Текст книги "Жестяницкие работы. Сверление металла, пробивание, зенкование и зенкерование отверстий"

Сверление ручными инструментами и машинами

Ручными инструментами-коловоротами, дрелями и трещотками – просверливают отверстия непосредственно на рабочих местах.

Ручные дрели, используемые для сверления отверстий диаметром до 10 мм, могут быть одно– и двухскоростные.

Трещотки применяют для сверления сравнительно больших отверстий только в труднодоступных местах, где нельзя использовать ручную дрель или сверлильную машину. Внедрение угловых насадок к ручным сверлильным машинам полностью устраняет необходимость в использовании трещоток.

Трещоткой можно сверлить отверстия диаметром до 20-25 мм.

Ручные сверлильные машины со встроенным электродвигателем выпускаются разных типов: по мощности – легкие (для сверл диаметром до 8-9 мм), средние (для сверл диаметром до 15 мм) и тяжелые (для сверл диаметром до 30 мм).

По форме – прямые, угловые, с рукояткой или с грудным упором на конце, с двумя рукоятками посредине корпуса машины, в виде пистолета и т.п.

Ручные сверлильные машины с пневмодвигателем, имеющие меньшие габариты, чем электрические, обладают еще одним преимуществом: они позволяют плавно регулировать частоту вращения шпинделя и автоматически останавливаются при перегрузке.

Ручные электрические и пневматические машины можно использовать не только для сверления, но и для механизации других жестяницких работ, зачистки, шлифования и полирования деталей, развертывания отверстий, нарезания резьбы.

Пробивания отверстий в металле

Пробиванием (прокалыванием) называется операция по получению отверстий в сплошном металле при помощи слесарного молотка и бородка (пробойника) при ручном способе или при помощи комплекта инструментов, состоящего из пуансона и матрицы при машинном способе.

Для пробивания отверстий вводят металл между указанными инструментами и при надавливании бородка или пуансона в металл происходит сначала его смятие (примерно на половину его толщины), а затем отрывание (скалывание части металла, имеющей форму рабочих частей применяемых инструментов.

Пробивание отверстий в металле по сравнению со сверлением – операция более производительная. Однако получение отверстий пробиванием применяют не всегда при изготовлении металлических изделий. При пробивании отверстий в металле происходит наклеп, вызывающий нежелательную хрупкость металла вокруг отверстия, в результате чего образуются трудно обнаруживаемые глазом радиальные трещины.

Радиальные трещины по окружности пробитого отверстия, кроме ослабления металла в этом месте, опасны еще и потому, что с них может начаться коррозия металла под влиянием влаги, кислот и других веществ.

В этих же местах сосредоточиваются и наиболее напряжения в металле при работе изготовленной конструкции. Указанные причины ограничивают применение пробивания отверстий.

Отверстия, полученные пробиванием, всегда имеют заусенцы на кромках. Кроме того, с одной стороны отверстия имеют несколько больший диаметр.

Операция пробивания всегда заменяется сверлением в тех случаях, когда диаметр отверстия меньше толщины обрабатываемого металла, так как пуансон при этом обычно ломается.

В деталях металлических конструкций отверстия могут быть образованы пробиванием на полный или, как говорят, проектный диаметр, с последующей их обработкой развертыванием при сборке, или на неполный диаметр, т.е. уменьшенный против проектного (необходимого) на неопределенную величину, например от 2 до 4 мм с последующим их рассверливанием при сборке или монтаже.

Пробивание отверстий в металле осуществляют ручными инструментами, на комбинированных пресс – ножницах, а также на ручных пневматических, механических или гидравлических прессах.

Для облегчения подводки и установки на пресс – ножницах и прессах в требуемом положении обрабатываемой детали необходима большая ее подвижность, что при малых ее размерах и весе без труда достигается обычно вручную, при больших размерах и весе около комбинированных пресс – ножниц и прессов устанавливают специальные столы (шаровые) или роликовые транспортеры, по которым перемещают листовые детали (или полосы).

Ручное пробивание отверстий в металле

Пробивание отверстий вручную осуществляется ударами слесарного молотка по головке бородка (пробойника), предварительно установленного на месте будущего отверстия в металле.

Этим способом пробивают отверстия диаметром от 1 до 8 мм в листовой стали с пределом прочности до 30 кГ/мм².

Бородки слесарные изготовляют шести размеров: длиной L85, 90, 100, 120, 150 и 175 мм, имеющих диаметр оттянутой рабочей конусной частиd соответственно 1, 2, 3, 4, 6 и 8 мм.

Средняя часть бородка имеет круглое сечение и гладкую поверхность. Поэтому бородок удобно держать в руке во время пробивания отверстия.

Средняя часть бородка соответственно указанной длине L имеет диаметр D 6, 6, 8, 10, 12 и 16 мм.

Головка бородка, является ударной частью, оттянута слегка на конус и края ее округлены. При такой форме ударной части сила удара слесарным молотком по бородку используется с наилучшим результатом, так как удары приходятся по центру ударной части и создается более устойчивое положения бородка во время пробивания.

Бородки изготовляют в основном из инструментальной углеродистой стали У7А. Рабочая часть бородков на длин всего конуса, т.е. примерно на 1/3 общей длины бородка, термически обработана до твердости HRC 52-57, а головка на длине l1=10-15 мм термически обработана до твердости HRC 32-40.

Слесарные молотки применяют двух типов: с круглым бойком и квадратным бойком.

Слесарные молотки с круглым бойком изготовляют семи номеров. Молотки каждого номера характеризуются весом и габаритными размерами.

Для пробивания отверстий обычно применяют молотки №2 весом 400Г и №3 весом 500 Г.

Слесарные молотки с квадратным бойком изготовляют шести номеров.

Для пробивания отверстий применяют молотки №4 весом 400 Г и №5 весом 500 Г.

Рабочие концы молотков – бойки термически обрабатывают до твердости HRC 49-56 на 1/5 общей длины молотка с обоих концов.

Молотки надежно насаживают на деревянные ручки, изготовляемые из крепких пород дерева (рябины, кизила, граба, клена или березы).

Ручки должны быть без сучков и трещин, поверхности хорошо отшлифованы и покрыты олифой.

Ручки имеют эллиптическое сечение, благодаря этому молотки хорошо удерживаются на ручке.

Длина ручки зависит от веса молотка: чем больше вес, тем длиннее ручка.

Обычно для молотков весом 400 Г применяются ручки длиной 300 мм, а для молотков весом 500 Г – длиной 320-380 мм.

Отверстия пробивают вручную по разметке и по шаблону.

При пробивании отверстий по разметке бородок устанавливают на размечаемом материале так, чтобы торец рабочей части находился в пределах окружности размечаемого отверстия.

Значительно ускоряет работу применение бородков с неглубокими рисками, сделанными на рабочей конусной части.

Отверстия пробивают вручную обычно начиная с середины детали и ведут в последовательности, показанной на рисунке. Такой порядок пробивания способствует меньшей деформации пробиваемого материала.

Пробивание отверстий по шаблону выполняют без предварительной разметки. На детали накладывают шаблон, а затем деталь и шаблон стягивают струбцинами.

Пробивание отверстий по шаблону производится быстрее, чем пробивание по разметке, так как при первом способе не требуется совмещать торец конусной части бородка с центром осевых линий на размечаемом металле.

Пробивание отверстий на комбинированных пресс-ножницах

Комбинированные пресс – ножницы обычно имеют несколько самостоятельных механизмов, благодаря которым они могут работать как дыропробивной пресс, как листовые ножницы, сортовые ножницы. У некоторых пресс – ножниц имеется также зарубочное устройство, позволяющее выполнять прямоугольные и треугольные вырубки в металле.

Пробивание отверстий в металле на комбинированных пресс – ножницах осуществляется следующим образом: заготовку или деталь укладывают на матрицу. Пуансон, опускаясь, врезается в металл, который под давлением снижается, а затем постепенно выпучивается с противоположной стороны, и, наконец, когда пуансон проникает (вдавится) примерно на половину толщины пробиваемого металла, последний разрывается вверху и внизу, благодаря этому происходит отделение цилиндрической части (выдавки) исходного материала от остальной массы и образование отверстия требуемого диаметра.

Отверстия на комбинированных пресс – ножницах пробивают по разметке и без разметки.

При пробивании отверстий по разметке лист, полосу или деталь устанавливают на матрицу так, чтобы нанесенное керном на поверхности углубление приходилось как раз против центра торцовой поверхности пуансона, а затем нажатием пуансона лист, полосу или деталь прижимают к режущей кромке матрицы и производят пробивание отверстия.

Отверстия без предварительной разметки пробивают при помощи специальных приспособлений.

Пробивание отверстий на прессах

Отверстия пробивают также на ручных рычажных и механических пробивочных прессах.

Пробивание отверстий на ручных рычажных дыропробивных прессах осуществляется при помощи пуансона и матрицы, между которыми вводится металл.

На этих прессах пробивают отверстия диаметром до20 мм в стали с пределом прочности до 40 кГ/мм², толщиной до 20 м.

Ручные рычажные дыропробивные прессы удобны тем, что их можно перемещать с одного участка цеха на другой.

Для ускорения работы по пробиванию отверстий в деталях металлических конструкций, изготовляемых в серийном и массовом производстве, применяют механические дыропробивные прессы, снабженные многоштемпельным инструментом, т.е. имеющие значительное количество пуансонов и отверстий в матрице.

Работу выполняют без разметки.

Такие прессы называют механическими многоштемпельными прессами и изготовляются вертикальными и горизонтальными.

Для пробивания отверстий в металле пользуются также листогибочными прессами, снабженными многоштемпельным инструментом.

Расстояние между пуансонами (штемпелями) и матрицами устанавливают в зависимости от требуемых расстояний между пробиваемыми отверстиями.

Благодаря тому, что пуансоны работают ступенями, на этом прессе можно достигнуть большой производительности.

После пробивания двух-трех отверстий на детали измеряют расстояние от центра пробитого отверстия до ее наружного края.

При работе на ручных рычажных и механических прессах пользуются защитным приспособлением, исключающим повреждение пальцев рук пуансоном.

Зенкование, зенкерование и развертывание отверстий

Зенкование отверстий

Зенкованием называется операция по обработке входной или выходной части отверстия с целью снятия фасок, заусенцев, а также образования углублений под головки болтов, винтов и заклепок. Эту операцию выполняют при помощи режущего инструмента, называемого зенковками.

Зенковки по форме режущей части подразделяются на конические и цилиндрические.

Конические зенковки состоят из рабочей части и хвостовика. Рабочая часть зенковки характеризуется углом конуса при вершине 2(фи). Наибольшее распространение получили конические зенковки с углом конуса при вершине 2(фи)=30, 60, 90, 120`.

Цилиндрические зенковки состоят также из рабочей части и хвостовика. Рабочая часть зенковок имеет торцовые зубья. Число зубьев у этих зенковок от 4 до 8.

Цилиндрическая зенковка имеет направляющую цапфу, входящую в просверленные отверстия, что обеспечивает совпадение оси сверление и образованного зенковкой цилиндрического углубления.

Конические и цилиндрические зенковки изготовляют из инструментальных углеродистых и легированных сталей У10А, У12А и 9ХС.

Для зенкования отверстий применяют также специальные державки с зенковками, имеющими не вращающиеся ограничители.

Державка с зенковкой и вращающимся ограничителем состоит из хвостовика, на одном конце которого закреплена на резьбе зенковка с направляющей шпилькой. Упор соединен с зенковкой винтами. Зенковка со втулкой легко вращается благодаря шарикам, размещенным между втулкой и упором. Зенковка выступает из упора на глубину зенкуемого отверстия.

Ограничитель дает возможность зенковать отверстия на одинаковую глубину, что трудно достичь при пользовании обычными зенковками.

Для зенкования отверстий широко применяют также державки с зенковкой и ограничителем, но не имеющие направляющей шпильки.

Державка такой конструкции состоит из втулки, стопорной гайки, ограничителя, хвостовика, зенковки, обоймы и подпятника.

Эта державка работает так же как и державка с вращающимся ограничителем.

Зенкование отверстий выполняют на сверлильных станках или пневматическими и электрическими сверлильными машинами, для чего хвостовик зенковки надежно закрепляют в патроне сверлильной машины или сверлильного станка.

Выходную часть отверстий для получения конусных углублений под головки потайных винтов, заклепок обрабатывают коническими зенковками.

Зенкование углублений под головки болтов, заклепок, а также подрезание торцов плоскостей бобышек, выборку уступов и углов осуществляют цилиндрическими зенковками.

При зенковании отверстий соблюдают правила выполнения работы и меры предосторожности, относящиеся к сверлению отверстий.

Зенкерование отверстий

Зенкерованием называется операция по обработке готовых отверстий, получаемых сверлением, штамповкой или отливкой, с целью придания им строго цилиндрической формы, большей точности и лучшей чистоты поверхности.

Эту операцию выполняют режущим инструментом, называемым зенкером.

Зенкеры более прочны нежели сверла, и, имея три и более режущих кромок вместо двух, как у сверл, допускают большие подачи и снимают соответственно большее количество металла.

Кроме того, при распределении усилий резания на три-четыре режущие кромки зенкера обеспечивается более равномерная, чем при сверлении, работа и получение чистого и достаточно точного отверстия.

Зенкерование обеспечивает получение отверстий 4-5-го класса точности.

Отверстия 2-3-го класса точности требуют, кроме обработки зенкером, последующей обработки развертками.

Зенкеры изготовляют следующих типов: цельные с коническим хвостиком, хвостовые с напаянными пластинками из твердого сплава, насадные с напаянными пластинками из твердого сплава, насадные со вставными ножами.

Цельные зенкера с коническим хвостовиком изготовляют короткими от 140 до 250 мм и длинными от 160 до 290 мм.

Эти зенкеры предназначены для развертывания отверстий диаметром от 10 до32 мм. Они имеют не менее трех зубьев. Геометрия зуба характеризуется углами (альфа)=8`, (фи)=60`, (гамма)=20`.

Хвостовые зенкеры с напаянными пластинками из твердого сплава применяют для развертывания отверстий диаметром (от 14 до 38 мм). Они изготавливаются короткими (от160 до 290 мм) и длинными (от 190 до 350 мм).

Хвостовые зенкеры изготавливаются с тремя-четырьмя зубьями. Геометрия зуба: (альфа)=8`, (фи)=60`, (гамма)=8`, (гамма)1=0` – для зенкеров, оснащенных пластинками твердого сплава ВК, и (фи)1=30` – для зенкеров с пластинками из сплава ТК.

Насадные зенкеры с напаянными пластинками из твердого сплава применяют для развертывания отверстий диаметром от 34 до 80 мм.

Они изготовляются длиной от 40 до 65 мм, с числом зубьев не менее четырех.

Геометрия этих зубов зенкеров такая же как у зенкеров хвостовых с напаянными пластинками из твердого сплава. Насадные зенкеры соединяются с оправкой, закрепленной в шпинделе сверлильного станка, с помощью выступа на оправке и выреза на торце зенкера.

Насадные зенкеры со вставными ножами применяют для развертывания отверстия диаметром от 40 до 100 мм.

Они изготавливаются длиной от 45 до 70 мм, имеют число ножей: четыре у зенкеров диаметром от 40 до 55 мм и шесть у зенкеров диаметром от 58 до 100 мм.

Ножи изготовляют из быстрорежущей стали Р18 или Р9.

При зенковании отверстий широко применяют комбинированные инструменты, позволяющие совмещать зенкерование со сверлением или зенкованием.

Зенкерование отверстий выполняют на сверлильных станках с помощью электрических и пневматических машин так же, как и сверление.

Подача при зенкеровании допускается в 2-2.5 раза больше, чем при сверлении.

Припуски на обработку отверстий зенкерованием берут по таблице.

Рекомендуемые припуски на обработку отверстий зенкерованием.

Диаметр отверстия, мм

10-18

18-30

30-50

50-80

80-100

Припуск по диаметру, мм

0.8-1

1-2

1.2-2.5

1.5-3

2-4

Развертывание отверстий

Развертыванием называется операция по обработке готовых отверстий, полученных сверлением или зенкерованием, для придания им большей точности или лучшей чистоты поверхности.

Отверстия в деталях развертывают ручным и машинным способами. Развертывание обеспечивает получение отверстий 2-3-го класса точности.

Ручные развертки применяемые для развертывания отверстий в деталях, в зависимости от формы делятся на цилиндрические и конические, а в зависимости от конструкции – на цельные и разжимные.

Режущие зубья разверток выполняют с прямыми или винтовыми канавками.

Ручная цилиндрическая развертка состоит из трех частей: рабочей части, шейки и хвостовика.

Рабочая часть развертки состоит из заборной и калибрующей частей и направляющего конуса. Заборная часть делается конусной, при развертывании она первая входит в отверстие и производит основную работу по снятию стружки.

Режущие кромки заборной части образуют с осью развертки угол при вершине 2(фи).

Любая режущая кромка образует с осью развертки главный угол в плане (фи).

Этот угол принимается для ручных разверток равным 0.5-1.5`.

Калибрующая часть служит для направления развертки при развертывании, а также для калибрования отверстий.

У ручных разверток калибрующая часть может быть цилиндрической или с обратной конусностью в пределах 0.015 мм.

В последнем случае на участке, прилегающем к заборной части, может быть сохранен цилиндрический участок.

Направляющим конусом называется короткая фаска, срезаемая по поверхности заборной части (обычно под углом 45` к переднему торцу развертки). Она служит для предохранения развертки от повреждения, а также для обеспечения лучшего вхождения ее в отверстие.

Заборная калибрующая части развертки различаются формой зуба: на заборной части зуб всегда затачивается до остроты, а на калибрующей части зуб заточен таким образом, что он имеет на вершине ленточку шириной от 0.05 до 0.3 мм.

Ленточку по всей длине заправляют оселком, что обеспечивает калибрование и заглаживание стенки развертываемого отверстия, придавая ему требуемую точность размера и чистоту поверхности.

Развертки изготовляют с равномерным и неравномерным шагом зубьев по окружности. Для развертывания отверстий вручную применяют развертки с неравномерным шагом, обеспечивающие получение отверстий с чистой поверхностью.

Геометрия зуба развертки определяется углом (альфа), углом заострения (бэта), передним углом (гамма) и углом срезания (дельта).

Задний угол зуба разверток берется равным 6-15`. Передний угол для чистовых разверток равен 0`, а для черновых разверток он берется от 0 до 10`.

Ручные цилиндрические развертки применяются для развертывания отверстий диаметром от 3 до 50 мм. Они изготавливаются с прямыми и винтовыми канавками.

Ручные цилиндрические развертки по степени точности их изготовления разделяются по номеру на №1, 2 и 3.

Развертка №1 предназначена для посадки А3-С3. После доводки ее можно получить отверстия 2-го класса точности, т.е. для посадок Г, Т, Н и П.

Развертка №2 пригодная для посадки А3а-С3а, а после доводки – для посадки А-С.

Развертка №3 предназначена для посадки А4-С4, а после доводки пригодна для посадки А3-С3.

Геометрия зуба ручных разверток определяется задним углом (альфа)=8`, передним углом (гамма)=0` и углом в плане (фи)=1`.

Ручные цилиндрические развертки изготовляют из инструментальной легированной стали 9ХС. Твердость рабочей части разверток диаметром от 3 до 8 мм HRC 61-63, а диаметром более 8 мм HRC 62-64. Твердость квадрата должна быть HRC 30-45.

Развертки разжимные ручные применяют для развертывания отверстий диаметром от 6 до 50 мм. Они изготовляются с прямыми и винтовыми канавками. Канавки имеют число зубьев от 6 до 12.

Регулируют развертки по диаметру установочным винтом и шариком. Возможное регулирование развертки по диаметру (от номинального размера) должно быть не менее величин, указанных в таблице.

Величины регулирования ручных разжимных разверток.

Конические развертки применяют для развертывания отверстий под конические штифты конусностью 1:30 и 1:50. Под конус Морзе №0, 1, 2, 3, 4, 5 и 6. Под метрические конусы №4, 6, 80, 100, 120 и 140. Под коническую резьбу от 1/16 и 2".

Эти развертки изготовляют комплектами из двух или трех разверток в комплекте.

Развертки при развертывании отверстий вручную удерживают и вращают воротками. Наиболее удобны воротки с двумя рукоятками, имеющими одно отверстие, три отверстия и раздвижные с регулируемым отверстием.

При выполнении жестяницких работ развертывают отверстия в деталях лишь в тех случаях, когда это предусмотрено операционными или технологическими картами, причем стремятся развертывание выполнять на тех же приспособлениях, на которых сверлили или зенкоровали отверстия.

Получение точных и чистых отверстий в деталях достигается при правильном выборе припусков на развертывание.

При развертывании отверстий с большим припуском быстро тупится заборная часть развертки, а также ухудшается чистота и точность обрабатываемого отверстия.

В таблице, приведенной ниже указаны рекомендуемые величины припусков под черновое и чистовое развертывание в деталях.

Рекомендуемые припуски по диаметру при обработке отверстий развертыванием.

При развертывании отверстий в деталях применяют смазочно-охлаждающие жидкости, способствующие получению точных, чистых отверстий, а также предотвращающие защемление развертки в отверстии и поломку зубьев.

При развертывании отверстий в деталях из стали применяют минеральное масло, в деталях из меди, латуни, дюралюминия – мыльную эмульсию.

Отверстия в деталях из чугуна и бронзы развертывают всухую.

При ручном способе развертывании отверстий в деталях развертку вращают воротком, который предварительно надевают на квадратный конец хвостовика развертки. При машинном способе развертывания отверстий в деталях развертки закрепляют в качающихся (плавающих) державках, установленных в патроне или непосредственно в шпинделе сверлильного станка.

Как при ручном, так и при машинном развертывании отверстий в деталях обработка происходит при двух совместных относительных движениях развертки: вращательном и поступательном вдоль оси.

Скорость резания при развертывании отверстий берется меньше, чем при сверлении, так как при больших скоростях слишком тонкие зубья развертки быстро изнашиваются.

Скорость резания при развертывании отверстий в деталях, изготовленных из сталей, имеющих предел прочности при растяжении 30-60 кГ/мм², равняется от 8 до 10 м/мин.

Подачи, наоборот, берутся несколько больше, чем при сверлении, так как развертка снимает незначительный слой металла и сопротивление резанию распределяется на большее число зубьев.

Подача при развертывании отверстий в деталях, изготовленных из стали, равняется от 0.3 до 0.5 мм/об.

Развертки хранят так, чтобы они не могли подвергаться механическим повреждениям, в особенности следует охранять их режущие зубья.