Навигация по таблицам
- Таблица скоростей резания для HSS сверл
- Таблица скоростей резания для твердосплавных сверл
- Таблица подач для различных материалов
- Таблица рекомендуемых СОЖ
- Таблица стойкости инструмента
Скорости резания для HSS сверл (об/мин)
| Материал | Диаметр 3мм | Диаметр 6мм | Диаметр 10мм | Диаметр 15мм | Диаметр 20мм |
|---|---|---|---|---|---|
| Сталь углеродистая (НВ 180-220) | 3000 | 1500 | 950 | 640 | 480 |
| Сталь легированная (НВ 220-280) | 2500 | 1250 | 750 | 500 | 375 |
| Нержавеющая сталь AISI 304 | 800 | 400 | 240 | 160 | 120 |
| Нержавеющая сталь AISI 316L | 600 | 300 | 180 | 120 | 90 |
| Титан Grade 2 (ВТ1-0) | 500 | 250 | 150 | 100 | 75 |
| Титан Grade 5 (ВТ6) | 300 | 150 | 90 | 60 | 45 |
| Инконель 625 (ХН75МБТЮ) | 200 | 100 | 60 | 40 | 30 |
| Инконель 718 (ХН45МВТЮБР) | 150 | 75 | 45 | 30 | 23 |
| Алюминий 1050 (А99) | 8000 | 4000 | 2400 | 1600 | 1200 |
| Алюминий 6061 (АД31) | 6000 | 3000 | 1800 | 1200 | 900 |
| Дюралюминий Д16 | 5000 | 2500 | 1500 | 1000 | 750 |
| Медь М1 | 2000 | 1000 | 600 | 400 | 300 |
| Латунь Л63 | 3000 | 1500 | 900 | 600 | 450 |
| Бронза БрОЦС 5-5-5 | 2500 | 1250 | 750 | 500 | 375 |
| Чугун серый СЧ20 | 1500 | 750 | 450 | 300 | 225 |
Скорости резания для твердосплавных сверл (об/мин)
| Материал | Диаметр 3мм | Диаметр 6мм | Диаметр 10мм | Диаметр 15мм | Диаметр 20мм |
|---|---|---|---|---|---|
| Сталь углеродистая (НВ 180-220) | 4500 | 2250 | 1350 | 900 | 675 |
| Сталь легированная (НВ 220-280) | 3500 | 1750 | 1050 | 700 | 525 |
| Нержавеющая сталь AISI 304 | 1200 | 600 | 360 | 240 | 180 |
| Нержавеющая сталь AISI 316L | 900 | 450 | 270 | 180 | 135 |
| Титан Grade 2 | 750 | 375 | 225 | 150 | 113 |
| Титан Grade 5 (Ti-6Al-4V) | 450 | 225 | 135 | 90 | 68 |
| Инконель 625 (ХН75МБТЮ) | 300 | 150 | 90 | 60 | 45 |
| Инконель 718 (ХН45МВТЮБР) | 225 | 113 | 68 | 45 | 34 |
| Алюминий 1050 | 12000 | 6000 | 3600 | 2400 | 1800 |
| Алюминий 6061 | 9000 | 4500 | 2700 | 1800 | 1350 |
| Дюралюминий Д16 | 7500 | 3750 | 2250 | 1500 | 1125 |
| Медь М1 | 3000 | 1500 | 900 | 600 | 450 |
| Латунь Л63 | 4500 | 2250 | 1350 | 900 | 675 |
| Бронза БрОЦС 5-5-5 | 3750 | 1875 | 1125 | 750 | 563 |
| Чугун серый СЧ20 | 2250 | 1125 | 675 | 450 | 338 |
Подачи при сверлении (мм/об)
| Материал | Диаметр 3мм | Диаметр 6мм | Диаметр 10мм | Диаметр 15мм | Диаметр 20мм |
|---|---|---|---|---|---|
| Сталь углеродистая | 0.05 | 0.10 | 0.16 | 0.24 | 0.32 |
| Сталь легированная | 0.04 | 0.08 | 0.13 | 0.20 | 0.26 |
| Нержавеющая сталь | 0.03 | 0.06 | 0.10 | 0.15 | 0.20 |
| Титан | 0.02 | 0.04 | 0.07 | 0.10 | 0.14 |
| Инконель | 0.015 | 0.03 | 0.05 | 0.08 | 0.10 |
| Алюминий | 0.08 | 0.16 | 0.25 | 0.38 | 0.50 |
| Медь | 0.06 | 0.12 | 0.19 | 0.29 | 0.38 |
| Латунь | 0.07 | 0.14 | 0.22 | 0.33 | 0.44 |
| Бронза | 0.05 | 0.10 | 0.16 | 0.24 | 0.32 |
| Чугун | 0.04 | 0.08 | 0.13 | 0.20 | 0.26 |
Рекомендуемые СОЖ
| Группа материалов | Тип СОЖ | Концентрация | Особенности применения |
|---|---|---|---|
| Углеродистые стали | Эмульсол | 5-8% | Универсальное охлаждение |
| Легированные стали | Эмульсол с EP-присадками | 8-12% | Повышенная смазывающая способность |
| Нержавеющие стали | Синтетическая СОЖ | 10-15% | Предотвращает наклеп |
| Титан и сплавы | Масляная СОЖ | Неразбавленная | Максимальная смазка, предотвращение возгорания |
| Инконель | Специальная СОЖ | 15-20% | Высокая концентрация EP-присадок |
| Алюминий | Мыльная эмульсия | 3-5% | Предотвращает налипание |
| Медь и сплавы | Керосин или эмульсол | 5-8% | Хорошее качество поверхности |
| Чугун | Сжатый воздух | - | Сверление всухую |
| Магниевые сплавы | Минеральное масло | Неразбавленное | Предотвращение возгорания |
| Пластики | Сжатый воздух | - | Удаление стружки |
Стойкость инструмента (минуты работы)
| Материал | HSS сверла | HSS-Co сверла | Твердосплавные сверла | Факторы, влияющие на стойкость |
|---|---|---|---|---|
| Сталь углеродистая | 30-60 | 45-90 | 60-120 | Твердость, охлаждение |
| Сталь легированная | 20-40 | 30-60 | 45-90 | Легирующие элементы |
| Нержавеющая сталь | 10-25 | 20-40 | 30-60 | Склонность к наклепу |
| Титан | 5-15 | 10-25 | 20-40 | Налипание, температура |
| Инконель | 3-8 | 6-15 | 12-25 | Высокая прочность |
| Алюминий | 60-120 | 90-180 | 120-240 | Налипание на кромку |
| Медь | 40-80 | 60-120 | 80-160 | Вязкость материала |
| Латунь | 50-100 | 75-150 | 100-200 | Содержание свинца |
| Чугун | 25-50 | 40-80 | 50-100 | Абразивность |
| Бронза | 35-70 | 50-100 | 70-140 | Твердость сплава |
Содержание статьи
1. Типы сверл и их характеристики
2. Основные параметры режимов резания
3. Группы обрабатываемых материалов
4. Выбор смазочно-охлаждающих жидкостей
Типы сверл и их характеристики
Выбор правильного типа сверла является ключевым фактором для успешного сверления различных материалов. Современная промышленность использует два основных типа сверл: быстрорежущие (HSS) и твердосплавные, каждый из которых имеет свои особенности и области применения.
Быстрорежущие сверла (HSS)
Сверла из быстрорежущей стали представляют собой универсальный инструмент, изготовленный из высокоуглеродистых сталей с добавлением вольфрама, молибдена и других легирующих элементов. Твердость таких сверл составляет 62-64 HRC, что обеспечивает хороший баланс между прочностью и износостойкостью.
Разновидности HSS сверл
Основные марки быстрорежущих сталей включают M2 (наиболее распространенная), M35 (с добавлением кобальта для повышенной термостойкости) и M42 (с высоким содержанием кобальта и молибдена для обработки особо твердых материалов). Кобальтовые сверла HSS-Co особенно эффективны при сверлении нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов.
Твердосплавные сверла
Твердосплавные сверла изготавливаются из композитного материала на основе карбида вольфрама с кобальтовой связкой. Их твердость достигает 90 HRC, что позволяет работать на значительно более высоких скоростях резания по сравнению с HSS сверлами.
Для сверла диаметром 10 мм при обработке стали 40Х:
V = 150 м/мин (рекомендуемая скорость)
n = (1000 × V) / (π × d) = (1000 × 150) / (3.14 × 10) = 4775 об/мин
Округляем до ближайшего значения на станке: 4800 об/мин
Основные параметры режимов резания
Режимы резания при сверлении определяются тремя основными параметрами: скоростью резания, подачей и глубиной резания. Правильное сочетание этих параметров обеспечивает максимальную производительность при заданной стойкости инструмента.
Скорость резания
Скорость резания измеряется в метрах в минуту и представляет собой окружную скорость сверла в точке контакта с заготовкой. Этот параметр напрямую влияет на температуру в зоне резания и определяет интенсивность износа инструмента. Для различных материалов рекомендуются разные скорости резания, учитывающие их физико-механические свойства.
Подача
Подача измеряется в миллиметрах на оборот и определяет скорость продвижения сверла в материал. Слишком малая подача приводит к трению и быстрому износу, а чрезмерная подача может вызвать поломку инструмента или ухудшение качества отверстия.
Группы обрабатываемых материалов
Все обрабатываемые материалы можно разделить на несколько основных групп, каждая из которых требует специфического подхода к выбору режимов резания и типа инструмента.
Стали конструкционные
Углеродистые и низколегированные стали с твердостью до НВ 250 являются наиболее распространенными материалами в машиностроении. Они хорошо обрабатываются как HSS, так и твердосплавными сверлами. Оптимальная скорость резания для HSS сверл составляет 20-30 м/мин, для твердосплавных - 80-120 м/мин.
Нержавеющие стали
Аустенитные нержавеющие стали характеризуются склонностью к наклепу и налипанию на режущую кромку. Они требуют пониженных скоростей резания (8-15 м/мин для HSS, 25-40 м/мин для твердого сплава) и обязательного применения СОЖ с высоким содержанием противозадирных присадок.
Титан и титановые сплавы
Титановые сплавы обладают низкой теплопроводностью и высокой химической активностью при повышенных температурах. Сверление титана требует минимальных скоростей резания (5-12 м/мин) и применения специальных СОЖ на масляной основе для предотвращения возгорания стружки.
Жаропрочные сплавы (Инконель)
Никелевые жаропрочные сплавы типа Инконель 625 и 718 представляют наибольшую сложность для механической обработки. Они требуют минимальных скоростей резания (3-8 м/мин), малых подач и применения твердосплавных сверл с покрытием или кобальтовых HSS сверл.
Выбор смазочно-охлаждающих жидкостей
Правильный выбор СОЖ критически важен для успешного сверления различных материалов. СОЖ выполняет несколько функций: охлаждение зоны резания, смазывание контактных поверхностей, удаление стружки и защита от коррозии.
Типы СОЖ для различных материалов
Для стальных заготовок наиболее эффективны водосмешиваемые СОЖ на основе эмульсолов с концентрацией 5-12%. Синтетические СОЖ обеспечивают лучшую стабильность эмульсии и антикоррозионные свойства, но имеют более высокую стоимость.
При обработке цветных металлов важно учитывать их склонность к налипанию. Алюминиевые сплавы требуют СОЖ с низким содержанием хлора и серы для предотвращения коррозии. Медь и ее сплавы хорошо обрабатываются с применением керосина или легких минеральных масел.
Для нержавеющей стали AISI 316L:
Базовая концентрация: 8%
Поправка на сложность обработки: +30%
Итоговая концентрация: 8% × 1.3 = 10.4%
Рекомендуется использовать 10-12% концентрацию
Стойкость инструмента и факторы ее определяющие
Стойкость инструмента определяется как время работы сверла между переточками и зависит от множества факторов: материала инструмента, обрабатываемого материала, режимов резания, качества СОЖ и геометрии заточки.
Факторы, влияющие на стойкость
Основными видами износа сверл являются износ по задней поверхности, износ по передней поверхности и выкрашивание режущей кромки. Скорость резания оказывает наибольшее влияние на стойкость: увеличение скорости в 2 раза может снизить стойкость в 8-10 раз.
Подача влияет на стойкость в меньшей степени, но неправильный выбор может привести к преждевременному выходу инструмента из строя. Слишком малая подача вызывает трение и наклеп, а чрезмерная - поломку сверла.
Практические рекомендации
При практическом применении режимов резания важно учитывать конкретные условия обработки: жесткость системы станок-приспособление-инструмент-деталь, точность и мощность оборудования, требования к качеству обработанной поверхности.
Рекомендации по началу сверления
Для предотвращения увода сверла рекомендуется использовать центровочные сверла или кернение. При сверлении отверстий большого диаметра (свыше 12-15 мм) целесообразно предварительное сверление отверстия меньшего диаметра для направления основного сверла.
1. Кернение центра отверстия
2. Центровочное сверло диаметром 2.5 мм
3. Сверло диаметром 8 мм на проход
4. Сверло диаметром 20 мм до окончательного размера
Контроль качества
Качество просверленного отверстия оценивается по параметрам точности (отклонение от номинального диаметра, прямолинейность оси) и шероховатости поверхности. Правильно подобранные режимы резания позволяют получать отверстия 11-12 квалитета точности с шероховатостью Ra 2.5-5.0 мкм.
Методы расчета режимов резания
Расчет оптимальных режимов резания базируется на эмпирических формулах, учитывающих свойства обрабатываемого материала, характеристики инструмента и условия обработки. Современные методики позволяют достаточно точно прогнозировать производительность и стойкость инструмента.
Базовые формулы расчета
Скорость резания определяется по формуле V = C × K₁ × K₂ × K₃ / (T^m × S^y × d^x), где C - постоянная для данного сочетания инструмент-материал, T - стойкость инструмента, S - подача, d - диаметр сверла, K₁, K₂, K₃ - поправочные коэффициенты на условия обработки.
Диаметр сверла: 10 мм, HSS Р6М5
Базовая скорость: V₀ = 25 м/мин
Коэффициент на СОЖ: K₁ = 1.2
Коэффициент на стойкость: K₂ = 0.9
Расчетная скорость: V = 25 × 1.2 × 0.9 = 27 м/мин
Частота вращения: n = 860 об/мин
Подача рассчитывается по формуле S = C_s × d^k × K_s, где C_s и k - эмпирические коэффициенты, K_s - поправочный коэффициент на обрабатываемый материал. Для большинства конструкционных сталей k = 0.7-0.8.
Часто задаваемые вопросы
Для алюминия рекомендуются высокие скорости: HSS сверлами 6000-8000 об/мин для диаметра 3 мм, 1200-1800 об/мин для диаметра 20 мм. Твердосплавными сверлами можно работать на 1.5-2 раза выше. Обязательно используйте СОЖ для предотвращения налипания.
Нержавеющая сталь склонна к наклепу и имеет низкую теплопроводность. Используйте кобальтовые HSS-Co сверла, снижайте обороты в 3-4 раза по сравнению с обычной сталью, применяйте постоянную подачу без остановок и обязательно охлаждение.
Титан можно сверлить кобальтовыми HSS-Co сверлами, но не обычными HSS. Скорости должны быть очень низкими (150-500 об/мин), подача минимальная, обязательно масляное охлаждение. Твердосплавные сверла более эффективны, но дороги.
Для инконеля используйте специальные СОЖ с высоким содержанием EP-присадок (15-20% концентрация) или масляные СОЖ. Обычные эмульсолы малоэффективны. Охлаждение должно быть обильным и постоянным.
HSS сверла более прочные, дешевле, хорошо переносят ударные нагрузки. Твердосплавные позволяют работать на высоких скоростях, имеют большую стойкость, но хрупки и дороги. Для универсального применения выбирайте HSS-Co.
Наклеп образуется при слишком низких скоростях или малой подаче, когда сверло не режет, а давит материал. Также причиной может быть затупленное сверло. Увеличьте подачу, проверьте заточку, используйте СОЖ.
Используйте оптимальные режимы резания, качественную СОЖ, правильную заточку. Избегайте перегрева, обеспечьте жесткое закрепление детали. Для труднообрабатываемых материалов выбирайте специальные сверла с покрытием.
Чугун обычно сверлят всухую, так как он хорошо отводит тепло через стружку. СОЖ может привести к образованию твердых наростов. Используйте сжатый воздух для удаления стружки.
