиции Вашего бизнеса и успешно решать соответствующие производственные задачи.
А специалисты CNC1 проконсультируют Вас по вопросам выбора инструмента, оборудования и оснастки. Для этого свяжитесь с нами любым удобным способом, указанным на нашем сайте.