Краткие теоретические сведения

Одношпиндельный вертикально-сверлильный станок состоит из следующих основных узлов (рис. 3.1): станины, установленной на фундаментной плите шпиндельной бабки, в которой расположен привод главного движения резания, кронштейна, в котором расположен привод движения подачи, и стола, закрепленного на направляющих станины. Станок предназначен для выполнения операций изготовления и обработки отверстий при производстве и ремонте деталей: сверления, рассверливания, надсверливания, зенкерования, развертывания.

Привод главного движения состоит из электродвигателя, коробки скоростей и шпиндельного узла.

Шпиндель представляет собой сплошной шлицевый вал, который вращается вместе с посаженным на него тройным блоком зубчатых колес с числами зубьев 37, 62 и 40 в подшипниках шпиндельной бабки, а также в радиально-упорных подшипниках гильзы (пиноли), расположенной в кронштейне.

Привод движения подачи, смонтированный в кронштейне, обеспечивает вертикальное перемещение цилиндрической гильзы с зубчатой рейкой и вращающимся в ней шпинделем.

Рис. 3.1. Кинематическая схема одношпиндельного

вертикально-сверлильного станка

Жесткое соединение вращающегося шпинделя с неподвижной гильзой обеспечивается применением радиально-упорных подшипников качения. При включении подачи рукояткой управления кулачковой муфтой на оси штурвала подачи, вращение шпинделя от шестерни с числом зубьев 40 через промежуточные шестерни, шестерни и валы коробки подач, червячную передачу, передается реечной шестерне с 14 зубьями, вращающейся на одном валу с червячным колесом с 50 зубьями. Таким образом, вращение шпинделя преобразуется в его поступательное перемещение вместе с гильзой в сторону подачи.

Русский академик А. В. Гадолин в 1878 году предложил при построении ряда частот вращения и подач для металлорежущих станков со ступенчатым регулированием значений этих величин, применять закон геометрической прогрессии, по которому каждое последующее значение такой величины больше предыдущего на постоянное для этого ряда число – показатель геометрической прогрессии. Данный показатель для ряда частот вращения шпинделя определяется по следующей формуле:

(3.1)

где z – количество ступеней регулирования частоты вращения шпинделя;

n_max, n_min – максимальная и минимальная частоты вращения шпинделя, об/мин.

Расчетное значение φ округляется до ближайшего стандартного.

Таким образом, значения частоты вращения шпинделя рассчитываются:

;

; …

(3.2)

где n₁ = n_min – минимальное значение величины частоты вращения шпинделя, рассчитанное по структурной схеме привода главного движения, об/мин.

Расчет ряда значений подачи выполняется аналогично.

Определение значений параметров режима резания для сверления отверстий производится в следующей последовательности:

а) определить расчетную подачу, допускаемую прочностью сверла по формуле:

;

(3.3)

где C_s – коэффициент, зависящий от прочности обрабатываемого материала;

;

(3.4)

где s_в – предел прочности при растяжении обрабатываемого материала, Мпа;

x_s – показатель степени (при сверлении инструментом из быстрорежущей стали x_s = 0,6);

k_s – поправочный коэффициент (табл. 3.1).

Таблица 3.1

Значения поправочного коэффициента k_s

Длина отверстия l, мм	£ 3D	(3 – 5)D	(5 – 7)D	(7 – 10)D
Коэффициент k_s	1,0	0,9	0,8	0,75

Фактическая подача выбирается из условия:

(3.5)

где S – ближайшее меньшее значение из ряда значений подачи станка, мм/об.

б) рассчитать допускаемую скорость резания по заданной стойкости при сверлении стали инструментом из быстрорежущей стали по формуле:

(3.6)

где C_v – коэффициент, зависящий от условий обработки (C_v = 7 при S £ 0,2 мм/об; C_v = 9,8 при S > 0,2 мм/об);

y_v – показатель степени (y_v = 0,7 при S £ 0,2 мм/об; y_v = 0,5 при S > 0,2 мм/об);

K_v – поправочный коэффициент, учитывающий условия обработки,

(3.7)

где k_и_v – коэффициент, учитывающий свойства инструментального материала (для быстрорежущей стали k_и_v = 1);

k_lv – коэффициент, учитывающий глубину отверстия l (табл. 3.2);

k_м_v – коэффициент, учитывающий свойства обрабатываемого материала,

;

(3.8)

T – период стойкости инструмента, мин (табл. 3.3).

Таблица 3.2

Значения коэффициента k₁_v

Длина отверстия l, мм	£ 3D	4D	5D	6D	8D	10D
Коэффициент k₁_v	1,0	0,85	0,74	0,7	0,6	0,5

Таблица 3.3

Значения периода стойкости сверла Т

Диаметр сверла D, мм		6 – 10	11 – 20	21 – 30	31 – 40
Период стойкости сверла T, мин

в) по найденной допускаемой скорости резания рассчитать необходимую частоту вращения шпинделя:

(3.9)

Фактическую частоту вращения шпинделя выбирают из условия:

(3.10)

где n – частота вращения шпинделя, рассчитанная по кинематической схеме станка, об/мин.

Фактические значения подачи станка и частоты вращения шпинделя выбирают из ряда значений подачи станка и ряда частот соответственно с таким расчетом, чтобы они были ближайшими наименьшими к рассчитанным значениям.