Что такое сверление металла?
учебно-методический материал

ОПИЛИВАНИЕ МЕТАЛЛА

Классификация напильников. Опиливание плоских поверхностей, применяемый инструмент. Опиливание сопряженных плоских поверхностей, применяемый инструмент

Сущность процесса. Напильники.

Опиливанием называется операция по обработке металлов и других материалов снятием небольшого слоя напильниками вручную или на опиловочных станках.

С помощью напильника слесарь придаёт деталям требуемую форму и размеры, производит пригонку деталей друг к другу, готовит кромки деталей под сварку и выполняет другие работы. Точность обработки опиливанием 0,2…0,05, в отдельных случаях до 0,001 мм.

Напильник – стальной брусок определённого профиля и длины, на поверхности которого имеются насечки (нарезки), образующие впадины и острозаточенные зубцы (зубья) имеющие в сечении форму клина.

Напильники подразделяют:

• По форме насечки
• По длине и форме бруска
• По назначению

Размерный ряд: 100, 150, 200, 250, 300, 350

По форме бруска:

• А – плоские
• Б – плоские остроносые
• В – квадратные
• Г – трёхгранные
• Е – полукруглые
• Д – круглые
• Ж – ромбические
• К – ножовочные напильники

Специальные напильники – для обработки цветных сплавов (более глубокая и острая насечка):

• Для бронзы (верх 45о, низ 60о)
• Для латуни (30о , 85о)
• Для дуралюминия (50о , 60о)
• Тарированные напильники
• Алмазные напильники
• Надфили
• Рашпили (общего назначения, сапожные, копытные)
• Машинные напильники (классификация та же)
• Вращающиеся напильники (дисковые и пластинчатые)
• Борнапильники

Уход за напильниками:

- предохранять от ударов, хранить на деревянных подставках

- не допускать попадания на них влаги

-оберегать от попадания масла или наждачной пыли

- для предохранения от забивания стружкой мягких металлов перед работой натереть мелом

- не удалять напильником ржавчину

- периодически очищать напильники кордовой щёткой, замасленные напильники перед этим очистить кусочком берёзового угля

Приёмы опиливания:

Положение корпуса – под углом 45о к оси тисков

Положение ног – расстояние между ступнями 200…300 мм

Положение рук (хватка напильника) – Координация усилий

Виды опиливания

Опиливание поверхности :

- слева направо под углом 30…40о к оси тисков

- не прерывая работы переход на опиливание прямым штрихом

- справа налево под углом 30…40о

- контроль линейкой на просвет

- в особых случаях контроль на поверочной плите

- параллельность проверяют штангенциркулем

Опиливание цилиндрических заготовок:

- опиливают квадрат

- опиливают восьмигранник

Опиливание выпуклых и вогнутых криволинейных поверхностей:

- предварительно (высверливание, выпиливание, вырубка)

Опиливание тонких пластин:

- опиливание «пакета» из 3…10 пластинок в «намётках»

- опиливание в рамке

- опиливание по копиру

Механизация опиловочных работ

- электронапильник

- ручные фрезерные машинки

- опиловочные станки (стационарные и переносные)

- ленточно-шлифовальный станок

- шлифовальные станки (круглошлифовальные и плоскошлифовальные)

- строгальный станок

последовательность обработки поверхностей, сопряжённых под углом 90°, т.е. последовательность изготовления угольника 90°:

• закрепить заготовку угольника в тисках в деревянном бруске;
• опилить последовательно широкие поверхности 8 и 7 сначала плоским драчевым, а затем - плоским личным напильником;
• проверить качество опиливания поверочной линейкой, параллельность поверхностей - кронциркулем, а толщину - штангенциркулем;
• заменить деревянный брусок нагубниками, зажать угольник опиленными поверхностями и опилить последовательно узкие поверхности угольника под углом 90°;
• для обеспечения точности обработки сначала следует обработать наружную узкую поверхность 6 до получения прямого угла между ней и широкими поверхностями 8 и 7 угольника;
• затем в такой же последовательности обработать узкую поверхность 1; проверим её угольником относительно поверхности 6;
• в вершине внутреннего угла просверлить отверстие Ø 3 мм, а затем ножонкой сделать прорезь к нему шириной 1 мм для выхода инструмента и предупреждения трещин при закалке;
• опилить последовательно внутренние узкие поверхности 3 и 4 под углом 90°, выдерживая при этом параллельность поверхностей 4 и 6, а также поверхностей 3 и 1, добиваясь, чтобы внутренний угол между поверхностями 3 и 4 и наружный между поверхностями 6 и 1 были прямыми;
• опилить последовательно торцовые поверхности 5 и 2, выдерживая размеры по чертежу (125 и 80 мм);
• снять заусенцы с узких поверхностей;
• отшлифовать наждачной бумагой все поверхности угольника; на отшлифованных поверхностях не должно быть царапин и рисок.

Приведенный порядок обработки угольника обеспечивает плоскостность каждой поверхности и перпендикулярность ребер между собой и по отношению к поверхностям

Часто встречаются темы, где спрашивают о брусках и кругах, интересуются что обозначает их маркировка. Надеюсь, что эта тема - небольшая помощь тем, кто еще не знает как расшифровать маркировку на шлифовальных брусках и кругах отечественного производства. Плюс небольшое описание абразивов и их применение.
С абразивов и начну:
Кварц – очищенный от примесей кварцевый песок - самый мягкий абразивный материал. Применяется  редко, в основном для шлифования древесины. Мне встречался только на  наждачках.
Наждак – по сути это плохо очищенный корунд с большим количеством примесей кварца, магнитного железняка, силикатов. Применяется для малоответственных шлифовальных кругов, наждачек. Режущая способность низкая. Применяется редко.
Корунд естественный – оксид алюминия. Тверже наждака и более вязок.
Электрокорунд – есть несколько видов:
Электрокорунд нормальный – содержит 92-95% оксид алюминия. Применяется очень часто. Режущая способность выше чем у предыдущих абразивов. Цвет от серо-коричневого до темно-коричневого, от розового до темно-красного. В маркировках обозначается как 12А, 13А, 14А, 15А, 16А.
Электрокорунд белый – содержит 98-99% оксида алюминия. По сравнению с электрокорундом нормальным он более твердый, имеет повышенную абразивную способность и хрупкость. Круги из электрокорунда белого лучше шлифуют, меньше прижигают металл. Цвет белый или с лёгкими цветными оттенками. В маркировках обозначается как 22А, 23А, 24А, 25А.
Электрокорунд хромистый – кроме оксид алюминия содержит еще 2% окиси хрома. Производительность при шлифовке на 20-30% выше чем у электрокорунда белого. Цвет - красный. В марках обозначается как 32А, 33А, 34А.
Электрокорунд титанистый – содержит еще и оксид титана - более вязок по сравнению с электрокорундом белым, поэтому применяется при тяжелых нагрузках при грубом шлифовании с большим съемом металла. Цвет - серо-синий. Обозначается как 37А.
Электрокорунд циркониевый – содержит оксид циркония – имеет высокую прочность и применяется для обдирочных работ с большими давлениями резания. Цвет - кирпичный (серо-красный). Обозначается как 38А.
Электрокорунд хромотитанистый - содержит и оксид титана, и оксид хрома. Цвет от розового до коричневого (как и хромистый). Обозначается как 90АР, 91А, 92А, 93А, 94А, 95А.
Электрокорунд магниево-кремниевый Обозначается 96А.
Монокорунд – имеет зерна повышенной прочности, острые кромки и вершины. Применяется шлифования труднообрабатываемых сталей и сплавов. Обозначается как 43А, 44А, 45А.
Сферокорунд, сферорубин – содержит больше всего оксида алюминия, более 99%. Зерна имеют вид полых сфер, которые в процессе шлифовки разрушаются и образуют острые кромки. Применяется для шлифовки пластмасс, резины, цветных металлов.
Карбид кремния – бОльшая твердость чем у электрокорунда. Высокая мех.прочность и режущая способность. Имеет две разновидности:
Карбид кремния черный – применяют для обработки твердых сплавов, чугуна, стекла, цветных металлов. В марках обозначается как 53С, 54С, 55С.
Карбид кремния зеленый – применяется для заточки твердосплавного инструмента, шлифования  керамики. Обозначается как 63С, 64С.
Карбид бора – цвет черный - обладает очень высокой твердостью, износоустойчивостью, абразивной способностью. Вместе с тем очень хрупок, что определяет его применение в виде порошков и паст для доводки твердых сплавов, рубина, агата, кварца, корунда.
Кубический нитрид бора – эльбор – твердость приближается к алмазу. Такая же прочность, бОльшая теплостойкость, не теряет реж.свойств до 1500град. Выпускается двух разновидностей ЛО и ЛП.  ЛО имеет зерна с более развитой поверхностью и меньшей прочностью чем  ЛП.

По величине зерна абразивные материалы подразделяются на шлифзерно , маркируется как 200, 160, 125, 100, 80, 63, 50, 40, 32, 25, 20, 16; шлифпорошки, маркируются как 12, 10, 8, 6, 5, 4, 3; микропорошки, маркируются как М63, М50, М40, М28, М20, М14; тонкие микропорошки, маркируются М10, М7, М5, М3, М2, М1.
Зернистость шлифзерна и шлифпорошков  обозначается в сотых долях номера. Например  №200 – размер зерен 2мм, и это означает что это зерно прошло сквозь сито с размером ячейки 2х2мм, но задержалось на сите с ячейкой 1,6х1,6мм;   №160 – 1,6мм, прошло сквозь ячейку 1,6х1,6мм и задержалось на сите1,25х1,25мм;  №16 – 0,16мм, прошло 0,16х0,16мм, задержалось на 0,12х0,12мм. И т.д…
Зернистость микропорошков и тонких микропорошков означает наибольший размер зерна в микронах. Например М10 – от 10мкм до 7мкм;  М1 – до 1мкм.
Абразивные порошки одной и той же зернистости выпускают с различным содержанием основной фракции:
В - с наиболее высоким содержанием основной фракции – 60-55%
П – с пониженным содержанием
Н – с низким
Д – с наименьшим – 42-36%

Связки для абразивного инструмента.
Существуют такие связки:
Бакелитовая связка – круги на этой связке обладают высокой прочностью и упругостью, допускают большие скорости резания. Эта связка оказывает полирующее действие на изделие по сравнению с другими связками. Меньше нагревает изделие. Малостойка к охлаждающим жидкостям на основе щелочей. Имеет три разновидности: из жидкого бакелита, обозначается Б1, и из пульвербакелита, обозначается Б2 и Б3. Эту связку мы знаем по отрезным кругам для болгарок.
Глифталевая и пенфталевая связки – применяются для кругов для отделочных работ. Обозначаются соответственно ГФ и ПФ. Это те круги, которые еще называют поролоновыми или пенопластовыми.
Вулканитовая связка -  обладает большой упругостью и плотностью, повышенным полирующим действием. Менее прочна и теплостойка. Маркируется буквой В.
Керамическая связка – самая распространенная. Огнеупорная, водостойкая, химически стойкая, высокая прочность. Но хрупкая. Бывают двух видов: плавящаяся (стекловидная) – для электрокорундовых кругов; и спекающаяся (фарфоровидная) – для кругов из карбида кремния. Обозначается буквой К. После буквы может стоять цифровая индексация: например К51 – связка из боросодержащего сырья.
Магнезиальная связка – шлифовальные круги на этой связке гигроскопичны, имеют повышенный износ. В маркировке обозначается буквой М
Силикатная связка – круги с этой связкой используются когда необходим минимальный нагрев детали. Встречается редко. Обозначается буквой С.

Плотность структуры круга.
Различают плотную, среднюю и открытую структуры кругов. В маркировке обозначаются цифрой. От 1 до 5 – плотная, от 5 до 8 – средняя, от 8 и больше – открытая.

По твердости круги и бруски делят на: М – мягкие, СМ – среднемягкие, С – средние, СТ – среднетвердые, ВТ – весьма твердые, и ЧТ – чрезвычайно твердые. Внутри каждой группы выделяют несколько подгрупп, например – СТ1, СТ2, СТ3, и т.д… Чем больше твердость, тем меньше круг изнашивается.

Вот вкратце и все. Теперь используя то что написано выше, попробуем расшифровать например такой круг: ЧАЗ 15А 40 СТ2 5 К5 30М/С 150х16х32
ЧАЗ – Челябинский абразивный завод.
15А – электрокорунд нормальный
40 – зернистость шлифзерна от 0,32 до 0,4мм
СТ2 – среднетвердый.
5 – плотность структуры
К5 – керамическая связка
30М/С – максимальная рабочая скорость.
150х16х32 – размеры – диаметр, высота, диаметр отверстия.

ГОСТ Р 52588-2006 «Инструмент абразивный. Требования безопасности»
Поправка к ГОСТ Р 52588-2006 Дата введения в действие  01.01.2008
Поправка к ГОСТ Р 52588-2006 Дата введения в действие     01.06.2009
ГОСТ Р 52587-2006 "Инструмент абразивный. Обозначения и методы измерения твердости"

Электрокорунд нормальный широко применяется на обдирочных и черновых операциях обработки заготовок из материалов, имеющих высокий предел прочности на растяжение.
Электрокорунд белый применяется в основном на чистовых и отделочных операциях обработки заготовок из закалённых сталей и инструмента из углеродистых, быстрорежущих, легированных, и нержавеющих сталей. Особенно где имеется опасность образования трещин и прижогов.
Карбид кремния применяют для обработки: чугуна, алюминия и его сплавов, титана и его сплавов, бронзы.

Для сталей:
- предварительное шлифование (зернистость F46)
- окончательное (зернистость F60-F80)

Для чугуна и алюминия:
- предварительное шлифование (зернистость F36 - F46)
- окончательное (зернистость F46-F60)

Твёрдость:
М2 – СМ2 – шлифование заготовок, заточка твёрдых сплавов, минералокерамики и легированных сталей, цветных металлов и сплавов.
СМ2 – С2 – чистовое шлифование заготовок из закалённых сталей, заточка инструмента.
C2 – CТ2 - шлифование заготовок из незакалённых углеродистых и легированных сталей и сплавов, чугуна и других вязких материалов.
СТ2 – Т2 – обдирочное и предварительное шлифование прерывистых поверхностей заготовок малого диаметра, снятие заусенцев.

       
Абразивный материал    
-нормальный электрокорунд          13A, 14A, 15A, 18A
-электрокорунд белый                  24A, 25A
-карбид кремния зелёный           63C, 64C
-карбид кремния чёрный                 53C, 54C
 
Зернистость    
Очень грубое зерно        F12
Грубое зерно                F16, F20, F22, F24
Среднее зерно               F36, F46, F54, F60
Тонкое зерно                 F70, F80, F100, F120
Очень тонкое зерно    F150, F180, F220, F240-F280
Пылевидное зерно        F320, F400, F600, F800
   
Твёрдость        
Очень мягкие   BM1, BM2
Мягкие              M1, M2, M3
Средние          CM1, CM2, C1, C2
Твёрдые            CT1, CT2, CT3, T1, T2
Очень твёрдые    BT1, BT2
Чрезвычайно твёрдые             ЧТ1 – ЧТ9

Записан

Конструкция и виды свёрл

По конструкции рабочей части:

• Спиральные
• Винтовые
• Для глубокого сверления (перовые)
• Одностороннего резания
• Кольцевые фрезы (корончатые свёрла)
• Центровочные свёрла
• Конические (Smax= 4мм)
• Ступенчатые свёрла (Smax= 6мм, Ø 35 мм )
• Твёрдосплавные (ВК8 –победит)
• Кобальтовые свёрла  Р6МК5
• Сверло Форснера
• Перьевые
• Балеринка (циркульный резец)
• Кольцевые

Покрытия свёрл:

• Без покрытия (серого цвета)
• Оксидная плёнка (чёрного цвета)
• Керамическое покрытие нитрида титана (TiN) – не затачивать
• Карбонитрид титана (TiCN)
• Алмазное (нет равных по твёрдости)

По типу хвостовиков:

• Цилиндрические
• Конические (конус Морзе)
• Гранёные (три, четыре, шесть)
• SDS (special direct system) Ø 10 мм, l = 40 мм

 -  SDS plus – совместим с  SDS

-   SDS top Ø 14 мм

-   SDS top Ø 18 мм

-   SDS quik

Маркировка свёрл:

- до Ø 2 мм маркировки нет

- Ø 2…3 мм   Ø, марка металла (Р-быстрорежущая сталь, М-молибден, К-кобальт, В - ванадий)

На импортных свёрлах:

- страна изготовитель

- торговый знак компании

- марка стали или сплава

- сечение и размер

- рекомендации по применению

- класс точности

HSS-R и HSS-G для обработки стали, стали легированной с σв = 900 Н/мм2, мельхиора, графита, бронзы, латуни, чугуна серого и ковкого

HSS-G- Co5  σв = 1100 Н/мм2 для обработки нержавеющей, углеродистой, термически улучшенной, кислото и жаростойкой сталей

HSS-G Ti AN/TiN для изготовления инструмента используется титаново-алюминиево-нитридное напыление σв = 1160 Н/мм2применяют при обработке чугуна, стали, мельхиора, латуни

Сверлильные станки

Операции выполняемые на сверлильных станках:

• Сверление сквозных и глухих отверстий
• Рассверливание отверстий
• растачивание
• Зенкование
• Зенкерование
• Развёртывание
• Выглаживание роликовыми оправками
• Цекование (подрезание торцов наружных и внутренних приливов)
• Нарезание внутренней резьбы

Сверлильные станки делятся на три группы: универсальные, специализированные и специальные.

Универсальные:

• Вертикально-сверлильные (настольные, напольные)
• Одношпиндельные полуавтоматы
• Многошпиндельные полуавтоматы
• Радиально-сверлильные
• Расточные
• Алмазно-расточные
• Горизонтально-сверлильные

Методика расчета режимов резания при сверлильных работах

            При сверлильных работах рекомендуется задавать режимы исходя из мощности используемого оборудования. Наиболее удобный материал режущего инструмента – быстрорежущая сталь (Р18, Р6М5). Подачи при сверлильных работах вычислять по формуле:

S- подача, мм/об

D- диаметр сверла, мм

С- коэффициент, зависящий от обрабатывемого материала и иных технологических факторов (чистота поверхности, наличие дальнейшей обработки и т.д) (таблица 1)

Kls- коэффициент на подачу, зависящий от условия выхода стружки (таблица 2)

Таблица 1

I группа подач- сверление глухих отверстий или рассверливание без допуска по 5-му классу точности или под последующее рассверливание

II группа подач- сверление глухих и сквозных отверстий в деталях нежесткой конструкции, сверление под резьбу и рассверливание под последующую обработку зенкером или развертками

III группа подач- сверление глухих и сквозных отверстий и рассверливание под дальнейшую обработку

Процесс сверления

Скорость резания, подача и глубина составляют режим резания.

Скорость резания – это путь проходимый в направлении главного движения наиболее удалённой от оси инструмента точкой режущей кромки в единицу времени (в метрах в минуту)

Где:            - скорость резания (м/с)

                - диаметр сверла (мм)

                - частота вращения свела (об/мин)

Подача – величина перемещения сверла вдоль оси за один его оборот или за один оборот заготовки (если вращается заготовка, а сверло движется поступательно).

Глубина резания – расстояние от обработанной поверхности до оси сверла (т.е. радиус сверла)

Режимы сверления в зависимости от диаметра отверстия, обрабатываемого  материала, материала сверла и других факторов приведены в справочниках или специальных таблицах.

Сверление отверстий

• Сверление по разметке – более глубокое накернивание
• Сверление глухих отверстий – по упору или линейке
• Сверление неполных отверстий (полуотверстий) – приставляют пластину из того же металла и сверлят как обычно
• Сверление отверстий в плоскостях под углом, сначала делают перпендикулярно подготовительное зенкование. Между плоскостями вставляют деревянный вкладыш и сверлят как обычно
• Сверление цилиндрических поверхностей сначала напильником площадку, накернивают и сверлят как обычно
• Сверление полых деталей – забивают деревянную пробку
• Сверление отверстий с уступами (2 способа)
• Сверление отверстий больших диаметров - рассверливанием