OBRÓBKA OTWORÓW NA TOKARKACH

1. Wiercenie otworów

Do wykonywania otworów w pełnym materiale oraz do powiększania otworów służą wierna. Rozróżniamy nastę­pujące podstawowe rodzaje wierteł:

1) kręte,

2) do głębokiego wiercenia,

3) piórkowe.

Pierwsze dwa rodzaje mają duże zastosowanie do wier­cenia na tokarce. Natomiast wiertła piórkowe ze względu na szereg wad stosowane są jedynie sporadycznie.

a. Wiertła kręte

Wiertło kręte jest przedstawione na rys. 241. Składa się ono z części roboczej, chwytu oraz szyjki. Część wiertła, na której są wykonane krawędzie skrawające, nazywa się ostrzem.

Rys. 241. Budowa wiertła krętego

Część robocza wiertła ma dwa rowki śrubowe, nachylone do osi wiertła pod kątem ω przez które w czasie skrawan­ia wydobywają się wióry. Ostrze ma dwie krawędzie skra­wające, które tworzą kąt wierzchołkowy 2n.

Chwyt wiertła może być stożkowy (rys. 241a) lub cylin­dryczny (rys. 241b). Płetwa lub zabierak służą wraz z chwy­tem do przeniesienia momentu obrotowego. Ponadto płetwa służy do wybi­jania wiertła z gniazda wrzeciona wiertarki lub z tulejki redukcyjnej.

Geometrię ostrza wiertła krętego przedstawiono na rys. 242.

Kąt natarcia γ (w prze­kroju normalnym N-N do krawędzi skrawającej) ma wartość zmienną, zależną (w ustalonym przypadku) ad średnicy D_a, na której będziemy go mierzyć. Kąt γ ma wartość nominalną na średnicy zewnętrznej wiertła równą 18-33° i w miarę zbliżenia się do osi wiertła maleje aż do wartości bliskiej zeru.

Rys. 242. Geometria ostrza wiertła

Kąt natarcia w przekroju osiowym 0-0 (rys. 242) równy jest kątowi pochylenia linii śrubowej rowka wiórowego i wynosi γ₀=ω_A Kąt pochylenia linii śrubowej ω_A zależy od położenia punktu A i zmienia się do wartości maksy­malnej (jeżeli punkt A leży na obwodzie wiertła) aż do wartości bliskiej zeru (jeżeli punkt A leży w pobliżu osi wiertła). Wartość kąta ω wyraża się wzorem

gdzie H - skok linii śrubowej rowka.

Kąt przyłożenia α zawarty jest między styczną do powierzchni przyłożenia w rozpatrywanym punkcie i styczną do powierzchni skrawania (rys. 242 przekrój N-N), Kąt ten zależy od sposobu zeszlifowania wiertła i wynosi średnio 6^o

Rys. 243. Ostrzenie wiertła krętego

W czasie ostrzenia wiertło zamocowane jest w uch wycie irys. 243), który wykonuje ruch obrotowy wokół osi C-C. Powierzchnia przyłożenia jest zatem ukształtowana w for­mie wycinka powierzchni stożka o tej samej osi C-C. Istnieją również inne sposoby ostrzenia wierteł (np. dające powierzchnię przyłożenia śrubową).

Rys, 244. Ścin wiertła krętego

Powierzchnie przyłożenia obu ostrzy wiertła przecinają się, tworząc poprzeczną krawędź skrawającą, zwaną ścinem (rys. 244), Kąt natarcia ścinu jest ujemny i w związku z tym ścin raczej skrobie i zgniata materiał, a nie skrawa.

Kąt nachylenia ścina τ zależy od kąta przyłożenia α. Kąt ten wynosi średnio 55°.

W czasie wiercenia około 65% siły osiowej przypada na pracę ścina. Stanowi to znaczne ograniczenie wytrzyma­łości wiertła i dlatego stosuje się szereg rozwiązań popra­wiających pracę ścina, Na rys. 245 pokazano podszlifowa­nie powierzchni rowka śrubowego, w celu zmniejszenia dłu­gości ścina.

Zalecane wartości kątów pochylenia linii rowków ωi ką­tów wierzchołkowych 2n dla wierteł o średnicy d > 10 mm

Obrabiany materiał	Kąt pochylenia rowków śrubowych 0	Kąt wierzchoł- kowy 2x° '
Stal konstrukcyjna Rr do 70 kG /mm2	30	116--118
Konstrukcyjne stale stopowe
Rr = 70-100 kG/mm2	25	120
Konstrukcyjne stale stopowe
Rr = 100--140 kG/mm2	20	125
Stal nierdzewna	25	120
Żeliwo	25--30	116--120
Miedź czerwona	34-45	125
Twarde brązy i mosiądze	15--20	135
Mosiądz ciągliwy, lana miedź	25-30	130
Czyste aluminium i ciągliwe metale
lekkie silumin)	35-45	130-140

zależnie ad skrawanego materiału podano w tabl. 63. Dla wierteł mniejszych ze względu na ich małą wytrzymałość stosuje się inne kąty w.

Wiertła kręte wykonywane są ze stali narzędziowej nisko­stopowej lub szybkotnącej. Do wiercenia materiałów spe­cjalnie twardych, jak utwardzone żeliwo, stal manganowa, twardy brąz, materiały ceramiczne i inne używa się wier­teł krętych z płytkami z węglików spiekanych (rys. 246).

Ostrzenie wiertła krętego polega na przeszlifowaniu po­wierzchni przyłożenia jego ostrzy.

Prawidłowe i szybkie zaostrzenie wiertła wykonuje się na ostrzarce specjalnej do wierteł krętych (patrz rys. 243),

Rys. 246. Wiertło kręte z płytką z węglików spiekanych

Ręczne ostrzenie wierteł wymaga dużej umiejętności i wprawy.

Najczęściej spotykane błędy przy ostrzeniu wierteł krę­tych oraz ich skutki są następujące (rys. 247):

Rys. 247. Przykłady błędnie zaszlifowanych wierteł krętych

1) kąt wierzchołkowy 2n za mały (rys, 247a); wiertło szybko tępi się i łatwo ulega złamaniu, powierzchnia otworu nie jest gładka;

2) kąt wierzchołkowy 2n za duży (rys. 247b); wiertło szybko się Lepi, do wiercenia potrzebna duża siła, powierzchnia obrobiona nie jest gładka;

3) nierówne długości krawędzi skrawających (rys. 247c); średnica wywierconego otworu powiększona, występuje nie­równomierne obciążenie krawędzi skrawających wiertła;

4) krawędzie skrawające wiertła pochylone pod różnymi kątami (rys. 247d), pracuje wtedy tylko jedna krawędź ostrza, wywiercony otwór jest niegładki i niedokładny;

5) kąt przyłożenia wiertła a jest za mały (rys. 247e); mi­mo nacisku osiowego na wiertło w czasie wiercenia skra­wanie nie następuje;

6) kąt przyłożenia a za duży (rys. 247f); wiertło zarywa i łatwo ulega załamaniu.

Rys. 248. Sprawdza­nie ostrza wiertła krętego wzornikiem

Do sprawdzenia geometrii ostrza wierteł używa się wzor­nika (rys. 248), za pomocą którego sprawdza się kąt wierz­chołkowy oraz długość krawędzi skrawających (rys. 248b), kąt przyłożenia (rys. 248a} i kąt pochylenia krawędzi ścina (rys. 248c}.

b. Warunki skrawania przy wierceniu wiertłami krętymi

Podczas wiercenia wiór skrawany jest równocześnie przez obie krawędzie skrawające wiertła. Przy wierceniu w pełnym materiale (rys. 249a)

głębokość skrawania wynosi g=

gdzie D -- średnica otworu w mm. Przy powięk­szaniu otworów o średnicy pierwotnej d (rys.249b) głębokość skrawania wynosi.

Posuwem p (mm/obr) przy wierceniu nazywamy osiowe przesunięcie się wiertła przypadające na jeden jego obrót lub na jeden obrót przedmiotu obrabianego.

Szybkością skrawania przy wierceniu nazywamy obwo­dową szybkość wiertła i obliczamy ją ze wzoru

D - średnica wiertła w mm,

n - prędkość obrotowa wiertła lub przedmiotu wierconego w obr/min.

c. Zasady wiercenia na tokarce

Do wiercenia na tokarce przedmiot obrabiany zamocowa­ny jest w uchwycie tokarki i Wykonuje ruch obrotowy wraz z Wrzecionem: Wiertło osadzone jest w gnieżdzie tulei ko­nika Jeżeli stożek chwytu wiertła nie odpowiada stożkowi gniazda, stosuje się tuleje redukcyjne. Wiertła o chwycie cylindrycznym zamocowane są w uchwycie wiertarskim, który swoim chwytem osadzony jest w tulei konika.

Czoło przedmiotu, w którym ma być wykonany otwór, po­winno być przetaczane (splanowane). W celu zapewnienia wiertłu prowadzenia, na czole przedmiotu wykonuje się stożkowe zagłębienie (rys. 253), Można je wykonać nożem specjalnym (rys. 253a) lub bocznym (rys. 253b), jak również specjalnym nawiertakiem. Przy wierceniu długich otworów należy wykonać w czole przedmiotu ściśle centrycznie otwór na głębokość kilku­nastu milimetrów, dla zapewnienia dobrego prowadzenia wiertła. W tym celu należy wywiercić mniejszy otwór i roz­toczyć go nożem na średnicę wiertła właściwego.

Rys. 253 wykonywanie pogłębienia centrującego dla wiertła

Jeżeli wiertło kręte po zetknięciu się z materiałem obro­bionym zaczyna bić (brak nawiercenia lub nawiercenie źle wykonane}, można temu zapobiec przez przytrzymanie wier­tła w osi za pomocą kawałka miękkiej stali, zamocowanej w imaku nożowym (rys. 254). Podparcie wiertła usuwa się z chwilą, gdy zagłębi się ono w materiał i wytworzy pro: wadzenie w otworze.

Przy wierceniu większych otworów może się zdarzyć, że wiertło obluzuje się w tulei i zacznie się obracać wraz z przedmiotem. W tym przypadku należy natychmiast za­trzymać wrzeciono, gdyż w przeciwnym razie zostanie uszko­dzone gniazda tulei konika. Przyczyną obluzowania się wiertła jest zbyt duży moment obrotowy ad siły skrawania w stalunku da momentu zamocowania.

W celu przytrzymania wiertła, nakłada się nań zabierak tokarski (rys. 255), którego koniec opiera się na powierzchni górnej sanek narzędziowych.

Przy wierceniu otworów głębokich
oraz w produkcji seryjnej korzystniejsze jest zamocowanie wiertła na

Rys.254.podparcie wiertła Rys. 255 Zabezpieczenie wiertła przed obracaniem się

Przy nawiercaniu przy użyciu zabieraka tokarskiego

suporcie w specjalnej obsadzie (rys. 256). Oś wiertła po­winna leżeć dokładnie w osi obrotu wrzeciona. Rozwiąza­nie takie pozwala na wiercenie na tokarce przy posuwie mechanicznym, Je­żeli wiertło osadzone jest w gnieździe tulei konika, posuw uzyskuje się przez ręczne wysuwanie tej tu­lei (pokręcanie kółkiem konika).

Tokarki da wiercenia głębokich otworów wyposażone są w koniki wiertarskie z długą tuleją, wysuwane ręcznie bądź mechanicznie.

Wiercenie głębokiego otworu na tokarce za pomocą wier­tła działowego przedstawiona na rys. 257.

Przedmiot obrabiany zamocowany jest jednym końcem w uchwycie samocentrującym, zaś drugim -- osadzony w podtrzymce stałej. W czasie obróbki należy zapewnić do­bre i obfite chłodzenie i smarowanie wiertła, aby uniknąć zatarcia się wiertła w otworze. Co pewien czas należy wiertło wyprowadzać z otworu wierconego, w celu usunięcia nagromadzonych wiórów.

Wypadki złamania lub ukręcenia wiertła należą do nader częstych, szczególnie przy wiertłach o małych średnicach.

Rys. 256. Zamocowanie wiertła na suporcie

Rys. 257. wiercenie głębokiego otworu wiertłem działowym

Przyczyną tego może być stosowanie zbyt dużego posuwu lub też niejednorodność materiału wierconego. Jeżeli na dro­dze wiertła znajduje się twarde ziarno lub pusta przestrzeń (rys. 258), wówczas następuje zarwanie jednego ostrza wier­tła, co często prowadzi do złamania wiertła. Nie odprowa­dzenie nagromadzonych w kanałach wiertła wiórów lub zbyt głębokie wprowadzenie wiertła (rys. 259) jest częsta również przyczyną złamania wiertła.

Rys. 258. Pusta przestrzeń na drodze wiertła może być przyczyną złamanie wiertła

2. ROZTACZANIE OTWORÓW 299

Roztaczanie otworów polega na powiększaniu średnicy otworów uprzednio odlanych, odkutych lub wywierconych. Stasuje się tu następujące typowe noże (rys. 260):

1. wytaczak prostoliniowy,

b) wytaczak szpiczasty,

c) wytaczak hakowy prostoliniowy.

Wtoczenie wg rys. 260c wykonuje się, często, w celu za­pewnienia wyjścia noża przy gwintowaniu. Korzystniejszy

kształt rowka wyjściowego dla gwintu przedstawiono na _rys, 261, co wymaga odpowiednio ukształtowanego ostrza noża.

Zamocowanie noża w imaku tokarki powinno być możliwie krótkie (rys. 262), w celu zapewnienia jak największej

Rys. 260. Noże typowe do obróbki otworów

Rys.261.Obróbka rowka wyjścio­wego dla gwintu

sztywności noża. Wysięg noża l powinien być jedynie o taką wielkość większy od głębokości a otworu, aby zapewnić obróbkę na całej długości i zabezpieczyć konieczny wybieg narzędzia (1---2 mm). Przy nożach z chwytem kwadratowym wystaje poza podparcie w imaku cała część cylindryczna noża. Wykonywane są jednakże wytaczarki z chwytami cy­lindrycznymi, które pozwalają ograniczyć wysięg noża do wielkości koniecznej. Przy zamocowaniu noża z takimi chwytami wymagana jest podkładka pryzmatyczna (rys.262).

Rys. 262. Wysięg noża przy roztaczaniu

Wierzchołek noża przy obróbce otworów jest zazwyczaj ustawiony na wysokości osi (rys. 263a); w celu lepszego tłu­mienia drgań stosowane jest czasem ustawienie wierzchołka noża powyżej osi przedmiotu (rys. 263b), co powoduje zwiększenie kąta przyłożenia a i zmniejszenie kąta natarcia γ. Przestawienie z osi h wynosi do 1/100 części średnicy otworu obrabianego.

W przypadku gdy zależy na utrzymaniu dużej dokład­ności obrabianego otworu, zamiast noży wytaczaków stosuje się wytaczadła. Ponieważ przekrój ich jest znacznie większy

Rys. 263. Ustawienie wierzchołka noża przy roztaczaniu

niż trzonka noża, zapewniają one w czasie pracy mniejsze ugięcie i mniejsze drgania. Na rys. 264 przedstawiono wy­taczadła do otworów przelotowych, a na rys. 264b - wy­taczadła do otworów ślepych.

Narzędziem jest tu mały nóż o przekroju trzonka kwa­dratowym lub okrągłym. Wysunięcie noża z w wytaczadła powinno

Rys. 269. Wytaczadła tokarskie

być nieduże, pozwalające jedynie na swobodny spływ wióra istnieje również szereg innych rozwiązań konstruk­cyjnych wytaczadeł). Wytaczadło mocuje się na sankach narzędziowych za pomocą docisku śrubowego lub też w ima­ku nożowym.

3. Rozwiercanie otworów

Rozwiercanie otworów ma na celu uzyskanie dokładnego wymiaru i kształtu. otworu oraz dużej gładkości powierzch­ni. Uzyskanie tych samych cech otworu jest również moż­liwe przez wytoczenie otworu lub jego szlifowanie, ale me­tody te są znacznie droższe od rozwiercania i wymagają wyższych kwalifikacji pracownika.

Rozróżnia się rozwiercanie zgrubne i wykańczające. Roz­wiercanie może być wykonane ręcznie lub maszynowo na następujących obrabiarkach: tokarce, rewolwerówce, wier­tarce, wiertarka-frezarce. Rozwiercanie otworów na tokarce jest często i powszechnie stosowane.

a. Rozwiertaki maszynowe

Rozwiercanie maszynowe jest zazwyczaj dwustopniowe: zgrubne i wykańczające (w wyjątkowych przypadkach, gdy zależy na bardzo dużej dokładności otworu, stosuje się roz­wiercanie trójstopniowe.

Da rozwiercania zgrubnego służą rozwiertaki zdzieraki. Są to narzędzia najczęściej czteroostrzowe o śrubowej linii zęba. Średnice ich są tak dobrane, aby po rozwierceniu

zgrubnym pozostał naddatek materiału na rozwiercanie wy­kańczające.

Do obróbki otworów na gotowo z dokładnością wg klasy 10, 11 i 12 używa się również rozwiertaków zdzieraków 0 odpowiednich średnicach. Rozwiertaki te wykonywane są jako trzpieniowe dla średnic mniejszych (do 32 mm) zaś dla większych jaka nasadzane.

Rozwiertaków wykańczających używa się do rozwiercania otworu na gotowo, gdy dokładność otworu określona jest klasą dokładności od 6 do 9 uzyskanie dokładności więk­szej, np. wg klasy 5 otrzymuje się również na drodze roz­wiercania, jednak najczęściej ręcznego, a nie maszynowego. Średnica rozwiertaka wykańczającego ustalona jest na pod­stawie średnicy i tolerancji otworu (rys, 265).

Rys. 265. Wymiar i to­lerancja rozwiertaka wykańczającego w za­leżności od średnicy i tolerancji otworu

Przyjęto następujące oznaczenia:

D_max ---- górny wymiar graniczny otworu,

D_min --- dolny wymiar graniczny otworu,

T - tolerancja wykonania otworu,

d_max --- górny wymiar graniczny rozwiertaka,

B - zapas na rozbicie otworu przez rozwiertak równy B= 0,15 T,

T_r --- tolerancja wykonania rozwiertaka, równa T_r= 0,35 T.

Średnicę części robaczej rozwiertaka oblicza się ze wzoru

Rozwiertaki wykańczaki znormalizowane dla średnic fi 1,5 fi 10 podano w tabl, 68, dla średnic φ 10 -φ 30 w tabl. 69 oraz dla średnic φ 32-φ 75 (rozwiertaki nasadzane) w tabl. 70.

Oprócz rozwiertaków maszynowych stałych stasowane są rozwiertaki nastawne trzpieniowe (rys. 266) oraz dla średnic

Rys. 266. Rozwiertak trzpie­niowy maszynowy nastaw­

Rys. 267. Rozwiertak nasa­dzany maszynowy nastaw­ny

większych ,nasadzane (rys. 267). Rozwiertaki te po zużyciu się ostrzy można regenerować przez rozsunięcie noży i prze szlifowanie ich na właściwy wymiar.

Rozwiertaki stożkowe

Rozwiertaki stożkowe służą do obróbki otworów stożko­wych o dużej dokładności (np, gniazda stożkowe Marse'a, 1

metryczne i in.), Otwór wyjściowy ma kształt cy^lindryczny o średnicy równej średnicy mniejszego czoła stożka ściętego.

Do rozwiercania takiego otworu na stożek używa się trzech rozwiertaków (rys. 268}; zgrubnego 1, wstępnego 2 i wykań­czającego 3.

Dwa pierwsze rozwiertaki mają ostrza z przerwami, w celu zmniejszenia szerokości wióra.

b. Zasady rozwiercania

W celu rozwiercenia otworu, którego średnica jest okreś­lona wymiarem symbolowym (np. φ 20 H7}, należy przede wszystkim dobrać odpowiednie rozwiertaki. Każdy rozwier­tak poniżej chwytu ma wybitą cechę oraz wymiar otworu, do którego obróbki służy. Jednak średnica rzeczywista roz­wierconego otworu oraz gładkość jego powierzchni zależy ponadto ad prawidłowości zamocowania rozwiertaka, sztyw­ności tokarki, cieczy chłodząco-smarującej oraz rodzaju ma­teriału przedmiotu obrabianego (otwory rozwiercane np. w żeliwie i mięk­kiej stali tym samym rozwiertakiem nie bę­dą miały ściśle jed­nakowej średnicy).

Kolejność zabie­gów przy wykony­waniu otworu roz­wiercanego na to­karce jest następu­j

1) wiercenie otwo­ru wiertłem,

2) rozwiercanie zgrubne,

3) rozwiercanie wykańczające.

Średnice kolejnych narzędzi muszą być odpowiednio do­brane, tak aby uzyskać odpowiednie naddatki na obróbkę. Średnice n a r z ę d z i przy rozwiercaniu padano w tabl.71, zaś na rys. 269 przedstawiona przykład doboru odpowied­nich narzędzi do obróbki otworu φ 20 H7.

Rys. 269. Dobór średnic narzędzi i kolej­ność obróbki przy wykonywaniu otworu φ 20 H7

Częstym zjawiskiem przy wierceniu otworów na tokarce jest bicie otworu w stosunku do osi obrotu przedmiotu obrabianego. Jeżeli zależy na ściśle współosiowym z osią ob­rotu położeniu otworu rozwiercanego, należy przyjąć inną kolejność zabiegów wg (rys. 270):

Rys. 270. Kolejność zabiegów przy wykony­waniu otworu rozwiercanego ściśle współ­osiowego

1. wiercenie otworu wiertłem krętym,

2. roztaczanie nożem,

3) rozwiercanie na gotowo.

Do rozwiercenia otworu na tokarce rozwiertak zamoco­wuje się w odpowiedniej oprawce w tulei konika. Istnieje zasada, aby rozwiertak prowadził się w otworze sam bez' przymusowego prowadzenia od strony zamocowania. Dla­tego oprawka rozwiertaka, w której jest on zamocowany, powinna pozwalać na swobodne ułożenie się rozwiertaka w otworze. Przykład rozwiązania konstrukcyjnego takiej oprawki podano na rys. 271.

Rys, 272. Przegub uprosz­czonej oprawki do rozwier­taków

---