§ 9. Свердління отворів

Під час виконання слюсарних робіт з виготовлення виробів, складання деталей часто виникає необхідність отримання в цих деталях різних отворів. Для цього виконують операції свердління, зенкування, зенкерування отворів.

Суть цих операцій полягає в тому, що процес різання (зняття шару матеріалу) здійснюється обертальним та поступальним рухами різального інструмента (свердла, зенкера тощо) відносно своєї осі (мал. 89).

Мал. 89. Свердління отвору

Свердління отворів виконують в основному на свердлильних або токарних верстатах. Однак у тих випадках, коли деталь неможливо встановити на верстат або отвори розташовані у важкодоступних місцях, обробка проводиться вручну за допомогою воротків, ручних (коловорот, дриль) або механізованих (електричних та пневматичних) дрилів.

Тобі вже відомо, що свердління полягає в отриманні й обробці отворів за допомогою спеціального інструмента – свердла. Як і будь-який різальний інструмент, свердло працює за принципом клина. За конструкцією і призначенням свердла поділяють на перові, спіральні, центрові та ін.

Спіральне свердло (мал. 90) складається з робочої частини, хвостовика та шийки. Робоча частина свердла у свою чергу складається із циліндричної (напрямної) і різальної частин.

Мал. 90. Спіральне свердло із циліндричним хвостовиком: а – загальний вигляд; б – будова (1 – робоча частина, 2 – напрямна частина, 3 – різальна частина, 4 – хвостовик)

На напрямній частині розташовано дві гвинтові канавки, по яких у процесі різання відводиться стружка. Напрямок гвинтових канавок переважно правий. Ліві свердла використовують дуже рідко. Уздовж канавок на циліндричній частині свердла розміщені вузькі полозки, які називають стрічками. Вони призначені для зменшення тертя свердла об стінки отвору (свердла діаметром 0,25. 0,5 мм виготовляють без стрічок).

Під час свердління утворюються круглі отвори. Отвори можуть бути наскрізними та глухими (мал. 91).

Мал. 91. Типи отворів: а – наскрізний; б – глухий

У навчальних майстернях свердління металів виконують за допомогою свердлильних верстатів та електричних дрилів. Свердлильний верстат є найбільш безпечним у процесі свердління. Перед свердлінням деталі (заготовки) потрібно міцно закріпити. Установлювати та закріплювати заготовки на робочому столі свердлильного верстата можна різними способами. Це залежить від розмірів, форми й маси заготовки, від діаметра оброблюваного отвору та інших чинників.

Дрібні деталі під час свердління в них отворів діаметром до 10 мм звичайно закріплюють у ручних лещатах або підтримують плоскогубцями.

Невеликі за розмірами заготовки прямокутної форми закріплюють у машинних лещатах, а для кріплення в лещатах заготовок різної форми використовують спеціальні губки.

Заготовки, які не поміщаються між губками лещат, закріплюють притискними планками безпосередньо на робочому столі (мал. 92, в). Заготовку 1 розміщують на робочому столі 6. Притискні планки 2 однією частиною притискають заготовку 1, а іншою опираються на підкладки 5. Для фіксування деталі затискають гайки 4 болтів 3, які входять у пази притискних планок 2.

Мал. 92. Пристосування для кріплення заготовок: а – машинні лещата звичайні; б – машинні лещата зі змінним кутом нахилу; в – кріплення заготовки притискними планками

Під час свердління циліндричної поверхні збоку або навіть зверху слід використати універсальні притискні пристрої та підготувати відповідний майданчик (мал. 93).

Мал. 93. Свердління отворів у циліндричних деталях: а – універсальний притискний пристрій; б – спосіб кріплення деталі

В усіх випадках закріплення заготовок під час обробки наскрізних отворів необхідно враховувати можливість виходу різального інструмента з отвору в кінці обробки, щоб не пошкодити поверхню стола або лещат.

Свердління виконують за попередньою розміткою з накерненими центрами отвору або без них, використовуючи спеціальні пристрої – кондуктори.

Свердління за розміткою виконують, як правило, у два прийоми. Установивши свердло у відповідності з накерненим центром майбутнього отвору, виконують засвердлювання на глибину близько 1/4 діаметра свердла. Переконавшися за одержаним отвором, що свердло йде по центру, виконують свердління повністю. Якщо свердло пішло вбік від наміченого центра (з’їхало), то для виправлення отвору необхідно повторно методом зміщення накернити центр, розмістивши кернер під незначним кутом, та здійснити ще одне засвердлювання й, переконавшись у його правильності, довести свердління до кінця.

Продуктивним вважається свердління отворів у кондукторах (мал. 94).

Мал. 94. Свердління отворів за допомогою кондукторів

Кондуктори застосовують, щоб досягти високої точності розміщення осі отвору, скорочення часу на встановлення, вивірення і закріплення заготовок.

Під час свердління наскрізного отвору, коли свердло підходить до його виходу, необхідно зменшити подачу. Свердлячи так званий глухий отвір, його глибину слід контролювати спеціальним пристроєм, який розміщено на верстаті. Якщо такого пристрою немає, користуються упорною втулкою-обмежувачем.

Якщо потрібно просвердлити неповний отвір в одній заготовці, то в лещатах закріплюють одночасно дві заготовки так, щоб їхні поверхні, на яких мають бути одержані неповні отвори, збіглися. Потім на лінії стикання заготовок розмічають центри отворів і свердлять за допомогою звичайного прийому (мал. 95).

Мал. 95. Свердління неповних отворів

Якщо необхідно обробити верхню частину отвору для одержання фасок або циліндричних заглибин, наприклад під потайну головку гвинта або заклепки, виконують зенкування (мал. 96).

Мал. 96. Зенкування отвору

Зенкування виконують за допомогою зенківок або свердлом більшого діаметра. У такому випадку, не знімаючи заготовки зі стола, щоб не порушувати співвісності шпинделя верстата і просвердленого отвору, замінюють свердло відповідно зенківкою та обробляють верхню частину отвору до розмірів, зазначених на кресленні.

Основні види браку під час свердління отворів

Груба поверхня просвердленого отвору (тупе свердло, надто велика подача, недостатнє охолодження свердла).

Діаметр просвердленого отвору перевищує заданий (неправильний вибір розміру свердла, не симетрично загострені різальні кромки свердла).

Вісь отвору перекошена (неправильне встановлення деталі на столі верстата або пристрої, неперпендикулярність стола і шпинделя верстата).

Під час свердління отворів необхідно виконувати такі правила безпеки праці:

1. Одягнути спецодяг, захисні окуляри.

2. Надійно закріпити свердло в патроні верстата.

3. Не залишати ключ у патроні після затискання свердла.

4. Міцно закріпити деталь на столі верстата в лещатах.

5. Під час свердління коротких заготовок використовувати пристрої для закріплення.

6. Свердло до деталі подавати плавно, без зусиль та ривків.

7. Бути особливо уважним та обережним у кінці свердління.

8. Свердлячи наскрізний отвір, передбачити підкладну основу.

9. Не відволікатися під час роботи.

10. Не допускати утворення довгих закручених стружок. Періодично виводити свердло з отвору й чистити його.

11. Перед зупинкою верстата відвести свердло від заготовки.

12. Після зупинки обертання свердла прибрати робочий стіл верстата.

ПРАКТИЧНА РОБОТА № 9

Свердління отворів за розміткою

Обладнання та матеріали: свердла для роботи по металу, ручні лещата, машинні лещата, затискні пристрої, пробні заготовки, заготовки деталей спроектованого виробу, свердлильний верстат.

Послідовність виконання роботи

1. Підготуй свердлильний верстат до роботи, закріпи свердло.

2. Виконай розмітку центрів отворів на заготовці.

3. Надійно закріпи деталі спроектованого виробу на робочому столі верстата.

4. Увімкни верстат, плавно підведи свердло до заготовок.

5. Просвердли потрібні отвори на задану глибину або наскрізь.

6. Перевір якість свердління.

7. Визнач, які подальші технологічні операції необхідно виконати, щоб завершити виготовлення виробу (мал. 97).

Мал. 97. Стяжна рамка для лобзика

Для найдопитливіших

Перші свердлильні операції були відомі ще в Давньому Єгипті. Про це свідчать малюнки, залишені на стінах печер, на яких зображено процеси різання матеріалів, у тому числі й свердління каменю кремнієвими бурами, закріпленими в примітивному верстаті (мал. 98, а). Це дуже цікавий факт, оскільки в цей період було розвинуте гончарне мистецтво й ремісники в основному працювали з глиняними матеріалами, виготовляючи різний посуд, а в Єгипті його виготовляли з каменю. На території нинішньої України перші свердлильні верстати з’явилися приблизно 150-40 тис. років тому (мал. 98, б).

Мал. 98. Наскельне зображення пристроїв для різання матеріалів давніх єгиптян (а) та пристрій для свердління матеріалів давніх українців (б)

• Свердління, зенкування, зенкер, кондуктор, різцетримач.

Зенкер – різальний інструмент для обробки отворів.

Зенкування – процес обробки вхідної частини отвору в деталі для утворення гнізд під потаємні головки кріпильних елементів.

Кондуктор – верстатний пристрій, що забезпечує правильне положення деталі та інструмента.

Поступальний рух – рух свердла паралельно осі обертання.

• 1. Як підготувати свердлильний верстат до роботи?
• 2. У чому полягає особливість зенкування?
• 3. Які види браку можливі при обробці отворів і в чому їх причина?
• 4. Яких правил безпеки праці необхідно дотримуватися під час свердління отворів на свердлильному верстаті?

Тестові завдання

1. Який технологічний процес називають свердлінням?

• А процес розколювання металу
• Б процес утворення стружки
• В процес різання матеріалу різальним інструментом
• Г процес заглиблення різального інструмента в оброблюваний матеріал

2. У якому переліку технологічних операцій найбільш доцільно зазначено послідовність прийомів виготовлення отворів великого діаметра в металевих заготовках?

• А розмічання місця свердління, свердління отвору свердлом згідно з діаметром, визначеним кресленням
• Б намічання місця свердління, свердління отвору свердлом згідно з діаметром, визначеним кресленням
• В розмічання місця свердління отвору, намічання місць свердління керном, свердління отвору свердлом діаметра, меншого за той, який визначений кресленням, свердління отвору свердлом згідно з діаметром, визначеним кресленням
• Г розмічання місця свердління отвору, кернування місця свердління отвору, свердління отвору свердлом згідно з діаметром, визначеним кресленням

3. Яка частина свердлильного верстата призначена для встановлення на ній оброблюваних заготовок?

4. Яку операцію виконують, щоб одержати на просвердлених отворах конічні заглиблення?

• А розсвердлювання
• Б свердління на задану глибину
• В зенкування
• Г розточування

5. Як кут заточування різальної частини свердла залежить від твердості металу, що підлягає свердлінню?

• А зменшується зі збільшенням твердості
• Б зменшується зі зменшенням твердості
• В збільшується зі зменшенням твердості
• Г збільшується зі збільшенням твердості
• Д для обробки всіх металів залишається однаковим

6. Для чого призначене пристосування, закріплене на свердлі?

• А для вимірювання діаметра отвору
• Б для вимірювання діаметра свердла
• В для уникнення нагрівання свердла
• Г для обмеження глибини свердління
• Д для обламування стружки

Обробка отворів (свердління, цекование, розгортання та ін) і інструмент

Обробка отворів – це цілий ряд технологічних операцій, метою яких є доведення геометричних параметрів, а також ступеня шорсткості внутрішньої поверхні попередньо виконаних отворів до необхідних значень. Отвори, які обробляються за допомогою таких технологічних операцій, які можуть бути попередньо отримані в суцільному матеріалі не тільки за допомогою свердління, але також методом лиття, продавлювання та іншими способами.

Обробка висвердленого отвору циліндричним зенкером

Конкретний спосіб та інструмент для обробки отворів вибираються у відповідності з характеристиками необхідного результату. Розрізняють три способи обробки отворів свердління, розгортання і зенкування. У свою чергу ці методи поділяються на додаткові технологічні операції, до яких належать розсвердлювання, цекование і зенкування.

Щоб зрозуміти особливості кожного з перерахованих вище способів, варто розглянути їх детальніше.

Свердління

Щоб обробляти отвори, їх необхідно попередньо отримати, для чого можна використовувати різні технології. Найпоширенішою з таких технологій є свердління, виконується з використанням ріжучого інструменту, який називається свердлом.

Основні частини спірального свердла

За допомогою свердел, встановлюються в спеціальних пристосуваннях або обладнанні, в суцільному матеріалі можна отримувати як наскрізні, так і глухі отвори. Залежно від використовуваних засобів і обладнання свердління може бути:

• ручним, яке виконується за допомогою механічних свердлильних пристроїв або електро — і пневмодрелей;
• верстатне, здійснюваним на спеціалізованому свердлильному обладнанні.

Фізика свердління отворів

Використання ручних свердлильних пристроїв є доцільним у тих випадках, коли отвори, діаметр яких не перевищує 12 мм, що необхідно отримати в заготовках з матеріалів невеликої і середньої твердості. До таких матеріалів, зокрема, відносяться:

• конструкційні сталі;
• кольорові метали і сплави;
• сплави з полімерних матеріалів.

Якщо оброблюваної деталі необхідно виконати отвір більшого діаметру, а також домогтися високої продуктивності даного процесу, краще всього використовувати спеціальні свердлильні верстати, які можуть бути настільними і стаціонарними. Останні в свою чергу поділяються на вертикально — і радіально-свердлильні.

Розсвердлювання – тип свердлильної операції – виконується для того, щоб збільшити діаметр отвору, зробленого в оброблюваної деталі раніше. Розсвердлювання також виконується за допомогою свердел, діаметр яких відповідає необхідним характеристикам готового отвори.

Фізика розсвердлювання отворів

Такий спосіб обробки отворів небажано застосовувати для тих з них, які були створені методом лиття або за допомогою пластичної деформації матеріалу. Пов’язано це з тим, що ділянки їх внутрішньої поверхні характеризуються різною твердістю, що є причиною нерівномірного розподілу навантажень на вісь свердла і, відповідно, призводить до його зсуву. Формування шару окалини на внутрішній поверхні отвору, створеного з допомогою лиття, а також концентрація внутрішніх напружень в структурі деталі, виготовленої методом кування або штампування, може стати причиною того, що при рассверливании таких заготовок свердло не тільки зміститься з потрібної траєкторії, але і зламається.

При виконанні свердління і розсвердлювання можна отримати поверхні, шорсткість яких буде доходити до показника Rz 80, при цьому точність параметрів формується отвори буде відповідати десятому квалітету.

Зенкування

За допомогою зенкерування, що виконується з використанням спеціального ріжучого інструменту, вирішуються наступні задачі, пов’язані з обробкою отворів, отриманих методом лиття, штампування, кування або за допомогою інших технологічних операцій:

• приведення форми і геометричних параметрів наявного отвори у відповідність з необхідними значеннями;
• підвищення точності параметрів попередньо просвердленого отвори аж до восьмого квалитета;
• обробка циліндричних отворів для зменшення ступеня шорсткості їх внутрішньої поверхні, яка при використанні такої технологічної операції може доходити до значення Ra 1,25.

При зенкеровании прикладається менша сила різання, ніж при свердлінні, і отвір виходить більш точне за формою і розмірами

Якщо такій обробці необхідно піддати отвір невеликого діаметра, то її можна виконати на настільних свердлильних верстатах. Зенкування отворів великого діаметру, а також обробка глибоких отворів виконуються на стаціонарному обладнанні, що встановлюється на спеціальному фундаменті.

Ручне сверлильное обладнання для зенкерування не використовується, так як його технічні характеристики не дозволяють забезпечити необхідну точність і шорсткість поверхні оброблюваного отвору. Різновидами зенкерування є такі технологічні операції, як цекование і зенкування, при виконанні яких використовуються різні інструменти для обробки отворів.

Зенкери конусні по металу

Фахівці дають такі рекомендації для тих, хто планує виконати зенкування.

• Зенкування слід здійснювати у процесі тієї ж встановлення деталі на верстаті, при якій здійснювалося свердління отвору, при цьому з параметрів обробки змінюється тільки тип використовуваного інструменту.
• У тих випадках, коли зенкерованию піддається необроблене отвір в деталях корпусного типу, необхідно контролювати надійність їх фіксації на робочому столі верстата.
• Вибираючи величину припуску на зенкування, треба орієнтуватися на спеціальні таблиці.
• Режими, на яких виконується зенкування, повинні бути такими ж, як і при здійсненні свердління.
• При зенкеровании повинні дотримуватися ті ж правила охорони праці та техніки безпеки, як і при свердлінні на слюсарно-свердлильному обладнанні.

Зенкування і цекование

При виконанні зенкування використовується спеціальний інструмент – зенкування. При цьому обробці піддається тільки верхня частина отвору. Застосовують таку технологічну операцію в тих випадках, коли в даній частині отвори необхідно сформувати поглиблення для головок кріпильних елементів або просто зняти з неї фаску.

Чим різняться зенкування і цекование

При виконанні зенкування також дотримуються певних правил.

• Виконують таку операцію тільки після того, як отвір в деталі буде повністю просвердлено.
• Свердління і зенкування виконуються за одну установку деталі на верстаті.
• Для зенкування встановлюють невеликі обороти шпинделя (не більше 100 оборотів в хвилину) і застосовують ручну подачу інструменту.
• У тих випадках, коли зенкування здійснюється циліндричним інструментом, діаметр цапфи якого більше діаметру оброблюваного отвору, роботу виконують у такій послідовності: спочатку свердлиться отвір, діаметр якого дорівнює діаметру цапфи, виконується зенкування, потім основне отвір розсвердлюється на заданий розмір.

Метою такого виду обробки, як цекование, є зачищення поверхонь деталі, які будуть стикатися з гайками, головками болтів, шайбами і стопорними кільцями. Виконується ця операція також на верстатах і за допомогою цековки, для встановлення якої на обладнання застосовуються оправки.

Розгортання

Процедурі розгортання піддаються отвори, які попередньо були отримані в деталі за допомогою свердління. Оброблений з використанням такої технологічної операції елемент може мати точність, ступінь якої доходить до шостого квалитета, а також невисоку шорсткість – до Ra 0,63. Розгортки діляться на чорнові і чистові, також вони можуть бути ручними або машинними.

Ручні циліндричні розгортки 24Н8 0150

Рекомендації, яких слід дотримуватися при виконанні даного виду обробки, полягають у наступному.

• Припуски в діаметрі оброблюваного отвору вибираються за спеціальними таблицями.
• При використанні ручного інструменту, який обертають тільки за годинниковою стрілкою, спочатку виконують чорнове, а потім чистове розгортання.
• Обробку сталевих деталей виконують з обов’язковим використанням СОЖ, чавунних – всуху.
• Машинне розгортання проводять відразу після свердління на верстаті – з однієї установки деталі.
• Для контролю якості результату використовують спеціальні калібри.