21.5 Дайындамаларды бұрғылау және кеулей жону

станоктарында өңдеу

Бұрғылау – дайындаманың тұтас материалында тесіктерді алу процесі. Бұрғылаумен өтпелі және тұйық тесіктерді алады, бұран­даның өлшемдерін, пішін үйлесімдерін өзгерту, алдын ала алынған тесіктерді беттің дәлдігін жоғарылату және кедір-бұдырлығын азайту мақсатында бұранданы бұрғылау, үңгілеу, ұңғымалау және қию жолымен өңдейді.

Бұрғылау кезінде кесудің негізгі параметрлері

Жону кезіндегідей, бұрғылау кезінде кесудің негізгі параметр­лері: кесудің басты қозғалысының жылдамдығы v, беріс және кесу тереңдігі t болып табылады.

Бұрғы осінен аса қашықтағы кесу жиегі нүктесінің айналма жылдамдығын бұрғылау кезіндегі кесу жылдамдығын v деп атайды. Кесу жылдамдығын мына формула бойынша анықтайды:

v = πDn/(1000∙60),

мұнда D – бұрғы диаметрі, мм; n – бұрғының айналу жиілігі, мин ^–1.

Бұрғылау кезінде кесу жылдамдығын таңдау өңделетін материал­дың және бұрғының кесу бөлігі материалының механикалық қасиет­те­ріне, бұрғы диаметріне, беріс шамасына, құралдың төзімділігіне, сал­қындату тәсіліне, бұрғылау тереңдігіне және басқа факторларға байла­нысты болады. Мысалы, ВК8 қатты қорытпасынан жасалған тілімше­мен жасақталған бұрғы жұмыс істегенде, болаттан дайындаманы кесу жылдамдығы – 45…80, ал шойыннан 50…90 м/мин құрайды.

Бұрғылау кезінде кесу режимінің элементтері 21.27-суретте көрсе­тілген. Беріс s бұрғының ось бойында бір айналым ішінде жылжу шамасына тең болады. Бұрғының екі кесу жиегі болғандықтан, әрбір жиекке келетін беріс (21.27-сурет, а) мынаған тең:

s_z = s/2.

Тұтас материалда тесіктерді бұрғылау кезіндегі кесу тереңдігі t бұрғы диаметрінің жартысына қабылданады, мм:

t = D/2,

ал бұрғылап кеңейту кезінде:

t = (D − d)/2,

мұнда d – өңделетін тесіктің диаметрі, мм.

Бір айналым ішінде бұрғының екі басты кесу жиегімен алынатын қиықтың көлденең қимасының ауданы қиықтың қалыңдығын а еніне b екі есе көбейтіндісіне тең (21.27-суретті қараңыз, а). Қиықтың ені мен қалыңдығын (жалғастырғышты есепке алмай) мына формулалар бойынша анықтайды:

b = D/2·sinφ; a = s/2·sinφ.

21.27-сурет–Бұрғылау кезіндегі кесу режимінің элементтері

Тұтас денедегі тесіктерді бұрғылаудың машиналық уақытын өту ұзындығын L (21.27-сурет, б), берісті s және бұрғы айналымдарының санын n есепке алып, мына формула бойынша есептейді:

Т_м = L/(ns) = (l + l₁ + l₂)/(ns),

мұнда l – бұрғылау тереңдігі, мм; l₁ және l₂ – бұрғының ойып орнатылуы және асып кеткіштігі, мм.

21.5.1 Дайындамаларды бұрғылау станоктарында өңдеу

сұлбалары

Дайындамаларды бұрғылау станоктарында өңдеудің негізгі әдістері: бұранданы бұрғылау, бұрғылап кеңейту, үңгілеу, ұңғылау және қию болып табылады.

Дайындамаларды бұрғылау станоктарында өңдеудің негізгі сұлбалары 21.28-суретте көрсетілген.

Бұрғылау – бұл әр түрлі конструкциялы бұрғылардың көмегімен тұтас материалда дөңгелек пішінді тесіктерді алу процесі (6.26-сурет, а). Бұл операция екі қозғалыспен жүзеге асырылады: айналмалы және ілгерілемелі.

Бұрғылаудың сол немесе басқа әдісін таңдау тесіктің диаметріне, бұрғылау тереңдігіне, тесіктің дәлдігіне және оның осінің орнала­суына, өңделетін материалдың физика-механикалық қасиеттеріне және басқа факторларға байланысты болады. Бұрғылау кезінде кесу жылдамдығы айнымалы шама болып табылады, өйткені ол өзінің шамасын кесетін жүзі бойынша оның центрінен (v = 0) шеттігіне (v_мах) қарай өзгертеді. Бұрғылаудың әр түрлі әдістерінің технология­лық мүмкіндіктері айтарлықтай кең. Бұрғылап кеңейту – бұрын алынған тесіктің диаметрін d₀ (21.28-сурет, б) диаметрі d үлкен бұрғымен ұлғайту процесі. Бұрғылап кеңейтуге арналған тесіктің диаметрін d₀ бұрғының көлденең кесу жиегі жұмысқа қатыспай­тындай етіп таңдайды. Бұл жағдайда осьтік күш азаяды. Кесу режимінің параметрлері және бұрғылау кезіндегі өңдеу сапасы бұрғылау кезіндегідей болады.

Үңгілеу – алдын ала бұрғыланған, құйма немесе қалыпталған тесіктің d₀ аралық операциясы (21.28-сурет, в). Үңгілеу үңгілердің көмегімен орындалады. Үңгілеу кезінде кесу режимінің параметрлері де кесу жылдамдығымен, беріспен және кесу тереңдігімен анықталған. Үңгілеуге арналған әдіп үңгінің диаметріне байланысты болады және 0,5…3,5 мм аралығында өзгереді. Үңгілеу арқылы цилиндрлік, шет жақтық, конустық және сфералық беттер өңделеді.

Болттар мен бұрандалардың бастиектерін цилиндрлік немесе конустық тереңдетулерді алуға арналған үңгілер – үңгіштер, ал шет жақ беттерді өңдеуге арналған үңгілерді ұң жонғылар деп атайды. Осыған байланысты берілген өңдеу әдістерін үңгіштеу және ұң жонғылау деп жиі атайды. Үңгіштеу – цилиндрлік немесе конустық тесікті ұңғылаумен түпкі­лікті таза өңдеу (21.28-сурет, д).

а – бұрғылау; б – бұрғылап кеңейту; в – үңгілеу; г – бұранда кесу; д - үңгіштеу

21.28-сурет – Дайындамаларды бұрғылау станоктарында

өңдеу сұлбалары

Берілген операция әдетте аса жоғары дәлдікті және кедір-бұдырлығы аз бетті алу мақсатында үңгілеуден кейін орындалады. Ұңғылауға арналған әдіп құралдың диаметріне байланысты және 0,15…0,5 мм аралығында болады. Ішкі цилиндрлік беттерде бұранданы кесу бұранда ойғыштың көмегімен жүргізіледі. Бұранданың геометриялық параметрлері құралмен анықталады.

Қолданылатын кескіш құрал және жабдықтар

Дайындамаларда тесіктерді алу және оларды өңдеу үшін алуан түрлі кескіш құралдарды пайдаланады. Осы жұмыстарды орындау үшін негізгі құралдар бұрғылар, үңгілер, ұңғылағыштар және бұранда ойғыштар болып табылады.

Бұрғылар тұтас материалда тесіктерді бұрғылау немесе алдын ала алынған тесіктерді бұрғылап кеңейту үшін қолданылады. Олардың арасында спираль, центрлейтін, қауырсынды және терең тесіктерге арналған арнайы бұрғыларды ажыратады. Олар аспаптық болаттан жасалады, қатты қорытпалы тілімшелермен жасақталады, ал кейде толығымен қатты қорытпадан тұрады. Бұрандалы (спираль) бұрғыларды аса көп пайдаланады. Олардың диаметрін 0,1-ден 30 мм-ге дейін жасайды.

21.29-суретте спираль бұрғының бөліктері (21.29-сурет, а), геомет­риялық (21.29-сурет, б) және жұмыстық элементтері (21.29-сурет, в) көрсетілген. Бұрғы жұмыстық бөліктен l₁ (21.29-суретті қараңыз, а), мойыннан l₃, сағадан l₄ және табаншадан l₅ тұрады. Диаметрі кіші бұрғыларды – цилиндрлік сағамен, ал үлкен диаметрлі бұрғыларды конустық сағамен жасайды. Бұрғының жұмыстық бөлігінде кесуші l₂ және бағыттаушы (l₁–l₂) бөліктерін ажыратады. Соңғы бөлігі бұрғы­ны осі бойынша жібереді және оның көп реттік қайта қайралуын жү­зеге асыруға мүмкіндік береді. Оның барлық ұзындығы бойында құ­ралды тесікте бағыттау үшін қызмет атқаратын тар бағыттаушы тас­пашалар орындалған. Бұрғының өңделетін тесіктен жоңқаны жоюға арналған, екі бұрандалы бунағы бар. Бұрғыларды кері конустылық­пен жасайды, бұл өңделген бетке үйкелу күштерін азайту және бұр­ғының тесікте ұстасуын (қысылуын) болдырмау үшін қажет.

Мойын бұрғының жұмыстық бөлігін сағамен қосады және ажарлайтын дөңгелекпен сағаны және бағыттаушы таспашаларды өңдеу кезінде оларды шығару үшін қажет. Саға бұрғыны станок айналдырығында бекітуге арналған, ал табанша оны айналдырықтан қағымдағанда таяныш қызметін атқарады. Бұрғы оське қатысты симметриялы кескіш тістен тұрады, олардың әрқайсысы негізінде жону кескіші болып табылады. Сондықтан кескішке ұқсас бұрғының кесу бөлігі (21.29-суретті қараңыз, б) алдыңғы бұрышпен γ артқы бұрышпен α және (21.29-суретті қараңыз, а) ұшы жанындағы 2φ бұрышымен, көлденең кесу жүзінің көлбеу бұрышымен ψ және бұрандалы бунақтың ω көлбеу бұрышымен сипатталады.

Алдыңғы бұрыш γ – бұл алдыңғы бетке жанама жазықтық пен бұрғының осіне параллель жазықтық арасындағы бұрыш. γ шамасы А–А қимасының орнына (21.29-суретті қараңыз, б) осьтен бұрғының шеттігіне байланысты өзгереді. Сонымен, егер сыртқы диаметрде γ 18…30^о-қа тең болса, онда ол жиектің көлденең кесу жиегі жанында нөлге жақындайды. α артқы бұрышы Б–Б жазықтығында қарастырылады. Бұл оны өлшеу ыңғайлы болуы үшін жасалған. Бұрғының конустық бет бойында қайралуына қарай, артқы бұрыш сондай-ақ кесу жүзінің ұзындығы бойынша айнымалы болып табылады және жалғастырғыш бағытында өседі.

Бұрғының басты жүздері 2φ бұрышымен айқастырылады (21.29-суретті қараңыз, а). Стандарттық бұрғыларда 2φ = 120^о, бірақ негізінде ол 90…140^о ауытқиды және олардың ұлғаюы кезінде артып, өңделетін материалдың қаттылығы мен беріктігіне байланысты болады. ψ бұрышы басты жүздің және жалғастырғыштың бұрғының осіне перпендикуляр (ψ = 50…55^о) жазықтыққа проекцияларымен, ω бұрышы – бунақтың бұрандалы сызығына жанама мен бұрғының осі (ω = 25…30^о) арасында анықталады.

а – бұрғының бөліктері (l₂, l₁ – l₂ – кесуші және бағыттаушы бөліктер; l₃ – мойын; l₄ – саға; l₅ – табанша); б – бұрғының геометриялық элементтері; в – бұрғының жұмыстық элементтері (1, 2 – басты және көлденең кесу жиектері; 3, 4 – алдыңғы және артқы беттер; 5 – бұрандалы жиек)

21.29-сурет – Спираль бұрғының бөліктері мен элементтері

Кесу процесінде басты функцияларды бұрғының жұмыстық бөлігі орындайды, онда кескіш элементтер: басты кесу жиектері 1 (21.29-сурет, в), көлденең кесу жиегі 2, сондай-ақ алдыңғы 3 және артқы 4 беттер орналасқан. Барлық қалған кескіш құралдар сияқты, бұрғының өңделген тесік бетінің сапасын жақсартатын, қосымша кесу жиектері бар. Бұл жиектер бағыттаушы таспашалардың 5 бұрандалы жиектері болып табылады.

Бұрғылау кезінде бұрғының көлденең кесу жиегінің өзі металды кеспейді, оны осьтен басты кесу жиектеріне ығыстырады. Бұрғылау кезінде жалпы беріс күшінің 65 %-ға жуығының көлденең кесу жиегін металға ендіруге келетінін өлшеулер көрсетеді. Сондықтан бұрғы жұмысының аса қолайлы шарттарын қамтамасыз ету үшін көлденең кесу жиегін жонады.

Терең тесіктерді бұрғылағанда (L > 5d) арнайы бұрғыларды қолдану қажет. Бұрғылардың бұл түрлерінің ерекшелігі мынада: олар тесік осі орналасуының үлкен дәлдігін, кесу кезінде аз жылу бөлінуін, жоңқаны шығару және жылуды қайтару үшін жақсы жағдайларды қамтамасыз етуі тиіс. Бұрғыларды жасау үшін жылдам кескіш болат (Р18, Р12, Р9, Р6АМ5, Р9М4К8 және т.б.) пайдаланылады. Бұрғылардың төзімділігін арттыру үшін олардың кескіш беттері тозуға төзімді жабындар салумен орындалады және термия-механикалық тәсілмен беріктенеді.

Жылдам кескіш бұрғылармен қатар, алмалы-салмалы қатты қорытпалы тілімшелері (ВК8, ВК10М, ВК15М) бар бұрғылар айтарлықтай кеңінен пайдаланылады. Әдетте бұл бұрғылар шойыннан, шыныққан болаттан, титан қорытпаларынан, қиын өңделетін түсті металдар қорытпаларынан және металл емес материалдардан жасалған дайындамаларда тесіктерді бұрғылау кезінде қолданылады. Қатты қорытпалы бұрғылардың төзімділігі жылдам кескіш бұрғылардың төзімділігіне қарағанда 10-40 есе жоғары болады. 21.30-суретте бұрғылау станоктарында тесіктерді өңдеуге арналған құралдар берілген.

Үңгі (21.30-сурет, а) өзінің пішіні бойынша спираль бұрғыны білдіреді, бірақ одан ерекшелігінде кескіш жүздерінің саны көп. Үңгінің бар тесіктерді өңдеуге арналуына байланысты, онда көлденең кесу жиегі болмайды. Кескіш жүздердің көп санының бар болуы (z = 3…9) оған аса жоғары өнімділік пен бұрғылаумен салыстырғанда өңдеу дәлдігін қамтамасыз етеді.

Үңгілермен алдын ала бұрғыланған тесіктерді, сондай-ақ құйыл­ған немесе қалыпталған дайындамаларда болатын тесіктерді өңдейді. Үңгінің кескіш бөлігі l₁ негізгі кесу процесін орындайды, ал калибрлегіш бөлігі l₅ үңгіні тесіктің өзіндегі үңгіні бағыттау және өңделетін беттің қажетті дәлдігі мен кедір-бұдырлығын қамтамасыз ету үшін қызмет атқарады. Бұрғы сияқты үңгінің l₂ мойыны және табаншасымен l₃ сағасы l₄ болады.

Өзінің конструкциясы бойынша үңгілер цилиндрлік (21.30-сурет, а), конустық (21.30-сурет, б) және шетжақтық (21.30-сурет, в) болып бөлінеді. Олар тұтас (21.30-сурет, а, б) және саптама (21.30-сурет, в) болады. Үңгілеуге арналған әдіп 0,5…3,5 мм аралығында болады.

Ұңғылағыштар (21.30-сурет, г-е) көп жүзді құралды білдіреді және бұрғымен және үңгімен алдын ала өңделген тесіктерді түпкілікті таза өңдеуге арналған.

Қолдану тәсілі бойынша ұңғылағыштар металл кескіш станоктар­да пайдаланылатын машиналық және қолмен ұңғылағыштар деп бөлінеді. Өңделетін тесіктің пішіні бойынша олар – цилиндрлік (21.30-сурет, г) және конустық (21.30-сурет, д), ал конструкциясы бойынша тұтас, алмалы-салмалы тістері бар және қондырмалы болып бөлінеді. Ұңғылағыштардың алдында бағыттаушы конус орындалған кесу бөлігінде l₆ орналасқан кескіш жүздерінің одан да көп саны (z = 5…14) бар болады. Калибрлеуші бөлігі l₇ тесіктегі ұңғылауышты бағыттау үшін қызмет атқарады және беттің талап етілетін дәлдігі мен кедір-бұдырлығын қамтамасыз етеді. Сондай-ақ бекіту конструк­циясы бойынша ұңғылауыштар сағалы және қондырмалы болып бөлінеді.

а-в – үңгілер; г-е – ұңғылауыштар; ж – бұранда ойғыш;

l₁, l₅ – үңгінің кескіш және калибрлеуші бөліктері; l₂ – мойын; l₃ – табанша;

l₄ – саға; l₆, l₇ – ұңғылауыштың кескіш және калибрлеуші бөліктері;

l₈, l₉ – бұранда ойғыштың кескіш және калибрлеуші бөліктері

21.30-сурет – Бұрғылау станоктарында тесіктерді

өңдеуге арналған құралдар

Бұранда ойғыштарды (21.30-сурет, ж) тесіктерде бұранданы қию үшін қолданады. Бұранданы дұрыс қию және құралдың сынуын бол­дырмау үшін бұранда ойғышты арнайы патронда бекітеді. Құрал кесу жиектерін құрайтын кесілген түзу немесе бұрандалы бунақтары бар бұранданы білдіреді. Бұранда ойғыштың жұмыстық бөлігінің кесуші l₈ және калибрлеуші l₉ бөліктері бар. Бұранда ойғыш бұрандасының пішіні қиылатын бұранданың пішініне сәйкес келуі тиіс.

Пішін үйлесімі бойынша тесіктерді өңдеу кезінде бірқатар жағдайларда алуан түрлі аралас құралдар: бұрғы-үңгі, сатылы бұрғы және т.с.с. пайдаланылады. Мұндай құралдарды қолдану бір жұмыстық жүріс ішінде бірнеше рет өтуді орындауға мүмкіндік береді. Алайда мұндай арнайы құралдарды пайдалану тек ірі сериялы және жаппай өндірістер жағдайларында ғана мақсатқа сәйкес болады.

Тесіктерді өңдеуге арналған құралдар үлгілері 21.3-кестеде келтірілген.

21.3-кесте-Тесіктерді өңдеуге арналған құралдар үлгілері

Үңгі	Конусты үңгіш
Қол ұңғылағышы
Сағасы бар машина ұңғылағышы
Саптамалы машина ұңғылағышы	Сағасы бар машина ұңғылағышы

Дайындамаларды бұрғылау станоктары үстелдерінде орнату және бекіту үшін бұрғылауға арналған әр түрлі тетіктерді қолданады Олардың ішінде аса көп таралғаны машина қысқыштары және басқа қысу құрылғылары болып табылады, олардың құрамына ұстатқыштар, төсемдер, призмалар, бұрыштықтар және т.б. кіреді. Үлкен сериялармен өңделетін дайын­дамаларда қатаң үйлестірілген тесіктерді бұрғылау үшін арнайы құрылғылар – кондукторларды кеңінен пайдаланады. Конустық сағасы бар құралдарды тікелей бұрғылау станогының айналдырығында бекітеді. Егер сағаның өлшемдері айналдырық тесігінің өлшемдерінен ерекшеленсе, онда бұл жағдайда арнайы өтпелі төлкелерді қолданады. Цилиндрлік сағасы бар құралды бекіту үшін бұрғылайтын үш жұдырықшалы немесе цангалы патрондарды пайдаланады.