Зенкерование операция. Зенкование и зенкерование - сверление металла. Что такое зенкер, систематизация

К атегория:

Сверление металла

Сверление, зенкерование и развертывание

Сверление, зенкерование и развертывание производится на сверлильных станках различных типов, расточных агрегатных, а также станках токарной группы. Кроме того, эти операции могут производиться с помощью ручных и механических дрелей.

Сверление. Сверлением называют операцию механической обработки с целью получения отверстий в сплошном материале. Режущими инструментами для сверления служат сверла различной конструкции. Главное движение при сверлении вращательное, движение подачи - поступательное. На сверлильных станках общего назначения и расточных станках главное движение имеет сверло; на токарных станках и специальных сверлильных станках для глубокого сверления сверло имеет только поступательное движение, а заготовка - вращательное; это определяет более высокую точность обработки.

Рис. 1. Спиральное сверло

Поперечная кромка при работе сверла не режет, а давит металл заготовки. Установлено, что около 65% усилия подачи приходится на поперечную кромку.

Рис. 2. Двойная заточка спирального сверла

Для облегчения условий работы сверла производят подточку поперечной кромки. С этой же целью производят двойную заточку сверл, работающих по чугуну и стали, с углом 2 ф! = 75-80° . Ширина Ь задней поверхности второй заточки делается в пределах 0,18-0,22 диаметра сверла. В результате двойной заточки увеличивается ширина стружки за счет толщины, уменьшается главный угол в плане, поэтому повышается стойкость сверла.

Центровочные сверла применяются для сверления центровых отверстий при зацвнтровывании заготовок. Эти сверла делаются комбинированными и двусторонними для лучшего использования инструментальной стали.

Перовые сверла выполняются в виде лопаток. Они применяются редко, в основном при сверлении отверстий в твердых поковках и литье.

Сверла с пластинками из твердых сплавов изготовляются диаметром от 3 до 50 мм и применяются для сверления отбеленного чугуна, твердых сталей и т. п.

Глубокими отверстиями считаются отверстия, имеющие длину в пять раз и более превышающую их диаметр.

Сверла для глубокого сверления изготовляются диаметром от 6 до 100 мм. Сверление отверстий такими сверлами производится на специальных сверлильных станках, причем в большинстве случаев сверлу сообщается лишь движение подачи, а главное движение (вращательное) сообщается заготовке.

Рис. 3. Центровочное сверло

Рис. 4. Перовое сверло

Рис. 5. Сверло с пластинкой из твердого сплава

На рис. 6 изображено пушечное сверло, изготовляемое из круглого стержня. Режущая кромка сверла образуется передней поверхностью и задней поверхностью (резание одностороннее).

Рис. 6. Пушечное сверло

Рис. 7. Ружейное сверло

Рис. 8. Схема зенкерования

Помимо пушечных сверл, для сверления глубоких отверстий применяют:
а) ружейные сверла для сверления отверстий малого диаметра и большой глубины. Эти сверла внутри полые (для подачи охлаждающей жидкости) и имеют канавку для отвода жидкости вместе со стружкой;
б) сверла одностороннего и двустороннего резания для сверления глубоких отверстий средних и больших диаметров;
в) головки для кольцевого сверления глубоких отверстий большого диаметра. Qi.noшное высверливание металла при диаметрах свыше 100 мм невыгодно, поэтому в таких случаях применяют пустотелые сверлильные головки с закрепленными в них резцами.

Зенкерование. Зенкерованием называют операцию механической обработки резанием стенок или входной части отверстия; зенкерование производится по отверстиям, полученным при отливке или ковке (черным) или по просверленным заранее. Цель зенкерова-ния - получение более точных размеров отверстий и положения их осей, фасонная обработка торцовой (входной) части отверстия для получения углублений под головки винтов и пр.

Процесс резания при зенкеровании подобен одновременной работе нескольких расточных резцов, которыми в данном случае можно считать зубья зенкера.

Существуют четыре основных типа зенкеров: для расширения отверстий, для получения цилиндрических углублений отверстий, для получения конических углублений отверстий, для зачистки торцовых поверхностей.

Зенкеры для расширения отверстий изготовляются трехзубыми (для отверстий до 30 мм) и четырехзубыми (для отверстий до 100 мм). На рис. 9, а показан трехзубый зенкер с коническим хвостовиком для крепления в шпинделе станка, а на рис. 281, б - четырехзубый насадной зенкер. С целью повышения производительности зенкеры оснащают пластинками из твердых сплавов.

Помимо цельных зенкеров изготовляют также зенкеры со вставными ножами, изготовленными из быстрорежущей стали или армированными твердыми сплавами. Преимуществом таких зенкеров является экономия быстрорежущей стали и возможность регулирования диаметра обработки. Насадные зенкеры со вставными ножами могут иметь 6 зубьев-

Обработка зенкерами обеспечивает исправление оси отверстиями, повышает точность до 4-5-го классов и чистоту поверхности до 4-6-гсг классов:

Зенкеры для получения цилиндрических углублений (рис. 281, в) имеют направляющую цапфу, которая изготовляется за одно целое с корпусом зенкера или (в других конструк-1 циях) делается сменной.

Зенкеры для получения конических углублений - зенковки (рис. 281, г) - чаще всего имеют угол 2cf> = 60o, реже 75, 90 и 120°. Число зубьев в зенковках колеблется от 6 до 12.

Зенкеры для зачистки торцовых поверхностей (рис. 281, д) имеют зубья только на торце. Число зубьев этих зенкеров, в зависимости от их диаметра, бывает равно 2, 4 или 6.

Кроме описанных, существуют также комбинированные зенкеры для получения ступенчатых отверстий. Эти зенкеры позволяют производить сложную обработку на простом станке, чем достигается уменьшение стоимости обработки.

Рис. 9. Зенкеры

Развертывание. Развертыванием называют операцию механической обработки резанием стенок отверстий с целью получения высокой точности и чистоты поверхности. При развертывании со стенок предварительно обработанных (сверлением и зенкерованием или только сверлением) отверстий снимается слой металла в несколько десятых миллиметра; отверстия получаются в пределах 1-3-го классов точности и 6-9-го классов чистоты. Для получения точных и чистых отверстий применяют последовательно черновое и чистовое развертывание.

Рис. 10. Развертки

По форме обрабатываемого отверстия развертки делятся на цилиндрические и конические.

Развертки, так же как и зенкеры, делают хвостовыми и насадными.

Рабочая часть 1 цилиндрической развертки состоит из режущей части 2 калибрующей части и заднего конуса. Число зубьев развертки берется четным (шесть и больше) для достижения точного промера диаметра развертки. Во избежание получения граненого отверстия распределение зубьев по окружности делают неравномерным, однако с учетом того, чтобы обеспечить возможность промера диаметра по ленточке (колебание шага 1-4°).

По способу применения развертки разделяют на машинные и ручные; по конструкции - на цельные и сборные со вставными ножами. Для увеличения стойкости режущую часть зубьев армируют пластинками твердых сплавов.

При изготовлении высококачественных изделий и деталей точность исполнения необходимых отверстий, полученных тем или иным способом, зачастую недостаточна. Для достижения требуемых параметров используют зенкер.

1 Зенкер – назначение и виды инструмента

Зенкером называют многолезвенный (многозубый) режущий инструмент, который применяют для обработки отверстий круглого сечения, предварительно выполненных в заготовках или деталях из различных материалов. Обработка состоит в улучшении качества поверхности отверстия или увеличении его диаметра методом резания, а сам процесс называют зенкерование. Процесс резания подобен сверлению – оснастка для зенкерования вращается вокруг своей оси и одновременно поступательно движется вдоль оси.

Изначально данный инструмент был разработан для металлообрабатывающей промышленности, как средство механической обработки отверстий, полученных сверлением, долблением, штамповкой или в процессе отливки заготовок. В настоящее время эта оснастка по-прежнему, в основном, используется при металлообработке. Зенкер по металлу применяют для промежуточной или окончательной обработки. Соответственно, существующий инструмент делят на:

• №1 – для последующего развертывания (обработки отверстия разверткой), с припуском;
• №2 – с квалитетом Н11 (допуск 4–5 класса точности).

Во время расточки происходит увеличение диаметра и повышение чистоты, точности поверхности отверстия. Основные назначения зенкерования:

• сглаживание, очистка поверхности отверстий перед развертыванием или нарезанием резьбы;
• калибрование отверстий под шпильки, болты и другой крепеж.

Инструмент для зенкерования также используют для обработки торцевых поверхностей и для придания отверстиям необходимого профиля (расширяют на требуемую глубину – под головки болтов, например).

По способу крепления в станок инструмент делят на виды:

• хвостовой с конусом Морзе или метрическим конусом (конструкции хвостовика для соответствующего крепления в станок);
• насадной.

По конструкции различают:

• цельные;
• сборные;
• сварные;
• с твердосплавными пластинами.

Первые напоминают , за что их даже называют сверло-зенкер. Они состоят из таких же элементов, но оснащены большим числом спиральных канавок и режущих кромок (количество зубьев 3–6). Режущая часть выпускаемого инструмента может быть из быстрорежущей стали Р18, Р9 или с твердосплавными пластинками (ВК4, ВК6, ВК8 для работ с чугуном, Т15К6 – со сталью). Оснастка с твердосплавными пластинами более производительна (скорость резания более высокая), чем из быстрорежущих сталей.

2 Отличия зенкерования и смежных операций

Зенкерование подобно операции рассверливания – производится с уже готовым отверстием. Но получаемый результат более точный – в процессе работы исправляются погрешности после штамповки, сверления или литья. Выравнивается соосность, улучшается точность и чистота поверхности отверстия.

Сверло, особенно при прохождении глубоких отверстий, может отклониться от центра из-за низкой жесткости. Инструмент для зенкерования обладает более высокой жесткостью за счет большего числа зубьев (режущих кромок), что обеспечивает лучшее направление и точность, а меньшая глубина резки обеспечивает высокую чистоту. Сверлением получают 11–12 квалитеты отверстия, шероховатость поверхности которого Rz 20 мкм. Для зенкерования эти показатели – 9–11 квалитеты и Ra 2,5 мкм соответственно.

Развертывание, производимое после сверления и зенкерования, еще более точная операция (6–9-й квалитеты, Ra 1,25–0,25 мкм) – это вид чистовой обработки резанием. Используемый инструмент – развертка. Зенкерование отличается от развертывания тем, что является получистовой операцией. Часто зенкерование путают с зенкованием и ошибочно называют зенкером другую оснастку для обработки отверстий резанием – зенковку.

Эта оснастка предназначена для снятия с центровых отверстий фасок или получения конических углублений (под шляпки заклепок, винтов, к примеру). Подобные работы называют зенкование.

3 Как правильно зенкеровать металл?

Для зенкерования в домашних условиях углублений под головки болтов или увеличения диаметра отверстия сгодится и сверло, предназначенное для этого. А в качестве исполнительного инструмента подойдет электрическая или даже ручная дрель. Однако, в масштабах производства зенкерование – точная операция, требующая большой мощности. Поэтому эта механическая обработка является машинной и выполняется на станках:

• токарных – наиболее часто;
• сверлильных – наиболее часто;
• фрезерных (вертикальных или горизонтальных) – редко. Как правило, на оборудовании с ЧПУ в качестве части программы;
• расточных – часто, в порядке вторичной операции;
• агрегатных – в качестве одной из операций автоматизированной линии.

При обработке отлитого отверстия рекомендуется его предварительно расточить резцом на 5–10 мм в глубину, чтобы дать инструменту для зенкерования первоначальное направление. При работе со сталью следует использовать СОЖ (смазочно-охлаждающие жидкости). Зенкерование цветных металлов и чугуна не требует охлаждения. Очень важно правильно подобрать металлорежущий инструмент для зенкерования. При этом принимают во внимание следующие факторы:

1. тип требуемой оснастки определяется материалом детали, расположением отверстия, характером обработки и серийностью производства;
2. размер инструмента подбирают, учитывая глубину, диаметр отверстия и необходимую точность обработки;
3. конструкция выбираемого инструмента зависит от способа его закрепления на станке;
4. материал металлорежущей оснастки зависит от режима работы, материала детали и других факторов.

Выбранный по справочникам или согласно ГОСТ зенкер должен будет соответствовать следующим техническим условиям применения:

• в изделиях из конструкционной стали отверстия диаметром до 40 мм обрабатывают оснасткой для зенкерования из быстрорежущей стали с 3–4 зубьями и диаметром 10–40 мм;
• в изделиях из сталей, закаленных и труднообрабатываемых, для расточки отверстий используют инструмент с твердосплавными пластинами, имеющий 3–4 зуба и диаметр 14–50 мм;
• в изделиях из конструкционной стали расточку отверстий диаметром до 80 мм проводят оснасткой из быстрорежущей стали с насадными головками и диаметром 32–80 мм;
• в изделиях из цветных металлов и чугуна глухие отверстия растачивают перовым инструментом;
• глухие отверстия 15–25 мм обрабатывают специальной оснасткой для зенкерования, у которой в корпусе есть специальный канал для подачи в зону резания СОЖ.

При зенкеровании необходимо соблюдать припуски. Диаметр инструмента должен совпадать с окончательным диаметром обрабатываемого отверстия. Если предполагается последующая дополнительная расточка разверткой, то диаметр оснастки для зенкерования должен быть уменьшен на 0,15–0,3 мм. В случае с предшествующим черновом растачивании или сверлении под зенкерование оставляют припуск на сторону в 0,5–2 мм.

Зенкерование гораздо более производительно, чем обработка резцами. Для оснастки из быстрорежущей стали скорость резания примерно такая, как в процессе сверления, а подачи – больше в 2,5–3 раза. Таким образом, зенкерование производится быстрее сверления.

Сущность процесса сверления.

Сверление представляет собой про­цесс удаления металла для получения отверстий. Процесс сверления вклю­чает два движения: вращение инстру­мента V (рис. 48) или детали вокруг оси и подачу S вдоль оси. Режущие кромки сверла срезают тонкие слои металла с неподвижно укрепленной де­тали, образуя стружку, которая, скользя по спиральным канавкам сверла, выходит из обрабатываемого отверстия. Сверло является многолез­вийным режущим инструментом. В ре­зании участвуют не только два главных лезвия, но и лезвие перемычки, также два вспомогательных, находя­щихся на направляющих ленточках сверла, что очень усложняет процесс образования стружки. При рассмотрении схемы образования стружки при сверлении хорошо видно, что условия работы режущей кромки сверла в раз­ных точках лезвия различны. Так, пе­редний угол наклона режущей кромки у (рис. 49),

Рис. 48. Схема ре­зания при сверлении. Силы, действующие на сверло

Рис. 49. Образование стружки при сверлении

расположенный ближе к периферии сверла (сечение А-А), является положительным. Режущая кромка работает в сравнительно лег­ких условиях.

Передний угол наклона режущей кромки, расположенный дальше от пе­риферии, ближе к центру сверла (сечение В-В), является отрицатель­ным. Режущая кромка работает в бо­лее тяжелых условиях, чем расположенная ближе к периферии.

Резание поперечной режущей кром­кой (сечение С-С) представляет со­бой процесс резания, близкий к выдавливанию. При сверлении по сравнению с точением значительно хуже условия отвода стружки и подвода охлаждаю­щей жидкости; имеет место значитель­ное трение стружки о поверхность ка­навок сверла, трение стружки и свер­ла об обработанную поверхность; вдоль режущей кромки возникает рез­кий перепад скоростей резания - от нуля до максимума, в результате чего в различных точках режущей кромки срезаемый слой деформируется и сре­зается с разной скоростью; вдоль ре­жущей кромки сверла деформация различна - по мере приближения к периферии деформация уменьшается. Эти особенности резания при сверле­нии создают более тяжелые по сравне­нию с точением условия стружкообразования, увеличение тепловыделения и повышенный нагрев сверла. Если же рассматривать процесс стружкообразования на отдельных микро участках режущей кромки, то упругие и плас­тические деформации, тепловыделение, наростообразованне, упрочнение, износ инструмента здесь возникают по тем же причинам, что и при точении. На температуру резания при сверлении скорость резания имеет большее влия­ние, чем подача.

Рис.50. Спиральное сверло

Элементы сверла. Наиболее рас­пространенным и имеющим универ­сальное назначение является спираль­ное сверло (рис. 50). Сверло состоит из рабочей части, конусного или цилинд­рического хвостовика, служащего для закрепления сверла, а лапки, являющейся упором при удалении сверла. Рабочая часть сверла представляет со­бой цилиндрический стержень с двумя спиральными или винтовыми канавка­ми, по которым удаляется стружка. Режущая часть заточена по двум коническим поверхностям, имеет переднюю и заднюю поверхности (рис. 50) и две режущие кромки, соединенные пе­ремычкой под углом 55°. На цилинд­рической части по винтовой линии про­ходят две узкие ленточки, центрирую­щие и направляющие сверло в отверс­тии. Ленточки значительно уменьшают трение сверла о стенки обрабатывае­мого отверстия. Для уменьшения тре­ния рабочей части сверла в сторону хвостовика сделан обратный конус. Диаметр сверла уменьшается на каж­дые 100 мм длины на 0,03-0,1 мм.

Режущая часть сверла изготовля­ется из инструментальных сталей в твердых сплавов. Как и резец, сверло имеет передний и задний углы (рис.51). Передний угол у (сечениеБ-Б) в каждой точке режущей кромки является величиной переменной. Наибольшее значение уголу имеет на периферии сверла, наименьшее-у вершины сверла. Вследствие того что сверло во время работы не только вращается, но и перемещается. вдоль оси, действительное значение заднего углаа отличается от угла, по-. лученного при заточке. Чем меньше диаметр окружности, на которой нахо­дится рассматриваемая точка режу­щей кромки, и чем больше подача, тем меньше действительный задний угол.

Действительный же передний угол в процессе резания соответственно бу­дет больше угла, замеренного после заточки. Чтобы обеспечить достаточ­ную величину заднего угла в работе

Рис. 51. Передний и задний углы сверла

(в точках режущей кромки, близко расположенных к оси сверла), а также угла заострения зуба вдоль оси всей длины режущей кромки, задний угол делается: на периферии 8-14°, а у се­редины 20-27°, задний угол на лен­точках сверла равен 0°.

Кроме переднего и заднего углов сверло характеризуется углом на­клона винтовой канавки , углом наклона поперечной кромки , углом при вершине 2, углом обратной конус­ности(рис. 50).=18-30°, =55°,=2-3°, у сверл из инстру­ментальной стали 2=60-140°.

Виды подточек и различные формы заточки показаны на рис. 52.

Рис. 52. Элементы подточки спиральных сверл

Элементы режима резания (рис.53). Как уже указывалось, скорость резания в различных точках режущей кромки различна и изменяется от нуля в центре до максимальной на пе­риферии сверла. При расчетах режимов резания принимается наибольшая скорость резания на периферии (в м/мин)

где D - диаметр сверла, мм; n -час­тота вращения сверла, об/мин; - коэффициент, равный 3,14.

Рис. 53. Элементы резания: а - при сверлении,6 - при рассверливании

Подачей при сверлении s(мм/об) называется величина переме­щения сверла вдоль оси за один обо­рот сверла или за один оборот заго­товки, если заготовка вращается, а сверло только перемещается. У сверла две главные режущие кром­ки. Подача, приходящаяся на каждую кромку,

Минутная подача (мм/мин)

s м = sn .

Толщина среза а , измерен­ная в направлении, перпендикулярном режущей кромке:

Ширина среза b измеряется в направлении вдоль режущей кромки и равняется ее длине:

Силы, действующие на сверло. При сверлении отверстий материал оказы­вает сопротивление снятию стружки. В процессе резания на режущий инст­румент действует сила, которая пре­одолевает силу сопротивления мате­риала, а на шпиндель станка действу­ет крутящий момент (см. рис. 48).

Разложим равнодействующую силу сопротивления на каждой режущей кромке на составляющие силы в трех взаимно перпендикулярных направле­ниях: Р Z , P B , Р Г (см. рис. 48). Гори­зонтальные (радиальные) силы Р Г . действующие на обеих режущих кром­ках, взаимно уравновешиваются вслед­ствие симметрии спирального сверла. При несимметричности заточки длина режущих кромок неодинакова и ради­альная сила не будет равна нулю, в ре­зультате происходит отжим сперла и разбивание отверстия. Силы Р В на­правленные вверх, препятствуют про­никновению сверла в глубину обраба­тываемой детали. В этом же направ­лении действуют силы р 1 поперечной кромки. Кроме того, продвижению сверла препятствуют силы трения на ленточках сверла (трение об обрабо­танную поверхность отверстия) и силы трения от сходящей стружки Р Т . Сум­марная сила от указанных сил сопро­тивления в осевом направлении свер­ла называется осевой силой Р или уси­лием подачи:

Р=
(2Р В +Р 1 +Р Т ).

Силы сопротивления Р В , возникаю­щие на режущих кромках и мешающие проникновению сверла, составляют 40 % от силыР; силы сопротивленияР 1 , возникающие на поперечной кром­ке, составляют 57 % и силы тренияР Т - около 3 %.

Суммарный момент сил сопротивления

Рис. 54. Виды сверл: а, б - спиральные, в -с прямыми канавками, г - перовое, д - ружейное, е - однокромочное с внутренним отводом стружки, ж – двухкромочное, з – для кольцевого сверления, и – центровочное, к – шнековые.

резанию М складывается из момента от сил Р z , момента от сил скоб­ления и трения на поперечной кромке М ПК , момента от сил трения на ленточках М Л и момента от сил трения струж­ки о сверло и обработанную поверхность отверстия М С , т. е. М=М СР +М ПК +М Л +Мс.

По силе Р и моменту М рассчитывает­ся необходимая мощность сверлильно­го станка.

Износ и стойкость сверл . Износ сверл происходит по задней поверхно­сти, ленточкам и уголкам, а иногда и передней поверхности сверл, с твердо­сплавными пластинками - по уголкам и ленточке.

Стойкость сверла зависит от мате­риала обрабатываемой детали и инст­румента, от качества инструмента, от режимов резания, применяемой СОЖ и др.

Типы сверл и их устройство . Свер­ло является инструментом, с помощью которого получают отверстия или увеличивают диаметр ранее просверлен­ного отверстия.

На рис. 54 показаны различные ти­пы сверл: перовые (рис. 54, г), двухкромочные (рис. 54, ж), спиральные (рис. 54,а и б), ружейное (рис. 54, д), для кольцевого сверления (рис. 54, з), центровочные (рис. 54, и), шнековые (рис. 54, к).

Перовое сверло представляет собой круглый стержень, на конце которого находится плоская лопатка, имеющая режущие кромки, наклоненные друг к другу под углом 120°. Перовые сверла обладают недостаточной жесткостью. Недостатком однокромочного сверла является необходимость иметь на­правляющую втулку, а также ограни­ченное пространство для отвода стружки.

Спиральное сверло получило наи­большее распространение в промыш­ленности. Его устройство описано вы­ше (см. рис. 50). Остальные типы сверл имеют специальное назначение.

Шнековые сверла дают возмож­ность получать отверстия глубиной до 40 диаметров за один рабочий ход без периодических выводов для удаления стружки. Они позволяют работать на более высоких скоростях резания, что в сочетании с сокращением вспомога­тельного времени (отсутствие проме­жуточных выводов сверла) дает повы­шение производительности в 2-3 раза по сравнению с работой удлиненными стандартными сверлами.

Сверла, оснащенные твердым спла­вом. Сверла, оснащенные пластинка­ми из твердого сплава, обладают боль­шой стойкостью, позволяют работать на высоких скоростях, дают высокое качество обработанной поверхности и обеспечивают высокую производи­тельность. Ими можно обрабатывать детали из чугуна, закаленной стали, стекла, мрамора, пластмасс и др. Осо­бенно эффективно применение твердо­сплавных пластинок при сверлении чугунов и рассверливании чугунов и сталей.

Твердосплавные сверла имеют пе­редний угол у =0-7°; задний угола =8-16°, угол 2=118-150°. На рис. 55 показаны несколько типов твердо­сплавных сверл. Сверло конструкции Института твердых сплавов (рис. 55, а) сделано со стальным хвостовиком. Сверло ВНИИ (рис. 55,6) сделано целиком из твердого сплава. Твердосплавный монолитный инструмент не­больших размеров (сверла, метчики, развертки до 6 мм) изготовляется из твердосплавных стержней шлифова­нием. Монолитные сверла изготовля­ется из сплавов ВК6М, ВК8М и ВК10М. Они предназначены для обра­ботки тугоплавких металлов - воль­фрама, бериллия, титановых и молиб­деновых сплавов, высокопрочных чу­гунов, нержавеющих, хромоникелевых, жаропрочных сталей и сплавов. Стои­мость монолитных твердосплавных сверл в 10 раз дороже, чем стоимость сверл из быстрорежущих сталей.

Рис. 55. Сверла из твердого сплава: а - со стальным хвостовиком,б - изготовленное по методу ВНИИ,в -с косыми канавками, ос­нащенное твердым сплавом,г -спиральное, ос­нащенное пластинойиз твердого сплава,д-с прямыми канавкамии твердосплавной пластинкой

Сверла с косыми канавками (рис. 55, в) состоят из державки, в паз ко­торой впаяна пластинка из сплава ВК8. .Такие сверла применяются для сверления неглубоких отверстий. Свер­ла с винтовыми канавками (рис. 55, а) применяют для сверления деталей из вязких и хрупких металлов на высо­ких режимах работы. На рис. 55, д по­казано сверло с прямыми канавками московского завода «Фрезер», предна­значенное для сверления деталей из чугуна и хрупких материалов глуби­ной (2-3) D . При обработке сталей ре­комендуется применять твердый сплав Т15К6, при обработке чугунов - сплав ВК8. При обработке твердо­сплавными сверлами необходимо вы­держивать симметричность заточки сверл.

Сверла с поворотными неперетачи­ваемыми твердосплавными пластинка­ми. На рис. 56 показано сверло с дву­мя треугольными неперетачиваемыми твердосплавными пластинками. Плас­тинки1 и2 расположены в двух прямоугольных канавках6 в специаль­ных гнездах3 и закреплены болтами 7. Пластинки расположены так, что их режущие кромки образуют взаимно пе­рекрывающие поверхности резания. Пластинки являются как бы токарны­ми резцами, укрепленными в державке4, вставленной во втулку 5. Процесс

Рис. 56. Сверло с поворотны­ми неперетачиваемыми пластинками

резания этим сверлом переходит в про­цесс точения, выполняемый двумя рез­цами, позволяя использовать рабочие качества и простоту современных то­карных резцов. Форма пластинок и их расположение означают, что сверло не нуждается в предварительной подго­товке отверстия. Это сверло позволяет сверлить в обоих направлениях, выво­дить и вводить сверло вновь. Сверло предназначено для отверстий от 18 до 56 мм и глубиной до двух диаметров сверла. При использовании пластинок с двойным покрытием можно работать с подачами, значительно превосходя­щими (до 5 раз) подачи, применяемые при работе спиральными сверлами, по­лучая то же качество обработанной по­верхности.

Применение сверл с неперетачивае­мыми поворотными пластинками пре­вращают операцию сверления из мед­ленной в быструю и дешевую. Учиты­вая, что операция сверления неглубо­ких отверстий в станках с ЧПУ, агрегатных станках и автоматических линиях является обычной и распрост­раненной, технология обработки с ис­пользованием сверл с неперетачивае­мыми поворотными пластинками будет прогрессивной.

Для сверления глубоких отверстий применяют длинные сверла с непере­тачиваемыми поворотными пластинка­ми типа «Эжектор» (рис.57), имеющими автономное устройство подачи СОЖ и удаления стружки. Сверло глубокого сверления 2 работает в паре со сверлом1. Операция сверления выполняется в два рабочих хода.

Рис. 57. Сверло для глубоких отверстий с пластинками типа «Эжектор»

Снача­ла сверлится неглубокое отверстие сверлом 1. Затем сверлом 2 произво­дится окончательное сверление глубо­кого отверстия.

Зенкерование и развертывание

Процесс зенкерования осуществляется зенкером. Операция зенкерования более точная, чем сверление. Сверлением достигается 11-12-й квалитеты и шероховатость поверхности R z 20 мкм, а зенкерованием - 9-11-й квалитеты и шероховатость поверхно­сти Ra 2,5мкм.

Развертывание является операцией более точной, чем сверление и зенкерование. Развертыванием достигается 6-9-й квалитеты и шероховатость поверхности Ra 1,25-0,25 мкм.

Операция зенкерования подобна рассверливанию. На рис. 58 показана конструкция зенкера. Зенкер состоит из рабочей части 1, шейки 2 и хвостовика 3. Рабочая часть состоит из режущей части l 1 и калибрующей l 2 . Режущая (заборная) часть наклонена к оси под главным углом в плане и выполняет резание. Обычно при обработке стали=60°, для чугуна- 45-60°. Для зенкеров, оснащенных твердосплавными пластинками, =60-75°. Угол наклона винтовой канавки= 10-30°, при обработке чугуна>0.

На рис. 58 показаны зенкеры различной конструкции, применяемые при работе на агрегатных станках и автоматических линиях.

Рис. 58. Зенкеры: а -цельный с коническим хвостовиком, б-насадной цельный,в -насадной с наборными ножками,г -оснащенный твердосплавной пластинкой,д -cнаправлением для цилиндрических углублений

Зенкеры с кониче­ским хвостовиком (рис. 58,а) с мини­мальным количеством зубьев z<3, диаметром 10 мм и выше применяются для окончательной обработки и под развертывание. Зенкеры насадные и со вставными ножами (рис. 58,б ив ) применяются для обработки отверстий.

Зенкеры изготовляются из быстро­режущих сталей Р18 и Р9 и твердо­сплавных материалов Т15К6, применяемых при обработке сталей, и ВК8, ВК6 и ВК4-при обработке чугунов.

Процесс развертывания является чистовой операцией для получения точных отверстий. Резание осуществ­ляется разверткой. Как указы­валось, развертывание более точная операция, чем сверление и зенкерование. Развертка во многом напоминает зенкер, основное ее отличие от зенкера в том, что она снимает значительно меньший припуск и имеет большое чис­ло зубьев - от 6 до 12. Развертка со­стоит из рабочей части и хвостовика (рис. 59). Рабочая часть в свою очередь состоит из режущей частиВ и ка­либрующейГ. Режущая часть наклонена к оси под главным углом в планеи выполняет основную работу резания. Угол конуса режущей (за­борной) части составляет 2.

Рис. 69. Развертка

Калибрующая часть развертки со­стоит из двух участков: цилиндриче­ского Д и конического Е, так называе­мого обратного конуса. Обратный ко­нус делается для уменьшения трения инструмента об обработанную поверх­ность и увеличения диаметра отвер­стия. Передний угол разверткиу ра­вен 0-10° (0° принимается для чис­товых работ и при резании хрупких металлов). Задний угола на режущей части развертки делается 6-15° (боль­шие значения для малых диаметров). Задний угол на калибрующей части равен нулю, так как имеется цилинд­рическая ленточка.

Главный угол в плане у машин­ных разверток (из инструментальных сталей) при обработке вязких сталей равен 15°, при обработке чугунов 5°. При развертывании глухих и сквозных отверстий 9-го квалитета и грубее=45-60°. У разверток, оснащенных пластинками твердых сплавов,=30-45°.

На рис. 60, 61 показаны различные типы разверток. По своей конструкции развертки делятся на ручные и машинные, цилиндрические и конические, насадные и цельные.

Рис. 60. Типы разверток

Рис. 61. Машинные регулируемые развертки

Ручные развертки изго­товляются с цилиндрическим хвосто­виком (рис. 60, г). Ими обрабатыва­ются отверстия от 3 до 50 мм. Машин­ные развертки (рис. 61) делаются с цилиндрическими и коническими хвос­товиками и используются для развер­тывания отверстий диаметром от 3 до 100 мм. Этими развертками обрабаты­ваются отверстия на сверлильных и токарных станках. Насадные разверт­ки служат для развертывания отвер­стий от 25 до 300 мм. Их насаживают на специальную оправку, имеющую ко­нусный хвостовик для крепления на станке. Насадные развертки изготов­ляют из быстрорежущей стали Р9 или Р18 и оснащают пластинками из твер­дого сплава.

Коническими развертками развер­тывают конусные отверстия. Обычно в комплект входят три развертки: обди­рочная, промежуточная и чистовая. Цельные развертки изготовляются из углеродистой или легированной стали. При развертывании отверстий в твер­дых металлах применяются развертки с пластинками из твердых сплавов.

Элементы режима резания и срезапри зенкеровании и развертывании. Элементы режима резания подсчитывают по формуле и методике, приве­денной в разделе «Сверление» (коэф­фициенты и показатели степеней вы­бирают из таблиц и справочников при­менительно к конкретной операции).

Глубину резания t (рис. 62 и 63) определяют исходя из припуска на об­работку при зенкеровании до 2 мм на сторону. Средние значения припуска под зенкерование после сверления, сни­маемого за один рабочий ход (т. е.t = h ), составляют:

Рис. 62. Элементы резания при зенкеровании

Припуск под чистовое развертывание принимается 0,05-0,25 мм на сторону. Припуск под предварительно развертывание может быть увеличен в 2-3 раза. Средние значения глубин

резания (припуска) при чистовом раз­вертывания составляют:

Толщина среза а при развертыва­нии (рис. 63) обычно незначительна и составляет 0,02-0,05 мм.

Машинное время (в. мин) при зенкеровании и развертывании

где L - путь, проходимый инструмен­том в направлении подачи, мм;l - глубина зенкерования или развертывания, мм;У- величина врезания, мм (рис. 62,6);=1-3 мм-величина перебега, мм.

Рис. 63. Элементы резания при развертывании

В процессе производства деталей и изделий высокого качества довольно часто приходится иметь дело с недостаточной точностью выполнения нужных отверстий. Для получения необходимых параметров применяют зенкер.

Применение и виды зенкеров

Зенкер представляет собой многолезвенный, многозубый режущий инструмент, применяемый для доработки заранее выполненных круглых отверстий в деталях и заготовках из разных материалов (на фото). Обработка этим способом применяется для увеличения диаметра и получения более качественной поверхности отверстия методом резания.

Такой процесс называется зенкерованием. Метод резания похож на процедуру сверления: наблюдается такое же вращение оснастки для зенкерования вокруг своей оси и одновременное поступательное движение инструмента вдоль оси.

Разработали зенкер для металлообрабатывающей промышленности с целью обработки просверленного, продолбленного или выполненного с помощью штамповки отверстия. Зенкер по металлу, требования к характеристикам которого регулирует ГОСТ 12489-71, используется при выполнении промежуточной или уже конечный обработки. В связи с этим выделяют два вида инструмента:

• для последующего развертывания с припуском;
• для получения высокоточного отверстия – с квалитетом Н11 (допуск 4–5 класса точности).

Ознакомиться с требованиями ГОСТ к зенкерам можно, скачав документ в формате pdf по ссылке ниже.

При применении расточки увеличивается диаметр, повышается точность поверхности и чистота отверстия. Зенкерование предназначается в основном для:

• достижения более гладкой, чистой поверхности отверстия перед процедурой развертывания или нарезания резьбы;
• калибрования отверстия под болт, шпильку или какой-либо другой крепеж.

Применяются зенкеры, требования к которым определяет ГОСТ 12489-71, также при обработке торцевых поверхностей и при выполнении некоторых операций, придающих отверстию нужный профиль (например, расширение углубления в верхней части отверстия, предназначенного под головки болтов).

Зенкеры подразделяют на несколько видов по способу их закрепления в станок:

• насадной;
• хвостовой (с метрическим конусом или с конусом Морзе – виды хвостовика для крепления в станок).

По конструкции зенкеры бывают следующих видов:

• сборные;
• цельные;
• сварные;
• с твердосплавными пластинами.

Цельный зенкер похож на сверло, поэтому второе его название – сверло-зенкер. У него больше, чем у простого сверла, спиральных канавок и режущих кромок (от 3 до 6 зубьев). Режущую часть инструмента, как оговаривает ГОСТ 12489-71, выполняют из P18, P9 или делают с твердосплавными пластинами (BK4, BK6, BK8 для обработки чугуна, T15K6 – для обработки стали). Инструмент, оснащенный твердосплавными пластинами, имеет большую производительность (более высокую скорость резания), чем изготовленный из быстрорежущей стали.

Выделяют также зенкер конический (для обработки поверхностей конической конфигурации) и так называемый обратный тип зенкеров.

Зенкерование и смежные с ним операции

Зенкерование сходно с операцией рассверливания: оба процесса ведутся с готовым отверстием. Отличие состоит в том, что результат зенкерования получается более точным. В процессе операции устраняются недостатки, возникающие после штамповки, литья или сверления. Улучшаются такие показатели, как чистота поверхности, точность, достигается высокая степень соосности.

Часто при формировании отверстий сверлом (особенно глубоких) наблюдается отклонение от центра из-за невысокой жесткости инструмента. Зенкер от сверла отличается тем, что имеет более высокую жесткость из-за увеличенного числа режущих зубьев. Важно, что такое отличие обеспечивает более точное направление движения инструмента, а при меньшей глубине резки наблюдается высокая чистота. При сверлении отверстий можно получить квалитеты 11–12, шероховатость поверхности отверстия Rz 20 микрометров. При операции зенкерования получаем квалитеты 9–11, шероховатость 2,5 микрометров.

Еще более точной операцией является процесс развертывания (6–9-й квалитеты, Rа 1,25– 0,25 микрометров). Это уже чистовая обработка резанием. Зенкерование отверстий – получистовая операция. Зенкерование и развертывание отверстий, если обе этих операции предусмотрены технологическим процессом, выполняются за одну установку детали на станке.

Нередко путают зенкерование и зенкование отверстий и некорректно называют зенкером другой инструмент – зенковку (см. фото ниже). Зенковки, в отличие от зенкеров, имеют другую конструкцию и применяются для решения иных технологических задач.

Зенковка применяется в процессе снятия фаски с верхней части отверстий, а также для получения углублений конической формы. Бывает также зенковка цилиндрическая, но такой инструмент правильнее называть цековкой. При помощи такого инструмента в деталях получают углубления соответствующей формы. Для выполнения такой зенковочной операции также может быть использован универсальный инструмент – сверло, специально совмещенное с зенковкой.

Посмотрев данное видео, можно легко понять принцип работы и назначение зенковки, а также ее отличие от зенкера и других родственных инструментов для обработке отверстий.

Чтобы не путаться в схожих операциях, достаточно рассмотреть и запомнить данную схему, наглядно объясняющую конструктивные отличия и назначение инструментов для обработки отверстий

Правила зенкерования металла

В домашних условиях для зенкерования углублений (например, под головки болтов или для изменения диаметра отверстия в большую сторону) подойдет и простое сверло, закрепленное в электрическую или даже в ручную дрель. В производственных же масштабах зенкерование – операция, которая требует немалой мощности и точности используемого оборудования. Именно поэтому в условиях производства для выполнения зенкерования, как, собственно, и зенковки, используют оборудование:

• токарное (чаще всего);
• сверлильное (не менее часто);
• расточное (нередко, как одну из вторичных операций);
• агрегатное (как вторичную операцию автоматизированной линии);
• вертикальное или горизонтальное фрезерное (редко).

В процессе обработки отверстия, полученного в изделии в процессе его литья, желательно прежде расточить его резцом примерно на 5–10 миллиметров в глубину для того, чтобы зенкер принял правильное первоначальное направление.

При обработке изделий из стали рекомендуется применять смазочно-охлаждающие жидкости. Процесс зенкерования чугуна и цветных металлов охлаждения не требует. Правильный подбор металлорежущего инструмента, используемого как для зенкования, так и для зенкерования, – очень важный этап. Для этого обращают внимание на определенные факторы:

1. Тип инструмента подбирается в зависимости от материала детали, характера проводимой обработки. Должны также учитываться месторасположение отверстия, серийность выполняемых процессов.
2. Исходя из заданных глубины, диаметра, необходимой точности обработки, подбирают размер инструмента для зенкерования и зенковки.
3. Конструкцию зенкера и зенковки определяют по способу крепления инструмента на станке.
4. Материал инструмента для выполнения зенкерования или зенковочной операции зависит от материала обрабатываемой детали (например, существуют зенковки специально для работ по дереву), интенсивности режима работы и некоторых других факторов.

Зенкер выбирают по справочникам или руководствуясь таким нормативным документом, как ГОСТ 12489-71. Инструмент должен соответствовать определенным техническим условиям применения, что также оговаривает ГОСТ 12489-71.

• Изделия, изготовленные из конструкционной стали, с отверстиями до 40 миллиметров в диаметре обрабатываются зенкером, изготовленным из быстрорежущей стали, имеющим диаметр соответственно 10–40 миллиметров и 3–4 зуба.
• Для изделий из труднообрабатываемых и

Сверление является основным способом получения глухих и сквозных цилиндрических отверстий в сплошном материале заготовки. В качестве инструмента при сверлении используют сверло (рис. 7.15), имеющее две главные режущие кромки, пе-

Рис. 7.15. Параметры и элементы спирального сверла: / - рабочая часть; 1 - режущая часть; / 2 - калибрующая часть; /3 - шейка; /4 - хвостовик; / - ленточка; 2 - режущая кромка; 3 - задняя поверхность; 4 - передняя поверхность; 5 -

поперечная кромка

реднюю кромку и две винтовые канавки, служащие для удаления стружки.

Сверла могут быть:

• спиральными;
• центровочными;
• перовыми;
• с пластинками из твердых сплавов;
• для глубоких отверстий.

Спиральные сверла изготовляют диаметром от 0,1 до 80 мм. Рабочая часть / сверла (рис. 7.15, а) имеет две винтовые канавки. Режущая часть /, имеет два режущих зуба. У режущего зуба имеются: передняя поверхность 4 (рис. 7.15, в ), задняя поверхность 3 и режущая кромка 2. Границей режущих зубьев является поперечная кромка 5. На калибрующей части / 2 имеются ленточки /, которые обеспечивают направление сверла при резании. Хвостовик / 4 выполняют коническим для закрепления в шпинделе станка (непосредственно или с помощью переходных втулок) или цилиндрическим (рис. 7.15, б) для закрепления в патроне. Маркировку сверла ставят на шейку / 3 .

Угол 2ф при вершине сверла (между режущими кромками) может иметь значения от 80° (для алюминия, баббитов, пластмасс и других мягких материалов) до 140° (для мрамора и других хрупких материалов). Для сверления стали и чугуна этот угол равен 116-118°. Угол со наклона винтовой канавки определяет величину переднего угла, его значения колеблятся от 10 (для сверления хрупких материалов) до 45° (для мягких материалов); для стали и чугуна - 30°.

При сверлении возникает «увод» сверла из-за наличия поперечной кромки, которая при работе сверла не режет, а давит на заготовку. Установлено, что до 65 % усилия подачи приходится на поперечную кромку. Для облегчения работы сверла поперечную кромку подтачивают (рис. 7.15, г); с той же целью производят двойную заточку сверл, работающих по чугуну и стали, с углом 2(р, от 75 до 80° (рис. 7.15, д). Ширину Ь задней поверхности второй заточки выбирают в пределах от 0,18/) до 0,22/) (/) - диаметр сверла). В результате двойной заточки увеличивается ширина стружки за счет ее толщины, уменьшается угол при вершине, поэтому увеличивается стойкость сверла.

Для сверления используют сверлильные и токарные станки. На сверлильных станках сверло совершает вращательное (главное) движение резания и продольное (движение подачи) вдоль оси отверстия, заготовка неподвижна. При работе на токарных станках вращательное (главное) движение совершает обрабатываемая деталь, а поступательное движение вдоль оси отверстия (движение подачи) - сверло.

Процесс стружкообразования при сверлении протекает в более тяжелых условиях по сравнению с точением, так как при сверлении более стеснен выход стружки и затруднен подвод смазочно-охлаждающей жидкости в зону резания.

Сверление обеспечивает и шероховатость поверхности Яа = 10-^20 мкм.

Для получения отверстий более высокой точности на том же станке выполняют зенкерование и развертывание.

Зенкерование - обработка резанием стенок или входной части отверстия - производится по черным поверхностям в отливках и поковках или по просверленным отверстиям. Цель зенке-рования - получение более точных размеров отверстий и расположения поверхностей, обработка торцевой или входной части отверстия под головку винта и пр.

Резание при зенкеровании подобно одновременной работе нескольких расточных резцов, которыми в данном случае можно

Рис. 7.16. Зенкеры и зенковки: а - зенкер трехзубый хвостовой; б - зенкер четырехзубый насадной цельный; в, г, д - зенковки

считать зубья зенкера. Зенкеры (инструменты для обработки отверстий на проход) изготовляют трезубыми хвостовыми (рис. 7.16, а ) диаметром от 10 до 50 мм и четырехзубыми. Четырехзубые зенкеры могут быть насадными, цельными (рис. 7.16, б) и сборными (со вставными ножами из быстрорежущей стали или с пластинками из твердых сплавов) диаметром 45-80 мм.

Зенковки (разновидность зенкеров) используют для обработки входной части отверстий под головки болтов, шпилек (рис. 7.16, в), имеют направляющую цапфу, которую изготовляют как одно целое с корпусом зенковки (в некоторых конструкциях может быть сменной). Зенковки для обработки входной части отверстия на конус (под головки винтов, заклепок) имеют угол (60, 75, 90 или 120°) при вершине конуса (рис. 7.16, г). На рис. 7.16, д показана зенковка для подрезания бобышек. Изготовляют также комбинированные зенкеры для получения ступенчатых отверстий.

Развертывание - окончательное чистовая обработка отверстий с шероховатостью поверхности Яа = 0,Зч-2 мкм. При развертывании со стенок отверстия, предварительно обработанного сверлением и зенкерованием (или только сверлением), снимается слой металла в несколько десятых миллиметра.

По форме обрабатываемого отверстия развертки делятся на цилиндрические (рис. 7.17, а) и конические (рис. 7.17, б). Раз-

Рис. 7.17. Развертки: а - цилиндрическая; б - коническая

вертки, как и зенкеры, делают хвостовыми и насадными. Рабочая часть / цилиндрической развертки состоит из режущей части /, калибрующей части / 2 и обратного конуса / 3 . Для предупреждения огранки обрабатываемого отверстия угловой шаг зубьев разверток делают неодинаковым так, чтобы попарно противоположные зубья лежали в одной диаметральной плоскости для контроля размеров разверток. По способу применения развертки делят на машинные и ручные, по конструкции - на цельные и сборные со вставными ножами.